农业景观生物多样性保护一般原则探讨

1、生态与农村环境学报 2010, 26(6:622-627J ournal of Ecology and R ural Environ m ent农业景观生物多样性保护一般原则探讨刘云慧, 常 虹, 宇振荣(中国农业大学资源与环境学院, 北京 100193摘要:在参阅大量文献的基础上, 从过程和格局2个角度, 概括和总结了农业景观生物多样性保护的一般原则, 包括:区分并优先保护农业景观生物多样性的热点区域, 保护和建立自然、半自然生境, 构建多样化的土地利用/种植模式, 通过连接残存的自然、半自然生境或新建生态廊道增加农田景观的连接度, 提高集约化程度较低的农业用地面积, 采取野生生物友好型的农

2、作管理方式, 保护关键物种并维持物种的相互联系, 控制侵略性的、数量过多的入侵性物种等一系列原则。最后, 对这些原则在实际推行及应用中面临的问题进行了探讨。关键词:农业景观; 生物多样性保护; 原则中图分类号:Q 14; Q 16 文献标识码:A 文章编号:1673-4831(2010 06-0622-06G eneral P ri n ciples for B iod i versity Protec ti on i n A gro Land scap i ng. LI U Yun hui , C H AN G H ong , YU Zhen rong (D epart m ent o f

3、Eco l ogy and E co l og ical Eng i neeri ng , Chi na A gr i cultural U niversit y, B eiji ng 100193, ChinaAbstract :B i od i versity protection i n agr i cultural l andscapi ng should get m o re attenti on than ever before as an i m po rtant component o f the g l obal bio l og i ca l d i versity pro

4、 tecti on and as the basi s for food secur ity and ecosyste m stability as we l, l a l though agr i cultural activ ities contr i bute greatl y to t he l oss of the g loba l biod i ve rs i ty . G eneral pr i nciples fo r biod i versity pro tecti on i n agro l andscaping , wh i ch w as consi dered co

5、m ple m entar it y bet w een patterns and processes i n landscape eco l ogy , w ere brought forth , i nclud i ng i den tify i ng and prioritizi ng the ho tspo ts i n agro landscap i ng , protecti ng o r estab lish i ng na t ura l o r se m i natural hab itats , diversify i ng the land use /cropp i ng

6、 syste m,i ncreasi ng t he connecti v ity by connecti ng the re m a in i ng natural and sem i natura l habitats or estab li sh i ng ecolog i ca l corrido r , expand i ng the area o f f a r m lands low i n far m i ng i ntensity , adopti ng w il d life fr i end l y far m i ng m anagem ent practices ,

7、preserv i ng key spec ies and m a i nta i ning i nterrelations a m ong species , contro lli ng agg ressi v e ove r abundant invasive species . F i nall y , proble m s in practica l appli cation o f t he a bove m enti oned pri nc i ples are d i scussed . K ey word s :ag ro landscape ;biodi v ers it y

8、 protection ;princ i p l e基金项目:国家自然科学基金(30800150; 国家科技支撑计划(2006BAJ10B05; 中国农业大学科研启动基金收稿日期:2010-02-09通讯联系人E m ai:l yuzhr cau. edu . cn生物多样性是生物及其环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和1, 是人类社会存在和发展的基础, 生物多样性保护的重要性已经在全球范围内得到广泛认同。由于人类活动导致的生境丧失和破碎化越来越被视作是导致生物多样性丧失的最为重要的原因, 近代生物多样性保护策略中更加强调和重视景观尺度上生态系统和栖息地的保护267-97, 3

9、-4。因此, 设立自然保护区, 保护较少受人类影响的自然生境下的生物多样性成为焦点, 而农业景观中生物多样性的保护却未能得到充分重视, 原因是农业集约化管理的模式、单一的种植作物和相对均质的生境结构均不利于较高生物多样性的维持, 以农业生产用地为基质的农业景观不可能维持较高的生物多样性。然而, 最近有研究指出, 农业景观同样可能维持相当比例的生物多样性, 其在生物多样性保护中的地位和作用需要重新审视5-7。笔者在此重申农业景观生物多样性保护的重要意义, 并在综合文献研究的基础上, 探讨可供农业景观生物多样性保护参考的一般性原则, 期望就农业景观生物多样性保护策略展开更加深入的研究和探讨。1 农

10、业景观生物多样性保护的重要性农业景观中生物多样性保护的重要性可以概括为以下4个方面:(1 有相当比例的濒危物种正在受到现代集约化农业生产方式以及由此所带来的生态环境变化的威胁, 亟需采取措施减少这种威胁。根据世界自然保护联盟(I U C N 的数据, 在全球列入红名单的物种中, 鸟类、两栖类有超过50%的物种, 爬行类有超过20%的物种, 植物、哺乳动物、鱼类、昆虫有超过或接第6期 刘云慧等:农业景观生物多样性保护一般原则探讨近10%的物种受到农业活动的威胁5, 这些威胁主要与农业土地利用密切相关8。(2 生物多样性与农业景观并非完全不相容, 相当比例的生物多样性是由农业用地所维持的。最近有学

11、者指出, 农业用地并不完全意味着高的物种灭绝率, 一些情况下低集约化的农业景观相对自然景观具有更高的生产力, 这可能为物种(甚至是濒危物种 生存提供更多的资源, 甚至较自然生境或保护区维持更多的物种。如在德国, 大约有25%的濒危物种出现在保护区中, 但是其余75%的濒危物种主要依赖于农业用地(国土面积的50% 以及林业用地(国土面积的30%6。同时, 一些特定类型的农业生态系统也维持着较高水平的生物多样性9-12, 如农林业通常可向鸟类提供多样化的果实13。(3 地球表面仅有约12%的土地位于保护区内, 而保护区中只有不到一半是出于生物多样性保护的目的而建立的14。越来越多的研究证实, 仅仅

12、通过建立自然保护区并不能很好地实现生物多样性保护, 许多自然保护区面临面积太小、破碎化、过于隔离以及管理不善等问题155, 16-17, 且并非所有的生态系统和物种都能通过保护区得到保护18-20。因此, 如何利用其余的将近90%的土地对生物多样性进行保护至关重要, 保护区以外的生物多样性保护区域将作为保护区之间的连接及补充19。(4 农业景观生物多样性对农业生产力、粮食安全、资源高效利用、农业投入收益有重要影响21-24。生物多样性不仅是保障农业生态系统稳定的基础, 且多样化的作物、牲畜、树木和野生物种可以保障更多的贸易选择和提高对环境和经济变化的适应性和恢复力, 从而保障人类生活的安全性和

13、经济收入。因此, 农业景观生物多样性作为全球生物多样性的重要组成部分, 应当予以足够的重视。2 农业景观生物多样性保护的一般原则生物多样性的保护经历了从传统的、以物种为中心的自然保护途径向强调对景观、甚至是整个生态系统的保护的景观规划途径的转变25-27。与自然生态系统不同, 农业景观是以频繁的人类活动和干扰为特征的, 频繁的人类活动过程本身不仅对生物多样性有直接影响, 改变了物种间的相互作用与关系, 还极大地改变了景观的组成与格局。因此, 单纯的强调格局的保护或者过程的保护, 都不足以实现农业景观生物多样性的保护, 需要格局与过程并重。2 1 针对格局的一般原则2 1 1 区分并优先保护农业

14、景观生物多样性的热点区域识别生物多样性的关键区域以进行优先保护的思想在保护生物学界得到广泛认同28, 并被应用于大尺度生物多样性的保护27。但在农业生态系统生物多样性保护中, 这一思想却很少得以贯彻。在此, 笔者主张在农业景观生物多样性保护中, 有必要首先对农业景观的组成和特征进行系统分析, 区分和确定生物多样性的热点地区和保护的优先性。对于农业景观而言, 这些区域包括:(1 农业景观中残存的自然生境, 如森林、湿地和草地; (2 农业景观中残存的、一些重要生物的原生境, 如野生稻的原生境; (3 保护区附近区域; (4 处于关键位置的生物廊道; (5 具有森林和高植被覆盖, 但正被集约农业和

15、城市化所侵占的区域。2 1 2 增加农田景观中非农作性的自然、半自然生境的面积除了保存现有的非农作生境, 通过人工种植或者自然演替的方式增加农田景观中自然、半自然生境的比例也是重要的途径, 这一方法在欧洲国家农业景观生物多样性保护及害虫综合防治中得到了推广和应用29-33, 在我国一些地区也开展了研究和应用34-35, 可具体概括为如下4类:(1 由自然重建的植被或者是多年生的草场、野生开花植被构成的固定边界, 这一方法主要用于保护在景观中不易扩散的物种。(2 甲虫堤(beetle bank:在田间种植草带或多年生植物带, 以培养天敌昆虫并为其提供生存所需的植被覆盖, 也可为鸟类和啮齿动物提供

16、生境, 同时也是充分利用生物控制害虫、减少或者替代杀虫剂使用、减少生产活动对生物威胁的途径。(3 临时性边界:包括不耕种的植物带(非种植的野生植被带, 不施用化学农药的作物边界(保护性畦头, 为鸟类提供遮蔽而种植的作物带或者是为保护传粉昆虫和其他有益昆虫种植的多花植物带。临时性边界主要用于保护那些已经适应于常规农作区环境或者是在景观中有很强迁移能力的物种, 一些情况下也可在保护稀有的、受威胁的农田杂草物种中发挥重要作用。(4 通过重新造林、自然再生和密集化种植恢复退化的、非生产性或者低生产力的土地。2 1 3 在农业景观范围内构建多样化的非农作自然、半自然植被覆盖农业景观内的非农作的自然、半自

17、然植被覆盖, 如农田边界、河滨植被带、生物树篱、防护林等可作为生物的栖息地、避难所及生殖和繁衍后代的场623生 态 与 农 村 环 境 学 报第26卷所36-40, 具有特别高的保护价值, 即使是小的非农作植被斑块也可为物种生存提供额外的资源和景观连接性41。这些生境的维持对重要的生态服务如自然天敌管理、碳储备和水土保持等具有重要的贡献。结构复杂的生境可以为生物提供更多的生态位和食物来源, 提高非农作植被覆盖结构的复杂性, 如河滨植被带和农田防护林带采取乔、灌、草相结合的种植模式, 也是保护和提高农业景观生物多样性的重要途径。2 1 4 通过连接残存的自然、半自然生境或新建生态廊道, 增加农田

18、景观的连接度构建生态网络在自然保护区的设计中早已得到重视2129-156, 在农业景观中, 通过生态廊道建设, 连接残存的自然、半自然生境, 有利于增加景观连接度, 可以在更大的农业景观范围内实现生物多样性的保护, 一些情况下也可以实现自然保护区之间的连接, 避免由于自然保护区相互隔绝带来的负面影响1516-17。2 1 5 注意农业用地以及种植作物类型的多样化, 防止集约化生产导致的过度均质的景观现代农业景观的高风险主要源自单一的种植作物和高度均质的景观结构, 传统的多样化种植模式, 如间作、套作、轮作均有利于农田景观较高生物多样性的维持42-43。同时, 不同的种植类型下生物群落的结构和多

19、样性有所不同44-45, 多样化的种植模式有利于农业景观生物多样性总体水平的提高。2 1 6 提高集约化程度较低的土地利用形式在景观中的面积比例大量的研究显示, 一些集约化程度较低的农业用地仍然能够维持较高的生物多样性46-48。在景观中维持这一类用地较高的面积比例也将有利于生物多样性的维持。2 2 针对过程的一般原则2 2 1 使农业景观中农业生产过程的威胁最小化, 尽可能采取生物友好型的生产方式农业生产的诸多人类干扰过程, 如耕作49-50、灌溉51-52、化学农药的使用53-54均对生物多样性产生威胁, 根据生产和系统的实际情况, 尽可能减少上述措施的威胁具有重要意义。2 2 2 保护关

20、键物种并维持物种间的相互联系关键物种指对生态过程有深远影响的物种55。关键物种的变化对于生态系统过程的影响有些时候是超乎预计的。例如, 如果蜜蜂在地球上消失, 人类将面临灭绝的威胁56。同时, 物种间的相互联系,包括竞争、捕食以及相互依存, 可能因农业生产活动对景观的改造而发生改变57-58, 进而影响到系统的稳定性和生态功能。例如很多热带森林的蝙蝠对当地果树种子的传播起到重要作用, 如果这些蝙蝠灭绝, 则通过蝙蝠传播种子的果树也许不能再生59; 海狸(Castor spp . 的活动为许多本地物种创建了适宜其生存的物理环境57。因此, 对由于物种间相互作用与联系而引发连锁生态风险的景观需要采

21、取针对性的管理措施, 如美国农业景观中蜜蜂种群的消失就是一个亟需针对性管理的案例60。2 2 3 控制侵略性的、数量过多的入侵物种在农业生产过程中, 景观变化或者不适当引种均可能导致本地和外来物种的侵略性扩散。例如在澳大利亚东南部, 为了农业生产而快速地开垦土地曾经导致其东部和南部1种常见鸟类(M anorina m elanoce phala 种群的扩张。当地的蜜雀具有高度入侵性, 在竞争中占据优势, 从而导致一些食虫鸟类种群数量下降, 因此又进一步引起许多害虫的爆发且影响树木健康61。不适当引种也是导致物种灭绝的重要因素62-63, 控制入侵物种对保持生产性景观的生物多样性具有重要作用。3

22、 讨论以上探讨的农业景观生物多样性的保护原则从格局和过程2个方面为农业景观生物多样性保护的方向提供了一般性指导。但是在实际应用中, 尚需因地制宜制定更加详细的策略与方针, 这其中面临一个重要的问题是目前人类对于生态系统的认识还是不全面的, 有些甚至是无知的。就上述原则的应用过程而言, 诸如自然、半自然生境维持多大的比例才能较好地实现在保护生物多样性目标的同时保障农产品生产? 自然、半自然生境不同的空间配置对于生物多样性有何影响? 生态廊道采取何种建设模式(宽度、植被构成、空间位置 更为高效? 如何配置和设计多样化的农业用地模式? 哪些物种是农业景观中的关键物种? 它们的丧失将会如何影响生态系统

23、的服务和功能? 不同生物类群之间的相互作用和联系及其对农业生产管理方式的响应有何异同? 如何评估和防范引入生物的生态风险? 等一系列问题尚需要深入、系统的研究和了解。另一方面, 上述原则的具体应用和实施必然会与农业生产追求高产的目标发生冲突。在保护生物多样性的同时, 要实现不减产的目标, 这对农业景观的高效管理提出了更高要求。通过提高单位面积的产量和提高土地利用效率来减少农业用地对自然用地转化的需求以及对生物多样性的威胁64-65被视624第6期 刘云慧等:农业景观生物多样性保护一般原则探讨作是可能的途径。在美国、中国和印度, 如果没有过去几十年中单位土地面积产量的显著增加, 若要达到当前的粮

24、食总产量, 其所需要的土地面积是当前的24倍64-67; 同样, 20世纪80年代拉丁美洲国家虽然农业产量获得了较高增长, 但是却维持了较低的森林砍伐率和农业用地增加率68。这些都证实了通过提高单产、节约用地实现生物多样性保护目标的可能性。因此, 进一步提高土地利用效率应该成为农业景观管理的一项重要目标。据估计, 如果全球的平均产量能够达到当前北美的水平, 将极大地减少对土地需求的压力64, 也必然会缓解生境丧失对生物多样性的威胁。但是, 要实现上述生物保护和农业高产双赢的高水平的农业管理目标, 不仅取决于对农业景观格局和生产过程如何影响生物多样性的深入认识, 而且还有待于遗传育种等生命科学技

25、术的长足进步。在此之前, 人类还不得不面临是优先考虑高产还是保护生物多样性的两难抉择。作为当前生产技术水平下折中的替代策略, 可采取区域生态功能分区。分区域治理的策略指在生物多样性保护的热点地区和现有生物多样性状况较好的区域, 以强调生物多样性保护为主, 依据本文提及的各项原则设计和管理农业景观28, 而在一些集约化程度已经相当高的区域, 则可以着重强调农业高产的目标。但是, 即便如此, 也应当清醒地认识到, 正如美国蜜蜂种群崩溃的后果所警示, 在缺少生物多样性的系统中要维持生态系统服务功能是有问题的69-71, 生物多样性本身无形的巨大经济价值(如授粉和害虫控制 72也应在农业生产效益评估中

26、加以考虑。4 结论农业景观生物多样性不仅是农业可持续发展的基础, 也是全球生物多样性的重要组成部分。在保护农业景观生物多样性的实践中, 可以遵循区分并优先保护农业景观生物多样性的热点区域, 保护和建立自然、半自然生境, 增加农田景观中非农作的自然、半自然生境面积, 构建生态廊道, 推行多样化种植方式, 采取野生生物友好型的农作管理方式, 保护关键物种并维持物种的相互联系, 控制侵略性的、数量过多的入侵物种, 保护关键物种等一系列原则来制定具体的保护策略。但是这些原则在实践中的具体应用尚需加强对生态系统诸多问题的深入认识, 同时也对农业生产管理的效率提出了要求。参考文献:1 蒋志刚, 马克平,

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