Ecology Letters | 有機農業中生物多樣性與產量的權衡

以下文章來源于Wiley生態環境 ，作者龔善星, 鄒怡
導讀
       有機農業對比常規農業通常具有較高生物多樣性，但產量卻更低。產量下降與生物多樣性提升之間是否存在任何關聯？綜合來看，有機農業中的生物多樣性與產量的權衡如何？將常規農場轉換為有機農場時，相同的產量需要更多的土地，如何判斷其帶來的生物多樣性上升是否劃算？近期，來自西交利物浦大學研究團隊發表在生態學期刊 Ecology Letters 上的研究利用meta分析，并開發了“相容性指數”(compatibility index, C_c-o) 和“替換指數”(substitution index, S_c-o) ，解決了上述難題。
 
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原文信息

 
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正文
       有機農業的生物多樣性比常規農業更高，但產量更低。本研究做了一項meta分析來量化常規與有機農業之間的生物多樣性與產量的權衡。該研究開發了一個“相容性指數”用來評估是否有機農業的生物多樣性增加大于產量減少;“替換指數”用來評估當有機農業為了維持產量需要開發更多的非作物生境時，有機農業能否增加該區域的生物多樣性。研究結果表明，有機農業增加了23%的生物多樣性，也減少了相同比例的產量。微生物和植物的生物多樣性增加與產量減少成反比，但是在其它生物類群中沒有發現二者的相關性。不同的環境條件下，有機農業的生物多樣性和產量權衡也不同。

FIG1
產量相同時常規農業 (a) 和有機農業(b) 的策略。常規農業轉換成有機農業時，為避免產量減少，需要多耕種(1- R_y) ∕ R_y比例的非作物生境。

FIG2
有機對比常規農業的產量與生物多樣性效應量相關性。紅色直線表示總相關性；粉色和綠色直線分別表示微生物和植物的相關性
       相容性指數的總值約等于0，谷類作物的相容性指數總值為負，非谷類作物為正，在不同生物類群中的結果不一致。不同的作物類型和生物類群的替換指數也不同。

圖3
(a) 各組的平均相容性指數 (b) 有機與常規農業之間的產量和生物多樣性比例。黑線曲線表示相容性指數等于0；紅色直線表示替換指數等于總平均值2.4
表1
不同類群與不同作物的替代指數 (Sc-o) 加權平均值，括號內為95% 置信區間。較高的替代指數值意味著有機農業更有可能最大限度地提高生物多樣性，盡管它占用了額外的土地

 
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結論
       本研究的結果表明配對實驗的生物多樣性增加與產量減少的比例相同。從常規轉換至有機農業時，一些非谷類作物可以實現產量與生物多樣性雙贏。文章討論了如何利用“替換指數”來指導未來的農業策略的制定。
 
       本文的第一作者為西交利物浦大學博士生龔善星，通訊作者為該校鄒怡博士。英國利物浦大學、德國哥廷根大學、中國農業大學、荷蘭瓦赫寧更大學與匈牙利瓦克拉托生態研究中心的研究人員參與了此研究工作。