【专访.陈欣】如何将现代农业科技与传统农业中的生物多样性利用相融合？

rui睿智zhi 2017-04-13

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农环格格有话说：

2月17日周五（农历正月二十一），大家早安！！

春节前，去了杭州，雨中的杭州让人瞬间恢复美好记忆...

在杭州见到了陈欣老师，着实开心….

“我是给自己起了个昵称叫“生态人”，生态这个词已经融入到我的思想或者我的血液当中。这与我是生态学的老师或与我从事生态学的研究都没关，它是一种精神上的体现。”

一席长谈，受益良多！！

婀娜花姿碧叶长，风来难隐谷中香….

水滴分割线

今天专访——陈欣

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陈欣：教授，博士生导师。浙江大学生命科学学院生态系主任，浙江大学生态研究所副所长。

观点

在当前农业发展过程中能否做到在提高产品产出的同时保护生物的多样性呢？在这个过程，我们会发现传统农业曾经很好地利用了生物多样性并维持了它的稳定。

那么，我们的现代农业能不能加入、借鉴传统农业中的生物多样性利用的元素或者经验，去帮助我们解决一些现代农业中出现的问题。这些转变或者这个过程需要我们将生物多样性利用通过与现代技术结合，形成新的现代农业体系。

——源自陈欣老师的一段话

访谈

▼ 问：陈老师好，现代农业和传统农业，有着历史的更替，我们的生态系统在这个历史过程中，经历演化？

陈欣：是的。“现代农业”生产力高,但随之带来的是生物多样性的简单化、生物之间的相互作用及其生态学效应常常被忽略,其生产力的稳定性主要依赖于化学肥料、农药、灌溉和高产品种等的投入。但我们必须要承认，正因为这些投入，才满足了不断增长的人口需要，养活了我们。

“传统农业”则是在很好地利用当地生物多样性(物种多样性和遗传多样性)和生物之间的相互作用来产出食物和维持系统的稳定。但它的产出效能远远达不到我们不断增长的对量的需求。

因此我们在思考，在当前的农业发展过程中能否做到在提高产品产出的同时保护生物的多样性？我们的现代农业能不能加入、借鉴传统农业中的生物多样性利用的元素或者说经验，去帮助我们解决一些现代农业中出现的问题。这些转变或者这个过程需要我们将生物多样性利用通过与现代技术结合，形成新的现代农业体系。我想这也是体现农业生态发展的意义和作用所在，也正在受到人们越来越多的关注。

▼ 问：“生态”这个词，对老百姓来说，应该已经有一个定型的印象了。自然、环保…那么从科学角度讲，我们如何来理解生态、理解生物多样性呢？

陈欣：百姓理解“生态”这个词，更多的是自然，绿色、安全、环保等这几层意思。我们从科学上去理解生态，它是指生物（包括人类）与环境之间的关系。生态学是一门学科，主要研究生物与环境之间的相互作用规律。比如生物如何适应环境，又是如何改善环境，环境怎么影响它，生物怎么受环境影响，影响的规律是什么？生物适应环境的机理是什么等等，这里有一整套理论和方法。可以体现出生态环境的就是生物、生物的多样性。对生态的研究内容包含从个体、种群、群落和全球生态系统。研究生态，会让我们对自然，对生物与环境有更深层的理解。

▼ 问：我看有文章指出，地球生物多样性在丢失，是因为我们人类的活动，尤其是农业的发展。农业一发展，生物多样性就会丢掉，这是大家普遍的一个认为吗？

陈欣：我想我们应该了解一点，地球上的各类自然生态系统都是在长期演化过程中最终达到稳定。自然生态系统的目标是稳定、高效利用资源，而不是产出很多人类需要的产品。而农业生态系统的目标是产出产品。农业的发展也就是要不断提高土地生产力，通过集约种植或养殖少数的物种或某一个物种的高产品种来实现。因此，将自然生态系统转为农业系统的过程中，必然会带来生物多样性（包括物种多样性和遗传多样性）的丢失。

另外，现代农业的机械化，农事要简单操作，不能像自然生态系统那么复杂（这个复杂是指多个物种共存在一起的复杂）。农田种植单一高产作物或品种，田间农事操作、产品收获和分类都更便于农业机械的使用。但长期大面积单一种植这个过程，也必然会带来农业系统的生物多样性下降，包括我们很多传统的品种遗传多样性的丢失。自然生态系统的稳定是依赖于生物之间的相互作用，而现代农业系统生物多样性低，其稳定性就需要人类帮忙来维持。这里我们一定要知道，生物的多样性对我们的生态、对我们人类的生存很重要。

▼ 问：在农业系统中，我们如何帮忙如何维持生物多样的稳定呢？

陈欣：现代农业的规模化、机械化和信息化能大大提高我们农业的生产力、提高效率，如果我们能在此基础上，学习传统农业的做法，合理利用生物多样性，如区域尺度上配置多样化的种植方式，田间尺度上种植多个物种（或品种）共作等，或许能帮助我们少些依赖农药和化肥。当然，要做到这些，需要对传统农业系统和现代农业系统做深入的了解和研究。

这里我举一个案例，可以展示传统农业如何利用生物之间的相互关系，可以做到少用化肥和农药。这个案例也是大家都很熟悉的“稻鱼共生系统”，在全球稻作区都有分布，在我国和一些东南亚国家，稻鱼共生系统历史悠久。如分布于浙江青田的“稻鱼共生系统”和分布贵州从江的“稻鱼鸭共生系统”具有千年历史，分别于2005和2011年被联合国粮农组织列入全球重要文化遗产系统。

我们的研究表明，浙江青田稻鱼共生系统可以减少60%以上农药，20%以上化肥，贵州从江的稻鱼鸭共生系统目前可以完全不要化肥和农药。种植的稻、养殖的鱼这两类生物在一起互补共生，生活的很好。

▼ 问：稻鱼系统实际上是生物多样性利用的一种模式？我们在利用的时候遵循着什么原理呢？

陈欣：是的。这是生物多样性利用的一种模式。它是两个物种种养在一起，让这两个物种互相'帮忙'、互补利用资源，产生生态效应。

你刚才问我，什么是农业系统中的生物多样性呢？农业系统中的生物多样性，更多的是指人类种植和养殖生物的多样性。当然，还应该包括昆虫、分布在田边的植物和土壤生物等，但我们更关心的是一个区域里面，或者一块田里面，怎样用养殖或种植两个或多个生物或者多个品种。

以“青田稻鱼共生系统”为例，我们可以看到种养两种生物在同一稻田空间发生的“生态学故事”。也是它们的原理。先看看这个模式图，a表示水稻和鱼的相互“帮忙” 和促进，b表示水稻和鱼互补利用氮素资源。

稻鱼共生系生物之间相互关系统模式图

稻鱼系统中，鱼要觅食，杂草会被吃光，杂草就被控制了。另外，鱼在稻田有很多有趣的活动（包括觅食活动）。鱼的频繁活动一般是在早上6点到11点和下午3点至六点，中午稻田水温较高活动降低。清晨鱼的活动碰撞水稻植株，叶片的露珠掉落，叶片干，不利于稻瘟病发生；傍晚鱼活动会再次活跃，干扰到一些蛾类害虫的交配产卵，不利于害虫繁殖。此外，鱼会取食水稻基部稻飞虱，降低其密度。这样稻田里，长期有鱼的帮忙，病虫草的发生降低，农药使用可以减少。当然，如果遇到迁飞性的害虫爆发，需要用农药控制。

另外，稻鱼系统中，给鱼投喂的饲料（米糠、麦麸、菜叶、豆饼、少量商品饲料等），不能百分之百被鱼利用，遗留在土壤中，被微生物分解后释放出来的氮磷等元素可以被水稻吸收利用。此外，鱼取食饲料和田间的食物（杂草、浮游生物等），以粪便的形式返回土壤中，分解出来的氮磷元素也将被水稻植株吸收利用。可见，稻鱼系统由于元素的互补循环利用，可以节省肥料的使用。我们的实验表明，稻田养100公斤鱼，化肥氮降低30-40%，但水稻产量不减。

这是一个很经典的案例，告诉我们农业系统是可以保护和利用生物多样性来帮助我们获取足够的产品的。

▼ 问：那么这个过程，投入的人力成本会大吗？怎么样进行规模化、机械化的操作？我们怎么与现代农业科技结合呢？

陈欣：这是一个很好的问题。是的，稻田养殖水产生物人力成本会大，因为要同时照顾好水稻和水产动物。实现机械化，这就非常重要，目前有很多农场在尝试，我这里介绍一个案例，可以看到它的稻田养殖结合系统如何实现机械化和规模化。

在浙江德清实践的稻田养鳖模式，面积达到3000多亩，鳖投放饲料，而水稻做到不使用化肥和农药，可以实现机械插秧和收获。

基本做法是首先从田间工程开始，每一田块稻田面积20-30亩，设计有给鳖活动的场所，我们称之为避难所，水稻插秧前，鳖生活在避难所中。

稻鳖系统中的避难所示意图

鳖到了避难所，水稻即可机械移栽，插秧后，稻田灌水，鳖就从避难所出来，在整块稻田中活动、玩。水稻收获前，水逐渐排干，鳖在此回到避难所中生活和越冬，水稻完全可以进行机械收获。

▼ 问：稻鱼共生系统已经存在一千多年，您对此进行了机理研究，运用到我们当前农业生产中，其实您提出的应该也是一种概念或者说理念，是让生物与生物之间，比如种植的生物与养殖的生物产生互惠关系来让我们利用？

陈欣：是的。稻鱼系统，只是农业利用生物互惠的一个模式。农业系统利用生物之间互惠，更多的是指种植或养殖或养殖两种生物或多种生物在同一空间。利用生物之间互相“帮忙”或互补利用，从而产生生态效应。

农业利用生物之间互惠（正作用）的模式图

传统农业还有很多成功模式，如我们大家都熟悉的作物间套作，例如玉米和大豆的间套作，中国农大李隆教授已经揭示这两种植物（豆科植物和禾本科植物）生活在一起互相“帮忙”的机理。

总之，稻鱼系统和间套作都是传统农业利用生物多样性的典范，值得现代农业借鉴。也就是说，现代农业可以尝试利用传统农业中生物之间的互惠关系，与现代农业的科学技术相结合，产生规模化、机械化的效果。

当然，现代农业的机械化、规模化、信息化与传统农业生物利用的成功结合，还需要从技术上做很多尝试，比如设计能适于间套作和稻鱼系统的农机具等等。这里还有很多需要我们努力做的事情。

▼ 问：如何推广这个事情呢？就是对于这样一个成功的模式或者成功的技术，如何推广让更多人了解和掌握呢？目前是怎么做呢？

陈欣：像稻鱼系统这样的模式，涉及到要管理好两种生物，需要有技术规程、操作标准等指导农民。稻鱼系统的推广，只有做到技术到位，才能做到双赢（水稻和鱼都丰收），否侧会双败（水稻和鱼都失收）。我们正在和全国水产推广总站一起制订相关技术操作规程、行业标准等，在制订总指导原则的基础上，进一步制订具体技术规程。目前稻鱼、稻鳖等模式已经出台了一些地方标准和技术操作规程，可供农户参照。此外，我们每年都进行技术培训、做讲座等等，让一线技术人员和农民尽快掌握这方面的技术。

在这个过程中，我接触到许多有志于农业的青年，有些是从城里打工回来的年轻人，有些是大学毕业后从事农业，还有国外留学归来的，他们经营几千亩地，实践着利用生物之间的关系与现代农业科技结合的方式来经营农业，来进行农业生产。我很欣赏这些年轻人。相信现代农业科技与传统农业中生物多样性的利用融合能成功。

▼ 问：目前在我们国家这种稻鱼种养模式，占我们国家稻田面积的多少呢？

陈欣：目前稻鱼种养模式占我们国家稻田面积的5%不到。为什么？很多人都来问我为什么？我想这里面有三方面的原因：首先，不是每一块稻田都适合做稻鱼系统，需要有一定是有条件。比如说水源要充足等；其次，既懂种水稻，又懂养鱼的农民和技术都较少，就是说我们目前缺少实践性的复合型人才；再次，前期需要一定资金的投入，有一定风险。

▼ 问：对于我们农业的生态转型，您认为进行现代农业和传统农业之精华相融合是转型可用的一条路子或是一个方法？那么在这个过程中，目前存在什么问题吗？

陈欣：我认为这样的融合是我们农业生态转型需要用的一个方法，还有从这个方法中衍生出的生物多样性保护和利用的理念。我相信还会有很多的方法，但这个理念是我们应该一直进行下去的。在这个过程中，目前最大的问题就是缺技术推广人员。比如一些规模较大的农场愿意高薪招聘稻田综合种养的复合技术人才，但这方面的人才很缺乏。科研人员研发出的科研技术能不能落地，最重要是能不能与农技推广人员很好地衔接。现在来看，这一块有断层。我们提出来，在这个过程中，我们需要农业技术人才年轻化、知识化。这样才能推动、推进这条路往前走。

▼ 问：我知道，您在2005年获得了澳大利亚政府颁布的”中国优秀女科学家“，2015年获得“联合国全球重要农业文化遗产保护和发展杰出贡献奖”，可以说您在您的生态学研究，对于农业生态的研究工作中做出了很多贡献？

陈欣：我只是在做一些自己喜欢的事情，我经常给学生讲，我们对自己的研究要感觉挺好玩的，就是首先自己要产生兴趣，那么除了挺好玩的，还能挺好用的，那就更好了，这样实现研究的价值和意义。

我们实验室一直研究生物之间的相互作用的机理及生态学效应，同时研究在生态修复和农业上如何利用生物之间的互惠效应。目前承担国家自然科学基金（面上项目、国际合作项目）和十三五重点研发项目。

▼ 问：您对未来有什么样的期盼？

陈欣：现代农业系统中利用传统农业中生物多样性利用的方法，并不意味着我们的农业就要回到过去的做法，而是将生物多样性利用通过与现代技术结合，形成新的现代农业体系。而且我们在进行现在的农业生态发展的时候，需要融入生物多样性的理念、需要很好地利用和保护生物的多样性来帮助我们当今农业科学、安全、高效的生产。我希望看到干净的乡村（没有飘荡在田头的农药瓶）、意气风发的农民（有知识、懂技术）和富足的农民家庭（高的农业收入）。这需要我们大家共同的努力，作为科研人员我愿意为此做出自己最大的努力和贡献。

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陈欣研究课题：

陈欣近5年主持国家自然科学基金、国家重点研发、浙江省重点项目等课题，长期研究生物之间相互关系的生态学效应及在农业上的应用，揭示物种间（水稻和水产生物）的相互促进和互补利用稻田资源是复合种养稻田可持续的重要机理。

近5年来在Science（co-author）, PNAS(美国科学学院院报), Frontiers in Ecology and the Environment, Agriculture, Ecosystems and Environment，Journal of Ecology, Biology Letters, Annals of Botany, Journal of Chemical Ecology，Basic and Applied Ecology, Applies Soil Ecology，Plant and Soil, Soil and Tillage Research, Acta Oecologica 等国际学术期刊上发表50多篇论文；撰写著作（副主编）两部，申请专利2项。

其中“稻鱼共生系统”的重要研究结果以“封面论文”发表于《美国国家科学院院刊》（（PNAS, 2011, 108 (50): E1381-1387）上，国际著名学术期刊《自然》在其“Research Highlights”栏目进行了报道(Nature, 479:448-449(N4 November 2011)。PNAS 在评论栏目同期发表了评述性论文（2011, 108(50): 19841-19842），英国、美国、印度等国家的科学网络杂志及网络媒体的科学栏目也对此进行了高度评述和及时报道，并于2015年10月获联合国粮农组织（FAO）、全球环境基金（GEF）、联合国环境发展署（UNDP）共同颁发的科学研究贡献奖。