農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是人類文明持續(xù)繁榮的重要保障。從原始農(nóng)業(yè)到工業(yè)化農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷程,是"自然力"不斷削弱,"人為調(diào)控力"不斷加強(qiáng)的過程。新興的可持續(xù)農(nóng)業(yè),則希望將人為調(diào)控和自然過程協(xié)調(diào)融合,建立近自然的高效的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)體系。但是,面對土壤生物極高的多樣性、生物和非生物過程的復(fù)雜互作及其高度的時(shí)空異質(zhì)性,基于還原論的傳統(tǒng)科學(xué)研究方法探究地下生態(tài)系統(tǒng)的"自然過程"困難重重。人為管理措施對農(nóng)田生態(tài)過程調(diào)控的針對性和調(diào)控效果受到極大限制。盡管如此,土壤生物在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的作用已在世界范圍內(nèi)得到空前重視。如何充分發(fā)揮土壤生物在可持續(xù)農(nóng)業(yè)中的作用,已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域的重要突破口。簡述了土壤生物與可持續(xù)農(nóng)業(yè)研究的學(xué)科發(fā)展歷史,總結(jié)了農(nóng)業(yè)管理措施對土壤生物及土壤食物網(wǎng)特征的影響,突出了土壤生物群落在可持續(xù)農(nóng)業(yè)模式中土壤結(jié)構(gòu)改善、土壤肥力提高和化肥農(nóng)藥減施等方面的積極作用;最后探討了當(dāng)前的研究難點(diǎn)和未來的研究方向,并對如何充分發(fā)揮土壤生物在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的貢獻(xiàn)進(jìn)行了初步的思考。認(rèn)為:土壤有機(jī)質(zhì),土壤結(jié)構(gòu)和土壤食物網(wǎng)以及三者的內(nèi)在聯(lián)系是可持續(xù)農(nóng)業(yè)研究的關(guān)鍵。土壤有機(jī)質(zhì)管理是調(diào)控土壤結(jié)構(gòu)、土壤食物網(wǎng)及生態(tài)系統(tǒng)生... 

【文章來源】：生態(tài)學(xué)報(bào). 2020,40(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：24 頁

【部分圖文】：

CNKI中土壤生物與可持續(xù)農(nóng)業(yè)相關(guān)的研究主題分布格局(1979.6—2019.03)

圖4 蜷曲于土壤中的馬陸(張洪芝拍攝)近年來,菌根真菌的土壤改良效應(yīng)研究取得了重要的進(jìn)展。Asmelash等 (2016) 綜述了菌根真菌在退化土地恢復(fù)中的潛在作用:有大量的科學(xué)證據(jù)表明菌根真菌可以改善土壤質(zhì)量,提高地上及地下生物多樣性,提高水分和養(yǎng)分脅迫土壤中喬木和灌木幼苗的成活率、生長及定殖過程[109];今后,在進(jìn)一步開展對菌根真菌的資源、功能、作用和調(diào)控機(jī)制等方面進(jìn)行深入的研究的同時(shí),需要加強(qiáng)開發(fā)可用于野外森林生態(tài)系統(tǒng)管理和恢復(fù)的廉價(jià)的菌劑。菌根真菌和土壤動物在土壤改良過程中的協(xié)同作用,也值得關(guān)注。

土壤生物在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量傳遞中的貢獻(xiàn)得到日益重視。但是,土壤生物在可持續(xù)農(nóng)業(yè)中的關(guān)鍵地位沒有得到足夠的認(rèn)可,人們對土壤生物多樣性的保護(hù)意識也很低[18];而在實(shí)踐中應(yīng)用土壤生物去調(diào)控農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)過程,更是剛剛開始嘗試。美國科學(xué)院關(guān)于21世紀(jì)的可持續(xù)農(nóng)業(yè)的報(bào)告,只提到了有機(jī)農(nóng)業(yè)對土壤生物的利好作用(如提高了蚯蚓和土壤微生物等的生物量),以及生物防治在有機(jī)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用,卻沒有提及如何利用土壤生物多種多樣的功能促進(jìn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展[19]。2016年出版的Global Soil Biodiversity Atlas一書,雖然在科普層面促使人們更多地關(guān)注土壤生物[20],但在科學(xué)研究上并無太多的貢獻(xiàn)。以 Elsevier 的文章為例,2015年之前,土壤生物與可持續(xù)農(nóng)業(yè)相關(guān)文章少于50篇每年,而2015年之后則有明顯的增長,每年發(fā)表的文章接近80篇(圖1)。值得一提的是,從1998年至2016年,由 Clive A. Edwards 和 Stephen R. Gliessman 主編的系列叢書 Advances in Agroecology 陸續(xù)出版了21本可持續(xù)農(nóng)業(yè)相關(guān)的專著。其中兩部著作:Microbial Ecology in Sustainable Agroecosystems[21]和Soil Organic Matter in Sustainable Agriculture[22]從不同角度闡述了土壤生物在可持續(xù)農(nóng)業(yè)中的作用�？梢�,最近20年土壤生物與可持續(xù)農(nóng)業(yè)相關(guān)研究已經(jīng)開始得到重視。國內(nèi)的農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)在20世紀(jì)80年代興起,90年代開始快速發(fā)展,至2005年每年發(fā)表的中文文章即已超過1000篇[23],但是,土壤生物在可持續(xù)農(nóng)業(yè)中的作用長期未得到重視。直到2013年,土壤生物學(xué)科發(fā)展被納入國家自然科學(xué)基金委員會-中國科學(xué)院學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究項(xiàng)目[24]。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院基于中國農(nóng)田土壤肥力長期試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò),探究了長期施肥、秸稈還田及保護(hù)性耕作等農(nóng)田管理措施對土壤肥力、土壤結(jié)構(gòu)和pH以及作物產(chǎn)量等的影響,部分工作也涉及到農(nóng)田土壤微生物和酶活性以及土壤動物群落對施肥的響應(yīng)[25-26]。從CNKI的檢索結(jié)果來看,國內(nèi)土壤生物與可持續(xù)農(nóng)業(yè)相關(guān)的研究集中在土壤肥力及于此相關(guān)的土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)、土壤微生物和酶活性等方面,而土壤動物研究僅占1.97% (圖2)。并且,多數(shù)研究集中于對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土壤動物群落的種類組成和生物量數(shù)量特征及其對耕作和管理措施的響應(yīng)上[27-30]。值得注意的是,國內(nèi)學(xué)者已基于長期小區(qū)試驗(yàn)研究了蚯蚓對農(nóng)田有機(jī)碳動態(tài)及土壤微生物等的影響,發(fā)現(xiàn)蚯蚓活動可增強(qiáng)土壤團(tuán)聚作用,改變土壤微生物群落,提高養(yǎng)分有效性并影響光合產(chǎn)物在植物-土壤系統(tǒng)中的分配[31-34]。但是,土壤動物野外控制試驗(yàn)仍十分缺乏,且仍然很少探究土壤動物食性、腸道微生物及糞粒等與其生態(tài)功能密切相關(guān)的特征及其可能的影響因素。2015年,《中國科學(xué)院院刊》也組織出版了土壤與生態(tài)安全�？�,綜述了土壤物理學(xué)[35]、土壤化學(xué)[36]和土壤微生物學(xué)[37]等的研究現(xiàn)狀與展望,及土壤與可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的現(xiàn)狀與戰(zhàn)略[38-40]。但是,該專刊并未包含土壤動物學(xué)研究的內(nèi)容;土壤動物及其在農(nóng)業(yè)中的作用研究,在國內(nèi)還需要更多的關(guān)注。以蚯蚓為例,在土壤科學(xué)英文文獻(xiàn)中,“Earthworm”一直屬于排名前20位的高頻關(guān)鍵詞,它在1986—1995年,1996—2005年和2006—2014年間的文獻(xiàn)中分別出現(xiàn)54次,258次和299次;但是,“蚯蚓”卻從未成為土壤科學(xué)中文文獻(xiàn)的高頻關(guān)鍵詞[41]。2017年,《中國科學(xué)院院刊》又組織出版“科技促進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革”�？�,圍繞秸稈綜合利用[42]、土壤肥力調(diào)節(jié)[43]、都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)[44]和生態(tài)農(nóng)牧場建設(shè)[45]等可持續(xù)農(nóng)業(yè)主題開展了深入的討論。但是,該專刊僅對微生物資源(如微生物肥料)的利用有所涉及,沒有對土壤動物及整個(gè)土壤食物網(wǎng)在我國“綠色革命”[1]實(shí)踐中應(yīng)有的貢獻(xiàn)進(jìn)行深入討論。2018年2月,《中國科學(xué)院院刊》再次組織了“土壤與可持續(xù)發(fā)展”專題,針對土壤資源保護(hù)、土壤污染防治等方面存在的問題探討了相關(guān)解決方案;但僅僅簡短地提及了土壤生物多樣性的保護(hù)[46]。目前,我國土壤動物與土壤污染治理相關(guān)研究還處于起步階段,主要圍繞蚯蚓及其蚓觸圈的貢獻(xiàn)展開[47-50]�？傊�,土壤生物與可持續(xù)農(nóng)業(yè)正迎來學(xué)科發(fā)展的重要契機(jī),但是,土壤生物特別是土壤動物在可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的積極作用應(yīng)該得到進(jìn)一步的發(fā)揮。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3331166