学术前沿：论生态农业的边界、科学原理与应用技术（连载之四）
蒋高明
5.3 生物多样性原理
生态农田具有丰富的生物多样性，尤其是土壤生物多样性。农田生物多样性包括种植物种（植物、菌物）与养殖物种（动物）多样性。在一个多样性的农业生态系统中，其稳定性也是高的，抗自然灾害能力加强，同时延长了农产品货架期，避免集中上市带来的农产品滞销。我们在10亩农田基础上发展的弘毅生态小院，经济物种有73种之多，包括植物、动物与微生物三大类[13]。在这个系统中，害虫与杂草都变成了资源利用起来。同时我们发现，由于土壤健康，农田生态系统健康，植物病害基本消失[12]。
害虫与杂草本身就是普通的物种，它们的作用也是辩证的。害虫会吃植物，但也会给一些虫媒植物授粉，害虫是益虫的食物，害虫死亡后其尸体可以参与构造土壤中的团粒结构；杂草会与庄稼争养料，但也会增加土壤碳氮等营养。杂草根系及其分泌物对于土壤中的生物多样性维持及其保持良好的土壤结构也起到很多的作用。当然，对于害虫和杂草必须进行管理，农民付出的辛勤工作是管理它们，不使其危害，并变害为宝[12]。
5.4 生态位原理
农田生态系统中，不同物种都有自己的生态位，在时间空间上所占据位置不同，大部分时间物种相安无事，只有到生态位重叠时，才会发生激励的竞争或对抗。生态位是生态系统中每种生物生存所必需的生境最小阈值。拥有相似功能生态位、但分布于不同地理区域的物种，在一定程度上可称为生态等值生物。生态位与资源利用谱相对应，生态位宽度是指被一个生物所利用的各种不同资源的总和。
在农田中，因种间竞争，一种生物不可能利用其全部原始生态位，所占据的只是现实生态位。作物的生态位是人为保护的，往往为了高产，人工除草或机械除草，去除竞争者。土壤表面上下一定高度和深度，这是土壤微生物、蚯蚓、线虫等动物的生态位，一些害虫的幼虫也分布在土壤中。利用生态位的空间差异，可以减少杂草控制成本，如果果园和葡萄园生草，就是利用乔木（藤本）与草本植物生态位不同的原理；种植高粱也可以控制杂草，因为高粱为高杆作物；利用生态位时间差异可以控制害虫，如诱虫灯捕杀的往往是夜行害虫，而益虫因为多在白天捕食较少受害。夏季的杂草很难在春季生长，因此可以利用夏季高温多雨生长杂草，混播豆科植物养地，然后种植越冬小麦，小麦产量可以提高。这是利用小麦与杂草的时间生态位原理，在北方农田，玉米夏季农田杂草以牛筋草等为主，小麦以播娘蒿为主。
5.5 生态系统原理
生态系统指在自然界的一定的空间内，生物与环境构成的统一整体，在这个统一整体中，生物与环境之间相互影响、相互制约，并在一定时期内处于相对稳定的动态平衡状态之中。生态系统能够自我维持、自我更新，且具有一定的恢复能力。掌握了农田生态因子变化特点、物种组成及其相关关系，人类就可以利用所掌握的生态学知识进行农田生态系统设计，力求获得最大的产量、生物量或者最高的经济效益。
间作套种、林禽互作，果禽互作、林粮互作，药粮互作、稻田养鸭、稻田养鱼、莲鱼共生、鱼菜共生等等,都是利用生态学原理进行的农田生态系统设计。在该类设计中，最重要的因素是种子。种子是农业的重要“芯片”，人类造不出种子来。除为动物生产饲料利用一部分杂交种外，基本使用老种子。鼓励农户自留种子，常年生态育种与自留种，产量有增加趋势。生态农业模式杜绝转基因种子，这是因为转基因是违背自然规律的。
在生态农业生态系统中，农业不是现代化学污染源，不是温室气体排放源而是温室气体库，从源头解决了面源污染问题；农田生态环境大幅度改善；农田生物多样性将逐渐恢复；农产品不再含有人为添加的有害化学物质，目前围绕食物链合法使用的化学物质高达5万多种[14]；农产品提供的优质健康能量，重大疾病发生率将大幅度下降；农业将成为附加值很高的产业，大学生二代、农二代等年轻人可以进入农业；优良种子资源可以长期保留下去；病虫草害发生率基本可控，土地越养越肥，耕地生产力将得到稳定提高[12]。
