作为人为干预最频繁的生态系统，农田中隐藏着一个极其丰富的生命世界——从细菌、真菌到原生动物、线虫，这些肉眼难见的土壤生物，共同维系着土壤结构、养分循环与作物健康。
　　土壤生物多样性越丰富，农田往往越健康、越抗逆。当前，我国农田生物多样性的现状究竟如何？各地有何差异？如何提升农田生物多样性？记者采访了相关专家。
　　测不准——土壤微生物“瞬息万变”
　　每平方米土壤中500万只线虫、100亿只原生动物，以及10万亿个微生物……在理想的土壤生态系统，翻开一块石头或挖起一铲土，都可能发现一个繁盛的生物群落。它们各司其职，共同构建起一张精密复杂的土壤食物网。
　　不止于生物数量庞大，这个复杂地下世界中的生物种类也极为丰富。但人类目前对土壤生物的认知十分有限，甚至难以用传统的“目科属种”对之进行分类。那该如何衡量我国农田的生物多样性状况？
　　在中国农业大学土地科学与技术学院副研究员汤怀志看来，这并不是一个容易回答的问题。他介绍，当前，全球尚未就如何衡量生物多样性达成共识，人们对“农田生物多样性”的理解也存在不同视角。
　　2022年，汤怀志与团队对全国农田生物多样性进行了研究，为找到可操作的研究抓手，他们将目光聚焦于微生物。在他们看来，微生物的生存状况能够较为客观、真实地反映出整个农田生态系统的健康程度。
　　据了解，微生物在土壤食物网中处于基础地位，它们能够将土壤中的矿物质和有机质转化为植物可吸收的养分，从而推动物质循环。一旦核心微生物类群缺失，会严重削弱土壤食物网功能，甚至导致系统退化。同时，土壤微生物拥有强大的环境适应能力，能够不断调整自身状态，对外界刺激做出反馈，以形成当下最稳定的生态系统。
　　例如，当土壤发生退化、酸化或盐碱化时，尽管肉眼无法察觉，但其中的微生物数量大幅下降，群落结构随之改变。
　　然而，正是这种高度敏感，给科研带来了巨大挑战。
　　“土壤中的微生物有的厌氧，有的好氧，环境条件的任何改变都会直接引起其群落结构的变化。打个比方，用指甲在胳膊上划一道白印，对人类来说无足轻重，但对皮肤表面的微生物而言，可能是一场重大突发事件。”汤怀志说。
　　“瞬息万变”用于形容土壤中的微生物毫不为过。哪怕是农田里多浇或少浇一点水，这样微小的环境波动都可能导致其中生物量急剧上升或下降；而一旦条件重新变得适宜生存，它们又会迅速繁殖。
　　微生物个体的生命周期很短暂，往往以分钟或小时计算。这意味着，在不同时间点进行测量，结果可能相差几十甚至上千倍。
　　“对于农田生态系统而言，翻耕、植物生长、收割等农事活动会显著干扰土壤环境，导致结果波动较大。”汤怀志说，“为了获得稳定、可比较的数据，我们通常在农田生态系统处于相对稳定状态时采样，并会在不同生态阶段、不同季节进行多次采样和测量。”
　　找门道——从重数量到看结构
　　评价生物多样性水平，人们通常从“计数”入手，比如，统计一平方米土壤里有多少条蚯蚓。这种数量上的统计，在科学研究中被称为“丰度”。
　　不过，丰度仅一个基础指标，还需分析其中的生物种类的结构是否合理。
　　“基于这一认识，我们通过综合分析发现，农田生物多样性与土壤功能多样性密切相关。通常，生物多样性越丰富，土壤功能就越全面，这意味着土壤生态系统更稳定、生产力更强。”汤怀志表示，顺着这一逻辑看，我国不同地区的农田生物多样性水平存在明显差异。例如，东北黑土区农田生物多样性水平在全国相对较高，黄淮海地区则相对偏低。这种差异，归根结底与不同地区对农田的利用方式和利用强度相关。
　　值得一提的是，通过基因测序，研究人员在农田中识别出两类功能性物种：一类是与各地特色农作物密切相关的“关键物种”，另一类是广泛分布、数量较多的“优势物种”。
　　进一步分析发现，这两类物种的角色截然不同：关键物种决定了不同地区农田生态系统的核心功能，且这种功能在区域之间差异非常明显；相较之下，优势物种在不同区域之间的结构性差异并不大。
　　如同品酒，仅占0.1%的独特风味物质造就了不同酒的风味。
　　农田微生物也是如此——往往正是不同地区微生物群落那0.1%的关键差异，决定了当地的农产品特色与生态功能。
　　“这一发现也带给我们启示：无论是保护耕地还是维持农田生物多样性，本质上都是在保护特定区域的特殊生态环境。因此，在农田的保护与利用中，应当重视区域性生态系统的整体保护。一旦土壤环境、周边环境或小气候环境遭到破坏，可能会造成不可逆转的影响，而某些关键物种具有区域性分布特征，一旦消失便无法再现。”汤怀志说。
　  明方向——保护性耕作与优化农田周边环境
　　农田生物的生存与分布受哪些因素影响？又该如何提升？回答好这个问题，对指导后续开展农田利用至关重要。
　　在完成系统测算后，汤怀志团队将影响因素归纳为几个方面：首先是土壤环境本身。土壤环境直接决定了其中多种元素的含量与配比，而在众多环境指标中，pH值和有机质含量最为关键。研究表明，过酸或过碱的土壤都不利于生物生存；有机质则是微生物的主要食物来源，可以形象地称之为“微生物的粮仓”。
　　其次，土壤结构同样不可忽视，尤其是团聚体的形成。一般而言，土壤越健康、土体状况越良好，土壤生物与其生存环境之间的互作就越明显。例如，蚯蚓等生物能促进团聚体的形成，而团聚体结构的改善又有利于微生物及小型土壤动物的生长。这种相互促进的过程，既体现了土壤条件对生物特征的直接影响，也揭示了生物对周围环境的深度依赖。
　　第三个关键因素是人为活动，主要包括灌溉方式和耕作方式。灌溉方式决定了土壤水分是否充足，耕作强度则直接影响了生物量的水平。一个基本规律是：利用强度越大，生物量越低；对土壤的干扰越小，生物多样性水平上升越快。保护性耕作便是这一规律的有力例证。
　　人们通常认为，植被越茂密、物种越丰富的地方，地下生物多样性也会越高。然而，研究发现，这种情况在农田中并不受用——粮食产量高，并不意味着地下生物多样性水平就高。
　　这背后反映，过度利用农田本质上是一种掠夺式开发。不仅会导致土壤养分快速流失和退化，还会引发地下生物多样性下降，乃至整个生态系统的崩溃。更值得警惕的是，农田过度利用与地下生物衰退之间往往呈现出相互加剧的恶性循环。
　　在汤怀志看来，要优化农田生物多样性水平，开展保护性耕作是一条可行路径，少耕免耕、秸秆覆盖还田等措施，既能大幅减少农机翻耕对土壤的物理干扰，又能持续补充有机质，从而为地下生物提供生存空间。
　　此外，应注重优化农田周边环境。“农田生态系统的生产力很可能依赖周边林草地和其他生态系统，一旦受到干扰，农田的生物多样性会迅速下降，而其恢复过程也需要借助周边生态系统的支撑。因此，构建良好的农田周边生态环境，对于有效保护和利用农田生物多样性同样至关重要。”汤怀志说。

（据《中国环境报》 记者 韦璐）