中国农作物多样性研究 农作物 基因多样性

　　摘要：为探索中国各地农作物多样性特点及其变化情况，利用多样性指数，比较分析了全国及各省市自治区１９８１年、１９９５年和２００８年农作物多样性变化。结果表明，①全国农作物多样性在２０世纪９０年代高于２０世纪８０年代，但近２０年的变化较小；粮食作物多样性３０年来相对稳定，经济作物多样性逐渐降低。②云南、贵州、山西、内蒙古、重庆、四川、甘肃、宁夏等省市自治区的农作物多样性和粮食作物多样性较大，江西、广东、海南、湖南、福建、吉林、青海、西藏等省自治区的农作物多样性和粮食作物多样性较小。③山西、内蒙古、陕西、吉林、黑龙江、河南等省自治区的经济作物多样性较大，青海、西藏、北京、天津、上海、福建、山东、广东等省市自治区的经济作物多样性较小。④近３０年来，不同省的作物多样性有不同的变化，西南地区和部分西北省的作物多样性在增大，山东、吉林等省在减少。各省应根据当地地形、地貌、土壤、气候和农业生产条件，确定适宜的作物多样性大小，既能充分利用当地资源条件，又可保持农田生态系统的稳定与可持续发展。
　　关键词：农作物多样性；粮食作物多样性；经济作物多样性；多样性指数
　　中图分类号：Q16；S51文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）12－2377-03
　　
　　Diversity of Crops in China
　　
　　ＺＥＮＧ Ｆｅｎｇ，ＡＮ Ｈｏｎｇ－ｍｅｉ，ＴＡＮＧ Ｙｏｎｇ－ｊｉｎ
　　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｇｒｏｎｏｍｙ， Ｃｏｌｌｅｇｅ of Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１０１０， Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｂｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ variation ｏｆ ｃｒｏｐ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ， ｔｈｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ｐｌａｎｔｅｄ ｃｒｏｐｓ in ３１ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｏｕｎｔｒｙ ｉｎ １９８１， １９９５ ａｎｄ ２００８ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ． ① Ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｃｒｏｐ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ １９９０ｓ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ １９８０ｓ， ｂｕｔ ｉｔ ｊｕｓｔ ｃｈａｎｇｅｄ ａ ｌｉｔｔｌｅ ｄｕｒｉｎｇ ｎｅａｒｌｙ ２０ ｙｅａｒｓ． Ｇｒａｉｎ ｃｒｏｐ"s ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｗａｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｔａｂｌｅ ｄｕｒｉｎｇ ｎｅａｒｌｙ ３０ ｙｅａｒｓ； ｗｈｉｌｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｒｏｐ"s ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ reduced ｇｒａｄｕａｌｌｙ． ②Ｙｕｎｎａｎ， Ｇｕｉｚｈｏｕ， Shanxi，Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ， Ｓｉｃｈｕａｎ， Ｇａｎｓｕ and Ｎｉｎｇｘｉａ ｈａｄ ｒｅｌａｔｉｖｅly ｂｉｇ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｃｒｏｐ ａｎｄ ｇｒａｉｎ ｃｒｏｐ； ｗｈｉｌｅ Ｊｉａｎｇｘｉ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ， Ｈａｉｎａｎ， Ｈｕｎａｎ， Fujian，Ｊｉｌｉｎ， Ｑｉｎｇｈａｉ ａｎｄ Ｔｉｂｅｔ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｒｅｌａｔｉｖｅly ｓｍａｌｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｃｒｏｐ ａｎｄ ｇｒａｉｎ ｃｒｏｐ． ③ Ｓｈａｎｘｉ， Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ， Shaanxi，Ｊｉｌｉｎ， Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ and Ｈｅｎａｎ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｒｅｌａｔｉｖｅly ｌａｒｇｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｒｏｐ； ｗｈｉｌｅ Ｑｉｎｇｈａｉ， Ｔｉｂｅｔ， Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｔｉａｎｊｉｎ， Ｓｈａｎｇｈａｉ， Ｆｕｊｉａｎ， Shandong and Guangdong ｈａｄ ｒｅｌａｔｉｖｅly ｓｍａｌｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｒｏｐ． ④ Ｄｕｒｉｎｇ ｎｅａｒｌｙ ３０ ｙｅａｒｓ， ｖａｒｉｏｕｓ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｃｒｏｐ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｅｘｉｓｔｅｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ． The ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｃｒｏｐ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｅｘｉｓｔｅｄ ｉｎ ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ ａｎｄ ｐａｒｔｉａｌ ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ； ｗｈｉｌｅ ｉｔ ｗａｓ ｒｅｄｕｃeｄ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｊｉｌｉｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ． Each ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｓｈｏｕｌｄ ａｓｃｅｒｔａｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ｃｒｏｐ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｌｏｃａｌ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｌａｎｄｆｏｒｍｓ， ｓｏｉｌ， ｃｌｉｍａｔｅ ａｎｄ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｏ ｕｓｅ ｌｏｃａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｆｕｌｌｙ， ｋｅｅｐ ｆａｒｍｌａｎｄ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｂａｌａｎｃｅ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｋｅｅｐ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｒｏｐ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ； ｇｒａｉｎ ｃｒｏｐ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ； ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｒｏｐ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ； ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ
　　
　　农作物多样性是农作物及其与环境形成的生态复合体，以及与此相关的各种生态过程的总和，包括生境类型的多样性、物种多样性（包括半农家栽培种、栽培种和受到管理的野生种）和遗传资源与种质的多样性［１］。物种多样性是农作物多样性的核心，指的是某一地区内农作物种类与数量的丰富程度。不同种类作物之间存在着相互促进、相互利用的密切关系，作物的某些抗逆性、抗病虫害和品质特性只有在种植多种作物时才能表现出来［２］。因此，农作物种类越多，生态系统越稳定。由于农业结构的不断调整，我国农作物多样性在不同时期和不同地区差异很大，但人们对此研究很少。本文利用多样性指数的方法，定量研究我国近３０年来不同年代各地的农作物多样性情况，以从宏观上探索我国农作物多样性的特点及其变化规律。
　　１研究方法
　　根据１９８２年和１９９６年的中国农业年鉴与２００８年中国农业统计资料，计算全国和各省市自治区１９８１年、１９９５年和２００８年的农作物多样性指数、粮食作物多样性指数和经济作物多样性指数。采用Ｓｈａｎｎｏｎ信息指数作为农作物多样性指数，计算公式为Ｈ＝-∑ＰｉｌｎＰｉ。式中，Ｈ为多样性指数，Ｐｉ是第ｉ种作物的面积比例；当Ｐｉ＝０时，对数值无意义，为保证形式上的一致，规定ｌｎ０＝０［３］。
　　根据多样性指数计算公式的统计学和生态学特性，作为农作物多样性指数，其多样性指数越大，表明该省农作物种植的种类越多，各种作物面积分布越均匀；多样性指数越小，表明该省农作物种植的种类就少，各种作物面积分布不均匀，或者是少数种类面积过大［４］。粮食作物多样性指数和经济作物多样性指数的计算方法类似于农作物多样性指数的计算方法。本研究的粮食作物包括稻谷、小麦、玉米、谷子、高粱、大麦、其他谷物、大豆、绿豆、红小豆、其他豆类、马铃薯、其他薯类，粮食作物总面积用这些作物面积相加得到。经济作物包括花生、油菜、芝麻、胡麻、向日葵、其他油料作物、棉花、麻类、甘蔗、甜菜、烟叶、蔬菜、瓜果、药材，经济作物总面积用这些作物面积相加得到。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 　　２结果与分析
　　２．１全国和各省市自治区农作物多样性变化情况
　　全国和各省市自治区农作物多样性指数计算结果见表１，从表１可见，各省市自治区同一年份的农作物多样性指数差异较大。１９８１年和１９９５年多样性指数最大的是山西，最小的是西藏；２００８年，多样性指数最大的是云南，最小的是江西。表１还表明，同一省市自治区在不同年份的农作物多样性指数变化是不同的。有的农作物多样性指数在下降，如北京、天津、辽宁、吉林、黑龙江、山东、河南；有的农作物多样性指数在上升，如浙江、福建、湖北、广东、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏；有的变化较小，如内蒙古、上海、江苏、安徽、河南、新疆等；还有的变化不稳定，如山西、江西、广西等。全国农作物多样性指数１９９５年比１９８１年略有增加，而２００８年与１９９５年相对稳定。
　　如果以多样性指数大于２．２、２．２～１．８、小于１．８来划分，则可把各省市自治区的农作物多样性分成大、中、小三类，表２列出了各省市自治区不同年份的分类情况。从表２可见，在１９８１年，全国只有３个省自治区的农作物多样性指数大于２．２，主要分布在北部；１９９５年有11个省自治区的农作物多样性指数大于２．２，主要分布在北部、西南和西北；２００８年有9个省市自治区的农作物多样性指数大于２．２，主要分布在西南和西北。广东、江西、西藏的农作物多样性指数一直较小。
　　２．２全国和各省市自治区粮食作物多样性指数的变化情况
　　全国和各省市自治区粮食作物多样性指数计算结果见表３，从表３可见，１９８１年，粮食作物多样性指数最大的是山西，最小的是江西；１９９５和２００８年粮食作物多样性指数最大的是内蒙古，最小的还是江西。从表３还可以看出，同一省市自治区在不同年份的粮食作物多样性指数变化有很大差异。粮食作物多样性指数下降的有北京、天津、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、安徽、山东、河南、海南；粮食作物多样性指数上升的有上海、浙江、广东、四川、贵州、云南、甘肃、青海、新疆；变化较小的有江苏、安徽、湖北、湖南、广东等；还有的变化不稳定，如北京、河北、山西、内蒙古、福建、江西、湖南、广西、西藏、陕西、宁夏等，但全国粮食作物多样性指数变化较小。
　　２．３全国和各省市自治区经济作物多样性指数的变化情况
　　全国和各省市自治区经济作物多样性指数计算结果见表４，从表４可见，１９８１年，经济作物多样性指数最大的是内蒙古，最小的是西藏；１９９５年经济作物多样性指数最大的是陕西，最小的是青海；２００８年，经济作物多样性指数最大的是黑龙江，最小的仍是青海。天津、河北、内蒙古、辽宁、上海、江苏、浙江、福建、山东、河南、湖北、湖南、广东、广西、海南、贵州、新疆等省市自治区的经济作物多样性指数在下降，吉林、安徽、湖北、贵州、西藏、宁夏等省自治区的经济作物多样性指数的变化较小，而北京、山西、吉林、黑龙江、安徽、江西、四川、云南、陕西、甘肃、青海、宁夏等省市自治区的多样性指数有升有降。全国经济作物多样性指数逐年降低，特别是近１０年，经济作物多样性指数降低迅速。
　　３小结与讨论
　　根据多样性指数情况，可以认为，全国农作物多样性在２０世纪９０年代高于２０世纪８０年代，但近２０年来变化较小；粮食作物多样性３０年来相对稳定，经济作物多样性逐渐降低。
　　不过近２０年来，各省市自治区间农作物的多样性差异很大，西南地区、西北地区和北部一些省市自治区的农作物多样性较大，主要原因是这些省市自治区的作物种类多，面积分布比较均匀。如内蒙古２００８年的各种作物种植面积占当年总种植面积的百分率分别为稻谷１．５１％、小麦６．９６％、玉米３６．０３％、谷子２．２１％、高粱１．７３％、大麦２．０７％、其他谷物５．７２％、大豆１０．２９％、绿豆３．５１％、红小豆０．４６％、其他豆类１．７２％、马铃薯１０．４６％、其他薯类０．３０％、花生０．２９％、油菜３．４０％、芝麻０．０７％、胡麻０．７５％、向日葵６．２８％、其他油料作物０．０７％、棉花０．０３％、麻类０．０５％、甜菜０．７５％、烟叶０．０８％、蔬菜４．０１％、瓜果０．８１％、药材０．４４％。而华南地区、江西等省的多样性一直较低，主要是单一作物面积的比重过大，如江西在２００８年的稻谷面积占了农作物面积的６１．０７％。
　　各省市自治区农作物多样性的变化不同。山东、辽宁、吉林等省的多样性显著降低。说明这些省在作物结构调整中，重视增加优势作物面积的比率来提高作物产量。例如山东省在１９８１年的玉米面积占作物播种面积的２１．１２％，大豆面积占６．９０％，而２００８年的玉米面积提高到了２６．６９％，大豆面积下降到１．５６％。
　　一个地区农作物多样性大，作物种类较多，就可以充分利用多样化的生态资源。因此，在地形、地貌、土壤和气候条件复杂多样的地方，可适当提高作物的多样性。农作物多样性小，作物种类较少，少数优势作物的面积比率大，适宜于地形、地貌、土壤和气候条件比较单一的省市自治区，可以充分发挥优势作物的增产潜力和规模效益，提高作物总产量，但应避免过度单一化带来的农田生态系统稳定性差的问题。
　　参考文献：
　　［１］ 梁晓慧． 中国农作物多样性及其保护现状［Ｊ］． 中国农业信息，２００９（４）：１０－１２．
　　［２］ 刘成玉． 论作物多样性对农田生态系统稳定性的影响［Ｊ］． 农业环境科学学报，１９９０，９（６）：２６－２７，３７．
　　［３］ 徐克学． 生物数学［Ｍ］． 北京：科学出版社，２００４．２５３．
　　［４］ 唐永金． 广东省与河北省农业结构多样性变化的比较分析［J］． 华南农业大学学报 （社会科学版），２００４，３（２）：４４－４８．
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文