农业生物多样性

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农业的生物多样性（Agricultural biodiversity）或农业生物多样性（agrobiodiversity）是生物多样性的子集合，主要与农业有关。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的定义：农业生物多样性是直接或间接运用在粮食及农业上的动物、植物及微生物的多样性及变异性，包含了作物、牲畜、林业及渔业。农业生物多样性的组成有：由种种食物、饲料、纤维、燃料及药品的基因多样性与物种多样性、维持农业生产的非耕作物种多样性（如土壤微生物、掠食者、传粉媒介）、农业生态系统中的多样性，乃至于支撑著农业生态系统（农业、畜牧业、森林和水生）的整体环境生物多样性。农业生物多样性是天择过程以及人们几千年来精心汰选及改良的结果。人们粮食及生计安全都仰仗着持续管理种种攸关粮农业的重要生物资源，这对气候适应和气候缓解也相当重要。

## 词源

目前尚不清楚农业生物多样性一词究竟是什么时候出现或由谁创造的。国际植物遗传资源委员会（IBPGR，现为国际生物多样性联盟暨国际热带农业中心）1990年度报告，是最早在农业脉络下讨论生物多样性的报告。大多数提及农业生物多样性的文件可以追溯到1990年代后期。

不同机构所描述的粮食生产生物多样性定义同中有异。国际农业研究咨商组织（CGIAR）往往使用“农业的生物多样性”或“农业生物多样性”。粮农组织使用“粮食和农业的生物多样性”（BFA）。而《生物多样性公约》（CBD）早期使用“农业多样性”（agricultural diversity），CBD当时的用法或多或少排除了海洋水生生物及林业（虽然没有完全排除），因为他们在商议国际政策及行动时有其特属团体及国际框架，框架描述可参见CBD的第V/5号决议；CBD目前使用“农业生物多样性”。

## 种类

### 作物生物多样性

作物多样性或作物生物多样性是作物（即农业中使用的植物）的多样性和可变性，包括了基因和表现型特征。作物多样性是农业生物多样性的子集及要素。过去50年来，作物多样性的组成环节，即个别作物之基因多样性与普遍种植之物种数量，均呈现大幅下降。

作物多样性的减损威胁到全球粮食安全，因为全球人口所依赖的作物品种数量不断减少，则品种的可变性也跟着减少。人们越来越常用单一栽培方式种植作物，意味着如果出现了爱尔兰大饥荒中马铃薯晚疫病的情形，某种疾病击垮了单一品种作物的抵抗力，可能会毁了整个收成；或者像大麦克香蕉的黄叶病，也许就导致整个品种在市场上绝迹。国际组织正在努力透过种子库的帮助以保护作物多样性。

### 畜牧生物多样性

粮农动物基因资源（AnGR），也称为家畜基因资源或牲畜生物多样性，是鸟类及哺乳动物物种运用在粮食及农业上的基因资源库（有实际价值或潜在价值的核酸）。动物基因资源是农业生物多样性的子集及要素。

AnGR可以落实在活生生的种群或基因材料保存上，例如冷冻保存的精液或胚胎。动物基因资源多样性包括物种多样性、品种多样性及品种间的多样性。目前用于粮食及农业的鸟类及哺乳动物物种有38种，包含了8,800个不同品种。主要粮农生产动物是牛、绵羊、山羊、鸡和猪，在畜牧界被称为“五巨头”。其他会用到的物种还有单峰骆驼、双峰骆驼、驴、水牛、豚鼠、马、兔子、犛牛、鹅、鸭、鸵鸟、鹧鸪、雉鸡、鸽子及火鸡。

## 层级

### 基因多样性

主条目：基因多样性

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基因多样性是指物种内部和物种之间的多样性和变异性。包括自然发生的基因变异性（例如粮食作物的野生近缘种）或人类创造的变异性（例如农民所开发的当地品种传统作物，或是商业品种作物，诸如Fuji、Golden Delicious、Golden Pippin等苹果品种）。所有粮食作物物种都有相当可观的基因多样性，特别是在种源中心，即最早开发物种的地理区。例如，秘鲁的安第斯地区是某些块茎物种的原产地，在那里可以找到1,483个品种的块茎植物。基因多样性很重要，因为不同的基因会产生不同的重要特征，像特殊营养成分、对不同环境的抵抗力、害虫抵抗力或丰盛产量。由于农业现代化、土地利用变化及气候变化等因素，基因多样性正在减少，甚至为了应对气候变化所遂行的抗病虫害限缩式育种，本身就会减少农业生物多样性。基因多样性并非一成不变，而是随着环境、环境变化以及人为干预（农民或育种者）而不断演变。

### 物种多样性

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物种多样性指的是用在粮食和农业上的不同物种的数量及丰富度。根据定义来看，可直接当作食物的物种数量有5,538到75,000种。保守估计大约有6,000种植物经常被拿来食用。物种多样性包括“已驯化而归属于作物、牲畜、森林或水产养殖系统的动植物、可采收的森林物种及水生物种、已驯化物种的野生近缘种，以及其他虽然是野生的但可采集供食用或制作其他产品的物种。此外还包括所谓‘连带的生物多样性’，即存活于粮农生产系统之中或周边，可维持系统并促进生产的繁多生物。”此处的农业概念包括了农作物、畜牧业、林业、渔业及水产养殖。

水生多样性也是农业生物多样性的重要组成部分。传统渔民及小农保护并永续管理当地水生生态系统、池塘、河流及沿海共有地，对于人类生存及环境存续很重要。由于鱼类及水生生物大大地供给人类食物，也是沿海人民的收入来源，当水产养殖及海洋渔业管理不断发展，渔民及小农拥有基因储备库及永续生态系统并善加利用就愈形重要。

### 生态系统多样性

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生态系统多样性是特定地理区域（例如整片地景或国家）中不同组成部分的多样性和可变性。从农业生物多样性的脉络来看，生态系统多样性是指农业生态系统内部和各系统之间的多样性：例如牧场、池塘及河流、栽种田地、树篱，树林等。相较于其他层级的生物多样性，生态系统层级的生物多样性较少受到关注及研究。

## 农业生物多样性对粮食及农业的贡献

### 简介

农业生物多样性对粮食及农业的贡献，经常以其对生态系统服务的贡献来分类。生态系服务是运作良好的生态系统（农业生态系统及野生生态系统，例如森林或草原）为人类福祉所提供的服务，通常分为四大类：供应（直接提供食物或水等好处）、支持（健全农业所需的服务，如土壤）、调节（调节农业必需的天然过程，如授粉、碳捕捉或害虫防治）或文化（娱乐、审美及精神益处）。

### 供应

农业生物多样性主要的供应服务是提供食物和营养。食物生物多样性是“用于食物的植物、动物及其他生物的多样性，包含物种内、物种间及生态系统所提供的基因资源。”有史以来至少有6,000种植物及动物物种被当作人类食物。但这个数字正在减少，令人担忧多年后饮食多样性可能不足。食物生物多样性还涵盖作物的亚种或品种，例如甘蓝包括了花椰菜、各种西兰花、卷心菜、球芽甘蓝等诸多形式。主流研究忽视的许多物种（即“孤儿”物种或“被忽视和未被充分利用作物”）其实富含微量营养素及其他有益健康成分。某个物种的不同品种中，营养成分同样也可能各擅胜场；例如，某些红薯品种的β-胡萝卜素含量少到可以忽略不计，而其他品种去皮后未经烹煮的β-胡萝卜素含量，每100公克却高达23,100微克。农业生物多样性的供应服务还有供给木材、纤维、燃料、水分及药用资源等。

维护并强化各类型生产系统的粮农基因资源（特别是动、植物）使之得以持续利用，牵动着永续粮食安全。

### 支持

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农业生物多样性主要的支持服务，是为食物生产提供生物材料或维生上的支持，重视的是对永续生产系统背后的生物资源加以保护、永续利用及强化。主要服务有：1.维持作物及物种的基因多样性，如此方能在面对更迭变化的气候及天气条件时保存适应力。基因多样性是作物和牲畜改良计划的根基，可根据消费者要求及农民的需要来培育新的作物及牲畜品种。基因多样性的重要来源是作物的野生近缘种，即与栽种目标作物有基因相关的野生物种。2.维持野生栖地以及其中的生物多样性，诸如传粉者及捕食者。保持农业生物多样性以支持野生生物多样性的方式有：妥善管理与野生栖地相连的田地边缘区域、河岸走廊、树篱及树丛。3.保持土壤及其中生物群的健康。

### 调节

农业生物多样性的调节服务很多，举凡健全的农业生态系统控管所需要的一切自然过程，如授粉、害虫防治及碳捕获等等。

#### 授粉

全球栽种的115种主要作物中有75%的品种依赖着授粉媒介。农业生物多样性促进授粉媒介健康的方式如下：1.提供栖地使之得以生存及繁殖。2.在害虫防治上提供非化学生物选项，因而减少使用杀虫剂，授粉昆虫也免于毒害（见下文）。3.建构共生关系促使开花过程的持续，让作物在不同时期开花，传粉者便能不停地有花朵可采，以利生产花蜜。

#### 害虫防治

农业生物多样性有助于害虫防治的方式如下：1.为害虫的天敌提供得以栖息及繁殖的地方。2.提供广泛的基因多样性，意味着基因中更可能拥有抗性来面对任何病原体或害虫，而且植物也可以随着害虫与疾病的进化而进化。基因多样性还意味着有的作物生长得早，有的生长得迟，有的较耐潮湿，有的较耐干燥，如此作物就可以避开害虫或病原体的攻击。

#### 碳捕获

把农业生物多样性纳入农业生态实践配套中有助于碳捕获，例如将某些覆盖型作物当作绿肥犁进土中；保护土壤完整性以持续容纳原生微生物。农民和育种者可以利用基因多样性来培育更能耐受气候条件不断变化的品种，结合保护农业的做法，可以增加土壤及其生物量的固存，避免农田退化也可减少碳排放。运用混农林业，将树木和灌木当成农业系统的组件（防风林或树篱），也可以有效地封存碳。

### 文化

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农业生物多样性让食物形式丰富多元，对于生态系统的文化服务而言相当重要，亦是全球各地美食的主角。农业生物多样性提供当地喜爱的作物及物种，以及深具文化意涵的特有品项。例如，数千年传统民族文化影响了中国农民所呵护培育的多个水稻品种（如红麹米、甜糯米），并广泛应用传统文化、仪式及习俗中。或是各地的食品展销会，宣扬当地品种可以提升其附加价值、增加大众的认识、终于能保护并善用之，慢食运动为其滥觞。此外，某些传统文化会在庆典仪式中运用农业生物多样性，例如印度、尼泊尔及毛里求斯部分农村保存了各式各样的水果（柚子及芒果），专门用来庆祝克哈特普迦节（Chhath Puja）。家庭花园也是很重要的文化建筑空间，基于种种社会、美学及文化因素，保护了农业生物多样性。食物基因多样性经常由资源匮乏的农民（例如越南、尼泊尔切彭民族）所撑持，不是出于经济价值，而是来自文化、烹饪、营养及药用需求。

## 农业生物多样性的丧失

土地利用模式变化（城市化、森林砍伐）、农业现代化（单一栽培并舍弃传统兼顾生物多样性的惯行方法）以及西方化的饮食及其供应链，都冲击了农业生物多样性。估计整个生物多样性的损失速度是自然灭绝速度的100-1,000倍，这也殃及农业生物多样性，无论农田或野外的基因多样性都过度减损。

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农业生物多样性的丧失导致基因侵蚀、基因多样性丧失，包括单一基因以及特定基因组合（或基因复合体）消失，即已驯化之地方品种或繁殖种所表现出来的基因特征。当植物种群内的基因多样性稀少就造成了基因脆弱。缺乏基因多样性将使整个种群特别容易受到疾病、害虫或其他因素的影响。基因脆弱问题经常发生在经过统一基因改良的现代作物品种中。基因脆弱的范例发生在1970年，当时玉米叶枯病肆虐美国玉米种植带，摧毁了15%的收成。所谓德克萨斯雄性细胞质不孕的特征让作物难以对抗叶枯病，美国国家科学院随后研究发现，90%的美国玉米都有这种特性。

农业生物多样性减少会和人类饮食交互影响。1900年代中期以来，全球各地人类饮食在主要商品作物的消费上变得更为多元，造成当地或区域型重要作物的消费下降，全球化也造成饮食同质化。1961年至2009年，不同国家及地区食用食物间的差异减少了68%。现代“全球标准”饮食中包含的主要商品作物比例渐增，但种类相对变少。供给全球人口食物中的卡路里、蛋白质、脂肪和摄取量，主要商品作物所占的比例越来越高，诸如小麦、大米、糖、玉米、大豆（+284%）、棕榈油（+173%）及向日葵（+246%）。从前各国较仰赖地方或区域型重要作物，生物多样性的比例较大；如今小麦已成为97%以上国家的主食，类似的主要商品作物也在全球展露出主导地位。值此同时，地方或区域型作物则大幅减产，包括黑麦、山药、红薯（-45%）、木薯（-38%）、椰子、高粱（-52%）及小米（-45%）。

## 保护

护卫农业生物多样性的种种努力通常偏重在物种或基因的层面。对基因多样性及物种多样性的保护方式有两大类：1.移地保护，将保护对象迁离其生长地，在别处进行保护。2.就地保护：在原生地或培育处予以保护。虽然这两种方法看似非此即彼相互对立，其实各擅胜场。保护工作者认为可以根据保护的目的、受到的挑战，及生物多样性的特点等因素，灵活运用这两种方法。

### 移地保护

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移地保护的定义是：在自然栖息地外来保护生物多样性的组成部分。运用在农业上，移地保护就是在物种之天然栖地外的人为管理环境中（包括植物园、种子库、花粉库、田间基因库、冷冻库或植物标本室），对于粮农基因资源（物种、变种、改良种、亚种、地方品种等）加以保护。移地保护是维持基因多样性的相对可靠方式，因为通常可以长期保及维持稳定。全球主要作物大多数的种类已被广泛收集并保存在基因库中，总计1,750个基因库保存了700万份以上的样本。样本经过安全复制，以防基因库损坏的风险。全球最重要的一年生植物或种子作物的收藏品，在斯瓦尔巴全球种子库中都有备份。

移地保护对于种子作物的优势：1.种子需要空间较小。2.移地保护较不限地点。3.保护对象便于分发、加以使用、研究及育种。4.维持基因多样性的成本较低，尤其这些作物没有生产上或市场的立即价值。

移地保护对于种子作物的弱势：1.要保持种子及种质健康的成本高昂，无论是在永久储藏库中或是田间采集时皆然。2.被忽视及未充分利用之作物，或是作物的野生近缘种目前搜集到的种类相当不足；因为基因库侧重在保护主要的主食作物，副食作物及其野生近缘种往往被忽略。3.有些品种的种子很“顽强”，难以长期保存。4.需要专门的基础设施及人员。

### 就地保护

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就地保护的定义是：在原生环境中来保护生态系统及天然栖地，并维持（或恢复）物种种群的繁盛，用在驯化或改良物种上，指的就是物种演化出独特性的所在环境。就地保护包括在野外直接保护树木及作物的野生近缘种，以及在农田里保护地方品种或其中被忽视及未充分利用之物种。

就地保护对于农业生物多样性的好处是：物种可以因应自然及人类带来的压力而持续进化。以农作物来说，发展中国家的小农其实含藏了大量的农业多样性，特别是起源中心的作物。农民就地种植著当地品种并保持传统知识及种子管理方法，已然遂行着“实在的保护”过程。家庭菜园也是物种多样性的高等级宝库，因为传统地方品种包含的基因多样性相当广泛。就森林或树木而言，就地保护也是很合适的方法，因为大多数树木难以迁移，遑论树木物种将近60,000种，各自又形成林带及生态区，难以鉴别及收集。

缺乏资源的农民，其田地通常被预设为有机的，因为他们取得化合材料（肥料或农药）的管道有限。比对生物多样性的统合分析（meta-analysis）指出，惯行农业系统中物种的多样性（区域中各式物种的数量）及丰富度（区域中单一物种的数量），很明显地比有机种植系统低（有机系统的多样性平均高30%，丰富度高50%），即使有16%的研究指出：惯行系统中的物种丰富度比有机系统更高。

就保护高等级生物多样性（特别是作物野生近缘种、被忽视及未充分利用的物种、地方品种、树木、鱼类和牲畜）的角度来看，就地保护的成本相对较低。但是就地保护的物种及品种可能较容易受到气候变迁、土地利用变化及市场需求的影响。

### 生态系统层面的保护

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生态系统层面的保护侧重的是地景层面，由利益相关者集体管理，共同努力维持生物多样性、生产力及生计等目标。土地利用采取下列三种区块的马赛克组合：

- 自然区。
- 农业生产区。
- 从地景、农场及社区等角度，企图达到保护、生产及生计等目标，种种举措在体制上的协调机制，在协同运用及权衡管理后的成果。

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聚焦在整体地景或农业生态系统的保护举措相对罕见，全球重要农业文化遗产（GIAHS）正是其一，对独特农业系统加以保护及维护，持续提供多项好处及服务，以保障数百万小农的粮食及生计。