《自然通讯》上发表的一项基于堪萨斯大学田间和温室实验的研究表明，种植多种作物而不仅仅是一种植物物种可以提高农业产量：对植物有害的土壤病原体很难繁殖。

“人们普遍认为，随着时间的推移，不同的植物群落可以变得更加富有成效和稳定，”通讯作者、堪萨斯生物调查和生态研究中心的高级科学家、堪萨斯大学生态学和进化生物学基金会杰出教授詹姆斯·贝弗(James Bever)说。“拥有众多物种的牧场可以显示出生产力的提高。但其原因一直有点神秘。”

虽然轮作和其他农业和园艺实践反映了混合植物的好处，但新研究指出了支持这一观察的一个重要机制：土壤中以植物为食的微生物数量。

贝弗说：“多样化的农业社区有潜力阻止病原体，从而提高产量。” “我们发现，一个主要驱动因素是病原体的专业化，特别是针对不同植物物种的病原体。这些病原体抑制了低多样性群落的产量。牧场多样性的一个显着优势是病原体消耗的生物量较少，允许更多生物质用于其他用途，例如养牛。同样的过程对于农业生产至关重要。”

新数据是在堪萨斯大学通过 KU 野外站的现场实验以及温室分析和计算机反馈建模而开发的。该项目得到了美国国家科学基金会和美国农业部向 KU 提供的大量合作资助的支持。

贝弗说：“我们进行了一项实验，控制一块地块中的植物数量和不同的降水量——一块地块里有从一到六种植物。”

“然后，我们评估了土壤病原体微生物组的组成。我们发现，单一栽培中病原体组成的变化显着预测了组合时的产量。当存在不同的病原体群落时，将它们混合会导致更多的病原体释放“你的邻居。最糟糕的情况是邻近作物具有相同的病原体。在这种情况下，你会经历双重密度——你的作物病原体和来自邻近作物的病原体。”

在 KU，Bever 的合作者包括副专家 Peggy Schultz 以及 Haley Burrill 和 Laura Podzikowski，他们都在 KU 获得了博士学位，现在分别是俄勒冈大学和 KU 的博士后研究人员。第一作者王广州曾在堪萨斯大学担任博士后研究员，现在隶属于北京的中国农业大学，他与合著者张福锁和张俊岭在那里进行了这项调查。瑞士苏黎世大学的合著者 Maarten Eppinga 也加入了他们的行列。

贝弗表示，这项研究反对在许多英亩的土地上种植单一粮食作物的工业农业实践，通常被称为“单一栽培”。

“就单一栽培实践而言，促进植物多样性的理念似乎与流行的做法背道而驰，”他说。

“单一栽培——大面积种植单一作物——是由技术原因而非生物学原因驱动的。种植和收获的实际方面推动了这种方法。传统的美洲原住民农业和热带地区的做法涉及多种物种的混养。”

“在中国，出现了机械化混养生产的趋势，挑战了美国占主导地位的单一栽培模式。必须将单一栽培视为一种增加投入的成本效益模式，并探索轮作等替代方法来随着时间的推移管理病原体。”

贝弗说，在不同的地块上混合种植植物对家庭园丁和其他种植植物的人来说是有益的。

“当你从事园艺时，你并不依赖机械种植和机械收割，”他说。“混合作物绝对对你有利——在地块中以异质混合物的形式种植它们。为了方便起见，我们可能会交替种植不同行的不同作物。这比只种植许多行作物能更好地控制病原体。彼此相邻的同一作物。

“如果你的后院有四块独立的地块，你不会想把所有的西红柿放在一块，所有的南瓜放在另一块，第三块放香草——你会想把它们混合在一起。你会减少病原体通过这样做。这就是我们的数据所显示的。”

最后，贝弗表示，他的团队的研究结果表明生物多样性抑制病原体生长，但在植物界之外并不那么明确。事实上，这个想法在莱姆病等动物系统中存在争议。

“我们在植物世界中的明确结果与动物世界中文献的复杂性形成鲜明对比，”他说。“在最近对病原体(例如新冠肺炎)的关注背景下，生态学中病原体的研究一直存在争议。多样性对病原体影响的影响，无论是增加还是减少，一直存在争议。”

“我们对植物的研究结果表明，更令人担忧的是随着多样性的增加，病原体传播的减少，而不是增加。在我们的研究中，对病原体，包括土壤中的病原体进行了检查。叶部病原体也观察到了类似的模式，详见即将发表的论文。争论源于病原体如何影响动物界和植物界的差异。”