近日，我校药学院万年峰课题组在Nature子刊—Nature Ecology & Evolution上发表了题为“Global evidence that plant diversity suppresses pests and promotes plant performance and crop production”的研究性论文。该研究在全球尺度上证实：植物多样性种植不仅能直接促进植物增产，更能通过抑制植物病虫害间接提升作物产量，为发展高效生态农业提供了兼具科学创新性与实践可行性的全新路径。
经典的“生物多样性–生态系统功能关系”理论（biodiversity–ecosystem functioning relationships）认为，增加植物多样性可直接促进植物生产力，该理论已获多篇Nature和Science正刊研究证实（如Nature, 1996, 379: 718-720；Nature, 2004, 431: 181-184；Science, 2016, 354: aaf8957），但植物多样性是否通过抑制植物病虫草鼠害等有害生物（即“植物拮抗者Plant antagonists”）间接提升植物生产力，此前仍是未解之谜。为此，万年峰课题组联合中、英、法、德、芬兰、荷兰、瑞典、瑞士、加拿大共9国18个机构科研人员，整合全球609个受控试验数据，不仅验证了传统理论，更发现植物多样性可通过抑制植物有害生物显著提升生产力，据此提出“植物拮抗者假说”（Plant antagonist hypothesis）”（图1），为理解生物多样性对生态系统的调控作用提供了新视角。
图1：植物拮抗者假说：植物多样性通过抑制植物有害生物来增加植物生产力
（红箭头表示负相关关系，蓝箭头表示正相关关系；下同）
在将陆地生态系统划分为农业系统、草原与森林系统后研究发现，植物多样性在这三个系统中均能直接促进植物生产力提升，但农业系统中作物多样性通过抑制植物病虫害来增加作物产量的间接效应尤为显著，而草原和森林系统则未表现出显著的控害间接增产效果（图2）。
图2：不同生态系统中植物多样性控害对植物生产力的影响存在差异
在证实农业系统中作物多样性控害能同时通过直接和间接途径增加作物生产力的基础上，作者进一步将作物多样性种植模式划分为间套作（Intercropping）、覆盖作物（Cover cropping）和田埂播种植物（Sown field margins）三类，研究发现间套作和覆盖作物对主栽作物具有显著的直接增产效应，而田埂种植植物的增产效果则不显著；同时，间套作通过抑制作物病虫害实现间接增产的效应尤为突出，而其他两种模式在控害间接增产方面的效果均不显著（图3），这说明间套作是实现作物多样性控害增产的最理想种植模式。
图3：不同作物多样性类型控害对作物生产力的影响存在差异
进一步将植物分为草本和木本植物后发现，植物多样性在这两类植物中均能显著直接提升植物生产力，但通过抑制病虫害实现间接增产的效果在草本植物系统中表现显著，而在木本植物中则未呈现明显效应（图4），这暗示着相较于木本植物，在草本植物系统中推广多样化种植更易达成控害增产的农业目标。
图4：植物多样性控害对草本和木本植物生产力的影响存在差异
当按气候带划分植物种植区域时，温带与热带地区展现出不同的响应模式。数据显示，植物多样性在温带和热带地区均能直接促进植物生产力提升，但通过抑制病虫害实现间接增产的效果在温带地区表现尤为显著，而在热带地区则未达到显著水平（图5）。这一发现表明，在温带地区推广多样化植物种植，能更有效地实现控害增产的目标，为不同气候带的种植策略优化提供了重要参考。
图5：温带和热带地区植物多样性控害对植物生产力的影响存在差异
该研究不仅深化了经典的“生物多样性–生态系统功能关系”理论，揭示了生物多样性通过抑制病虫害间接提升植物生产力的调控机制，更基于全球试验数据验证了农田作物多样化种植（尤其是间套作模式）在生态控害与增产增效上的协同优势，为我国不同气候带和作物类型提供了差异化技术方案：1）在温带主粮产区（如华北平原、东北平原、长江中下游平原等），重点推广间套作模式，通过优化作物空间配置（如玉米与大豆带状复合种植）并引入具有固氮、驱虫或养分互补等特定生态功能的功能型伴生植物（如在玉米间套作中种植固氮豆科植物或驱虫香草类植物），以提升水稻、小麦、玉米等草本主粮的产量与抗性；2）在热带地区，探索适应性更强的轮作模式（如水稻与紫云英等绿肥作物轮作）或立体种养模式（如“稻-鱼/鸭”复合系统），兼顾生态效益与生产稳定性；3）针对木本农作物（如果树、经济林等），结合其生长周期长、冠层结构复杂的特点，可开发林下间作耐阴作物（如三七、黄精等耐阴中药材）或食用菌（如香菇、平菇、灵芝等），或在果园中搭配种植苜蓿等绿肥植物，通过构建多层次种植结构，充分发挥生物多样性在抑制病虫害、改善土壤微环境等方面的控害潜力，实现生态效益与经济效益双赢。通过因地制宜推广这些植物多样性种植技术，可显著减少农药依赖、提升土地产出效率，为构建高产、高效、生态的现代农业体系提供科学支撑，助力我国粮食安全与农业绿色转型。
Nature Ecology & Evolution正式接受该文后，万年峰受Nature集团Nature Portfolio Communities的邀请，在“Behind the Paper blog post”栏目报道题为“A tailored plant diversity strategy benefits humanity”的成果，并强调了通过利用植物多样性种植技术持续控制植物病虫害的意义（图6）。
图6：万年峰在Nature Portfolio Ecology & Evolution Communities上报道利用植物多样性控害成果
华东理工大学为第一完成单位且唯一通讯单位，万年峰为该文通讯作者，万年峰教授、复旦大学王昱泉博士、首都医科大学付利万博士、万年峰课题组刘杰硕士生为共同第一作者。此外，其他合作者包括：复旦大学胡跃清教授和申思源硕士生、复旦大学上海数学科学研究中心施大鹏博士、华东理工大学李忠教授、万年峰课题组已毕业硕士生周佳、上海市野生动植物和自然保护地研究中心辛凤飞博士、英国生态和水文中心Ben A. Woodcock和James M. Bullock高级研究员、芬兰奥卢大学Anu Eskelinen、英国牛津大学Andy Hector教授、法国科学院院士/欧洲科学院院士/加拿大皇家科学院院士/北京大学客座教授Michel Loreau博士、荷兰乌得勒支大学Yann Hautier博士、英国兰卡斯特大学Richard D. Bardgett教授、瑞典农业科学大学Paul Kardol教授、瑞士苏黎世大学Debra Zuppinger-Dingley博士、加拿大汤姆逊河大学Lauchlan H. Fraser教授、加拿大阿尔伯塔大学Shinichi Nakagawa教授、德国波恩大学Christoph Scherber教授。该研究得到了国家高层次青年人才项目、上海市农业科技创新项目和国家自然科学基金等项目的资助。
万年峰课题组主要用从分子到生态系统的方法，开展生物多样性控制植物病虫害研究，近期代表性成果以通讯/一作发表于Science (2025)、Nature Ecology & Evolution (2026)、Nature Plants (2020)、Nature Communications (2022, 2025)、Cell Reports Sustainability (2025)、Current Biology (2024a, 2024b)等国际权威学术期刊上。
论文衔接：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02964-5
“Behind the Paper”专栏衔接：https://communities.springernature.com/posts/a-tailored-plant-diversity-strategy-benefits-humanity
