有史以来，农业都是在自然环境的影响中进行，以人为的丰产群体取代自然群体。农业的目的是获取最好产量和经济效益；努力提高年间产量的稳定性；防止农业系统生产力的长期衰退。理论上这些方面既不矛盾，又能相互促进。然而，农业的发展，从原始的非农业生态系统演变为作物生态系统，已使农业生态系统和自然生态系统的结构和功能方面变得极为悬殊。
要维持人为单一化的农业系统以与自然系统的熵、多样性和稳定性的状态相抗衡，就需要能量和资源。土壤的养分亏缺、肥力丧失和结构变劣必须通过大量施用肥料和土壤调节剂予以恢复；同样需要施用农药来弥补单一化栽培内在调节机能的不足。农业内部结构的大幅度变化涉及专业性大农场的建立，机械化程度的提高，生物化学物质的应用，地区性生产的专业化，以及各地商品流通的加强。
现代耕作是一种高度复杂的活动，直接依赖于加强管理和能量、资源的补充而获得作物产量，这种途径在能源困扰的年代就不适宜了，因此需要建立内在稳定的高效农业系统。然而在探讨其有关问题时，要把实施“生态”农业的生物学问题与信贷、技术、教育、行政支持以及公共服务等问题分割开来是不可能的。要使高资金高能耗的生产系统向劳力集约低能耗的农业生态系统转变，其主要障碍是社会问题的复杂性，而非技术方面。
农业科学家曾经认为农业生态系统和自然生态系统的分歧不一定导致不良的后果；但不幸的是大堡“生态病”都与加强粮食生产有关。这些生态病可以归为两类：生态区病，包括水土流失，土地肥力损失，养分亏缺，盐碱化，城市占地等；生物群落病，包括作物、野生植物和动物的遗传资源丧失，天敌消减，害虫回升，病虫抗药性形成，化学污染和自然调节机能的破坏等。在加强管理的条件下，对付这些问题需要如此程度地增加资源投放，以至在一些生态系统中，为了获得预期产量，所投入的能量还要超过收获物的能量。
恢复生态机能
在农业系统中要恢复生态机能，就应该降低过多的能量和资源投放，采用保持群体稳定性的生产方法，大量有机质和养分必须进入再循环，土地应该多种利用，提高系统能流效率。还要根据当地的环境和习惯，尽可能就地生产相应的粮食（自供）。
对于这样的系统，技术改进必须有助于农村发展和社会平等。为此，行政机构必须鼓励以劳力代替资金，降低机械化水平和农场规模，采取多种经营，强调劳动者管理企业。与之相应地进行社会变革有另外的好处，即能够增加就业和减少农民对政府的依赖，减轻信贷和工业的压力。
我们知道，所提出的这些变革与西方资本家的现代表业发展观点相抵触。比如，提高机械化程度能减少生产费用，在劳力不足地区仍有必要；多种经营造成的机械化问题等，都还可以争论。另一种担心是，持续稳定的农业途径，到了本世纪末将使大约增长的20亿人口得不到粮食。如果单单分析当前的社会经济结构，那么这种种看法也还都有根据，但如果我们认识到稳定的农业生态系统意义深远，它具有重要的社会和政治内容，那么就会改变我们的看法。我们相信，现在和将来的种种营养不良和饥馑问题，更主要的原因是粮食分布形式和政治经济状况，而不是农业本身的限制因素和粮食生产所采用的技术类型。
取得动态稳定性的原则
农业系统生产力是不可能无限提高的，其高限依赖于作物的潜在生产力，受制于作物生理障碍因素——生境容量和社会资源投放等增产措施。它的关键是“管理平衡”，这样的生态系统，认为是处于环境与管理因素的动态平衡中，可以获得稳定的产量。这种平衡管理的特征随不同作物、地域条件和管理目标而有差异，因此是高度“特化”的。然而关于设计平衡的和良好适应的耕作制度的一般原则可以从实施农业地区仍保留着的自然和半自然的生态系统的结构和功能特性的研究中予以探明；可以考察到的有关“自然”信息的主要来源有四个方面：
1. 原始生产
根据气候和土壤因素，每一个地区都被一种具有特定生物量生产能力的植被类型所表征。一个天然牧场系统（植物现存量6600克/平方米），除非增加外部资源投放，未必能长成一片森林（现存量26000克/平方米）。因此可以说，如果天然牧场需要改造成农业系统，取而代之的宁可是谷类作物，而不是果园。
2. 土地利用性能。
USDA1959年把土壤归为8种土地利用类型，根据土壤物理化学因素——坡度，水分有效性等等。根据这个分类，第Ⅰ、Ⅱ类土壤具有高自然肥力，良好质地和适当渗透性，而且4：层深厚，抗侵蚀，适宜种植多种作物。但是生长乔木或灌木的山地如果辟种小麦，产量就要不断下降，并且土壤将受到严重侵蚀。像这些与植物生长有关的重要土地性质，如水、肥、气的有效性，土层深浅，土壤质地，盐碱度，可机耕性，抗侵蚀性等，在决定一区域作为某种农业利用的适合度中是不可忽视的。
3. 植被生长模式
各种生态系统的自然植被都可作为设计和建成新的生态系统的构造学和植物学模式。自然植物群体的生产力、种属组成、资源利用率、抗病虫性、叶面积分布等等的研究，对于建立新的农业生态系统，模拟各种自然生态系统的结构与功能，是很重要的。在哥斯达黎加，埃威尔（Ewell）等人进行了研究，他们利用植物学、结构学和生态学上相同的栽培品种对野生种进行时空上的取代。比如，利用大蕉、南瓜、薯蓣、甘薯、当地豆类作物、木豆、玉米、高粱、水稻、番木瓜、檟如树、木薯等分别模拟自然系统中的一系列类型如芭蕉属、葫芦科藤本、甘薯属、豆科藤本、灌木、禾科草本、小木本等植物；到了第二、三年，速生木本作物（巴西坚果、桃、棕榈、红木）可以形成另一层次，保持连续的作物覆盖，避免养分淋溶和生境破坏，从而维持作物的年产量。
4. 当地耕作的实践经验
在广大农业区域，多少年来农民一直在耕种，在发展相应的耕作制度中有失败也有成功。比如，在热带小型农场，农民已经成功地通过间套作，利用低水平的技术和资源，来减少冒险，提高经济效益，最近关于多样性栽培的研究表明，传统农业生态系统有许多比单一化栽培更为可取的特征。一般的多样化栽培具有更好的生产性能，能够更有效地利用土地资源和光合辐射，更好地抗御病虫害和杂草，生产更为多样和更富营养的食物，更好地利用当地资源，利用非杂交的、开放式授粉的、适应于当地的种子，并有助于经济稳定和社会平等，有利于农民直接参与决策。因此尽管热带小型农场一般被限制于耕种低劣的边角土地，利用小资本或某些机构支持，但他们的形式对于建立稳定的系统提供了有价值的信息。这种状况与美国和欧洲的有机农业相似。最近对常规的有机农业的比较研究表明，许多有机方法较少利用财物能源，较少造成土壤侵蚀，在大多数情况下获得同样收益，并保证长期获得较好产量。但这样的产量是否能满足国内和出口的需要，尚不明确。
在粮食生产中减少能源投入
过去10年中，农业科学家已认识到，不仅提高粮食产量重要，而且能源和不可更新资源的最有效利用也很重要。一些农业技术虽然可行，但往往只以某种作物生产过程为基础，还没有考虑到整个生态系统。对于大部分地区，更为综合的途径是通过改良作物株型，利用植物或具有高叶面积指数的品种，采取有效的种植方式和利用光合促进素来提高光合效率；通过减少耕作次数，利用有生命力的豆科植物覆盖，保护性种植，施用厩肥，增强生物学因氮和利用菌根等来改善土逢管理；通过滴灌、覆盖和防风林更有效地管理水分；并把害虫控制在生态上合理的状态。这些技术要求系统中的一、两个组分较少发生变化，保留没有问题的单一栽培的严格结构，如不这样，建立稳定的农业生态系统就不会有什么进展。但是随着管理界限的扩展，超出一定的目标，就会产生一系列完全新的管理方法。其主要在于这些方法可以同时影响系统中的几个组分。比如采用新农艺方法的农民可以同时具有作物的几种管理目标，有时只需要很少的农药或化肥就足以保护作物和提高土壤肥力。在豆科作物中间种天芥菜，杂草群体就下降了70%，几种害虫的虫口密度也降到经济许可的范围。在某种作物大田引种法国和非洲的万寿菊，线虫群体就得到有效的控制，杂草如牵牛花、藜、佛罗里达州的荒地杂草也被很好地控制。因此，农业适应性途径给我们提供了新的农业生态系统管理内容，通过田间的生态手段，促使生物按照人们的需要发生相互作用，从而达到系统的稳定性。
植物多样性的利用
单一化栽培的加强造成多样性的丧失，从而引起土壤侵蚀，养分亏缺，水分和能量利用率下降，地方野生生物减少，病虫害暴发。通过作物轮作、间种、农林结合和果园的作物覆盖，来恢复植物的多样性，能够纠正其中的一些不平衡，具护林带的耕地，其区域多样化能够改善野生生物和有益昆虫的生境条件，并能提供木材、植物药材和有机质来源及植物蜜源，另外还能改变风速和调节小气候。
1. 多样性与养分循环
在间作套种的农业生态系统中，障碍因素减少，冠层密集，能够促进水分和养分的保持，养分循环加快了。比如年一个农林结合的系统中，一年生植物所损失的无机养分能够很快被多年生植物所吸收；某些作物的耗地性可以被其他一些养地作物所缓和；在混合群体中加入豆科作物可以提高土壤氮素水平；某些具有菌根联合共生的作物可以增强磷的吸收。在热带，埃威尔等人发现在种植方式中提高作物的多样性有助于扩大根系面积，从而加强养分的吸收；在土壤养分贮量较低、淋溶速率较大的地区农业生态系统中，就希望维持根系较大的表面积，并在土壤剖面中均匀分布。
2. 多样性与作物病害
单一化栽培往往容易发生病害，能够用于减少因植物病害和线虫为害造成损失的各种流行病学对策之一就是增加耕作制度中的遗传多样性或作物种类。拉利奥斯（Larios）（1976）提供了热带不同间作方式病害缓冲的证据。与玉米间作的豇豆比之单一栽培的豇豆侵染源较少，病害传播较轻。当木薯与豆类或甘薯间作，霉病和疮痂病的发生就受到控制。当豇豆与木薯或大蕉间种时，虹豆花叶病毒就较少发生。有的例子表明不同作物类型或品种（多系）混栽可以控制病害的发生，减少孢子传播、改善小环境（温、光、水、气状况），从而减少产量损失。有的植物可以通过其抗性物质、拒食物质、生长干扰素和毒性物质而起作用。在土壤带病的情况下，有的植物合成物和有机改良剂可以增强土壤的抗生性。
3. 多样性与杂草群体
现在的作物生产要求不断调节物理环境，这就有利于选择出高度竞争性的杂草类型。单一化栽培由于规律失调，助长了大部分杂草种类。影响大田作物——杂草平衡的各种因素中，作物和杂草的密度在它们的竞争中起主要的作用。当采用密集的种植方式时，杂草的类型和水平就取决于作物及其管理的性质。在多样化种植制度中，作物混合的性质（特别是冠层密集的）造成整个生长季节保持土壤覆盖，抑制对光强敏感的杂草类型，从而大大减少除草的必要性。玉米和绿豆，玉米和甘薯的间作是抑制杂草竞生的一般方式。在这些方式中，具有较大叶面积的混合冠层截获较大比例的入射光，遮阴掉敏感的杂草类型。通常间作方式中杂草的控制依赖于作物组成、解体密度和土壤肥力。
植物的相克作用是一种作物因另一种作物释放的某些有机物质而引起发芽、生长和代谢作用的抑制，这样一个过程给作物在单一或多样性栽培中与杂草共存时竞争作用的增强提供了可能。作物如黑麦、大麦、小麦、烟草、燕麦等或通过根的分泌作用，或通过植株残体的腐烂，向周围土壤释放毒性物质都会抑制一些杂草的萌发或生长。黄瓜的一些品种植株浸出液对黍有相克作用，黑麦根的分泌物和燕麦的附产物对于野生芥菜类，油菜类和罂粟的种子萌发和生长都有抑制作用。
4. 多样性和昆虫群体
大多数虫害问题的加剧都与破坏自然植被、加强单一化栽培从而引起地域生境多样性的丧失有关。这种单一化能够严重影响天敌的数量和效力，这些天敌依赖生境的多样性提供转主寄主，花粉蜜源、栖息、躲避和越冬场所。
农业生态系统植物多样化能够增加天敌生存的机会，从而改善虫害的生物学控制。从农艺学上，制定植物种类丰富的种植制度有几条途径。田间植物类型的多样性可以通过各种时间安排和空间配置，采取混合和多样的栽培方式进行调节。在哥伦比亚，有人发现当豆类作物与玉米间作时，其叶蝉成虫数量比豆类单作的减少25%，叶甲虫减少45%，粘虫虫口密度下降23%。两种作物的间种时期也会影响害虫的危害。比如副作物的种植期比主作物提前10 ~ 20天，叶蝉和粘虫虫口就进一步下降。
5. 多样性与生产力
一般地，多样栽培比之单一栽培能够获得较好产量，这种产量效益通常用“土地当量比”（LER）来表示，即单位土地面积，采用同样的群体密度，则单一栽培时的产量理应相当于多样栽培所获得的产量，可用下式来表达：
其中Kx、Ky是两种作物单一栽培时的单位面积产量，Px、Py是两种作物采取复合栽培时的产量。如果LER大于1，则说明复合栽培比单一栽培增产。在复合栽培中，玉米——豆类间作，玉米——豆类——南瓜间作，以及各种以树冠为上层的农林复合体都是拉美热带地区多样化栽培增产的范例。
结 语
持续稳定农业的中心问题不是追求最高产量，而是长期的稳定性。维持农业生产力所需要的将不仅仅是某些传统技术的单纯变革，通过建立新的作物——畜牧体系，采取适应于当地农业资源条件的管理技术将导致自足的，多样化的，经济上可行的，小规模的农业生态系统的发展。关于能源和资源保护、环境质量、公共卫生以及合理社会经济的形成等问题，在确定作物种类、轮作方式、田间配置、施肥、虫害防治和作物收获时都应予以考虑。
稳定的生态系统所需要的很明显的不仅是生物学的和技术上时助力，而且还需要社会的、经济的和政治的助力，特别是社会的稳定。农业系统中的生态变化要没有其他有关社会领域的相应变更，就不能取得进展。生态农业的最终要求是采取与自然共存的态度，而不是剥夺自然。
[Bio. Science，1983年第33卷第1期]