蔣高明宋彥潔
本文載《民主與科學(xué)》2017, No.167(04) 38-40
當(dāng)今世界很多環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)乃至軍事沖突的問(wèn)題與農(nóng)業(yè)活動(dòng)密不可分。全球變暖、環(huán)境惡化、生物多樣性減少、人類健康質(zhì)量下降, 以及人類繁殖力降低，與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式改變?yōu)榛瘜W(xué)農(nóng)業(yè)有很大的關(guān)系。而后者，恰恰是人們津津樂(lè)道的第一次綠色革命。
一、第一次“綠色”革命并非綠色
上世紀(jì)50年代以來(lái)，人類開(kāi)展了以水稻、小麥等作物，由高稈變矮稈，并輔助農(nóng)藥、化肥、農(nóng)業(yè)機(jī)械等大量使用的第一次綠色革命。這場(chǎng)革命解決了19個(gè)發(fā)展中國(guó)家糧食自給問(wèn)題。其成果一直影響到今天，直到轉(zhuǎn)基因技術(shù)出現(xiàn)。代表第一次綠色革命頂級(jí)技術(shù)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)，該技術(shù)整合了除草劑、殺蟲劑、機(jī)械、育種、農(nóng)業(yè)信息、氣候、水利等多種優(yōu)勢(shì)，讓農(nóng)業(yè)變得更簡(jiǎn)單，在大面積耕地上(美國(guó)單個(gè)農(nóng)戶耕作土地面積最高紀(jì)錄高達(dá)1萬(wàn)英畝)，投入少量的人工可獲得最大的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。
但是，第一次綠色革命期間，全球人口同步激增，環(huán)境污染加劇，人類社會(huì)矛盾重重，可持續(xù)發(fā)展岌岌可?！，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)是溫室氣體的一個(gè)重要來(lái)源：2001—2010年間，全球林地、農(nóng)業(yè)用地等土地利用格局變化產(chǎn)生的溫室氣體占全球溫室氣體排放的21%，其中單純農(nóng)業(yè)排放量就占11%，而適宜耕種的土地僅占地球陸地覆蓋面積的10%。農(nóng)業(yè)溫室氣體排放比例之所以如此之高，主要與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)依賴于石化能源，如生產(chǎn)和運(yùn)輸化肥、農(nóng)藥和地膜等有關(guān)。同時(shí)，生產(chǎn)與使用這些化學(xué)物質(zhì)，排放了大量溫室氣體。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)造成的環(huán)境問(wèn)題非常嚴(yán)重。根據(jù)FAO報(bào)告統(tǒng)計(jì)，2014年全球化肥使用量為1.869億噸;預(yù)計(jì)到2018年，全球化肥需求量將每年增加1.8%。過(guò)量施用化肥，尤其是N肥，導(dǎo)致土壤酸化嚴(yán)重。在中國(guó)，從1981年到2015年，氮肥施用量增加了4260萬(wàn)噸，土壤酸度下降了0.3-0.8。目前，中國(guó)化肥使用量已高達(dá)5900萬(wàn)噸。過(guò)量使用化肥，還會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)、耕地質(zhì)量下降、生產(chǎn)力降低、土壤侵蝕、土壤有機(jī)質(zhì)流失等。
第一次綠色革命背景下，全球每年約460萬(wàn)噸化學(xué)農(nóng)藥噴灑到環(huán)境中，其中99%釋放到土壤、水體和大氣中，嚴(yán)重污染了人類賴以為生的生態(tài)環(huán)境。科學(xué)家甚至在格陵蘭島冰蓋和南極企鵝體內(nèi)檢測(cè)到高農(nóng)殘量，中國(guó)西藏南迦巴瓦山頂海拔4250米的雪中也檢測(cè)到了有機(jī)氯農(nóng)藥。在美國(guó)，每年治理由于農(nóng)藥使用而造成的環(huán)境和健康問(wèn)題需要花費(fèi)120億美元。
當(dāng)前，塑料膜的使用問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。2011年，中國(guó)的塑料薄膜覆蓋面積達(dá)到了2千萬(wàn)公頃，總重量從1991年的32萬(wàn)噸到125萬(wàn)噸，覆蓋18畝耕地的近4億畝。大量農(nóng)膜的使用造成了嚴(yán)重的問(wèn)題：一是食物尤其蔬菜中塑化劑(也稱增塑劑)超標(biāo)，有些蔬菜塑化劑濃度高達(dá)1-2ppm。塑化劑為環(huán)境激素，會(huì)造成人類生殖系統(tǒng)紊亂;二是低溫焚燒(<850°C)產(chǎn)生二噁英等致癌物;三是在土壤中難以降解，造成耕地板結(jié)、作物減產(chǎn)。
為追求經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)農(nóng)畜分開(kāi)，元素不能有效循環(huán)。所造成的環(huán)境問(wèn)題是，一方面集約化養(yǎng)殖的動(dòng)物排泄物造成環(huán)境污染，另一方面耕地缺乏的營(yíng)養(yǎng)元素要靠工業(yè)生產(chǎn)化肥來(lái)滿足，而化肥生產(chǎn)與使用又造成多次污染。集約化養(yǎng)殖業(yè)給食品安全和人類健康帶來(lái)威脅，最具代表性的是利用牲畜和動(dòng)物骨骼與內(nèi)臟等制成肉骨粉來(lái)喂牛，導(dǎo)致瘋牛病的發(fā)生。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)過(guò)于重視作物的產(chǎn)量和口感，忽略營(yíng)養(yǎng)性能，導(dǎo)致很多作物營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)下降。1950年至2015年，65年間，43種不同的水果和蔬菜的蛋白質(zhì)、Ca、P、Fe、維生素B和維生素C含量有明顯下降趨勢(shì)。很多研究表明，小麥Fe、Zn、Se含量也明顯下降。作物營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的下降，帶來(lái)了隱性饑餓問(wèn)題。當(dāng)前，由于微量元素缺乏，如最常見(jiàn)的Fe、I和維生素A缺乏導(dǎo)致的隱性饑餓問(wèn)題，威脅著世界上20多億人口，并引發(fā)大量慢性疾病和其他健康失調(diào)。
第一次綠色革命對(duì)生物多樣性尤其栽培物種的多樣性造成了重大威脅。農(nóng)業(yè)活動(dòng)的集約化，導(dǎo)致生境破碎、土地利用改變、農(nóng)藥和化肥使用量增加、機(jī)械化強(qiáng)度增加等，從而造成生物多樣性損失。例如，蜜蜂作為全球生物多樣性的一個(gè)關(guān)鍵組分，能為農(nóng)作物提供重要的生態(tài)系統(tǒng)功能，但受生境破碎和農(nóng)藥等因素影響，其數(shù)量近年來(lái)嚴(yán)重下降，美國(guó)在1947—2005年間失去了59%的蜜蜂群落。除非農(nóng)業(yè)活動(dòng)能夠可持續(xù)性發(fā)展，否則農(nóng)業(yè)系統(tǒng)和現(xiàn)存的自然生態(tài)系統(tǒng)將受到進(jìn)一步破壞，世界上更多物種將面臨滅絕的危險(xiǎn)。
二、教訓(xùn)與經(jīng)驗(yàn)
第一次綠色革命不可持續(xù)的一個(gè)教訓(xùn)來(lái)自朝鮮人民民主共和國(guó)。朝鮮國(guó)土面積僅12萬(wàn)平方公里，在中蘇兩大國(guó)支持下，迅速提升了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化裝備水平，僅用了17年的時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械化。1960年代，基本完成水稻灌溉;1970年代中期，完成了灌溉和農(nóng)村通電項(xiàng)目;1975年，野外作業(yè)如翻耕、插秧、磨粉全面實(shí)現(xiàn)機(jī)械化;增加化肥生產(chǎn)，到1980年，化肥的施用量以及增加到1000kg·ha-1。據(jù)世界銀行報(bào)道，在1985—1988年間，朝鮮人均收入是2000美元。一般認(rèn)為，1979年的朝鮮已成為一個(gè)準(zhǔn)現(xiàn)代化國(guó)家。
然而，由于1989年蘇聯(lián)解體，石油停供，農(nóng)機(jī)配件短缺，朝鮮農(nóng)業(yè)機(jī)械全面癱瘓。朝鮮政府動(dòng)員城里人，重回農(nóng)村當(dāng)農(nóng)民，使用鋤頭、鐵锨和鐮刀種地。這種城市化的“逆轉(zhuǎn)”異動(dòng)，顯然有悖于人的天性，因而遭遇諸多阻力。報(bào)告指出，曾經(jīng)有一段時(shí)間，朝鮮80%的農(nóng)業(yè)機(jī)械和設(shè)備由于缺少燃料和配件而無(wú)法使用，由于找不到運(yùn)輸卡車，已收割的糧食只能長(zhǎng)期堆放在地里。當(dāng)時(shí)，朝鮮人遭遇了饑餓的痛苦。
當(dāng)年遭受“蘇聯(lián)解體、蘇東巨變”影響的不僅有朝鮮，還有古巴。但與朝鮮相反，古巴及時(shí)調(diào)整政策，終于化險(xiǎn)為夷，順利實(shí)現(xiàn)了由現(xiàn)代化石油農(nóng)業(yè)向綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型，通過(guò)發(fā)展有機(jī)農(nóng)業(yè)擺脫了糧食危機(jī)。自1991年以來(lái)，古巴已建立了280 個(gè)在不同地區(qū)及省市層面設(shè)立的蟲害生物防治中心，用半工業(yè)或手工生產(chǎn)生物控制和預(yù)防蟲害的材料，被認(rèn)為是一個(gè)名副其實(shí)的基層控制害蟲的革命。
古巴生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，得到了農(nóng)民、多個(gè)機(jī)構(gòu)、大學(xué)和研究中心的支持，已成功找到替代短缺的燃料、肥料和農(nóng)藥的方法：以畜力牽引替代拖拉機(jī)和燃料使用;通過(guò)輪作、多種作物間作等豐富作物種植的多樣化;使用綠肥、堆肥、蚯蚓養(yǎng)殖、豆科作物種植、生物肥料(如菌根、根瘤菌)和生物質(zhì)等快速地增加土壤肥力;用種子保護(hù)和生物防控替代化學(xué)農(nóng)藥。到1999年，古巴的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)恢復(fù)，并在某種程度上達(dá)到了歷史性水平。
與朝鮮墨守現(xiàn)狀不同，古巴人果斷放棄“石油農(nóng)業(yè)”，廣泛動(dòng)員民眾，迅速恢復(fù)傳統(tǒng)生態(tài)農(nóng)業(yè)。過(guò)去20年間，在有機(jī)肥獲取、土壤保持、作物與禽畜管理等方面，古巴取得一系列重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)農(nóng)業(yè)的順利轉(zhuǎn)型，解決糧食短缺問(wèn)題。以上兩個(gè)截然相反的例子充分說(shuō)明，嚴(yán)重依賴石油化工的第一次綠色革命是不可持續(xù)的，而建立在元素循環(huán)原理基礎(chǔ)上的生態(tài)農(nóng)業(yè)，才具有抵抗各種風(fēng)險(xiǎn)的強(qiáng)大能力。
三、呼喚真正的綠色革命
未來(lái)幾十年間，世界人口將從60億增至90億，這樣，第一次綠色革命的成果就難以為繼。如何滿足龐大人口對(duì)食物需求? 如何解決農(nóng)業(yè)化肥污染和溫室氣體排放問(wèn)題?一句話，糧食問(wèn)題和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題對(duì)人類提出雙重挑戰(zhàn)。政府和各種農(nóng)業(yè)組織應(yīng)積極探索更生態(tài)的耕作方式，發(fā)起以生態(tài)學(xué)為主導(dǎo)的第二次綠色革命。
生態(tài)學(xué)的解決方案，不是將眼光直接盯在提高糧食產(chǎn)量上，而是將人們廢棄的50%以上的作物地上部光合產(chǎn)物(以秸稈為主)，高效循環(huán)利用起來(lái)，通過(guò)植物生產(chǎn)(截獲太陽(yáng)能)、動(dòng)物生產(chǎn)(收獲肉奶等食品)、微生物生產(chǎn)(生產(chǎn)飼料和肥料)等，使單位土地面積升值，既增加了食物，又增加了肥料。有機(jī)肥增加后，將大量的中低產(chǎn)田改造，反過(guò)來(lái)可提高糧食產(chǎn)量，即實(shí)現(xiàn)循環(huán)農(nóng)業(yè)。在英國(guó)，持續(xù)了150年以上的洛桑試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥的小麥產(chǎn)量平均比單純使用化肥的要高。
以生態(tài)學(xué)為主導(dǎo)的真正綠色革命對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)有重大的指導(dǎo)意義。盡管官方宣布我國(guó)糧食已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“十二連增”，2015年就生產(chǎn)了6.21億噸糧，但僅大豆進(jìn)口量已達(dá)8千多萬(wàn)噸。1995年，布朗預(yù)測(cè)2030年前后中國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的糧食僅能滿足中國(guó)糧食總需求的41%，剩下的將從國(guó)際市場(chǎng)上進(jìn)口，這一狀況不幸被言中，且提前驗(yàn)證了布朗之問(wèn)。
如果人口就地城鎮(zhèn)化，發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，讓30%的農(nóng)業(yè)人口(約3.9億)生產(chǎn)足夠自己消費(fèi)的優(yōu)質(zhì)食物，并可為剩余人口的10%提供優(yōu)質(zhì)食物。優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)，將在家從事農(nóng)業(yè)的人群收入，提高到比進(jìn)城打工還要高。培養(yǎng)專職農(nóng)民，專門為人類生產(chǎn)安全的食物，其中主糧約2億噸糧，同時(shí)生產(chǎn)約1億噸的蔬菜。留守的農(nóng)村居民，優(yōu)先享受有機(jī)食品供應(yīng)，加上城市的高消費(fèi)人口，全國(guó)人消費(fèi)有機(jī)食品比例達(dá)60%，超過(guò)目前發(fā)達(dá)國(guó)家5%～20%左右的比例。經(jīng)過(guò)合理規(guī)劃，我國(guó)利用其中約4億畝，在該主糧和主要果蔬有機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)中，利用現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)，每年可滿足2億噸糧食、3.25億噸蔬菜和1.04億噸水果的需求，其余的耕地可生產(chǎn)動(dòng)物飼料或有機(jī)農(nóng)業(yè)肥料，將人與動(dòng)物消耗的糧食分類生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)自給自足，減少進(jìn)口壓力。
四、來(lái)自山東的成功案例
上述設(shè)想除了理論上的推導(dǎo)，能否具有可行性呢?在山東平邑縣弘毅生態(tài)農(nóng)場(chǎng)，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院的科學(xué)家發(fā)展了一種產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益共贏的高效生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。
他們首先用有機(jī)肥取代化肥。將作物秸稈加工成飼料養(yǎng)殖肉牛，再將腐熟牛糞作為肥料還田。其中秸稈飼料的加工與儲(chǔ)備是關(guān)鍵，該農(nóng)場(chǎng)自主研發(fā)了大型遮雨式分室青貯池，每年加工“微儲(chǔ)鮮秸草”1500噸。這種循環(huán)的生態(tài)模式最大限度地利用了每種產(chǎn)品的副產(chǎn)物，不僅減少了環(huán)境污染，改善土壤，增加了土壤生物多樣性，使有機(jī)蘋果園0-20厘米的蚯蚓密度是普通果園的5.3倍，并且提高了作物產(chǎn)量，使冬小麥和夏玉米在8年內(nèi)產(chǎn)量提高了65%，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了生態(tài)上和經(jīng)濟(jì)上的效益。
其次在害蟲控制方面，他們以物理+生物方法取代殺蟲劑。通過(guò)脈沖式殺蟲燈、雞、野生鳥類、天敵昆蟲、人工除草控制越冬害蟲，實(shí)現(xiàn)了零農(nóng)藥使用前提下產(chǎn)量不減反增，由低產(chǎn)田改變成高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的“噸糧田”(小麥玉米周年產(chǎn)量)。
第三，對(duì)于雜草控制，他們停止使用對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康都有害的除草劑，以人工+機(jī)械方法除草。農(nóng)場(chǎng)聘請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的農(nóng)民承包除草工作。在果園雜草控制方面，采取“以草治草”策略，種植一些高覆蓋且有固氮、固碳功能的本地草本植物，形成單優(yōu)種群，占據(jù)雜草生態(tài)位。這種除草方式，徹底杜絕了食物中的草甘膦殘留問(wèn)題。
第四，停用地膜、人工合成激素、轉(zhuǎn)基因種子，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)安全產(chǎn)品，進(jìn)行線上線下銷售，增加經(jīng)濟(jì)效益。由于優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)，深受城市消費(fèi)者歡迎，平均每公頃效益是普通農(nóng)田的3~5倍。
上述生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，解決了第一次綠色革命帶來(lái)的環(huán)境污染和人類健康等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。如果按照這種模式，中國(guó)僅需要2億畝耕地即可滿足中國(guó)人的主糧需求。
當(dāng)然，這種模式的推廣，還需要政府的努力。政府應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該種植模式的補(bǔ)貼，擴(kuò)大規(guī)模;在當(dāng)?shù)亟⒀芯?、技術(shù)和教育部門，研發(fā)更多生態(tài)農(nóng)耕技術(shù)和方法;增加基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，比如農(nóng)民培訓(xùn)學(xué)校、通訊技術(shù)等，加強(qiáng)技術(shù)的傳播;完善生態(tài)產(chǎn)品的貿(mào)易、補(bǔ)貼機(jī)制，增加農(nóng)民收入;完善知識(shí)產(chǎn)權(quán)機(jī)制，對(duì)開(kāi)發(fā)新技術(shù)的農(nóng)民的研究成果進(jìn)行保護(hù);同時(shí)加強(qiáng)對(duì)禁用非生態(tài)技術(shù)的管理等。如果全國(guó)大部分范圍內(nèi)成功實(shí)施生態(tài)農(nóng)業(yè)，或?yàn)槿祟惪沙掷m(xù)農(nóng)業(yè)指明了方向，堪為第二次真正的綠色革命。
(作者分別為為中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員、中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究生)
（《民主與科學(xué)》是九三學(xué)社中央委員會(huì)主辦，以政論為主的綜合性期刊，以高、中級(jí)知識(shí)分子為主要服務(wù)對(duì)象。）
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