生態(tài)循環(huán)型農(nóng)業(yè)破解糧食危機(jī)

蔣高明

2008年11月，國(guó)家決定投入200億元用于轉(zhuǎn)基因科研。轉(zhuǎn)基因與大飛機(jī)、探月工程、第三代通信等一道并列進(jìn)入國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展綱要。轉(zhuǎn)基因糧食種植的商業(yè)化有望在近期獲得批準(zhǔn)放行，最有可能放行的作物是轉(zhuǎn)基因玉米。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)以其較高的投入，較高的產(chǎn)出，較高的效益，推動(dòng)了人類文明發(fā)展。然而，事物總有其兩面性，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)除導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降外，還造成了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，如水體富營(yíng)養(yǎng)化、地下水污染、溫室效應(yīng)、水土流失、土壤退化等。于是，有人提倡用“自然農(nóng)業(yè)”等來解決生態(tài)環(huán)境壓力。但是，隨著全球氣候變化和人口膨脹引起的糧食短缺，特別是我國(guó)人多地少的現(xiàn)狀，走傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)或西方低投入“輕型農(nóng)業(yè)”的道路是不現(xiàn)實(shí)的。

上世紀(jì)50年代以來，人類開展了以水稻等作物，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)家糧食問題。但是，期間全球人口同步激增，環(huán)境污染加劇。今后幾十年間，世界人口將從60億增至90億，這樣，第一次綠色革命的成果，就難以繼續(xù)滿足龐大人口對(duì)食物和生態(tài)環(huán)境的需求。鑒于此，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織呼吁發(fā)起第二次綠色革命。

要在可耕地和淡水資源日趨緊張的前提下，既要克服化肥和殺蟲劑對(duì)環(huán)境和健康的不利影響，又要考慮氣候變化對(duì)作物生長(zhǎng)的可能危害，來實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)，這些苛刻條件無疑對(duì)第二次綠色革命提出了更大的挑戰(zhàn)。為破解這個(gè)難題，科學(xué)家們首先想到了“轉(zhuǎn)基因”技術(shù)，試圖通過轉(zhuǎn)移有效基因促進(jìn)糧食增產(chǎn)。在人口最多的中國(guó)，轉(zhuǎn)基因聲音一浪高過一浪。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因抗黃矮病冬小麥、轉(zhuǎn)基因抗白葉枯病水稻、轉(zhuǎn)基因抗除草劑水稻、轉(zhuǎn)基因抗青枯病馬鈴薯、轉(zhuǎn)基因玉米新品種等；基因工程疫苗、生物反應(yīng)器等等，紛紛列入了國(guó)家優(yōu)先發(fā)展的計(jì)劃日程。

從上面列出的長(zhǎng)長(zhǎng)的清單看，一些人眼里的第二次綠色革命，依舊是圍繞著單一的糧食產(chǎn)量做文章，其思路依然是在無機(jī)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)上加大對(duì)土地的利用強(qiáng)度。現(xiàn)在，在解決糧食安全問題上，分子生物學(xué)的聲音一邊倒是很危險(xiǎn)的。分子生物學(xué)家希冀的綠色革命，主要是來自分子生物學(xué)的貢獻(xiàn)，他們顯然忽略了一個(gè)同等重要甚至更加重要的貢獻(xiàn)——生態(tài)學(xué)的貢獻(xiàn)。

那么，與分子生物學(xué)的貢獻(xiàn)相比，生態(tài)學(xué)的綠色革命有什么特點(diǎn)?并對(duì)消費(fèi)者帶來什么好處呢?筆者試分析如下：

第一，解決國(guó)家食品安全問題。中國(guó)每年生產(chǎn)糧食約5億噸，1.8億噸供給人消費(fèi)，1.2億噸作為飼料供給畜牧業(yè)，其中用于豬飼料近1億噸，豬是僅次于人類的第二耗糧大戶?？梢姡乱徊揭鉀Q的不是糧食產(chǎn)量問題，而是肉和奶的來源問題。我國(guó)年產(chǎn)秸稈6～7億噸，根據(jù)我們的試驗(yàn)結(jié)果，在配合約20％糧食(玉米面)的基礎(chǔ)上，每6.3公斤秸稈飼料可轉(zhuǎn)化為1公斤牛肉，這樣全國(guó)可以支撐的動(dòng)物鮮重達(dá)0.95～1.11億噸；再按照40％的保守屠宰率計(jì)算，則可收獲的牛羊肉0.38～0.44億噸；再按照“5斤糧1斤肉”比率估算，則相當(dāng)于從秸稈中收獲了1.9～2.2億噸糧，約相當(dāng)提高糧食產(chǎn)量38～44％。試想，什么樣的技術(shù)有如此強(qiáng)大的威力呢?分子生物學(xué)是轉(zhuǎn)入一些目標(biāo)基因來提高單純的產(chǎn)量，生態(tài)學(xué)的貢獻(xiàn)是增加生物物種，利用動(dòng)物的生物學(xué)特點(diǎn)生產(chǎn)肉和奶，且利用的是廢棄的光合產(chǎn)物。

第二，制造有機(jī)肥，減少化肥、農(nóng)藥等帶來的環(huán)境污染。如果將廢棄的秸稈資源有效利用，那么牛羊這些流動(dòng)的“化肥廠”所制造的有機(jī)肥量是巨大的。取肉牛和奶牛之間的糞便平均值(鮮重)25公斤／頭／日計(jì)算，如利用全國(guó)60％的秸稈可以支撐0.95～1.11億頭(平均500公斤／頭)，全國(guó)可增加牛糞8.65～10.1億噸。這些肥料均為有機(jī)肥，折合1000.5～1168.5萬噸純氮(取牛糞含水量65％，干牛糞含氮量1.78％計(jì)算)，接近全國(guó)施加化肥(5108萬噸)的純氮量(1021萬噸)。且大量使用有機(jī)肥對(duì)土壤根本不形成破壞，不會(huì)造成環(huán)境污染。根據(jù)筆者在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如果土壤有機(jī)質(zhì)由目前的1％提高到5％的話，即使減少一半的化肥用量，玉米產(chǎn)量也高于施常規(guī)化肥的產(chǎn)量。

目前，由于拖拉機(jī)取代了畜力，農(nóng)民不再飼養(yǎng)大牲口，有機(jī)肥來源少，種地過分依賴化肥，造成化肥用量居高不下。過去二三十年來，中國(guó)化肥用量以每年200萬噸的速度增長(zhǎng)，2007年全國(guó)消耗化肥量高達(dá)5108萬噸。中國(guó)化肥平均施用量達(dá)434千克／公頃，是國(guó)際化肥安全施用上限的1.93倍，但利用率僅為40％左右；中國(guó)農(nóng)藥殘留率達(dá)60～70％。除農(nóng)藥、化肥外，農(nóng)膜等白色污染也很嚴(yán)重。目前，每年有約50萬噸農(nóng)膜殘留在土壤中，殘膜率達(dá)40％。新綠色革命利用生態(tài)系統(tǒng)的元素循環(huán)規(guī)律，將無機(jī)元素循環(huán)利用，培育地力，改善土壤水、肥、氣、熱條件，可大大減少化肥用量，減少農(nóng)村面源污染，城里人還可以吃上放心的糧食和蔬菜。

第三，避免了轉(zhuǎn)基因食品帶來的“恐慌”。自1983年首例轉(zhuǎn)基因植物問世以來，關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物安全的討論就沒有停止過。2008年11月11日。奧地利政府公布的一份研究報(bào)告，致使轉(zhuǎn)基因作物安全性的爭(zhēng)論烽煙再起。研究人員利用某生物技術(shù)公司研發(fā)的抗蟲、除草劑的轉(zhuǎn)基因玉米做飼料，經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)20周的觀察后發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因飼料影響了試驗(yàn)動(dòng)物的繁殖能力。盡管該公司對(duì)這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果極力否認(rèn)，但有關(guān)組織還是警告人們，對(duì)于“糧食轉(zhuǎn)基因?qū)徟毶髦稚鳌薄＾D(zhuǎn)基因技術(shù)無論如何不能拿人類的食物來“祭刀”。而利用生態(tài)學(xué)的辦法增加的食物，不存在這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，且由于減少了化肥和農(nóng)藥的用量，食品變得更加放心。

第四，轉(zhuǎn)基因的綠色革命使生物技術(shù)公司受益，生態(tài)的綠色革命使廣大的農(nóng)民受益。轉(zhuǎn)基因技術(shù)為高新、復(fù)雜技術(shù)，農(nóng)民沒有辦法掌握，一旦進(jìn)入推廣階段，農(nóng)民必須每年購買轉(zhuǎn)基因的種子，這樣農(nóng)民種地就會(huì)受到生物技術(shù)公司或者種子公司的“剝削”，并受制于人。轉(zhuǎn)基因?qū)＠钟腥藢?duì)轉(zhuǎn)基因種子收取額外的技術(shù)費(fèi)用，這些種子比常規(guī)種子要貴得多。2005年，菲律賓轉(zhuǎn)基因Bt玉米價(jià)格是常規(guī)雜交種子的2－3倍。在美國(guó)和加拿大，專利持有人經(jīng)常對(duì)侵犯專利的農(nóng)民采取法律手段，搞得農(nóng)民種地提心吊膽。一些基因公司專門聘請(qǐng)私家偵探，以獲取哪些農(nóng)場(chǎng)未簽署合同種植了轉(zhuǎn)基因作物方面的信息，從而索取高額賠償。轉(zhuǎn)基因種子公司一旦將其種子推向市場(chǎng)，就一勞永逸地坐享其專利成果。生態(tài)學(xué)的綠色革命所需要的原料是農(nóng)民自己的，用秸稈生產(chǎn)牛羊肉和牛奶等，用自家的材料，所獲得的額外收入大都進(jìn)入自己的腰包。即使利用秸稈轉(zhuǎn)化飼料的新技術(shù)，因?yàn)槭褂玫臑槌Ｒ?guī)技術(shù)，經(jīng)簡(jiǎn)單培訓(xùn)后農(nóng)民就能掌握，不用擔(dān)心種植成本加大。相反，因?yàn)橛袡C(jī)肥的大量使用，農(nóng)民減少了對(duì)化肥和農(nóng)藥的投入。

新農(nóng)村建設(shè)的首要任務(wù)是提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，大力發(fā)展中國(guó)特色的生態(tài)循環(huán)型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，有利于突破我國(guó)農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸，解決資源、環(huán)境等問題，走出一條具有中國(guó)特色的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展道路，引領(lǐng)世界農(nóng)業(yè)的未來。中國(guó)62％的耕地受到不同程度的干旱、陡坡、瘠薄、洪澇、鹽堿等各種因素的制約，營(yíng)養(yǎng)不良問題已成為發(fā)展中國(guó)家面臨的主要問題，在食物中肉類含有的營(yíng)養(yǎng)明顯高于糧食，利用秸稈變?nèi)?、變奶、變肥，既解決了人口對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求，又解決了土地對(duì)有機(jī)肥的需求。因此，世界各國(guó)尤其是發(fā)展中國(guó)家，應(yīng)發(fā)起下一場(chǎng)由生態(tài)學(xué)唱主角的“既解決糧食危機(jī)又改善生態(tài)環(huán)境”的真正意義上新的綠色革命。在我國(guó)農(nóng)業(yè)自然資源不斷減少、生態(tài)環(huán)境沒有扭轉(zhuǎn)惡化趨勢(shì)的情況下，農(nóng)業(yè)要想進(jìn)一步發(fā)展，就必須要求農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式。通過按照科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)農(nóng)業(yè)、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)方式來實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)又好又快地發(fā)展。

應(yīng)用轉(zhuǎn)基因手段是用生態(tài)學(xué)的方法來提高糧食產(chǎn)量問題，看起來是一個(gè)科學(xué)問題，實(shí)際上關(guān)系到我們能否縮小城鄉(xiāng)、工農(nóng)和區(qū)域差距：關(guān)系到我們的科學(xué)技術(shù)是為“三農(nóng)”服務(wù)，還是為官員的政績(jī)、企業(yè)家的利潤(rùn)和學(xué)者的論文服務(wù)的問題。所以，生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)是一個(gè)構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的重大方向性問題。只有走具有中國(guó)特色的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的道路，才能既保護(hù)生態(tài)環(huán)境，又能滿足13億人口對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求。

(作者系中國(guó)科學(xué)院植物研究所首席研究員、博士生導(dǎo)師、中國(guó)科學(xué)院研究生院教授)