粮农

改善生态的绿色革命

很多中国人把基因工程作为农业发展的一大动力。但蒋高明在他的专栏文章中阐述了有机农业对促进中国的发展来说才是更有效的解决方案。
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上世纪50年代以来,人类开展了以水稻等作物,由高秆变矮秆,并辅助农药、化肥、农业机械等的第一次绿色革命。这场革命解决了19个发展中国家粮食自给自足问题。但是,期间全球人口同步激增,环境污染加剧。今后几十年间,世界人口将从60亿增至90亿,这样,第一次绿色革命的成果,就难以继续满足庞大人口对食物和生态环境的需求。鉴于此,联合国粮农组织呼吁发起第二次绿色革命。

那么,第二次绿色革命以什么为武器呢?要在可耕地淡水资源日趋紧张的前提下,既要克服化肥和杀虫剂对环境和健康的不利影响,又要考虑气候变化对作物生长的可能危害,来实现粮食增产,这些“苛刻条件”无疑对第二次绿色革命提出了更大的挑战。为破解这个难题,科学家们首先想到了“转基因”技术,试图通过挖掘基因资源、转移有效基因促进粮食增产。利用转基因技术改良作物,被媒体称为新绿色革命的“最大亮点”。

现在,科学家可将任何异种基因移入作物中,创造出全新的品种,并使新品种更新时间缩短到传统育种的一半。美国杜邦公司和孟山都(Monsanto)公司、欧洲诺瓦提斯(Novartis)公司等,投入巨资参与转基因技术的研发。美国先驱公司更将玉米的8万个基因序列破译了75%,估计5年内可全部完成。孟山都公司则试图识别控制其它基因的15%基因,以掌握操纵基因的主要工具。

在人口最多的中国,转基因声音一浪高过一浪。引进动植物基因,特别是外源基因,来提高作物产量,引起了业内人士的青睐。于是,转基因抗虫棉、转基因抗黄矮病冬小麦、转基因抗白叶枯病水稻、转基因抗除草剂水稻、转基因抗青枯病马铃薯、转基因玉米新品种等;超级猪、优种牛、羊、猪胚胎分割、移植与性别控制及产业化;基因工程疫苗,生物反应器等等,纷纷列入了国家优先发展的计划日程。

从上面长长的清单中,我们不难看出:中国科学家眼里的第二次绿色革命,依旧是围绕着传统的粮食产量。也就是说,他们希冀的绿色革命,主要是来自分子生物学的贡献,而忽略了一个同等重要甚至更加重要的贡献——生态学的贡献。

中国每年生产粮食4.8亿吨,1.8亿吨供给人消费,1.2亿吨作为饲料供给畜牧业(占粮食总产量的25%),其中用于猪饲料近1亿吨,猪是仅次于人类的第二耗粮大户。可见,下一步要解决的不是粮食产量问题,而是肉和奶的来源问题。而以生态学为特征的绿色革命,是在秸秆上做文章,而不是在粮食上做文章;是利用生态学的原理解决食物问题和环境问题,而不是用工业的思路制造环境污染(化肥、农药、地膜等);是利用生物多样性中的物种增加人类的食物(如牛、羊肉和奶食品),而不是用其中的小小基因获得人类期望的食物(如单一的粮食)。

生态学的解决方案,不是将眼光直接盯在提高粮食产量上,而是将人们废弃的50%以上的光合产物(以秸秆为主),高效循环利用起来,通过植物生产(截获太阳能)、动物生产(收获肉奶等食品)、微生物生产(生产饲料和肥料)等,使单位土地面积升值,既增加了食物,又增加了肥料。有机肥增加后,将大量的中低产田改造,反过来可提高粮食产量,即实现循环农业。

中国有耕地18.31亿亩,其中盐碱地达1.55亿亩,旱地10多亿亩。向这样的土地要粮,不是单一的转基因技术就能够胜任的。但是,中国年产秸秆6~7亿吨,折合鲜重达18~21亿吨,按照“十分之一”法则,可以支撑的动物鲜重达1.8~2.1亿吨;再按照40%的保守屠宰率计算,则可收获的牛羊肉0.72~0.84亿吨;再按照“5斤粮1斤肉”比率估算,则相当于从秸秆中收获了3.6~4.2亿吨粮,等于全国的粮食产量翻番。因此,通过动物和微生物可将另外一半多的光合产物,直接变成食物,间接变成粮食。试想,什么样的技术有如此强大的威力呢?当然,我们不可能将100%的秸秆都用起来,但是通过技术改进,利用其中的50%是完全有可能的。这是因为,目前就地焚烧、废弃和低效利用的秸秆总量占据了全国秸秆生物量的73%,我们依然有很大的秸秆利用空间。

再看看牛羊这些流动的“化肥厂”所“制造”的肥料吧。取肉牛和奶牛之间的粪便平均值(鲜重)25公斤/头/日计算,如利用全国50%的秸秆可以支撑3.6~4.2亿头,全国可增加牛粪32.8~38.3亿吨。这些肥料均为有机肥,约含有567~662万吨纯氮, 折合2835~3310万吨硫酸胺,逼近全国化肥的需求量(3390万吨)。且大量使用有机肥对土壤根本不形成破坏,不会造成环境污染。根据笔者在山东农业大学实验结果,如果土壤有机质由目前的1%提高到5%的话,即使减少一半的化肥用量,玉米产量也高于施常规化肥的产量。

秸秆经处理可以饲养肉牛,牛粪可产生沼气,沼渣还田为有机肥,这些在中国都是成熟技术。但是,对于高度分散、季节性强、难以集中的秸秆,应就地收集、就地使用,让秸秆养畜、畜粪制沼、沼渣还田、沼气替代天然气再发电。值得庆幸的是,笔者找到了实现上述现代秸秆畜牧业的出路——即将秸秆变成牛羊的“面包草”技术。

营养不良问题已成为发展中国家面临的主要问题,在食物中肉类含有的营养明显高于粮食,利用秸秆变肉、变奶、变肥,既解决了人口对营养的需求,又解决了土地对有机肥的需求。因此,世界各国尤其是发展中国家,应发起下一场由生态学唱主角的“既解决食物安全又改善生态环境”的真正意义的第二次绿色革命。

蒋高明,中国科学院植物研究所首席研究员、博士生导师,联合国教科文组织人与生物圈中国国家委员会副秘书长、中国环境文化促进会理事。他提出的“城市植被”概念和“以自然力恢复中国退化生态系统”等观点得到社会各界广泛认可。