生態循環型農業破解糧食危機

蔣高明

2008年11月，國家決定投入200億元用于轉基因科研。轉基因與大飛機、探月工程、第三代通信等一道并列進入國家中長期科技發展綱要。轉基因糧食種植的商業化有望在近期獲得批準放行，最有可能放行的作物是轉基因玉米。

現代農業以其較高的投入，較高的產出，較高的效益，推動了人類文明發展。然而，事物總有其兩面性，現代農業除導致農產品品質下降外，還造成了嚴重的生態環境問題，如水體富營養化、地下水污染、溫室效應、水土流失、土壤退化等。于是，有人提倡用“自然農業”等來解決生態環境壓力。但是，隨著全球氣候變化和人口膨脹引起的糧食短缺，特別是我國人多地少的現狀，走傳統農業或西方低投入“輕型農業”的道路是不現實的。

上世紀50年代以來，人類開展了以水稻等作物，由高稈變矮稈，并輔助農藥、化肥、農業機械等的第一次綠色革命。這場革命解決了19個發展中國家糧食問題。但是，期間全球人口同步激增，環境污染加劇。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，就難以繼續滿足龐大人口對食物和生態環境的需求。鑒于此，聯合國糧農組織呼吁發起第二次綠色革命。

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環境和健康的不利影響，又要考慮氣候變化對作物生長的可能危害，來實現糧食增產，這些苛刻條件無疑對第二次綠色革命提出了更大的挑戰。為破解這個難題，科學家們首先想到了“轉基因”技術，試圖通過轉移有效基因促進糧食增產。在人口最多的中國，轉基因聲音一浪高過一浪。轉基因抗蟲棉、轉基因抗黃矮病冬小麥、轉基因抗白葉枯病水稻、轉基因抗除草劑水稻、轉基因抗青枯病馬鈴薯、轉基因玉米新品種等；基因工程疫苗、生物反應器等等，紛紛列入了國家優先發展的計劃日程。

從上面列出的長長的清單看，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量做文章，其思路依然是在無機農業基礎上加大對土地的利用強度。現在，在解決糧食安全問題上，分子生物學的聲音一邊倒是很危險的。分子生物學家希冀的綠色革命，主要是來自分子生物學的貢獻，他們顯然忽略了一個同等重要甚至更加重要的貢獻——生態學的貢獻。

那么，與分子生物學的貢獻相比，生態學的綠色革命有什么特點?并對消費者帶來什么好處呢?筆者試分析如下：

第一，解決國家食品安全問題。中國每年生產糧食約5億噸，1.8億噸供給人消費，1.2億噸作為飼料供給畜牧業，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。可見，下一步要解決的不是糧食產量問題，而是肉和奶的來源問題。我國年產秸稈6～7億噸，根據我們的試驗結果，在配合約20％糧食(玉米面)的基礎上，每6.3公斤秸稈飼料可轉化為1公斤牛肉，這樣全國可以支撐的動物鮮重達0.95～1.11億噸；再按照40％的保守屠宰率計算，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，則相當于從秸稈中收獲了1.9～2.2億噸糧，約相當提高糧食產量38～44％。試想，什么樣的技術有如此強大的威力呢?分子生物學是轉入一些目標基因來提高單純的產量，生態學的貢獻是增加生物物種，利用動物的生物學特點生產肉和奶，且利用的是廢棄的光合產物。

第二，制造有機肥，減少化肥、農藥等帶來的環境污染。如果將廢棄的秸稈資源有效利用，那么牛羊這些流動的“化肥廠”所制造的有機肥量是巨大的。取肉牛和奶牛之間的糞便平均值(鮮重)25公斤／頭／日計算，如利用全國60％的秸稈可以支撐0.95～1.11億頭(平均500公斤／頭)，全國可增加牛糞8.65～10.1億噸。這些肥料均為有機肥，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％計算)，接近全國施加化肥(5108萬噸)的純氮量(1021萬噸)。且大量使用有機肥對土壤根本不形成破壞，不會造成環境污染。根據筆者在山東農業大學實驗結果，如果土壤有機質由目前的1％提高到5％的話，即使減少一半的化肥用量，玉米產量也高于施常規化肥的產量。

目前，由于拖拉機取代了畜力，農民不再飼養大牲口，有機肥來源少，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，中國化肥用量以每年200萬噸的速度增長，2007年全國消耗化肥量高達5108萬噸。中國化肥平均施用量達434千克／公頃，是國際化肥安全施用上限的1.93倍，但利用率僅為40％左右；中國農藥殘留率達60～70％。除農藥、化肥外，農膜等白色污染也很嚴重。目前，每年有約50萬噸農膜殘留在土壤中，殘膜率達40％。新綠色革命利用生態系統的元素循環規律，將無機元素循環利用，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，避免了轉基因食品帶來的“恐慌”。自1983年首例轉基因植物問世以來，關于轉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告，致使轉基因作物安全性的爭論烽煙再起。研究人員利用某生物技術公司研發的抗蟲、除草劑的轉基因玉米做飼料，經過長達20周的觀察后發現，轉基因飼料影響了試驗動物的繁殖能力。盡管該公司對這個試驗結果極力否認，但有關組織還是警告人們，對于“糧食轉基因審批須慎之又慎”。轉基因技術無論如何不能拿人類的食物來“祭刀”。而利用生態學的辦法增加的食物，不存在這個風險，且由于減少了化肥和農藥的用量，食品變得更加放心。

第四，轉基因的綠色革命使生物技術公司受益，生態的綠色革命使廣大的農民受益。轉基因技術為高新、復雜技術，農民沒有辦法掌握，一旦進入推廣階段，農民必須每年購買轉基因的種子，這樣農民種地就會受到生物技術公司或者種子公司的“剝削”，并受制于人。轉基因專利持有人對轉基因種子收取額外的技術費用，這些種子比常規種子要貴得多。2005年，菲律賓轉基因Bt玉米價格是常規雜交種子的2－3倍。在美國和加拿大，專利持有人經常對侵犯專利的農民采取法律手段，搞得農民種地提心吊膽。一些基因公司專門聘請私家偵探，以獲取哪些農場未簽署合同種植了轉基因作物方面的信息，從而索取高額賠償。轉基因種子公司一旦將其種子推向市場，就一勞永逸地坐享其專利成果。生態學的綠色革命所需要的原料是農民自己的，用秸稈生產牛羊肉和牛奶等，用自家的材料，所獲得的額外收入大都進入自己的腰包。即使利用秸稈轉化飼料的新技術，因為使用的為常規技術，經簡單培訓后農民就能掌握，不用擔心種植成本加大。相反，因為有機肥的大量使用，農民減少了對化肥和農藥的投入。

新農村建設的首要任務是提升農業生產，大力發展中國特色的生態循環型現代農業，有利于突破我國農業進一步發展的瓶頸，解決資源、環境等問題，走出一條具有中國特色的現代農業發展道路，引領世界農業的未來。中國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，營養不良問題已成為發展中國家面臨的主要問題，在食物中肉類含有的營養明顯高于糧食，利用秸稈變肉、變奶、變肥，既解決了人口對營養的需求，又解決了土地對有機肥的需求。因此，世界各國尤其是發展中國家，應發起下一場由生態學唱主角的“既解決糧食危機又改善生態環境”的真正意義上新的綠色革命。在我國農業自然資源不斷減少、生態環境沒有扭轉惡化趨勢的情況下，農業要想進一步發展，就必須要求農業轉變增長方式。通過按照科學發展觀指導農業、轉變農業增長方式來實現農業又好又快地發展。

應用轉基因手段是用生態學的方法來提高糧食產量問題，看起來是一個科學問題，實際上關系到我們能否縮小城鄉、工農和區域差距：關系到我們的科學技術是為“三農”服務，還是為官員的政績、企業家的利潤和學者的論文服務的問題。所以，生態循環農業是一個構建社會主義和諧社會的重大方向性問題。只有走具有中國特色的現代農業發展的道路，才能既保護生態環境，又能滿足13億人口對農產品的需求。

(作者系中國科學院植物研究所首席研究員、博士生導師、中國科學院研究生院教授)