蔣高明

 

本文于2012年3月15日發表于中國科學院研究生院主辦的《工程研究——跨學科視野中的工程》
文章編號: 1674-4969(2012)01-0007-03

 

        從全球范圍來看，人類經歷過的農業生產模式主要有三類：混林農業、有機農業和石化農業。混林農業產生并應用于非洲和印度西部，非洲自1萬年前即采用這種模式。這種模式靠天吃飯，很少依賴地下水，即使在現代也極少使用價格較高的化石能源和石化肥料、殺蟲劑，其優點是“投入低、產出高”，基本不需政府補貼，缺點是需要大量的人力投入，即需要大量人口生活在農村。這種生產模式基本做到自給自足，并略有盈余。有機農業以中國的模式為典型，這種模式也不使用人工合成的肥料、農藥、生長調節劑和畜禽飼料添加劑，而采用有機肥或有機飼料滿足作物或畜禽的營養需求，是中國沿用了5000年之久、為歷史所證明了的、可持續的、環境友好型的農業生產形態。石化農業出現于20世紀30年代，主要盛行于美國、加拿大、歐洲等發達國家，該模式大量依賴化石能源、肥料、殺蟲劑及農膜，需要從業的人口比例很小，但因高成本需要政府大量補貼才能夠生存。其優點是勞動生產率高，缺點是不可持續，長期應用會使耕地退化、環境污染。中國的石化農業始于20世紀60年代，政府有一定的價格補貼，由于生產率的提高，所需從業農民減少，使部分農民游離于城鄉之間。隨著城市化加劇，中國的這種農業模式呈現出集約化趨勢。

 

        曾有一段時間，很多人尤其是西方人，嘲笑當代非洲人的有機農業模式，認為是原始落后的生產方式，并呼吁用高新技術提高非洲耕地的生產力，進而解決那里的饑餓問題。然而，無情的現實是，20世紀60年代以石化技術的應用為標志的農業“綠色革命”，盡管使當時世界平均糧食產量在歷史上首次超過了全世界人口的需要量，卻幾乎對非洲的糧食狀況的改善沒有任何幫助。從糧食消耗量指標來看，今天，世界人均糧食消耗量比“綠色革命”時期增長了25%，而非洲只增長了不到10%。這說明，非洲的糧食產量仍大大低于世界其他地區，并未因石化技術的應用而得到大幅提高。相形之下，聯合國環境規劃署對24個非洲國家的114個農業項目的分析表明，有機化農業或者施用有機肥可以使產量提高一倍以上。在東非實行有機農業，其產量猛然增長了128%。因此，在解決人類吃飯問題上，現代石化農業模式和傳統的有機農業模式孰優孰劣，隨著時間的推移，將很快就有結論。

 

        工業革命以來，人類掌握了改造自然的強大武器，農業也發生了翻天覆地的變化。現代農業以無機能的大量投入為標志，使用著成千上萬的化學合成物質。生命科學的尖端成果，如轉基因技術，也“入侵”著農業。當前，“大農藥”、“大化肥”、除草劑、添加劑、農膜、轉基因育種構成了現代農業的六大要素。然而，人類在通過上述技術提高糧食產量的同時，也面臨了一系列問題：土壤、地下水和空氣被污染，食品安全受到嚴重影響，“六要素”變成現代農業的“六大害”。

 

        從20世紀70年代初期至今，中國的糧食作物獲得了大幅度增產。但是，農民并未從中獲得更多收益，相反，他們的利益所得呈現了下降勢頭。“六要素”的高成本和進口糧食正強力擠壓著中國農業的利潤空間。中國農民種地的積極性嚴重受挫，農民們紛紛棄耕進城務工；而源自美國等地的進口糧食，受益于國家的高額補貼而更便于進入中國糧食市場。如此循環，中國的糧食安全前景堪憂。

 

        過去的三十多年內，城市居民的平均工資收入增加了約100倍，而付出同量勞動的農民的勞動價值卻未按相同比例提高。加之農民在醫療、教育、住房等方面增加的投入，從地里“刨食”模式的原本微薄的農業勞動價值再次發生了縮水。長此以往，農民怎會對糧食生產保持積極性？民以食為天，無農不穩，要使農民有種糧積極性，就要使農業勞動的價值與其他勞動形式的價值同步提升。

 

         要解決中國人的吃飯問題，政府必須重新審視依賴美國等國家廉價糧食（充滿風險的轉基因糧食）供應的做法，發展適度的合作化模式，將農業補貼資金直接與糧食產量掛鉤，提高糧食收購價格，并完善監管機制，讓耕者有其利，從而調動農民種糧的積極性。在技術上，除保留少量的化肥外，拋棄或限制“六大害”技術的應用，轉為依賴應用生態農作技術來提高糧食產量。

 

         農業生產應尊崇生態學原理。換一個角度思考農業，將上述被“六要素”奪走的利潤追回并還給農民，并在此基礎上實現土地升值，結果會怎么樣呢？據筆者調查，早在20世紀80年代，山東局部地區的小麥畝產就已超過500 公斤，而當時的“六大害”遠沒有今天這樣肆虐。這說明，生態農業完全可以達到良性循環并滿足人類的糧食需求。

 

        2006年，為了尋找可持續的農業發展出路，筆者帶領自己的研究團隊在山東省平邑縣建立了弘毅生態農場。該農場先后徹底告別了化肥、農藥、農膜、除草劑和添加劑，并且堅持不使用轉基因技術。目前，該生態農場已有土地104畝，其中種植有機糧食16畝、有機蔬菜5畝，年均養牛103頭（其中基礎母畜11頭）、養雞2 000只、養鵝1 200只。

 

        實驗開展5年來，研究團隊已帶動農場所在地蔣家莊村10戶農民利用秸稈養牛60頭，最多的一戶養牛24頭；帶動蔣家莊以及周圍村、鄉鎮等發展林下養雞30 000只；帶動4戶農民發展有機糧食12畝；帶動蔣家莊建設戶用沼氣130戶；帶動蔣家莊村容整治街道900米。此外，還帶動廣東、山東、河南、河北、內蒙古、甘肅、浙江、江蘇等省的企業家、農民及某部隊的軍人從事有機農業，在全國累計推廣有機種植面積約4 000畝，充分展示了科研示范作用。農業部、環保部、國務院參事室、山東省科技廳、山東省農業廳等，多次組織專家到現場考察指導。新華社、《人民日報》、《中國日報》、中央電視臺、山東電視臺，以及路透社、德國《鏡報》、Chinadialogue、SciDev等30多家國內外媒體，對弘毅生態農場的做法也進行了報道或評論。

 

        本期專欄發表的幾篇論文，其所述研究內容或是本研究團隊在弘毅生態農場進行，或由我們指導在全國其他地方開展生態農業的實踐結果。我們試圖從生態科學角度，探索生態循環農業在產量維持、經濟效益提高、環境質量改善等方面的重要作用，為發展中國未來的生態農莊提供理論依據。現就本期專欄里幾篇相關文章介紹如下：

 

        山東農業大學馮素飛的文章——《農業生物質資源在生態農業中的應用：秸稈轉化效率研究》，首次揭示了農作物秸稈轉化為肉牛的效益，從理論上證明了作物秸稈與草原草一樣，可成為大型食草動物的優質飼料，并能產生有機肥和生物能源。作者選擇了15頭夏洛萊肉牛，隨機分成3組，研究經不同方法處理的秸稈飼料（微儲鮮秸草+花生糠，干秸稈+花生糠，微儲鮮秸草）飼喂肉牛后的效果；分析了肉牛采食效率、生長指標（體重、體長、體高）以及秸稈飼料與動物鮮重之間的轉化效率。研究結果表明，生產1kg肉牛消耗的純糧食為1.6 kg，其中玉米面用量最多僅占20%左右，肉牛大量食用的是秸稈。該項研究的成果，秸稈轉化為動物肉質的指標——秸稈：動物鮮重比在全國首次發表，為解決秸稈出路探索出了一條行之有效的途徑。

 

        中國科學院植物研究所甄珍的論文——《有機肥對土壤地力和作物產量的影響及應用示例》，介紹了有機肥對農田生態系統的重要作用、應用現狀及對作物產量的影響，并以河南貞德有機農場農田生態系統為研究對象，計算了在有機農業管理措施下，此農田生態系統的氮素收支情況。計算結果發現，為保持農田生態系統氮素的平衡，最少施用的有機肥量應為25.5 t/hm2。此結果為綜合評價農田生態系統氮素的平衡狀況、在保障產量的前提下減少可代替化肥所施用的有機肥量、科學使用有機肥、提高氮素利用率、發展可持續生態農業具有重要的意義。

 

        山東農業大學唐海龍的論文——《生態農業模式下耕地固碳潛力分析——以弘毅生態農場冬小麥-夏玉米輪作體系為例》，分析了冬小麥—夏玉米輪作體系在不同施肥方式下，有機質、全氮、碳氮比的動態變化。傳統的知識認為，提高有機質含量是非常困難的，需要幾十年才能夠提高1%，而唐海龍的實驗數據說明，只要加大有機肥還田的數量和頻率，在短時間內照樣可提高有機質含量。該研究為生態農業耕地固碳提供了理論基礎，并為實現碳減排提供了可資借鑒的樣本。

 

        希望本專欄的幾篇文章，對于中國生態農業技術的發展有所助益、有所啟發。

 

        蔣高明，博士，博士生導師。中國科學院植物研究所研究員、中國科學院研究生院教授、聯合國教科文組織人與生物圈計劃城市組委員、聯合國教科文組織SUMAMAD計劃國際咨詢專家、中國環境文化促進會理事、中國植物學會植物生態學專業委員會委員、北京植物學會常務理事、植物學報副主編、植物生態學報編委、生態學報編委。從事生態草業與生態農業研究，已發表學術論文110篇，其中SCI論文70余篇，出版專著8部。提出了恢復草原和提高農業生態系統生產力的“畜南下、禽北上”思路，并帶領研究團隊在生產第一線親自實踐。