有机农业可持续吗？|阅读

导  读

有机并非意味着可持续。

译/吕贻忠，校/李保国

来源：赛杰奥公号（科学出版社地球科学订阅号，2019年5月28日） ，本文摘编自《土壤学与生活》[原书第十四版/（美）尼尔· 布雷迪（NyleC. Brady ），（美）雷· 韦尔（RayR. Weil）著；李保国等译. 北京：科学出版社，2019.2]一书“第20章 人类活动与全球土壤质量”，有删减修改，标题为编者所加。

有机农业系统

人们将农场看作一个整体的活系统，所有组成部分（植物、动物、微生物、土壤、人类）以有机体形式存在于其中，就像一个大生物群落一样共同生存，“有机”农业由此得来。尽管有机农业模式繁多，但都强调土壤质量以及避免化学合成物质（不论这些化合物是不是化学意义上的含碳有机物）。消费者对食品安全和营养的注重以及食物生产中环境和社会的压力，都极大促进了农业向有机农业的转变。为保障消费者权益，许多国家成立了官方有机农业认证和检测机构，包括美国农业部下属的一家机构在内。许多研究将有机农业与传统农业生产的食物对比，结果表明两者营养质量和安全只有很小差别，但是前者残留的杀虫剂较少（但不是完全没有）。

在欧洲，认证机构和官方鼓励有机农业，以至于到2005年，在认证了的近700万hm²  有机土地上有约20万个认证的有机农场。在美国，截至2005年，160万hm²  认证的有机土地上有9000个有机农场。数十年前，怀疑论者称在商业背景下根本不可能用有机农业模式生产食物，但现在大型超市中随处可见有机食物，数千个有机农场产量很高并取得良好收益，推翻了怀疑论者的错误观点。

有机农业的理念和实践

有机农业其核心是一个努力寻找良好生态型管理方法的农业模式。这一定位在美国农业部管理美国有机农业的规定中是如此表述的：“生产实际······必须保持或改善这一过程中的自然资源，包括土壤和水质量······生产者必须选择能够保持并改善土壤物理、化学和生物状况且使土壤侵蚀最小化的耕作方式。”这个规定还罗列了耕作实践，如轮作、覆盖作物、堆肥和粪肥的施用、套种、农时、用天敌控制害虫、作物品种的选择等。只有当这些措施都不管用时，才允许使用化学制剂。然而，规则制定者、消费者、农民都往往过于注重允许和禁止的材料，相对忽视了拓展生态农业的原则。

不含激素的合成药物或抗生素添加剂在养殖有机家畜中是可以使用的，有机家畜的饲料也必须是有机植物。有机农业的理念是禁止化学合成物，包括大部分商业肥料和杀虫剂的施用，许多官方机构呼吁饲料种子应来自有机植物，且施用的粪肥也应来自有机家畜。尽管激素和杀虫剂的使用对人体和其他非靶标生物的反作用人人皆知，但禁用矿物肥料却没有多少科学依据。有机农业对矿质肥料的排斥可能源自植物养分的“腐殖质学说”，也源自消费者对农民的怀疑，即农民施用便宜易施的矿质肥料替代传统的粪肥和堆肥等养分资源，而并非与这些有机肥料共同施用。这种肥料限制也可能是来自于早期不良肥料施用的经历，彼时硝酸钠曾是主要的氮肥。随着硝酸钠的过量施用，肥料中的钠引起了土壤结构恶化，即土壤板结。讽刺的是，硝酸钠却是有机认证机构许可的仅有几种矿质肥料之一。

为维持土壤肥力，有机农场（他们不说给作物施肥，而是说“培肥土壤”）利用有机材料和天然矿质资源供给植物养分。尽管动物粪肥会在有机农场和无机农场都有施用，但在有机农场里，施用粪肥则要避免养分施入过量以及病原菌问题。例如，有机农业禁止向菜地施用未经腐熟的新鲜粪便，有机农场也会施用作物残体（尤其是豆科作物）以及岩石粉末（如磷矿石和绿砂）。

有机与可持续

科学家做了许多研究，将有机农场与传统管理的农场相比较。在某些案例中，有机农场较传统农场产量减少、土壤养分耗损、养分淋溶严重。其他结果则相反：有机管理方式下的土地，产量持续增加，土壤肥力得以长期保持，土壤质量提高。

与传统农场相比，一些有机农场效果好于其他。我们很难客观地比较农业模式的好坏，因为不同模式的投入、产出以及过程都不一样。例如，一个传统的500 hm² 的谷物农场可能只种植玉米和大豆两种作物，而相邻的500 hm² 有机农场可能除了玉米和大豆之外，还种植小麦、大麦、燕麦、苜蓿/禾本科甘草，养殖牛羊。即使研究中的其他条件保持一致，农场管理者的技术经验也不一样。考虑到限制条件，更多研究表明，相似耕作模式下有机农场比传统农场污染小且较环保。由于有机农业中不使用添加剂、抗生素以及杀虫剂，化合物残留或进入地表径流以及地下水的环境问题得以避免。有些研究还表明，有机农业可减少土壤侵蚀、养分流失。图20.19和表20.9表明有机农业对土壤质量也有积极影响。

图20.19 华盛顿州三种苹果种植系统的可持续性比较。

三种系统6年研究期间累计苹果总产量差异不大，但施用了有机改良剂的集成和有机系统的土壤质量指数高于只施化肥的常规种植。有机种植系统最后一年的效益较高，这是由于通过有机认证的苹果售价较高且产量也可观。有研究指出，有机种植者要收回额外成本需12% 的溢价。这种溢价可以看作一种市场对有机生产者保护了土壤质量和水资源的补偿方式。尽管在试验中均采用推荐管理方式，常规种植的果园对环境的损坏仍远高于其他两种系统。数据选自 Reganold等(2001) 的图表]。

研究样地对比实验中，有机种植的作物产量比传统种植的低10%～20%。然而，研究表明，能熟练应用有机或传统方法种植作物的农民，大多数作物产量与商业化农场的产量相当，而且效益十分可观。增加的收益有时由于肥料和杀虫剂的低投入，但更多是因为有机农产品售价高。

表20.9 常规与有机种植体系对内布拉斯加州三个地方土壤质量指标的影响

常规耕作系统包括玉米连作或玉米-大豆轮作，施肥为无机肥料。有机体系为4~6种作物轮作，其中2~5年种植苜蓿，作物秸秆和粪肥（来自苜蓿喂养牲畜）是养分的主要来源，有机耕作系统土壤质量指标值较高。数据选自Liebig和Poram（1999）。

然而，有机并非意味着可持续。例如，使用加工饲料或外源有机肥的农场，面临着养分污染的挑战。不能进行保护性耕作来减少土壤扰动并改善土壤质量，由于保护性耕作依赖除草剂控制杂草生长，这对有机农场而言可能是一个更严峻的限制，因此，一些有机农场土壤侵蚀和退化比其他应用少免耕措施的农场更加严重。为解决这一问题，研究者尝试在易受侵蚀的土壤上进行留高茬“有机免耕”耕作。一种方法是使用特殊的滚折机而非除草剂除去较高的覆盖作物，这些折断的秸秆形成一层很厚的覆盖物，有效控制了杂草。

另一个一直存在的问题是某些有机农场对养分需要，尤其是磷的不合理预算。一些有机农场之前计算，较多的磷可以维持高产数十年之久，却忽略了农产品从土壤携带出的磷比施入土壤的更多这一事实，而最终缺磷土壤中磷的不平衡制约了生产力。此外，因为磷以及其他养分供应有限，我们必须在整体的食物系统中实现养分高效循环，无论在有机农业还是非有机农业中都应如此。

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图书简介：

砷是自然界中广泛存在的污染物，通过食物链和饮用水而对人体健康产生危害。本书主要围绕农业环境中砷的来源、迁移转化和健康效应等主题，针对我国农业生态系统，以土壤-植物系统中的化学和生物学过程耦合为特点，以作者10多年来的研究成果为基础系统深入地阐述砷在土壤环境和植物系统中的迁移转化机制及其控制原理，分析砷通过食物链传递对人体健康的危害及其风险评价。在此基础上，本书还将以砷为例阐述土壤-植物系统中重金属研究的若干前沿问题。

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