观点|韩洪云、夏胜:回应对农基社会的七条质疑
《农基社会:历史演进及其替代工业社会的八条理由》一文经农民日报客户端发表后,现代农业与农业投资研究所、胜式咨询、浙大卡特三农智库等公众号分别进行了转发,在读者中产生了一定的影响。不少读者认为,农基社会概念的提出,顺应了当代经济社会发展的趋势,对于解决工业社会所面临的环境和社会问题,实现高质量转型和可持续发展,有着借鉴与指导意义。同时,一些读者立足各自的专业和立场,对文章中的部分观点提出了善意的质疑和建设性的意见,对此我表示欢迎,并利用此文对代表性的七条质疑进行分别回复。
质疑一:新能源技术正在走向成熟,农基能源还有优势吗?
能源是人类社会的血液。2019年,全球一次能源消费为206亿吨标准煤,相当于人均2.68吨,其中石油占33.1%,天然气占24.2%,煤炭占27%,可再生能源占5%,氢能占6.4%,核能占4.3%。在整个能源构成中,化石能源占比超过84%,新能源不到16%。节能减排是全人类的紧迫任务,而化石燃料是人类碳排放的主要来源。2019年,全球能源相关的二氧化碳排放量为368亿吨,中国能源排放为98亿吨,占到全国碳排放总量的85%,可以说,解决了能源消费的碳排放问题,就解决了全社会的碳排放问题。习近平同志在中央财经委员会第九次会议上指出,实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。为了实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标,中国需要全面构建清洁低碳、安全高效的能源体系,到2060年非化石能源消费占比由目前的16%左右提升到80%以上,非化石能源发电量占比由目前的34%左右提高到90%以上,建成以非化石能源为主体、安全可持续的能源供应体系,实现能源领域深度脱碳和本质安全。可见,新能源的发展任重而道远。
从本质上讲,太阳是地球主要的能量源,风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能都是来源于太阳,煤、石油、天然气等化石燃料也不过是远古以来贮存下来的太阳能。地球每秒钟获得的太阳能超过500万吨标准煤,全年超过160万亿吨标准煤,接近人类能源消费水平的1万倍,开发和利用好太阳能,可以一劳永逸地解决好能源需求和碳排放问题。根据“联合国新能源和可再生能源会议”的定义,新能源指以新技术和新材料为基础,使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用,用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源。太阳能的直接和间接利用,是新能源开发的重点。太阳能无法储存,需要把它变成热能、电能或者化学能。农基能源作为新能源在应用上已比较成熟,它通过生物来利用太阳能,包括生物光伏、生物制氢和生物质能开发等相关领域。农基能源和其他新能源相比有着独特的优势。首先,随着技术的进步,农基能源的生产效率和产能都有了巨大的提升,理论上具有全面满足人类的能源需求的潜能,未来应该会成为最重要的新能源;其次,农基能源便于储存和运输,生物燃料可以利用现有石化燃料的储运设施,其他新能源尚存在困难;第三,农基能源在安全性与环保方面优点突出,水电要考虑大坝的环境风险,风电要顾及到生态环境的安全,核电在废弃物处理上仍缺乏根本性的方案;第四,农基能源的碳捕获能力更是其他新能源无法比拟。生物能结合碳捕获与封存技术(BECCS)是可行性最高的负排放技术(negative emissions technologies)之一,在农基能源的生产过程中,除了通过光合作用将二氧化碳合成碳水化合物之外,一些生物如大肠肝菌还可以将二氧化碳变成甲酸或其他化合物。
当前的新能源应用领域存在一些误区,典型的例子就是电动车。现有电动汽车的电来自于电网,火力发电是大头,2019年全球平均每生产1千瓦时的电能对应了340克二氧化碳的排放,因此电动汽车并没有实现节能减排的初衷。科隆大学Christoph Buchal教授和Ifo研究所测算,一辆特斯拉Model 3电池组平均每公里排放73-98克二氧化碳,加上发电的二氧化碳排放,其实际排放量在每公里156-180克之间,比普通燃油汽车还要高出11%至28%。麻省理工学院的Trancik实验室、挪威科技大学也独立地得出了几乎同样的结论,确认电动汽车生命周期温室气体排放量高于燃油汽车。此外,电动车所用的电池,含有磷、氟、钴、锰、镍、锂及各类成膜添加剂、阻燃添加剂、导电添加剂等,存在着较大的环境风险。严格来说,这些电动汽车不应该被称之为新能源汽车,它们只不过是把传统的能源储存在电池中使用而已,非但没有减排,反而在储放电环节增加了损耗,产生了新的污染源。农基社会的新能源交通工具应该使用生物燃料,考虑到燃料的储存比电能储存方便,当前燃料电池的效率又显著高于内燃机,因此可以选择生物燃料+燃料电池的方案。
质疑二:生物产业纳入农业,是否合理?
农业是最古老的产业,在上万年的演进中其范畴随着技术的发展而不断扩大。人类最初驯化了大麦、小麦以及豌豆,彼时的农业就是指栽种这些植物;后来,人类又驯化了山羊、绵羊、猪和牛,于是农业又包括了饲养动物;再后来,蘑菇被驯化,农业的对象又包括了真菌;等到人们对酵母菌、根瘤菌等有了认识之后,这些微生物也成了农业的生产对象。农业的本质是利用生物的生命过程来进行生产,这里所说的生物并不局限于已知的品类,未来我们将会发现甚至是制造出更多的生物品种,而这些都将属于农业的范畴。在对农业的众多定义中,“生物”是其最核心的关键词。于光远(1991)认为,农业的基本定义是从生物生长繁殖中取得产品的行业,农业现代化的对象是“十字形农业”,由植物生产业、动物生产业、微生物生产业和农业服务业、农产品完成业组成。从这个角度去理解,一切与生物生产有关的产业都是农业。生物农业是农业的重要组成部分。人类的生产永远脱离不了生物,从这个角度去理解,农业永远不会消亡,但农业的内涵和外延会持续发展。
知识来自于实践,人类的生物学知识和人类的农业实践一同发展。在利用生物进行生产的过程中,人类需要掌握生物的习性,并根据这些知识更好地改进生产,于是,系统的生物科学得以形成和发展起来。现代农业综合应用了各个领域的最新科技成果,特别是生物科技。生物育种、生物肥料、生物农药、生物饲料等领域的技术应用,在农业提质增效中功不可没。可以说,生物科学既发源于农业,又赋能于农业。
生物产业是一个比农业晚近得多的术语,指以生命科学理论和生物技术为基础,结合信息学、系统科学、工程控制等理论和技术手段,通过对生物体及其细胞、亚细胞和分子的组分、结构、功能与作用机理开展研究并制造产品,或改造动物、植物、微生物等并使其具有所期望的品质特性的产业。生物产业和传统农业的区别在于其技术基础和生产手段不同。现代农业并不排斥任何领域的技术应用,因此其和生物产业并无互斥关系,而是有着大面积的交叉。如果是对活的生物体加以利用,通过生命的新陈代谢过程来进行生产,不论应用的是何种技术手段,都在大农业的范畴之内。是不是农民来生产、是不是在自然环境中生产、是不是生产食物、是不是来自于农村,这一切都不是农业与非农业的本质区别。
生物产业正以前所未有的速度蓬勃发展,而绝大部分领域同时又属于广义的农业。2017年美国生物产业总产值已经高达3880亿美元,根据Bioeconomy Capital的预测,到2030年,大部分新化学品供应将由生物技术提供;到2040年,生物化学品将在多个竞争领域超越石化产品。一些重要原料如生物燃料乙醇、1,3-丙二醇、生物可降解塑料聚乳酸和聚羟基烷酸酯等生物基产品已经实现规模化制造,聚酯材料、橡胶、合成纤维等传统石化基高聚物单体的生物合成技术不断创新。全球生物基产品占石化产品的比例已从2000年的不到1% 增长到了现在10%,并以每年高于20%的速度增长(谭天伟等,2021)。农基社会的最终实现,正是建立在农基产品对传统产品的替代基础上,生物产业的迅猛发展大大加速了这一替代过程。
质疑三:农基社会概念的提出,有哪些意义?
农基社会概念,至少具备如下五个方面的意义:
第一,方向指引意义。人类社会的发展遵循科学的规律,这种规律是社会发展过程中内在的本质联系和必然趋势。社会发展规律是客观的,不以个人的意志为转移,我们需要做的是去发现它,顺应它,而不是忽视它,更不是去改变它。同时,我们还要认识到,不同于自然界的发展,人类社会的发展需要通过人类有意识、有目的的活动来实现。通过实践活动,人类创造了自己的历史,在这个过程中人类的主观能动性和社会历史发展的客观性得到了统一。历史告诉我们,任何时候我们顺应了客观规律,就会得到奖励;反之,我们会受到惩罚。历史还告诉我们,只有提前发现了规律,我们才能够真正顺应它,更好地利用规律来帮助我们的发展。
第二,永续发展意义。工业社会不可持续,更不会永续,这是不容质疑的事实。在生态负荷和环境容量逼近极限的今天,转型是我们唯一的选择。对于任何一代人来说,使命是承前启后而不是空前绝后。保罗·约瑟夫·克鲁岑(Paul Jozef Crutzen)认为,工业社会让地球进入了人类世The Anthropocene),我们对环境的影响已经是“空前”,如果不做改变,环境就会让人类“绝后”。为此,一些学者力推“后增长”经济学,其中的内容之一是向发展稳态经济转型,农基经济就是一种典型的稳态经济。此外,农基社会利用生物来主导生产,这就内在地要求它要创造一个有利生物存活的生产环境,这种生产逻辑使得环境友好成为生产者的内在追求而非迫于外在压力而致的权宜之计,最终这种生产方式从有利于生产者的角度产生了有利于环境的外部性。当生产者自身有急切改善环境的动力时,永续发展就不再是空话。
第三,资源配置意义。历史告诉我们,资源配置到哪里,那里就会繁荣;哪里繁荣,资源就更倾向于流向那里。社会转型之初,新生力量弱小,所处的领域通常不是繁荣之地,为此,需要市场、政策、文化等因素合理激励社会资源的配置。实现工业社会向农基社会的转型,当前还有不少瓶颈需要突破,还有不少难题需要攻克,为此,需要引导更多社会力量积极参与,聚集更多社会资源共同助力。提前提出未来社会的概念和发展转型的理念,并在实践中加以完善,有利于形成更科学的机制体系,从而更好地吸引社会资源的参与。例如当前新能源汽车大热,预计到2025年全球销量将会从2019年的200万辆增长到2500万辆,但资源错配现象相当严重,在缺乏正确指引的情况下,不仅浪费资源,而且对环境亦会造成负面影响。再如,2020年到2050年中国能源系统需新增投资138万亿元,如果确立了农基能源的主导地位,巨量的投资将在这个领域产生难以估量的效应。此外,农基社会的概念还会影响信贷资金的投放、政策性项目的配套、资本市场的导向等,从而对经济社会发展的格局产生深远的助推。
第四,产业重塑意义。工业社会中的农业产业相对弱质,除了技术路线需要调整之外,一个重要的原因是化石燃料及矿物材料对农产品的替代使农业市场萎缩。农基社会通过扩张农业生产能力,重新恢复对能源和材料的供给水平,这对于农业产业的结构重塑有着重大的意义。农基社会是对农业的全面赋能,包括还农业以市场,给农业以资本,助农业以人才,帮农业以政策,推农业以科技。当农业主导了食物、能源、材料的生产,并成为美好环境的供给者,其弱势地位将得到完全的改观。随着发展的进一步完善,农业还将成为比重最大、技术水平最高、对人类社会贡献最突出的产业。对于中国来说,农基社会更是具有特殊重要的意义。乡村振兴、三农问题的解决,核心在于产业发展。如果农基社会最终得以实现,农业成为强势产业,三农领域将不复有难题,而农民这个最大的群体,也必将从中受到极大的益处。
第五,意识唤醒意义。农基社会既是一种生产方式,也是一种生活方式,概念深入人心有助于唤醒可持续发展的意识,并进而将其转化成行动。从生产的角度看,处处都有改进的空间。用化纤材料涤纶生产一条400克的裤子,全过程的二氧化碳排放高达47千克,为全球每人生产两条这样的裤子,就需要排放8亿吨的二氧化碳,而且废弃后会形成难以降解的垃圾。改用属于农基材料的生物纤维,生产过程中使用农基能源,这些问题便迎刃而解。从生活的角度看,大众习惯的改变对于环境而言作用巨大。牛津大学Christian Brand教授领衔的一项研究表明,从全生命周期的角度比较,汽油车产生的碳排放要超过自行车三十倍。如果一个开车者用自行车出行取代一次日常汽车出行,就可以减少3.2kg碳排量。可持续发展未必总是需要宏大的规划,更多的是需要一次次哪怕是微不足道的生产和生活实践。
质疑四:和现有的工业生产相比,农基生产方式具备成本上的经济性吗?
新的技术在应用之初,往往成本较高,但随着产业的发展和技术的更新,生产效率会大幅提升,从而导致成本快速下降,这一规律适用于各个领域。航空工程师西奥多·莱特(Theodore Wright)在1936年观察到,每当飞机产量翻倍时,成本都会以特定的速度下降。英特尔联合创始人戈登摩尔(Gordon Moore)在1965发现,集成电路中晶体管的单位数量每两年翻一番,性能加倍而成本则减半。Illumina公司前董事长杰伊·弗拉特利(Jay Flatley)观察到这种规律在其公司业务中也存在,人类基因组的首次测序历时15年,耗资超27亿美元,20年后一个人类基因组的测序只需一天,花费约500美元,而将来成本很快会降至100美元。
经过前期的技术积累,一些农基产品的生产成本持续下降,不少产品已经具备与传统产品的市场竞争力。龚艳萍等(2006)通过计算发现,木薯生产乙醇的等能量成本相当于原油价格为57.64美元/桶时的汽油价格;小麦和玉米生产的乙醇等能量成本分别与原油价格为57.90美元/桶、57.95美元/桶时的汽油价格相当,这意味着即使离开政府的补贴,只要原油的价格超过57.95美元/桶时,上述任一种燃料乙醇都可以实现盈利。在其他一些农基材料的生产领域,农基生产方式同样展现出了一定的成本优势。考虑到不可再生能源与材料的日渐稀缺,再加上农基生产技术的持续进步,未来农基生产将具备更大的成本优势。
农基生产除了直接的经济效益外,其在环境与可持续发展方面兼具正的代内外部性与代际外部性,在这种情况下,通行的作法是政府对边际私人收益小于边际社会收益的生产部门实行奖励和津贴,政策性补贴、碳排放交易、排污权交易等都是比较成熟的可选项。从长远来看,在农基生产对现有生产方式取代的渐进过程中,其技术、市场和自身的经济实力将逐步增强,最后仅凭市场机制就可以在竞争中胜出。
质疑五:大量金属材料和无机非金属材料具备其独有的特性,农基材料可以替代吗?
材料包括结构材料和功能材料,前者偏重力学性能,后者突出光、电、磁、热、生化等特性。材料是人类生产生活的物质基础,是直接推动社会发展的动力,村料创新是人类文明进步的重要标志。毋庸讳言,传统的金属材料和无机非金属材料为经济社会的发展起到了不可或缺的支撑作用,没有这些材料,就没有我们的现代生活。但是,随着工业社会生产和消费规模的急剧扩大,不可再生材料的使用面临着储量有限和环境污染的双重约束,寻找新的可再生、环境友好的替代材料是我们的唯一选择。
农基材料也可以被称为生物基材料,是通过生物的代谢过程生产出来的各种材料,除了可再生、可生物降解之外,不同的农基材料具备其独有的理化特性。根据不同的需求,现有的技术已经可以生产出各种生物基结构和功能材料,以满足在粒度、热性能、紫外光吸收特征波段、高分子流变性能、热变形/软化温度、蠕变等方面的不同需求。从目前来看,生物基材料主要包括生物基平台化合物、生物基塑料、多糖类生物基材料、氨基酸类生物基材料、木塑复合材料等。多糖类生物基材料在时装、家居、户外及其他加工行业有着良好的替代效果,正逐步走向规模化和产业化阶段。生物基橡胶和塑料在包装材料、一次性餐具及购物袋、婴儿纸尿裤、农地膜、纺织材料等领域获得较好地应用,并得到广大消费者的认可。2018年全球新材料产业规模突破2.5万亿美元,先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料已经成为综合国力的重要体现。农基材料是最有前景的新材料,其以绿色资源化利用为特征,正向着高效、高附加值、定向转化、功能化、综合利用、环境友好化、标准化等方向发展,未来有望在各个应用领域有效替代传统材料,最终将成为科技创新和经济发展的主阵地。
农基材料依靠生物来生产,为了更好地适应环境,生物在进化的过程中会形成独特的生产能力,如达尔文吠蛛编织的蛛网比凯夫拉纤维强度还要高十倍;帽贝的牙齿可以承受6500兆帕的压强;贝壳的抗张强度高达100兆帕,远大于水泥;啄木鸟的喙具有极好的抗疲劳性;巨骨舌鱼有着极其坚韧的皮肤;变色蜥蜴的皮肤对环境能做出反应;荷叶出污泥而不染,有着神奇的自洁净功能;蓝藻等光合微生物自带光电转换材料……许多生物仅用了一百零几种元素中的十几种,就组成了各种性能优异的材料,从而使农基材料展现出了很多神奇的特性。几乎所有的传统金属和无机非金属材料,都可以在现有的生物界或通过未来的生物技术找到相应的替代品。除了在传统领域替代现有材料之外,在新技术的加持下农基材料的应用已经日益渗透到各个前沿领域。生物方法几乎可以生产出人类需要的所有药品;农基材料有着更好的生物相容性从而能对人体的器官进行替代;利用生物DNA制作的存储和运算芯片已经成为硅基半导体可行的替代方案;生物计算机理论上拥有更大的算力空间……用生物来生产出人类所有的需求品或原材料不仅理论上成立,技术上也愈来愈可行。
质疑六:农基生产需要大量的生物质,地球上有这么大的产能吗?
钱学森先生当年对粮食理论产量的计算引发了社会上的争议,但客观地说,钱老从一名科学家的角度论证的是农业生产的最大可能,这个可能性过去不能实现不代表未来不能实现。事实上,科学的任务总是一步步把可能性变成现实。钱老的文章说:“一年中落在一亩地上的阳光,一共折合约94万斤碳水化合物。如果植物利用太阳光的效率真的是百分之百,那么单位面积干物质年产量就应该是这个数字,94万斤!自然,高等植物叶子利用太阳光的效率不可能是百分之百,估计最高也不过是1/6,这就是说,单位面积干物质的年产量大约是15.6万斤。但是植物生长中所积累的物质,只有一部分粮食,像稻、麦这一类作物的谷粒重量,约占重量的一半,所以照这样算来,单位面积的粮食的年产量应该是7.8万斤。这是说全年三百六十五天都是晴天。如果因为阴天而损失25%,那么粮食的亩产量应该是5。85万斤。这是说,作物要在全年都生长,如果仅在暖季才长,也许要再打一个2/3的折扣,那么平均亩产量是3.9万斤了。”
钱老的计算过程是严谨的,植物光能利用效率理论值的确可以高达20%以上,但现实中田间作物植被在最佳期间日光能的利用率为3—4%,整个生长季的光能利用率约为1—2%,因而实际一亩每年的干物质产量能达到一万斤就算不错的产量。地球的表面积高达7650亿亩,如果能够利用其中的一小部分(水面上同样可以利用太阳能),即使亩产维持现有的产能不变,干物质产出也是足以支撑起全球人类所有需求的。同时,基因工程为光合效率的提升也奠定了技术基础。2014年,康奈尔大学的研究团队将细长集球藻中的1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(RuBisCo)替换掉了烟草原有的RuBisCo,成功培育出了可以更高效转化二氧化碳的烟草,这为作物高产提供了可行的技术路线。
在生物质产能充足的前提下,农基社会的重要理念是坚持农基材料优先原则,即凡是可以用农基材料的地方排除使用不可再生材料。事实上,美国在2011年就已经通过了一项类似的计划——生物优先计划,该计划为销售生物基产品提供了一个公认的权威认证。如果某种产品系使用生物基材料制造,其可以申请进行生物优先计划认证,认证一旦通过,则可以在产品的包装上使用含有其生物基含量百分比的USDA生物优先标签,从而享受到一系列的优惠政策,可以通过联邦政府采购计划和消费者自愿标签计划,增加指定生物基产品的购买和使用。生物优先计划由美国农业部组织实施,截止2018年6月,已经有至少15000个生物基产品,共97个产品分类列在生物优先的分类表格上。认证和指定的产品包括建筑、清洁、保存产品的土壤,以及消费者每天使用的个人护理和包装产品。
质疑七:农民在技术上处于相对劣势,他们如何生产出这些产品?
西奥多·W·舒尔茨(Thodore W.Schults)认为,经济发展受到诸种因素的影响,其中人的因素是第一重要的,劳动者的素质决定着经济发展的质效,自然资源的丰瘠或资本的多寡只是次要的因素。中国农业弱质的原因之一是从业人员在技能和文化程度上的弱势。有数据显示,2016年全国农业生产经营人员31422万人,其中文盲占6.4%,小学文化程度占37.0%,初中占48.4%,高中7.1%,大专及以上文化程度只占1.2%。而美国2017年统计数据显示,农民高中以下文化程度的占7%、高中毕业或专科文化程度的占68%、大学毕业或以上程度的占25%。针对农民受教育程度的现状,《国家质量兴农战略规划(2018—2022年)》提出,到2022年要基本建立质量兴农制度框架,为此需要壮大高素质农民队伍,计划培育新型职业农民500万人以上,确保职业农民中高中以上文化程度占比达到35%。
未来的农业是高科技产业,高科技产业需要高素质的从业队伍。农基社会将重塑农业产业,随着农业功能的扩张,农业将成为资本追逐的风口,成为资源聚集的高地。在这种情况下,将必然出现两个重大的改变。第一,未来从事农业将不再是农民的专利,所有的人员,只要对农业有兴趣,在农业上有专长,都可以去干,农业将全方位地对外开放;第二,未来农民不是低技能职业,农业的很多领域会设立门槛,没有一定的资质或技能可能无法获得准入,现有的农民如果不能与时俱进地提升素质,将可能在再次社会分工中面临不利的选择。在那种情况下,他们会被纳入低收入人群而不是农民这个群体进行保护。农业高科技化、农民高素质化的趋势不会逆转。
所以从静态来看,农基社会所需要的产品,并不能由现有的农民来完全生产出来;但从动态来分析,由于政策推动和环境压力倒逼,未来农业将会显著扩张,从而出现较多的投资与发展机会,这会吸纳一大批各类人才甚至是各领域最优秀的人才,他们的加盟将重构新农人队伍,使这支队伍能更好地承担起农基生产的重任。
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卡特简介
浙江大学中国农村发展研究院(浙大CARD)高度重视青年人才的引育工作。2016年以来,浙大农经相继引进龚斌磊、陈帅、鄢贞、汪笑溪、史新杰、林雯六位“百人计划”研究员和钱振澜、胡伟斌两位博士。与此同时,青年教师不断成长,茅锐、梁巧和季晨分别晋升教授、副教授,龚斌磊和陈帅也先后获得浙江大学长聘制教职。青年人才的引进和培育为浙大农经学科的持续发展与繁荣提供坚实的保障。浙大农经学科坚决落实科技部、教育部等部门“破五唯”专项行动的精神,推行代表作评价制度、突出标志性成果的重要性。近年来,在Management Science、Journal of Development Economics、American Journal of Agricultural Economics、Journal of Environmental Economics and Management、Journal of the Association of Environmental and Resource Economics、《中国社会科学》、《经济研究》、《管理世界》等国内外顶尖期刊发表了一批标志性成果,大大提升了学科在国内外的学术影响力。
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