当代有机农业及化肥

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当代有机农业及化肥

本文作者:奚振邦 单位:上海市农业科学院

人们关注有机农业,因为它能生产有机农牧产品。人们也议论有机农业,它能在中国大规模发展吗?其产品真有那么洁净、健康、物有所值吗?那么,什么是有机农业?如何从现代视角看待有机农业?本文将择要讨论。

1有机农业辨析

1.1什么是有机农业

什么是有机农业?至今似尚未形成一个能科学表达其内涵和外延并为世人公认的科学定义。追本溯源,早在20世纪20年代,法国和瑞士已出现“有机农业”一词,但第一个正式使用有机农业一词于科学著作并倡导实施的当属英国植物病理学家霍华德(A.Howard),他于1940年出版的《农业圣典》一书中,在总结包括中国传统农业成就在内的欧亚农业经验基础上,明确提出要发展有机农业,为人类生产安全和健康的有机食品。1937/38年度,西欧使用化肥达470万t养分(N+P2O5+K2O,下同),占当年度世界化肥使用总量的51%。农机和化学农药的使用也已受到高度重视。霍华德预见现代农业的发展势不可挡,因而呼唤和期望回归传统经典的农业,反映出的是一种社会心声。此后半个世纪,由于自然灾害和地球人口快速增长对农牧产品需求的持续上升,尤其是二战以后,在科学技术、现代工业突飞猛进,特别是大批军事工业转为民用(如硝化炸药工业转产氮肥;坦克、枪械工业转产农机等)的支持下,促使现代农业飞速发展,农牧产品日益丰富。人们都想在吃饱后能吃得更好、更安全、更健康,因而对农牧产品的生产过程、安全、质量,甚至风味有了更高要求,给予更多关注。于是从20世纪70年代后,回归传统农业之潮又起。欧洲于1972年应运而成立了有机农业运动联合会(InternationalFederationofOrganicAgricultureMovement,IFOAM),总部设在法国,官方语言为英语。至21世纪初,已有105个国家和718个成员单位参加,包括正式会员(有投票权)和非正式会员与支持会员(均无投票权)。

IFOAM负责制定有机农业生产与产品加工的基本规范、出版《生态与农业》等期刊、举办国际有机农业博览交易会等工作。我国也有包括相关政府组织、地方组织和生产企业等70余家单位参加,如国家环保总局有机食品发展中心(OFDC,1989年曾用国家环保局南京环科所农村生态室名义加入,后改现名)、农业部绿色食品发展中心(GFDC,1992年,2002年后改组成中绿华夏有机食品认证中心)等。IFOAM在倡导健康、生态、公正(公平享受公共环境和生存机遇)、关爱(保护人类当前和子孙后代资源)四项基本原则的同时,对有机农业的概念,只有一个用词简明、内容宽泛的定义性描述:有机农业是包括所有能促进环境、社会和经济良性发展的农业生产系统。这似乎与我国当前国民经济发展中正在倡导和实施的科学发展观一致。美国有关机构对有机农业的定义性描述较具体:有机农业是一种不用或基本不用人工合成的肥料、农药、生长调节剂和畜禽饲料添加剂的生产体系。在这个体系中,在最大可行范围内尽可能采用作物轮作、作物秸秆、畜禽堆肥、豆科作物、绿肥、有机废弃物和生物防治病虫害的方法来保持土壤生产力和耕性,供给作物营养并防治病、虫、草害。这一描述与我国当前有关机构或多数媒体对有机农业的理解和宣传较为相似,也较能为公众所接受。联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)食品法典委员会(CAC)对有机农业的定义性描述为:它是一个依靠生态系统管理而不是依靠外来农业投入(即不使用化肥、农药、兽药、转基因种子等———笔者注)的农业生产系统。在欧洲,国际有机作物改良协会(OCIA)对有机作物种植有更简要的表述:有机种植是一种通过使用有机肥料和适当的耕作措施以达到提高土壤长效肥力的生产系统。

我国平面纸质出版物或电子传媒对有机农业较通常的描述大体相同,也较易为公众所接受。这里用百度网站的“有机农业”词条为例:有机农业是遵照一定的有机农业标准,在生产中不采用基因工程获得的生物及其产物,不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等物质,遵循自然规律和生态学原理,协调种植业和养殖业的平衡,采用一系列可持续的农业技术,以保持可持续和稳定的农业生产体系的一种农业生产方式。上述这些定义性描述,虽有简有繁,用词稍有差别,但基本目标和内容大同小异。笔者在对其初步理解和思考的基础上,试图从有机农业的核心目标出发,拟定一个期望能接近有机农业精髓的简要定义:“有机农业是一个能最大限度实现生产体系内有机物质再循环,最小程度使用生产体系外投入的生产资料(化肥、农药、调理剂、添加剂等),能最有效地保护生态环境、自然资源和生物多样性,能为人类提供充足而安全健康农牧产品的可持续农业生产体系”。这一可持续和健康的农业生产体系,至少应包括下列3个要素:1)保护健康的生态环境和资源,主要是保护土壤、水质和大气;2)保护栽培、饲养和野生生物的多样性,尤其要保护健康优良的农、林、牧、渔生产用种质;3)保护并持续提供充足而健康的农、林、牧、渔产品。显然,有机农业的发展,必然是“五谷丰登、六畜兴旺、人寿年丰”的一派繁荣景象,而不仅仅是将有机产品在超市一角陈列,价格奇高,只为少数消费者服务的特殊农牧业。

1.2实施有机农业应做的基础工作及应具备的基础条件

由此可见,人们不应将有机农业简单地理解为“有机肥农业”,或仅仅是不使用化肥农药就能实施“有机栽培”或“有机耕作”的赢利性商机农业。尤应看到,有机农业与生态农业、绿色农业、环境友好农业、可持续(永续)农业等不同提法之间,就其核心目标(保护生态环境和自然资源,主要使用生物源生产资料,生产洁净、健康的农牧产品)而言,都极为相似,并无实质差异。这些生产系统的共同基础是良好的生态环境。因而,要将有机农业的良好理念付诸实施,生产一定规模的有机产品,似应首先具备若干基本条件:

1)具有青山绿水般良好的自然生态环境。

2)处于相对地多人少的国家和地区。一般人均耕地约在0.3hm2以上。如澳大利亚、美国、法国、瑞典等国,我国东北的三江平原、新疆的绿洲农牧区、南方丘陵地区和沿海生态环境较好的农业区等。在这些地区有条件实行农牧结合和一定轮作;复种指数一般较低(100%左右,甚至在60%左右);可轮种或插种一定量豆科绿肥、牧草,获得饼肥等优质有机肥源;同时也能提供较充足的粮、油、菜等基础农产品。#p#分页标题#e#

3)有相对稳定的消费群体(市场),有利于生产者坚持传统生产方式和保持产品特色,并可获得一定的盈利。此外,一些经验表明,可首先选择那些依赖现代农业生产资料较少的作物,发展如茶叶、油茶、大豆、花生和某些果菜、中草药等,较易取得成功。而要想在一个现代农业已较发达和成熟的区域内(如易受到工业三废影响的大城市郊区),建立一个几公顷地的小规模有机农场,并仅仅靠不使用现代农业常用的化肥等生产资料,而使用那些来源复杂的有机肥,是很难真正达到其核心目标和有机生产要求的。

2现代有机农业展望

2.1现代有机农业的核心目标

时代在发展,有机农业自然不会停滞在其原教旨概念或固守其传统,必须谋求能适应时代潮流的发展。我国从1901年(台湾海关记录)及1906年(上海海关记录)开始引进和使用化肥。此前我国也不使用化学农药和其他农用化学品。所以,我们可以把此前的中国农业称作经典的有机农业。而且,我国自古以农立国,农业生产一直处于较高水平。但我们必须清醒地看到,当时的农作物平均产量很低,增长也不快,只能勉强养活远比现在少得多的中国人。据统计,从秦代(公元前221—206年)到20世纪初的清末约2000年期间,我国小麦667m2产量从54.95kg增长到97.65kg,增长77.7%,平均每百年增加2.14kg;水稻单产的增长较快,每百年可增长7.76kg。而留给子孙后代的可耕地,自然只能是养分贮备少、平均肥力低的瘠薄农地。可以说,当时全世界的农业都是这样传统、经典的有机农业。当今,在非洲的大部分地区,限于其科技和经济的发展水平,仍基本保留着这种传统、经典的农业生产方式。这也是使非洲成为当今世界上承受饥饿人群最为集中(80%以上)地区的重要原因。显然,当今非洲地区农业所迫切需要的不是如何保持其基本不使用农用化学品和农机的传统农业,而是要尽快使其农业现代化,以改变其主要依赖进口农牧产品和救济性援助的局面。

众所周知,现代农业的最成功之处是其高效率和高产出。一个现代农民生产的农牧产品,大约可以养活十几个甚至七八十个非农人口(如美国)。而且在充足和丰富的食品背景下,多数国家的人均期望寿命在不断延长。我国也有一些高度现代化和高生产效率的农业企业。笔者于2010年10月参观考察过地处江苏大丰市的上海农场,那里第一线工人的生产效率,大约是一个农工种66.7hm2水稻,一个牧工养500头猪,其生产效率之高远远超出人们的想象。可以这样说,任何一个农业已现代化的国家或地区,其农业都得到发达的现代科技和强大工业的给力支持和反哺,都毫无例外地广泛使用化肥等农用化学品和现代农机具。难道在当代实施有机农业,一定要退回到那种低效率的生产方式吗?更何况,对大多数人来说,日常消费的必需农牧产品,绝不是消费那些看似“健康”、“完美”的概念和理论,而是实实在在、物有所值、多数人都能享用的必需农牧产品。因此,我们不能离开当前所处的时代去理解和实施那种传统、经典的有机农业,也不可能简单地回归传统农业或祖宗农业,更不应是那种只为小众服务、过度商业化的特殊农业。有机农业倡导者一直宣称有机农业是现代农业(或常规农业)的发展方向,那么,就应在现代农业巨大成就的基础上,谋求在克服现代农业某些偏差或弊病过程中,去实现有机农业的核心目标。这就是:最大限度地保护良好的生态环境和生物多样性,保持可持续发展的土壤肥力和农牧业生产力,确保农牧产品的安全洁净和丰富多样。

2.2现代有机农业生产中可否使用化肥

按有机农业的原教旨概念,要实施有机农业,首先必须排斥作为现代农业重要支柱并广泛使用的化肥。为此,笔者在此简要讨论有机农业生产可否使用化肥的问题。新中国成立60年来,全国化肥使用量从1949年的0.6万t养分,增加到2009年的6000万t以上。这是我国农业实现现代化的一个重要标志,与广泛的水利建设、品种改良、使用农机具等措施一起,使农作物的产量快速提升,农牧产品日益丰富。我们可以自豪地说,是中国农民养活了全体中国人。那么,化肥为什么会受到有机农业倡导者的误解和排斥呢?究竟化肥可否在有机农业生产中使用?笔者提出若干看法供共同思考。

1)肥料是作物的粮食。化肥是肥料,为作物提供的正是与有机肥或土壤提供给作物一样的养分。任何作物的生长发育都要不断从土壤中吸收必需的养分,目前已知有17种,如氮、磷、钾等。所有这些养分都可由化肥提供,而且化肥提供的养分形态与有机肥或土壤中含有的养分形态相同。目前广泛使用的氮化肥尿素,天然土壤或人畜粪尿中都含有,且形态相同,只是含量远比化肥低。如化肥尿素w(N)46%,粪尿中w(尿素)只有0.2%左右(或w(N)0.092%左右)。其他如铵态氮(NH4+)、硝态氮(NO3-)、钾素(K+)等,在化肥、有机肥或土壤中也同样含有。而且作物根系吸收不同来源、形态相同养分的生理机制相同,都主要吸收养分的无机态离子。因而对同样是离子态的养分如NH4+或K+,根系是不可能区分哪个养分离子来自化肥或有机肥,或来自土壤中。作物不会优先吸收某个特定来源的养分离子。因此,只要哪个养分离作物的根近、养分离子浓度够,就会先被作物吸收;作物更不会优先吸收有机肥提供的养分。也就是说,相同的离子态养分,对作物的肥效等价,无优劣之分。事实上,在满足作物必需的养分上,化肥已可完全替代有机肥,使其成为现代农业的肥料主体。人们在设施内只使用化肥营养液进行无土水耕栽培,同样能收获较高产量的花、果、瓜、菜等产品,就是明证。

2)化肥会破坏土壤吗?迄今仍有不少人认为这是肯定的,因为化肥不含有机质。其实,这是从20世纪化肥发展初期留下的对化肥认识不全面的误解。的确,化肥中不含有机物质,但化肥可经由增加作物产量或被土壤微生物吸收等途径,增加土壤的有机质。一些理解这种过程的人形象地称之为以“无机”换“有机”。兹举例说明,若有同样面积的两块地(各为667m2),都种植玉米,一块地只施常规量有机肥,另一块地在等量有机肥基础上增施20kg化肥(如15kg尿素加5kg磷酸二铵),两块地最终分别产400kg和525kg玉米粒。因增施化肥而多收的125kg玉米可用作饲料,另外施化肥区还可多收约130kg秸秆和多残留约30kg玉米根茬在土壤中(很重要)。这些多生产的有机物,均可转化为第二年的粪肥和秸秆肥,施入土壤后与根茬一起都能增加土壤的有机质。虽然从种植玉米的当季看,投入了不同形态的肥料,化肥是无机的,但若连年种植,长期采用增施化肥以增加作物单产的施肥体制,化肥成分不断参与生物体有机物循环,就会每年有一部分因化肥增加的有机物质加富土壤,提高土壤中有机质的含量。而且这种效应会叠加,土壤就会越种越肥。表1列出由中国农科院土肥所于20世纪80年代支持完成的一组10年期试验结果。由表1中对比数据可见,在不同熟制下,对施用NPK化肥和适量有机肥的处理,10年后土壤中的有机质和速效养分都明显增加。有机质增加8%~18%,速效养分增加20%到两倍左右。近30年来,全国不同地区在不同作物上获得的中长期试验结果都相似。#p#分页标题#e#

3)化肥有毒吗?化肥不是农药,不含有能杀灭病、虫、草或为害其他生物的毒素。而且,在现代科技水平下,化肥产品的纯度越来越高,已将可能夹带的镉、铅等有害元素严格控制在国家允许标准以下,可确保对人畜安全。即使极微量的有害物质随化肥施入土壤,也易在土壤中被化学沉淀,或因作物根系的选择性吸收等因素而被阻隔在作物体外。而化肥原料磷矿石,磨成磷矿粉后被许可在有机种植中使用,但与经工艺加工后生产的磷化肥相比,镉等有害物质含量反而较高。另一方面,在现代农业中广泛使用的有机肥,由于不断混入农牧业生产过程中使用的农药、兽药、消毒剂、添加剂、抗生素以及工业三废(废渣、废液和废气)的污染而成分复杂,含有较多的有害物质(见表3),使现代农牧业产生的有机肥总体安全质量并不乐观。尤其难以控制的是由大型养殖场产生的畜禽粪。还须注意,经常有媒体甚至专业人员将化肥混同农药对待,既易引起混乱,也易影响到对农药的严格管理。

4)化肥与有机肥的真正不同是其养分较单一和含量(浓度)高。如尿素w(N)46%,磷酸二铵w(N)18%和w(P2O5)46%总养分高达64%,氮、磷养分含量都几十倍于有机肥中氮、磷养分的含量。因此,若将单一养分化肥较大量集中施用,往往会使土壤中一两种速效养分的浓度过高,既易导致养分损失,也易使作物吸入的养分比例不平衡,可能出现生长过快过旺,贪青晚熟,甚至罹病或发生倒伏,进而影响作物的产量和产品质量。因此,必须科学地把握化肥的使用,选择适宜的施用量、施肥期和施用方法,以尽量避免和减少施用化肥的副作用。显然,我们不应将施用化肥有可能产生、也可以避免的副作用无限放大,甚至由此认为化肥有毒而将其彻底否定,完全排除出有机农业之外。当然,要在有机农业中使用一定量的化肥理应制定更高的标准和更严格的管理措施,如限定化肥品种,限定对不同作物和不同生育阶段的化肥施用量,只能采用推荐的施用方法(如与有机肥一起作基肥)等,以保证有机农业施用化肥的有效性和安全性。

5)有机农业实践者如果只能使用有机肥而又无法找到足够的有机肥源,那么有机作物的产量将明显降低,产品的质量也无法保证。因为我们既无法将20世纪三四十年代前传统洁净的有机肥保存到当今使用,也很难在当今现代农业普及和洁净、优质有机肥源(绿肥、饼肥、传统秸秆堆肥等)急剧减少的条件下,找到由从未使用过化肥的农作物材料转化的有机肥。所有当今开始的有机农业,除极少量使用新垦地外,都很难例外地只能在使用过几十年化肥的农地上,由收获的含有大量化肥成分在其中循环的农作物转化的有机肥源,开始其有机耕作。而此前每年每季种植作物时施入农地的化肥,不仅被当季作物吸收,还在作物收获后有相当比例化肥养分残留在土壤中(N约30%;P约70%;K约40%),能被后续种植的几季作物吸收,这就是化肥的后效。

这种后效的连续叠加,将不断强化有机物中化肥成分的含量和在生物链中的循环。因此,不论人们认可还是不认可,当今的有机农作物生产,已无法与化肥成分绝然切割开。可以说,当今无论从哪个国家或地区,哪个市场买来的有机农产品,都或多或少含有在不断循环中的化肥成分,尤其是那些来自地处大城市郊区的有机农场近几年才开始生产的有机产品,其所含的化肥成分也许更多。有机农业还涉及使用生物农药等生物手段以替代化学农药防治病、虫、草,以及对有机农牧产品的营养价值和风味、品质的比较评价等问题。这些问题也许更复杂。笔者不是这些领域的专业人员,很难提供中肯的看法。而农药也是农用化学品,经常被人将其与化肥并列一起看作孪生毒物。因而笔者也较关注,谨提出若干常识性的看法。是药三分毒,对人使用的中草药如此,生物农药也很难例外。从早期使用的植物性农药鱼藤酮(能杀虫,也能杀鱼)、烟草水,到现在广泛使用的微生物农药如苏云菌杆菌(B.T)、阿维菌素、井岗霉素等。与其他所有药物一样,目前还没有一种生物农药能杀灭所有危害作物的病、虫、草,今后也不可能有。那么,生物农药不仅需要不断研发新产品和产品的升级换代,而且要尽快研发出几百种安全有效的新产品以替代目前各司其效的化学农药。当然,也很难让有机种植区不发生病虫草害,或限定只发生那些能用生物农药可有效防治的病虫草害。且若长期使用同一种生物农药,效果也可能降低,而靶标生物也同样会产生抗药性;一旦突发某种病虫草害时,生物农药更难胜任救急要求。而且有人估计,一旦生物农药使用比例占到农药总量的20%~30%以上时,其毒副作用也许会更突出。因此,有机农业中能否在作物的早期或安全期内有控制地使用若干高效低毒、并能在产品收获前彻底分解而无残留的化学农药,似乎也是有机业者和管理部门面对的一个实际问题。

3结束语

有机农业能否在充分科学论证和严格控制的基础上,对使用一定量化肥开禁,是有机农业能否保持作物较高产量、产品有较合理的价格并能较大规模健康发展的重要课题。