農(nóng)藥、化肥的使用讓人詬病，但誰能想到，有機食品，這一工業(yè)化農(nóng)業(yè)中的“白蓮花”，背后也是另一張臉。

　　圖蟲創(chuàng)意

　　作者 | 于淼 西奈山伊坎醫(yī)學院

　　雖然21世紀已經(jīng)過去了五分之一，但其實我們自己對世界的認識很多還停留在農(nóng)業(yè)甚至狩獵采集時期，很多人到今天還在堅信輪回與田園生活等典型前工業(yè)化時代的理論與經(jīng)驗，而造成這種認知斷層的一個重要原因，就是不了解農(nóng)業(yè)在過去六七十年間發(fā)生的綠色革命。

　　馬爾薩斯的人口理論

　　農(nóng)業(yè)社會出現(xiàn)前，全世界人口一直沒有超過1500萬。從農(nóng)業(yè)社會出現(xiàn)到第一次工業(yè)革命的將近五千年中，伴隨農(nóng)業(yè)開荒與耕種技術(shù)進步，世界人口才勉強到達10億。

　　人口是農(nóng)業(yè)社會的基本勞動力單位，但相當長時間被農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量所限制。馬爾薩斯在《人口原理》中認為，人口增長有兩個基本假設(shè)，一個是人類生存靠食物；另一個則是人類的情欲不可消除。其中，食物的增長是算術(shù)級數(shù)，但人口的增長是指數(shù)級數(shù)，這兩者之間的增長率不一樣，一定會被增長較慢的食物制約。

　　在馬爾薩斯的時代，實證數(shù)據(jù)確實展示出了這種矛盾：當人口增長率超過農(nóng)產(chǎn)品增長率時，就會出現(xiàn)饑荒來降低人口，所以人口數(shù)就在糧食產(chǎn)量附近反復橫跳，順道發(fā)生些改朝換代。

　　而近現(xiàn)代社會開啟了某種機制，這種機制保證了農(nóng)產(chǎn)品可以不斷滿足需求。

　　糧食的綠色革命

　　在工業(yè)革命之后僅兩百多年時間里，世界人口到達了70億，而且這是個指數(shù)增長的過程：世界人口在1959年才到達30億，1974年人口就到了40億，現(xiàn)在距離芭比娃娃誕生的1959年不過61年，地球上多了40億人口，這還不算印度、尼日利亞、印尼這種政府都吃不準統(tǒng)計人口的地方（基本都是低估）。

　　世界人口變化圖（間距10億）。|編輯制圖

　　這里面，現(xiàn)代醫(yī)學對平均壽命的延長是一個重要因素，但純多出來的這40億人的口糧，都得從地里長出來。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)率基本趕不上趟兒，甚至都滿足不了提供副食的畜牧業(yè)所需的飼料供應(yīng)，這中間的綠色革命起了很重要的作用。

　　綠色革命出現(xiàn)在世界人口快達到30億的時候，是農(nóng)業(yè)工業(yè)化進程的一部分，農(nóng)業(yè)機械、農(nóng)藥、灌溉系統(tǒng)，甚至新育種技術(shù)，都從底層推動了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量產(chǎn)率的提高。綠色革命看似針對靠天吃飯的農(nóng)作物，但動力其實是技術(shù)、煤炭、石油與鋼鐵，而不是面朝黃土背朝天。

　　發(fā)展中國家普遍在這個時期迎來了人口高峰，畢竟是養(yǎng)得起的，且綠色革命的基礎(chǔ)技術(shù)要求并不高。綠色革命最著名的案例就是墨西哥，墨西哥在1956年接受了發(fā)達國家推廣的雜交小麥，農(nóng)業(yè)上實現(xiàn)了自給自足，到1964年甚至開始出口農(nóng)產(chǎn)品了。

　　這里加一個小插曲，就是開頭提到的輪回體系。

　　農(nóng)業(yè)社會時期的宗教通常會帶有靈魂輪回體系，但輪回在邏輯上要成立，是需要人口平穩(wěn)的，農(nóng)業(yè)社會的人口增長緩慢，時不時來個天災(zāi)人禍，從民眾感知上會認為比較合理。同時，有些輪回理論注意到了人口增長問題，就提出了六道輪回之類的理論，把動物也算進來彌補總數(shù)平衡。

　　不過農(nóng)業(yè)社會的科學認知有限，輪回一說無法用定量研究來驗證，所以大都是口口相傳的故事來佐證。但綠色革命算是對這類理論做了個很漂亮的證偽，因為過去這六十年憑空多了40億人口，全球肉類消費量直到2019年才因為豬瘟出現(xiàn)首次負增長，雖然物種多樣性受損嚴重，但數(shù)量上不論人還是獸都增長迅猛。

　　按照輪回假定，這多出來的部分靈魂就找不到來源，或者只能稀釋原有靈魂，但這又違反了眾生平等的原則。所以，當前與時俱進的騙子的主流忽悠框架是平行宇宙跟量子力學，當然以后要是被新事實打臉也沒辦法。

　　農(nóng)業(yè)工業(yè)化的實質(zhì)

　　自上世紀70年代開始，不論發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，都因為環(huán)境污染事件出臺了環(huán)境保護的相關(guān)法規(guī)，環(huán)境科學也被學術(shù)界接納并進入主流視野。最早兩本書籍《寂靜的春天》與《增長的極限》，對公眾進行了一次環(huán)保啟蒙，而這兩本書里提到的很多案例都有綠色革命的影子。

　　《寂靜的春天》大量使用農(nóng)藥濫用的案例，而《增長的極限》則回歸馬爾薩斯理論，認為地球資源會最終限制經(jīng)濟增長而引發(fā)了關(guān)于可持續(xù)性的討論。也就是說，綠色革命在解決口糧問題的同時，也開啟了環(huán)境科學相關(guān)研究的討論。而綠色革命與環(huán)境保護背后的討論，本質(zhì)上是解決工業(yè)化農(nóng)業(yè)出現(xiàn)的問題。

　　在綠色革命的輸入輸出體系中，需要輸入的主要是農(nóng)藥和化肥，前者抵御病蟲害，后者直接提高產(chǎn)量。打輔助提高效率的就是農(nóng)業(yè)機械，其動力需要石油、化工、電力等行業(yè)的支持。

　　實際上，農(nóng)藥生產(chǎn)的本源也還是石油煤炭化工業(yè)。從物料守恒角度來看，石油煤炭其實是遠古浮游動物與藻類的尸體在歷史上的沉積，這個過程動輒上億年。工業(yè)化要做的，就是把這些有機物一部分燒了做能源，另一部分通過化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化成能作為農(nóng)藥的分子。

　　做化肥也是同樣的道理，不過作為化肥，最終是要按農(nóng)作物需要來制備。在農(nóng)業(yè)里，農(nóng)作物要想生長起來，碳氫氧氮磷一個都不能缺。碳氫氧通過自然界里到處可見的空氣與水就可以得到，工業(yè)原料的石油煤炭天然氣里也可以轉(zhuǎn)化，但有兩種元素是不夠的，那就是氮與磷。在應(yīng)對氮磷短缺上，工業(yè)化其實是打開了潘多拉魔盒。

　　農(nóng)作物缺的主要是氮和磷。|圖蟲創(chuàng)意

　　哈柏法進行人工固氮

　　自然界里不缺氮元素，空氣里比重最大的就是氮氣。但對于生物體中所需的氮，氮氣實在是活性太低，要想創(chuàng)造更多的生物分子，活性氮就不可或缺。自然界固氮需要別的物種輔助，那就是固氮菌，但固氮菌效率比較低，對生產(chǎn)要求比較高。另一種自然固氮方法是高能固氮，也就是打雷，但比生物固氮的固氮量低了一個數(shù)量級。

　　此時，工業(yè)化分工出來的化學家就登上歷史舞臺了，最出名的就是哈柏法。

　　這個反應(yīng)及其簡單，用氮氣和氫氣在鐵催化劑高溫高壓下得到氨氣，這就是活性氮了。氮氣直接在空氣里就有，而氫氣則可以通過水煤氣或甲烷（天然氣主要成分）與水反應(yīng)制備。當前的工業(yè)固氮產(chǎn)量就以這么幾個簡單的人工化學反應(yīng)為基礎(chǔ)生產(chǎn)的，最后超過了自然界固氮量。

　　這些固定的氮通過農(nóng)作物與食品，轉(zhuǎn)換成了70億人口體內(nèi)的蛋白質(zhì)骨架，在這個意義上我們自己就是工業(yè)制成品。沒有工業(yè)固氮技術(shù)，我們身體中一半的氮元素都還應(yīng)該是氮氣。所以，《復仇者聯(lián)盟》里面滅霸費牛勁去收集無限寶石，不如去拆了所有固氮工廠，從結(jié)果上看差不多。

　　工業(yè)固氮本身會有能耗，但除此之外，氮肥的效率差距也是很大的。碳酸氫銨屬于比較容易吸收的，但也容易在自然條件下分解成氨氣跑了，俗稱“氣兒肥”。尿素含氮量更高，但因為不是銨態(tài)氮，農(nóng)作物吸收效率不高且比較貴。硝態(tài)氮倒是不會變成氣，但硝酸根決定了含氮量比較低。

　　這個低效率其實用精耕細作的方式可以合理施用，然而農(nóng)業(yè)在發(fā)展中國家一般拿不到補助，經(jīng)濟上不如打工來錢快，這就造成當前很多人務(wù)農(nóng)豪放而過量濫用氮肥。中國用全世界7%的耕地養(yǎng)活約世界五分之一的人口，但我們也同時用了全世界化肥產(chǎn)量的35%。從質(zhì)量平衡上考慮，多用出的那部分就都成了污染源。

　　此外，工業(yè)固氮產(chǎn)品是氨氣，但化肥里一般是硝酸根或銨根，銨根可以變成氣態(tài)揮發(fā)掉，可硝酸根是強酸根，土壤中的堿性離子多是弱堿性，強酸弱堿鹽的過量存留必然讓土壤酸化。

　　我國土壤酸化問題是很嚴重的。跟發(fā)達國家的工業(yè)硫酸型土壤酸化不同，我國的土壤酸化大部分是化肥濫用導致的。這令人十分唏噓，因為這個污染源的化肥還屬于花錢買來的，長遠造成的經(jīng)濟影響比短期利益大很多。但是又不能強制農(nóng)民合理施肥，這會提高勞動力成本，屬于發(fā)展中必然出現(xiàn)的問題。本質(zhì)上還是需要更健康的財富分配體系，公平合理的分配有利于共同福祉的實現(xiàn)，農(nóng)業(yè)補貼或規(guī)?；r(nóng)場化生產(chǎn)都是思路。

　　除土壤酸化外，過量的活性氮釋放到水環(huán)境里還會導致水體富營養(yǎng)化。富營養(yǎng)化并不是現(xiàn)代社會才有的問題，事實上富營養(yǎng)化是生物對地球改造工程的一部分。在地質(zhì)運動過后會形成天然的靜態(tài)水體，此時水體中營養(yǎng)元素比較少，生態(tài)系統(tǒng)單薄。伴隨風化與沖刷，地殼中氮磷可能被釋放，這樣水體就會適宜浮游生物生長，然后在水中形成健全穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。

　　一般來說，淡水湖缺磷而海洋缺氮，生態(tài)系統(tǒng)規(guī)模被營養(yǎng)元素所限制。不過假如這個水體只進不出，生物質(zhì)就會沉積，時間長了水體就會沼澤化，如果水分進一步流失甚至可以形成新的陸地。很多小區(qū)里建的人工湖或水庫，時間長了幾乎都會富營養(yǎng)化。不過還有更快的方法，就是前面說的濫用化肥。

　　水體富營養(yǎng)化可導致生物質(zhì)沉積，讓水體沼澤化，甚至變陸地。|圖蟲創(chuàng)意

　　當農(nóng)田施用的化肥不能被有效利用時，營養(yǎng)元素很容易隨雨水沖刷進入自然水體。對自然水體而言相當于補足了營養(yǎng)短板，生物質(zhì)馬上指數(shù)擴增。白天指數(shù)擴增，相當于無機營養(yǎng)有機化，充足有機質(zhì)又推動了水體細菌生長，到了晚上沒了光合作用，大量浮游生物會消耗水中溶解氧。這樣就促進厭氧菌的生長，而水中原有生物也會因缺氧死亡腐爛，整個水體會發(fā)臭，最終變成死水。富營養(yǎng)化一個直觀體現(xiàn)就是水華，當水面布滿一層藻類時，這潭水基本就沒救了。

　　這種化肥濫用并不是發(fā)展中國家的專利，實際上發(fā)達國家的水體富營養(yǎng)化也很嚴重。用質(zhì)量平衡的觀點去看，我們工業(yè)固氮生產(chǎn)的活性氮必然要最終礦化或惰性化才能維持生態(tài)系統(tǒng)平衡，不過固氮是個生意但礦化氮元素沒有經(jīng)濟利益，因此這部分只能靠天吃飯。如果超過自然處理能力，對地球的影響我們可以視而不見，但人類水資源的處理成本上升是看得見的，畢竟地表水是人類很重要的淡水來源。

　　磷礦石開發(fā)后的污染

　　氮是可以固定的，那么磷呢？磷主要來自于磷礦石。不過這個說法也不準，大洋洲的瑙魯共和國出口的磷酸鹽其實就是鳥糞（經(jīng)過漫長時間變成磷酸鹽礦）。

　　這個國家在澳大利亞買了一棟樓，準備鳥糞挖完了就舉國搬遷，不過后來又給抵押出去了?，F(xiàn)在礦開得差不多了只能靠給澳大利亞修建監(jiān)獄過活，而且海平面如果上升，這個國家還有消失的可能，可以說是個現(xiàn)代版的復活節(jié)島。

　　世界上最小的島國瑙魯，曾靠鳥糞發(fā)家致富，也因鳥糞走向破產(chǎn)。|來自網(wǎng)絡(luò)

　　磷元素的地球化學循環(huán)因為速度太慢，實際上對人類而言是不完全的。我們目前不斷開采和利用磷礦石，實質(zhì)是把陸地上的磷給搬到海底沉積物里去了，按自然循環(huán)的速率，它們要再回到人類眼皮底下，得等滄海桑田之后。

　　磷礦用來做化肥也存在嚴重浪費和污染。不過化肥還不是磷污染主要污染源，動物糞便才是。這跟氮污染不同，氮污染里化肥占的比重是很高的，僅次于生物污染。磷污染里的關(guān)鍵問題則在于磷元素生物利用率太低，畜牧業(yè)中磷飼料喂給畜禽之后又大部分會被拉出來。不過這個利用率是可以通過轉(zhuǎn)基因或補充植酸酶來調(diào)節(jié)的，只要讓豬雞等生物的磷利用率提高，那么也就相當于可以減少用量。

　　順便一提，磷元素排放的另一個大頭還在于人口增長，現(xiàn)代人一個人幾十件衣服都不算奢侈，這同樣造成了洗衣服的需求，而洗衣服是需要洗衣粉幫忙的，恰巧三聚磷酸鈉作為一種助劑被用到了洗衣粉里來絡(luò)合水中鈣鎂離子，輔助表面活性劑去污。人們在用洗衣粉時也沒比用化肥克制多少，都是過量的，后果就是里面的磷全隨著生活污水排到自然水體促進富營養(yǎng)化了。

　　對于洗衣粉的問題，我們可以用酶替代表面活性劑來去污，但酶本質(zhì)上是蛋白質(zhì)，需要溫度合適才好用。此外，相比洗衣粉，洗衣液更適合含酶洗滌劑。但這又牽扯到人們的生活習慣了。目前，國內(nèi)洗衣粉與晾衣繩的組合多一些，洗衣液的使用城鄉(xiāng)差異大。

　　所以，綜合來看，氮磷污染和農(nóng)業(yè)工業(yè)化是相伴相生的，想要將其控制在合理范圍內(nèi)，還需要很多的努力，很大的克制。

　　有機農(nóng)業(yè)也不是“白蓮花”

　　但一些人不免會想到，重興有機農(nóng)業(yè)是不是個好的解決方案呢？例如不用化肥，只用農(nóng)家肥。市面上的“有機食品”就是用有機農(nóng)業(yè)種植的，過程中無化肥、無農(nóng)藥、無激素。

　　不過這里有個問題，農(nóng)家肥是哪里來的？自產(chǎn)自銷理論上可行，但現(xiàn)實肯定不夠用，最直接的來源是養(yǎng)殖場的動物糞便。養(yǎng)殖場動物糞便的源頭是飼料，但養(yǎng)殖時為了防疫加的獸藥或抗生素也會殘留在糞便中，這就造成了抗生素濫用。同時動物糞便大都重金屬超標（也是“超量補充”這種偷懶且粗放的養(yǎng)殖策略導致的），這樣的農(nóng)家肥用出去且不論超低的肥效，光是附贈的抗生素跟重金屬就夠受的了。

　　有機肥并不“清白”。2017年一項針對全國主要菜區(qū)（包括北方6省和南方12?。┯袡C肥的研究指出，商品雞糞中鎘（Cd）、鉛（Pb）和鉻（Cr）的超標率分別達10.3%、17.2%和17.2%，商品豬糞中鎘（Cd）和砷（As）的超標率分別達20.0%和6.7%。圖為商品有機肥。|圖蟲創(chuàng)意

　　新聞與科研論文中經(jīng)常報道有機食品的重金屬超標，也不缺抗生素對農(nóng)作物的生態(tài)毒理學研究。2019年《生態(tài)毒理學報》上一項研究就指出，在土壤-蔬菜中遷移能力最強的重金屬就是鎘（Cd），而這種金屬恰好極易在土壤中累積，并且危害系數(shù)最大。此外，研究還顯示，不同類蔬菜中重金屬富集系數(shù)最大的為葉菜類，其次是茄果類、瓜果類和豆菜類。

　　這樣看來，有機食品不僅價格貴，食用后附加風險還挺高。直白地說，有機食品或只是營銷手段與中產(chǎn)階級的刻奇罷了，只是所謂優(yōu)質(zhì)生活的象征與自我感覺良好，甚至起作用的就是自我感覺這部分。

　　總之，人類生存要感謝綠色革命，沒有農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，構(gòu)成當前作為有機體的我們的那些基本元素，要么在空氣里，要么在礦石里，要么還是石油煤炭天然氣。

　　但綠色革命也帶來了巨大的增長人口和生存需求，以及日漸嚴重的環(huán)境問題。僅關(guān)注兩種元素的使用，人類的影響力就已經(jīng)超過自然本身了。而更尷尬的地方在于，使用元素本身可能并不會造成污染，污染更多是由于使用者對工業(yè)品的濫用。這就成了個復雜的經(jīng)濟-技術(shù)-社會問題了。

　　這也是很多環(huán)境問題的縮影，簡單的政策或技術(shù)或宣傳對于問題解決都是不充分的，環(huán)境問題的復雜性更多是人性復雜性的體現(xiàn)，總想“既...又...”是不靠譜的。我們需要更多的基礎(chǔ)科研與數(shù)據(jù)來找出應(yīng)對方案，尤其是在這個糧食危機和氣候問題一起凸顯的非常關(guān)口。

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