平衡粮食安全和气候变化的再生农业

导  读

在人口日益增长、人民生活日益富裕的当今世界，再生农业(RA)能否在生产足够数量的营养食品的同时减少和抵消一些人为排放呢？

Regenerative agriculture for food and climate

作者：Rattan Lal, 2020年世界粮食奖的获得者

译者：陈杨沁

Rattan Lal. Regenerative agriculture for food and climate. Journal of Soil and Water Conservation, 2020, DOI: 10.2489/jswc.2020.0620A

在人口日益增长、人民生活日益富裕的当今世界，再生农业(RA)能否在生产足够数量的营养食品的同时减少和抵消一些人为排放呢？或者这个问题也可以这样问：RA如何被应用以生产足够的粮食，并且成为一种负排放技术，从而成功推进联合国的可持续发展目标(2015)？以系统为基础的再生农业协调了生产保质保量的食物需要和恢复环境的需要，使农业成为解决环境问题的方法。它包括一系列的农业和放牧措施，目的是通过土壤有机碳(C)的封存来恢复和可持续地管理土壤健康。

对于不同的土壤和生态地区，没有一种放之四海而皆准的方法。RA包含系统性的保护性农业(CA)，其中包括与残茬覆盖，覆盖种植，综合营养和病虫害管理结合的免耕农业，复合性轮作，以及作物与树木、牲畜的种养整合(图1)(Lal 2015)。

图1:再生农业的基本原则是从大气中吸收二氧化碳，具体的做法取决于各个地方的生物物理环境和人的维度。

RA是包罗万象的，它具体的做法必须在生物物理因素和人类维度的背景下进行精细调整。RA以土壤为中心而不是以种子为中心，其前提是“土壤、植物、动物和人类的健康是一个不可分割的整体”(Howard 1943; Howard and Howard 1945)。在目前气候变化和环境问题的背景下，可以适当地扩大这一概念：土壤、植物、动物、人类和环境的健康是一个不可分割的整体。基于生活土壤的实现(Balfour 1943)，扩展后的概念尤其适用于COVID-19时代(Lal 2020)。其目标是提高土壤有机质(SOM)的含量，强化碳(C)与水、氮(N)、磷(P)、硫(S)等元素的耦合生物地球化学循环(Lal 2010)，同时增强土壤抗病性(Howard 1921)。

以土壤为中心的方法着重于获得长期维持的最佳产量，并尽量减少对农用化学品的依赖。和那些为了在短期内获得高产，滥用化肥、杀虫剂、耕作和其他能源的传统方法形成对比。因此，该问的问题不是RA是否有效，而是如何使它在特定的条件下，包括生物物理、社会、经济和人的维度下有效。

 再生农业的基本原理

科学辩论对于保证质量和可信度是必不可少的，而理解被讨论的基本问题对于客观性是至关重要的。全球农业生产的粮食已经足够养活100亿人。然而，有大约30%的食物被浪费了。因此，打破生产、浪费、降解、污染和生产的恶性循环是至关重要的。因此，RA的目标是将从少到多的概念应用于农业(McAfee 2019)，进行从少到多的生产(Lal 2013)：更少的土地面积，更少的化学品投入，更少的用水，更少的温室气体排放，更少的土壤退化风险，以及更少的能源投入(表1)。策略就是把土地和资源留给大自然，浪费食物和污染环境就是对自然的犯罪。

因此，RA的前提有：

1.通过提高有机质含量、生物固氮和养分循环来管理土壤肥力，而不是不加选择地施用化肥

2.通过增加生物群的活性和物种多样性(例如：蚯蚓和微生物)和丰富的植物根系来改善土壤结构，而不是通过耕作

3.通过保存降水增加绿水的可用性，减少径流和蒸发的损失，调节土壤温度，并促进深层根系的生成

4.通过保持连续地被、覆盖种植和传统农业的预防措施来控制水土流失和风蚀，而不是通过开垦土地和工程构筑物

5.使用生物肥料（例如：堆肥、粪肥、菌根)而不是随意添加化学品来管理土壤酸化和元素失衡

6.通过保留残茬覆盖、覆盖种植和通过根际的生物扰动创造生物孔隙来减少土壤结壳、压实、硬固结和干燥问题，从而提高水入渗率

21世纪的绿色革命

基于RA的21世纪绿色革命必须是：

1.以土壤为基础，通过管理土壤有机质含量、加强土壤养分循环和提高土壤对气候变化的弹性来可持续地管理土壤健康

2.以生态系统为基础，通过提高生态效率将损失最小化，提高固有和额外资源的使用效率，并将对外部投入的依赖最小化

3.以知识为基础，利用现代科学和管理技能恢复土壤健康，加强生态系统对人类和自然的服务功能

4.根据回归法则(Howard 1943)，替换被移除的部分，对改变作出恰当的反应，预测人为/自然干扰可能导致的改变，并采取恢复和加强土壤健康的做法

5.专注于创造良好的土壤和生态系统，使陆地碳池随着时间的推移不断增加，直到碳汇容量被填满，它的持久性得到保证，泄漏的风险最小化，陆地生物圈重新碳化

把科学转化为行动

制定政策对于将科学转化为行动至关重要。实施《土壤质量法》(Lal 2019)可以补充现有的《空气质量法》和《水质质量法》，并充分利用土壤-水-空气关系。《土壤质量法案》旨在使农业成为环境问题的解决方案，该法案还将通过为生态系统服务付费来激励农民，例如在土壤和植被（陆地生物圈）中隔离碳，提高水资源的质量和可再生能力，加强生物多样性，以及使农业对营养敏感。生态系统服务的支付必须透明、公正、公平，并以碳、水、生物多样性和其他自然资源的社会价值为基础。