诚食讲座·第七十二讲
导 语
近二十多年来，农药残留、重金属及塑化剂超标等食品安全问题越来越成为消费者们广泛关注的话题。这一现象的背后，是中国农业生产领域所发生的重大变革。传统的农耕文明难以为继，而资本主导的化学农业则大行其道。农药、化肥、杀虫剂等化学品的大规模使用，虽然为市场提供了品类繁多的农产品，但它所造成的土壤退化、环境污染和食品安全等问题，对整个生态系统和人类的健康构成了严重威胁，已经走进了历史的死胡同。
90年代以来兴起的有机农业，曾被人们寄予厚望。但梁老师告诉我们，有机农业的本质是殖民文化和工业文明推动下的世界分工的产物，旨在满足国际高端市场的需求，而非服务于本国的普通大众。且实践证明，由于准入标准高，对农业生产过程限制过多（有些限制偏离了作物生长的需要），有机农业实行起来难度很大，无法大规模推广。
那么，中国农业要为14亿国民提供健康安全的农产品，出路何在？梁鸣早老师在生态农业领域深耕几十年，她以客观详实的依据向我们表明，以山西新绛经验为代表的可持续生态农业，为我们提供了另一条可行的道路。让我们跟随梁老师的讲述，去了解生态农业的来龙去脉，感受中国农业生产变迁的历史过程。
主讲人｜梁鸣早：原中国农业科学院农业资源与农业区划研究所副研究员，2012年退休。在职期间曾获得过两个国家级科技进步奖和两个省部级科技进步奖，《生态农业优质高产“四位一体”种植技术手册》主编。
文字整理及校对 |无崖子、羿酉、利湖五组、姜饼
责编｜云岫、psq、侯爽
后台编辑｜童话
图片来源：ciae.com
今晚讲座的主题是《中国为何必须走生态农业之路》，主讲人是原中国农科院农业科学院梁鸣早老师。基于自己数十年的生态农业研究工作和持续思考，梁老师希望和大家来探究为什么化学农业在中国走到了尽头？为什么来自西方的有机农业也不适合中国？生态农业道路是否是中国农业的未来？
一、从西方引进的化学农业走到头了
我国目前的农业生产方式多种多样，主要可分为以下几类：农耕农业、化学农业、有机农业和生态农业。
传统的农耕农业在中国已经传承了数千年，是在自然经济条件下，依靠人力、畜力、手工工具等手工劳动方式，凭借世代积累的经验进行自给自足生产的一种方式，其产量受自然因素影响较大。
化学农业在中国真正大规模推行始于上个世纪70年代末。自全面改革开放以来，农耕农业开始转向化学农业，“化学化”和 “工业化”使得转基因种子、化肥、农药、除草剂、激素、地膜等在生产中大量使用。然而，这种生产方式引发了较多问题，例如土壤面源污染、酸化板结以及农产品质量下降等。但是直至目前，化学农业仍在我国占据主流地位。
我国的有机农业生产方式始于上个世纪90年代，其生产标准参照欧盟和美国而制定。按照有机标准规定，在生产过程中不得使用合成杀虫剂、抗生素、合成化肥、转基因生物和生长激素。由于有机农业生产标准要求严格，要生产出合格的有机农产品，土壤必须经过三年的转化期。对于我国而言，这会产生土地消耗问题，稍后我会详细阐述。经过几十年发展，目前我国有机种植面积仅有4134万亩，发展极为缓慢，无法与化学农业相提并论。
最后是较为新兴的生态农业。生态农业有众多流派，比如“自然农法”、“活力农耕”，这些都是从国外引进的理念。而我所知道的 “四位一体”技术，完全是本土技术，是传统农耕与现代科技相结合的可持续生态农业，在选育抗逆品种、废弃物利用、投入品研发、农田生态修复、生产优质农产品等方面都取得了重大进展。
全球化学农业陷入恶性循环 | 图片来源：讲者PPT
对于占据主流地位的化学农业，我的观点是：“从西方引进的化学农业在中国已走到尽头”。下面，我将为大家阐述化学农业注定失败的原因。
1984年，包括日本在内的全球发达国家做出规定，速效等比例化肥不准直接施用于农田。这一规定致使发达国家将已生产出来的大量速效等比例化肥全部倾销至中国，加之我国旧的农业政策中有关肥料方面的规定较为宽泛，不像西方国家有明确的细则，因此当时市场较为混乱。这造成速效等比例化肥长期占据中国的农资市场。直到今天，若询问农民，会发现他们仍偏好使用等比例化肥，却并不知晓其中危害。
直至1995年，中国对化肥补贴倾销政策进行调整，此次调整导致全球150家化肥厂倒闭，从中可见当时全球资本对中国农资市场的觊觎程度。经过40多年的发展，我国化学农业已形成完整产业链，其中氮素化肥、农药、除草剂的生产量都位居世界前列。
我国农业当前面临的主要问题有哪些呢？鉴于有机农业占比过小，实际上主要问题大多是由化学农业所引发的。
首先是土壤状况堪忧。我国土壤面源污染严重，对总污染的贡献率达70%，且土壤肥力下降。2020年，农业农村部耕保中心李荣指出，全国耕地72%以上的土壤耕层厚度不足20cm，即耕层变浅，甚至河南部分地区的土壤厚度仅剩十多公分；不缺素且磷不过量的土壤仅有532.6万亩，仅相当于总耕地面积的四百分之一，优质土壤占比极低；土壤酸碱度在5.5以下的酸性土已达3亿亩。土壤酸化影响到诸多营养元素的有效性，使重金属活化，进而导致农产品风味差、农残、重金属和塑化剂超标，对人类健康产生影响。
农业面源污染是指在农业生产活动中，氮磷等物质以有机或者无机物质的形式，通过地表径流和地下渗漏形成的水环境污染，主要包括农药化肥污染、农膜污染、养殖业污染、固体废弃物掉 |图片来源：新华网半月谈
土壤问题还带来了一个极为严峻的社会问题——粮食的收购问题。一些地方的粮食部门拒绝收购因磷过量而导致有害菌（镰刀菌类）感染的粮食，例如小麦赤霉病、玉米籽粒的呕吐毒素和黄曲霉素超标问题。
许多种植者也发现，即便使用优质肥料和农药，土地也越来越难耕种。同时，畜禽养殖的粪污和农田秸秆等农业废弃物的处理难度极大。还有种子面临的原种质资源萎缩枯竭问题，现代育种技术，包括国外的转基因技术，剥夺了农民留种提纯复壮的权利，这是千百年来老祖宗赋予农民的权利，如今却已丧失。这些都是全国各地普遍面临的农业难题。
当然，化学农业带来的各种问题，并非是中国独有的困境，而是一个全球性问题，因为全球性的化学农业已然陷入了恶性循环。具体表现为土壤酸化板结，致使病虫害加剧，作物生长态势变弱。在此情况下，人们进一步使用激素、农药、除草剂，使得土壤中的有益微生物进一步减少。如此一来农民只能依赖化肥来维持生产，从而形成一种恶性循环，导致土壤状况愈发恶劣。
近年来世界政要和科学家们常提及这样一句话：“存在粮食危机的国家只有一个问题，即食品短缺；而不存在饥饿问题的国家，则面临着大量难题，如环境污染和食品安全问题。”其隐含之意是：化学农业无法解决人们对食物日益增长的需求与环境破坏之间的矛盾。针对中国当前化学农业给农业造成的损失，我们绘制了一个思维导图：
化学农业的负面影响 | 图片来源：讲者PPT
这个思维导图的内容与我前面所讲大体相同，列举了截至我们编制这本手册时所统计的资料。
例如，农药过量、地膜过量，还有导致不能留种的育种方法、土壤退化、面源污染、病虫害加剧、农产品质量下降以及温室气体排放增加等问题。
此外，在水稻种植过程中存在甲烷排放，秸秆燃烧产生二氧化碳等问题，这些都是温室气体排放的源头。实际上，农田原本并非温室气体排放源，但由于当前这种化学种植模式，这种局面已被改变。
关于化肥过量问题，有两点尤为显著。其中之一是磷过量，这一点需特别强调，因为此前磷过量问题并未引起人们足够的重视，大家仅关注氮过量问题。磷过量问题是我国著名生理学家汤培松于上个世纪60年代提出的。他指出，植物体内磷过量会引发代谢的负反馈反应。何为负反馈反应呢？正常情况下，植物的代谢最终会在种子里留存淀粉与脂质等物质。然而，植物体内磷过量会使这一反馈变为负反馈反应，导致磷酸葡萄糖和磷酸重新回到种子内，最终产物变得混杂。也就是说，最终产量并非我们原本预期的产量，而是掺杂了一些中间代谢产物，如硝酸葡萄糖、硝酸等。这些物质存在于种子内，会使果实不耐储存且易染病，引发上面我所说的小麦赤霉病，使玉米籽粒带有呕吐毒素和黄曲霉素。
磷元素与氮元素有很大差异，氮元素较为活跃，其去向多样，可存留在大气、土壤或水中，而磷更多地留存于土壤中。留在土壤中的磷会继续被植物大量吸收，进而在植物体内引发代谢的负反馈反应，我国磷不过量的土壤仅占总耕地面积的四百分之一，因此磷过量问题应受到更广泛的关注。
霉变的小麦和玉米 |图片来源：搜狐网
我国长达30年对化肥的政策倾斜，致使以氮素化肥为主导的化肥生产过剩，造成了氮过量的问题。据中国氮肥工业协会统计，截至2022年底，全国合成氨产能为6488万吨/年，尿素产能达6540万吨/年。如果将其换算成纯氮，那么我国纯氮总量约达七八千万吨。这一数量相当可观，可以说，我国已成为世界上最大的氮肥生产国和贸易出口国。
还有一个令人极为担忧的问题是我国氮化肥的生产量超出了农业的需求，并且实际使用量也大于作物的吸收量，盈余氮素对环境产生的负面影响已经突显。这里有一组数据统计：每年我国通过各种途径输入农田的纯氮为4916万吨，其中化肥纯氮投入量为2861.4万吨，占各种肥料氮总量的58.2%，而作物真正吸收的纯氮量仅为1905万吨。也就是说，施用了如此大量的氮肥，最终真正被植物吸收利用的却很少，这个比例着实惊人。
因此，过量氮引发了一个极为重要的环境问题——土壤酸化。从上个世纪80年代至2010年，科学家们对土壤酸化情况进行了跟踪调查，结果发现我国所有土壤类型的酸碱度都有所下降，降幅在0.1至0.8之间，平均下降了0.5。正常情况下，要达到这种规模的土壤酸化通常需要几十万年的时间。
此外，还有草甘膦的使用问题。2022年，我国草甘膦产量为56.99万吨，占全球草甘膦总产量（90万吨）的63%，我国是草甘膦生产和使用大国，有数亿亩耕地遭受除草剂污染。中国是农药生产大国，根据中国农药工业协会的数据统计，2023 年全国累计生产农药原药（折百，也就是折算为百分之百的浓度之后的量）184.90万吨，其中大部分用于出口。
再者，化学农业导致农民手中没有种子了。老种子是大自然历经千万年进化筛选和遗传的结果，是经受了大自然无数次洗礼后才形成的具有特定属性的种子。它们承载着生命密码，是生命信息（核糖核酸）的承载者，是富含重要信息物质的载体。然而当前的情况是，我国 98%的玉米采用两系制种，无法留种；南方水稻主要是三系配套的杂交制稻，不能留种；转基因作物种子含有雄性不育基因，不能留种；蔬菜采用单倍体育种技术，进口蔬菜种子也不能留种。
当然，解决粮食供应问题固然重要，但种子不能留种是一个重大缺陷。我在以往的一些文章中曾提到，进口种子对中国的危害之一便是不能留种。农民手中基本没有种子，这是一个极为危险的信号。
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化学农业下农民留种成为难题 |图片来源：植物新品种保护网《论农民留种权与农民权益的保护》
《全国首次土壤污染状况调查公报》在2014年4月18日发布了。这份公报篇幅虽短，仅2000多字，却给出了一个明确的结论：全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重。全国土壤总的点位超标率为19.4%，其中82.8%是重金属污染。
我国农业面源污染已成为水资源污染的最大源头。国家针对土壤面源污染对水资源污染情况的调查历时两个十年，2010年，国务院发布了第一次全国污染源普查公报， 2020年又发布了第二次全国污染源普查公报。公报显示，我国农业污染已超过工业和生活污染，成为污染水资源的最大来源。根据2023年中国环境学会生态农业专业委员会年会公布的数据（海南峰会），我国农业面源污染贡献率已达70%。从两个不同渠道获取的信息一致，这表明农业面源污染已经成为一个极为严峻的问题。
在此基础上还有一个重要的问题，化学农业对人类健康的影响。如今常能在网上看到有人发帖表示，相较于住房、医疗等问题，人们最担忧的还是食品安全问题。事实上，大家的这种担忧是有理有据的，这是由于化学农业生产出的农产品质量较低。
中国疾控中心于2015年发布了一份报告，这份报告耗时十年完成。在这十年间，该中心对辽宁、黑龙江、山东、河南、湖北、湖南、江苏、贵州、广西九省市的14000多位25—45岁妇女每日膳食中营养素达标率进行了跟踪调查，结果发现此类人群每日膳食中各种营养素摄入量的达标率极低。这些女性已无法从日常三餐中获取充足营养，其中钙摄入量达标率平均仅为3%，这一数据令人震惊。
2015年《中国居民营养与慢性病状况报告》
要知道，人类95%的食物来源于土壤，正是因为土壤缺钙才导致作物缺钙，进而使养殖产品也缺钙，最终引发人类的食物链反应。世界卫生组织（WHO）宣称，在全球统计的135种基础疾病中，有106种与缺钙有关。除钙的达标率很低之外，数据显示镁、维生素、硒等元素的达标率也都极低。
二、有机农业能否化解生态危机？
我国的有机农业实际上是参与到全球化进程中，按照国际惯例所采用的通用有机标准来执行的。具体而言，即在动植物生产过程中，不使用化学合成的农药、化肥、生产调节剂、饲料添加剂等物质，以及基因工程生物及其产物，而是遵循自然规律和生态学原理，采取一系列可持续发展的农业技术，以此协调种植业和养殖业的平衡，维持农业生态系统持续稳定。这种农业生产方式禁止使用转基因生物及其衍生物，在作物种植期间，对种子和种苗选择、作物栽培、土肥管理、病虫草害防治、污染控制、水土保持和生物多样性保护等方面都有着详细规定。
中国有机产品认证标志
但实际上，上述这些标准在实际操作中往往难以落实，真正落地执行的是关于转换期的规定，即常规农田转换为有机农田必须经过2-3年的转换期，转换期从提交认证申请之日算起，一年生作物的转换期一般不少于24个月，多年生作物的转换期一般不少于36个月，在转换期内必须完全按照有机农业的要求进行管理。他们拥有一个强大的监督组织，以及庞大的检测机构和认证机构。
目前我国的认证组织数量众多，认证也需要付出不少成本。我国的有机认证始于1990年，浙江一家茶叶厂在荷兰一家有机认证公司的协助下通过了有机认证，使得茶叶能够销往欧洲，这成为我国有机食品生产的开端。随后，农业部于1992年成立了绿色食品中心，其中的AA级标准基本达到国际有机标准，但尚未十分明确。1994年，国家环境保护总局大力推动有机农业发展，成立了有机食品发展中心，致力于有机研究，并成立了首个有机认证机构。之后，中国农业科学院茶叶所也成立了相关组织。此后，国家标准局在1995年、2001年和2002年先后发布了一些关于有机认证的措施。
我国有机农业的发展历程 | 图片来源：讲者PPT
然而，这个有机标准在实际执行中困难重重。在此举两个例子，一家种植面积近百亩的苹果有机农场，由于在生产过程中被禁止使用一些不被有机标准认可的矿物质肥料，结果导致水果的劣果率极高，造成了巨大的经济损失。还有一家生产番茄的有机农场，同样在生产环节不敢打破有机种植标准的限制，致使十几亩的番茄地里出现大量叶子变黄的情况。后来我告知他们，这是典型的缺镁症状，就像教科书里描述的那样，在植物生长后期，尤其是膨果期，植物对镁的需求量极大，而下位叶片发黄、叶脉保持绿色正是缺镁的典型表现。这家农场本该使用含镁的矿物质肥料，但由于受到有机种植标准条条框框的限制，却无法施用。可见在很多实际应用场景中，要使产品真正达到有机标准并非易事。
有机农场生产的番茄由于缺镁变黄
图片来源：讲者PPT
那么，再看看我们生产的有机产品都去哪了？
我们国家的有机产品开始于1990年。一开始，主要是一些天然的有机食品出口到欧洲、北美等国家，种植户是在从事出口业务的公司的指导下完成出口手续。2021年统计结果显示，我们国家有机生产和销售的面积是4000多万亩，有机农产品总量是1798.9万吨。其中，出口的初级产品（直接出口）是729.1万吨，出口的加工产品是832.7万吨，合计大概是1500多万吨。也就是说，符合有机标准且达到出口标准的产品都出口了，这反映了有机种植是为了出口，是为了满足国际高端市场的需求。
全球有机农产品都去哪了呢？
这是2022年来自瑞士有机农业研究所的统计研究，全球有机食品年消费排名前十的国家有瑞士、丹麦、奥地利、卢森堡、瑞典、德国、法国、美国、加拿大、挪威，都是发达国家，都是有钱人。
2022年全球有机食品人均消费位列前十位的国家/地区 |数据来源：瑞士有机农业研究所（FiBL）
为什么我们国家的有机农业遇到瓶颈了呢？
实际上，有机农业是殖民文化和工业文明推动下的世界分工的产物。西方认识到要生产好东西，让世界各地都生产好东西，然后他们高价购买，这是一种分工。西方输出的有机农业标准，旨在通过高标准压榨发展中国家，让发展中国家为发达国家提供廉价的优质农产品，为西方贵族人群服务。有机农业的标准对于投入品的要求偏离了作物生长需要，比如像钙镁磷肥这些从矿物质原矿高温煅烧萃取下来的矿物质肥都不允许用，这偏离了生产需要。
再有，有机农业门槛太高，种植难度相当大，让生产者非常困惑。我们去过河北一家做了多年欧盟认证的有机农场——土地和种植过程都经过了有机认证且得到了欧盟承认——他们的鸡蛋都跟鸽子蛋似的，长不大，因为营养不完整。土壤技术人员说之后还得换地，重新做地的认证，因为种了几年，地被种成了“卫生田”，太干净了，等这块地没营养了，就要到另一块地去“耗营养”。这种对土地的浪费真是让人感到心疼。
因此，有机农业不适合中国以分散经营为主的小农经济的发展。中国的有机农业长期存在孤岛现象，建设者孤军奋战，成长过程困难重重，处于瓶颈期。就目前情况来看，有机农业不值得让年轻人为之奋斗，有的人奋斗了十几年、几十年，花了大量的钱，投入了好多无效资产，有点不值得，划不来。
三、发展生态农业已具备社会基础和潜力
1、农耕文明——中国发展生态农业的潜在优势
要讲中国发展生态农业的潜在优势，首先要回顾中国的农耕文明。考古挖掘发现，早在1万年前中华大地就有很多人类农耕文化的痕迹。在华夏文明的始祖伏羲氏时期，也就是8000年前，中华人文始祖伏羲氏创立了天人和谐的八卦整体论，经过数千年一代又一代志士仁人的验证，形成了中国独特的哲学体系。这是华夏文化之源，这也是我们中国人与生俱来的东西。
中华农业文明陈列-五祖雕像
图片来源：中国农业博物馆网
6000年前，炎帝神农氏在陕西、河南、湖南、湖北、河南和山西等地和黄帝一起带领先民们步入了农耕时代。农耕很不容易，神农尝百草，进行了一系列艰苦探索，成为中国农耕文化的起点，养育了炎黄子孙，培育了华夏沃土。现在发现的很多中国特有的固氮菌、解钾菌都是在这一带的土壤中发现的，因为这里长期耕作，培肥了土壤，土壤中的微生物也随着耕作一代代演化得更好。
老子总结的《道德经》提出了天人合一的天道法则，形成了中国农业顺天时、借地利、精细化、生态化的价值取向，成为创造财富的源泉。
在1500年前，北魏官员贾思勰写的《齐民要术》，总结了六世纪以来中国农耕的所有经验和成绩，是中国保存最完整的古农书。其中有40多种蔬菜种植技术，现在读起来仍觉得很有价值，1859年达尔文的进化论也引用了此书。
再引用两位著名学者的话。张孝德教授说，五千年农业文明中的阴阳五行、相生相克的辩证观，天人合一的自然观，天下太平的人类观，恰恰是化解当代人类环境危机、文明危机的解药。西方哲学家踏破铁鞋寻找的后现代哲学，恰恰是中国五千年文化中自然而然存在的东西。哲学，在西方需要很高智慧的哲学家才能掌握的一门学科，对于中国人来说，特别是农民，却是一种思维习惯，一种须臾不离的生活文化。扶持自然力是一种中国人与生俱来的本领，中国传统的天人合一思想就是人类命运共同体的理念。
温铁军教授说，中国是有数千年历史的文明古国，幅员辽阔，长江和黄河两大流域占国土面积的三分之一，是原生农业的发祥地。说的直白一点，我们现在是原住民的小农经济，没有条件与殖民地条件下的大农场竞争。如果不把这个问题搞清楚，在农业政策领域以及企业战略上就会犯根本错误。所以中国要有自己独立的发展模式，要把原住民的小农经济这种模式做到极致。中国疆域广袤，地形和气候类型多样，河流纵横，生物多样性，独特的地理环境造就了中华文化基因。中国的农耕历史能延绵数千年，得益于我们没有犯颠覆性的错误，得益于中国人的独特的生存理念、自然禀赋，和强大的自我更新能力。
2、四位一体技术——对可持续生态农业的探索
我的老师刘立新研究员是北大植物生理系65年毕业的高材生，后来到农科院工作，在几十年的工作中一直没有忘记把植物生理学的知识融汇到农业中来。2000年，他回母校和师生们谈起用栽培的方法调出了大豆的类黄酮和萜烯类化合物的时候，他的导师吴相钰（当时90岁）特别激动，拄着拐棍站起来说：“刘立新你种的大豆肯定不着虫、不生病”。
刘老师目光敏锐，2008年到陕西讲学的时候结识了山西新绛县的马新立和光立虎，然后就和他们去了新绛。回到北京后逢人便讲，他看到了他这辈子梦寐以求的农业。所谓梦寐以求的农业，就是用传统的农业加上现代要素，这样生产出来的蔬菜和小麦产量高、耐储存、好吃，还卖到了香港。后来刘老师带着博士们无数次跑新绛，总结新绛经验，也找到了传播他的植物生理学知识的土壤。
新绛县位于汾河下游，自古就是我国的蔬菜产地，那里的农民都非常会种菜。2007年，光立虎成立了立虎有机蔬菜专业合作社，大概四个村镇的农民参与其中。2012年，他们被评为中国50佳合作社。我们到他们的大棚里参观，他们种的西红柿亩产1茬1.3万公斤，长茄亩产能达到1.7万公斤。大田里用生态高产优质技术种出来的冬小麦亩产也能达到690公斤。
山西新绛县立虎有机蔬菜专业合作社利用优质高产栽培技术种植的番茄、茄子和冬小麦 | 图片来源：讲者PPT
我们觉得这个技术太好了，花了半年时间整理资料，2013年6月在北京开了一个成果鉴定会。这个鉴定会有强大的专家阵容，其中包括武维华院士，他是中国植物生理专业大学教材的主编，我们有些植物生理方面的理论想得到他的认可；还请了科学院南土所搞微生物的、农大搞果树的、农大搞生态学的一些专家；农业部的处长和北京市的处长；还有农科院其他研究所的一些研究员。
当时我们原创之一王天喜，他创出的地力旺产品有很多种菌株，固氮菌和解钾菌具有国际领先水平。另一个是光立虎，不过很遗憾他已不在世。我们这个成果鉴定得到了专家们的很好评价。
有机农业优质高效栽培技术的科技成果鉴定证书
图片来源：讲者PPT
后来我们按照专家的评价，把这个技术更细化为生态农业优质高产的四位一体技术。四位一体技术实际上是用“君臣佐使”的理念，把投入品细化。即要有足够的碳和适量的水，这是形成产量的基础。碳氢氧合起来占整个干物质重的96%；让有益微生物成为土壤最活跃的生力军，成为土壤物质流和能量流的推动者；矿物质元素方面，我们把矿物质作为四位一体技术中的重要一位提出来，作物必需的17种矿物质元素一个都不能少，这是化学农业和有机农业都特别不重视的部分；以及针对作物生长过程中的管理，采用胁迫加营养的方式让植物的次生代谢不空转。
生态农业是在传统农耕的基础上，用传统农耕的技艺，如大量的秸秆和粪便还田，与现代科技结合的模式，这个技术只是看似简单。我们在这种模式下还做了很多更好的研发，比如投入品的研发在某些领域是国际领先，实现了对废弃物的利用、对农田的生态修复以及生产优质农产品的目标。
四位一体技术能实现好的效果，实际上借助了两个核心技术，一个是耕层发酵，一个是胁迫加营养。作为生产者，能通过耕层发酵来改变土壤生态、修复提高土壤的保肥保水能力，通过胁迫加营养最终实现农产品品质和风味的提高。
生态农业优质高产四位一体技术
图片来源：讲者PPT
土壤修复的耕层发酵技术源于民间实践，刘立新老师反复去新绛，对农民把畜禽粪便、秸秆、矿物质肥和菌剂混配后翻到土壤里的做法进行研究，率先提出耕层发酵，这在2013年的成果鉴定会上得到肯定。这种秸秆还田（耕层发酵技术）可以提高农民对农业废弃物的利用。我们有底气说未发酵的秸秆和畜禽粪便可用，是因为有一系列方法，将秸秆和矿物质投入，翻到20到30公分的土壤里自然发酵，给土壤投入地力旺这样的菌，让它成为活跃土壤的生力军，分解畜禽粪便和战胜土壤中的劣质菌和病虫害，给菌提供足够的粮食。
耕层发酵技术源自民间实践经验，并由学者归纳总结而成 |图片来源：光立虎于2013年拍摄
耕层发酵解决了很多问题，例如提高了保水保肥能力，增加了土壤中的蚯蚓，消灭了根线虫等。孙建光博士跟踪研究还发现，土壤的固氮酶活性提高，还增加了作物的抗逆性，使田间管理变得轻松。比如山东平原县的崔秀莲在盐碱地上建大棚，六年来总共收入不到十万块，后来在王立明的指导下做土壤改良（耕层发酵），第一茬西葫芦收益就近8万元，2024年西葫芦长势仍是全村最好。
“四位一体”技术除了耕层发酵，还有一个重要理论技术是胁迫加营养。这个理论源自中国农科院专家学者的思考，他们在跟踪我国名特优农产品的土宜问题时提出了“次生代谢”的重要性。
农科院的李纯忠研究员是在上个世纪70年代到90年代开展的跟踪研究，他得出结论：凡是出了名的农产品，其品质优良者均产生于土壤气候条件特殊的恶劣环境之中。考察农产品的原产地，要么生长在恶劣的石头土壤环境中，水分供应困难、养分亏缺，如武夷山的大红袍、庐山云雾茶；要么生长在具有严重土壤障碍因子的土壤中且管理手段特殊，如远销东南亚的乐陵金丝小枣，它的类黄酮类化合物和维生素 C含量特别高；要么在天寒地冻的条件下，如高山雪莲、冬虫夏草、红景天等。在正常的气候和肥沃的土壤上很少见到这么好的产品。
乐陵小枣、庐山云雾茶、红景天
图片来源：网络
受到李纯忠关于名特优农产品土宜结论的启发，刘立新继续研究，从植物生理学和栽培的角度思考，总结出生产优质农产品的三个要素：要有胁迫条件、好的品种（品质优基因好）、营养全面。胁迫加营养就是在这样的理论基础上发展出来的，当环境胁迫不够时，就要进行人造胁迫。
大自然演化过程中，植物在各种逆境洗礼下完成进化，各种逆境会造成植物生理反应，产生细胞水分胁迫，产生生理干旱，这对植物是一种升华的机会。一些农民在异常天气出现之前喷氨基酸叶肥，灾害就小得多。
环境胁迫：在生物、物理、化学等因素下可看作促进农作物改良“天赐的良机” | 图片来源：讲者PPT
没有自然胁迫的时候要进行人造胁迫，老祖宗早就知道要人造胁迫，如《齐民要术》里说“秋耕欲深、夏耕欲浅、中耕除草”，切断土壤的毛细根，起到胁迫作用，还能防止土壤水分散发。还有插秧移栽、割剪枝、打岔抹牙、多次收获和采摘等也都是胁迫措施。此外，让有益微生物菌与植物共生的活动也是一种胁迫。
人造胁迫可以诱导植物产生系统性的抗逆物质，在病虫草害和灾害性天气到来之前，先开启次生代谢，同时增加营养，让植物自动调动体内共同的酶和功能蛋白，积累起系统的抗性物质，可替代打农药，减少各种逆境的伤害，起到四两拨千斤的作用。
关于次生代谢的全球研究，比如说今年的诺贝尔奖获得者是关于小的RNA的发现，我们认为这个发现也关系到了植物抗性的问题，研究者认为小的micro RNA是有抗性的一种表现。
2024诺贝尔生理学或医学奖获得者：维克托·安布罗斯（Victor Ambros）和加里·鲁夫昆（GaryRuvkun），他们发现了微小RNA（microRNA）及其在转录后基因调控中的作用 |图片来源：央视网
近百年来，科学界对于次生代谢的研究是异常活跃的。在获得诺贝尔奖化学奖、生理学和医学奖的科学家中，有近三分之一是研究次生代谢产物的。可见人们对这个领域的重视。次生代谢中有一个萜烯类代谢的过程，是植物发展到高级阶段才有的一种次生代谢。这个次生代谢途径已经使四批科学家获得诺贝尔奖，其中包括1910年德国人、1939年的瑞士籍的南斯拉夫人、1985年的美国人和2015年屠呦呦所获得的诺贝尔生理学医学奖。屠呦呦在中国随处可见的黄花蒿上提取青蒿素治疗疟疾，挽救了很多撒哈拉沙漠以南的非洲人的生命，获得了诺贝尔奖。
屠呦呦发现青蒿素获诺贝尔奖，作为植物次生代谢萜类物质研究成果的代表案例 | 图片来源：讲者PPT
次生代谢研究还有很多分支，我今天没有太多的时间来介绍这些了。其中有一个是研究化感物质的，也就是说植物由于抵抗逆境环境，就会产生一些化感物质。在美国，已经成立了分支机构，专门研究化感作用。据2000年美国农业部估计，对于植物化感作用的应用，已经给美国农业带来约20亿美元的效益。
中国古代先贤对于次生代谢也是有认知的，当然他们没有用这个词。明代李时珍撰写的本草纲目，其中涉及了1095种中草药的功效，还有其炮制过程，对于中国乃至人类的健康都做了巨大的贡献。本草纲目是对16世纪以前中医学的一个系统性总结，这是我们的老祖宗探索大自然的中草药药性的总结。中草药是天然的植物，在进化过程中长期与各种逆境环境抗争，它们为生存而产生的次生代谢产物，对于植物本身和人类都非常重要。这一发现是人类的智慧，我们中国人有这么古传的中药制剂，是我们天大的福分。
《本草纲目》明代李时珍 |图片来源：百度百科
关于虫害的问题，一个非常著名的植保专家曾经说过：“治病不见病，见病治不了病，治虫不见虫，见虫治不了虫。”这与美国科学界的研究结论一致。像番茄，一生中可能要遇到100种以上的病原体的攻击。如果在生产中没有见到病害，证明栽培方式在某种程度上是对的。遇到的一两种病也不一定非要用农药来解决，而是可以通过提供更好的土壤环境，使其自然消失。
自然界中能够使植物致病的真菌有2000多种，致病的细菌就更多了。致病的病毒是最难办的，它是活着的核酸物质，变种快，传播也快。上述真菌、细菌和病毒是通过酶解、气孔、皮孔和损口进入植物体。中国人很聪明，我们向来不是跟它们对着干的，而是以防御为主，这个理念基本上家喻户晓。次生代谢产物有很多，它对于植物本身就有很大的帮助，比如说它能抗病、抗病虫、草害、逆境、天气等等。
次生代谢的另外一种产物是抗氧化物质，为什么强调这个？我希望大家对这个次生代谢更感兴趣，我们只有通过调动植物的次生代谢产物，才能得到人体最需要的第八类营养素。
上个世纪50年代到70年代的探索发现，人类需要八类营养素，包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质、水、膳食纤维，还有就是抗氧化物质以及有益菌。第八类营养素对于人类是非常重要的，尤其是现在的慢性病患病人数井喷式上涨，人们从食物中获取抗氧化物质就变得特别重要。科学家们称次生代谢的产物是活细胞的营养素，可增加抗氧化能力，能够帮助对付现代的慢性病、非传染性疾病。人类服用这类的营养素就等同于中医的“扶正驱邪”。
植物的代谢是分为初生代谢和次生代谢，次生代谢产物中就含有很多的抗氧化物质。我们人类特别需要的维生素E、叶酸、β-胡萝卜素、异黄酮等都是次生代谢产物。
人类需要的营养素如维生素E、叶酸、β-胡萝卜素、异黄酮源自植物的次生代谢 | 图片来源：讲者PPT
在四位一体技术中，我们特别满意的投入品是那氏制剂。那氏制剂用做拌种，早期胁迫效果特别好，可以提高光合效率、缩短作物的生育期和提高各种抗逆的能力。有人觉得现在转基因技术不得了，但其实中国有更好的技术。那氏制剂的理论是通过胁迫激活了植物的抗性基因之后，诱导植物的次级代谢物增加，诱导育种。地力旺有固氮、解钾和溶磷的能力，并且还能钝化重金属。要知道，微生物才是土壤物质流和能量流的推动者，如果要让土壤活起来，就一定要让微生物活起来。
农民在胁迫上有特别多的宝贵经验，比如山东农民总结了保护作物“胁迫+营养七步走”的经验，即定植前整地施足底肥、苗期的灌根胁迫、移栽定植中胁迫、早期的划锄胁迫、疏花疏果胁迫加营养、旺盛生长期水分胁迫、中后期营养不松懈。农民也通过实践，总结出作物生长期胁迫节点，如下图：
农民实践出的作物生长期胁迫节点
图片来源：讲者PPT
成果也是很显著的，甘肃天水的郭强用四位一体技术种的西红柿风味十足；四川攀枝花的王春懿用四位一体技术在多种果树上获得成功，他现在打算用这项技术把枇杷、芒果、车厘子做成全国最好的水果；上海浦东的王记华用四位一体种植番茄获2020年上海品鉴铜奖；河北邯郸的贾建军种植的西红柿连续三年获得京津冀品鉴一等奖；北京的石庆煜在葡萄膨果期用干旱胁迫促使花青素含量增高。
特别要介绍一下黑龙江五常朝鲜族乡生态水稻种植基地种植的五常稻米。他们也了解到四位一体技术，2024年用当地老稻种，请那中元老师亲手处理，育苗期间每长一片叶就喷一次那氏齐齐发和活力素，移栽后紧跟着做了多次叶面喷施，早期胁迫已经做好了。今年水稻打苞期遭遇涝灾被淹水3天，别人家的水稻都顶不住了，基地的水稻没事，一棵都没倒，还长得特别好。这充分说明了四位一体的胁迫+营养管理的正确性。
最后，作为结束，我想说：可持续生态农业应该成为中国生产者和消费者的最终选择，生态农业可以让我们国家的山水林田湖草沙融为一体，让天更蓝，山更绿，水更清。中国的生态农业一定能引领世界。
四、互动环节
问题1
梁老师你好，如果采用生态技术的话，生态农业的单位种植成本是否比化学农业高？这两者投入的成本差距有多大？
梁鸣早：这个问题无法一概而论，某些地方土壤的污染情况相当严重的，由于要修复土壤问题，所以一开始投入肯定要稍微大一些。但是正常生产情况下，实际投入是很基础的，投入品原材料是国内就能买到的产品，相对来说还是便宜的，另外还可以省下农药钱。人们会感觉除草是一个相对比较费人工的活，但是这也与人们对生态农业的认知有关系。实际上生态种植弄好了以后，对于杂草的防控是比较容易做的，比如在水田里，插秧以后出现了小草，如果采取的措施合适，可能只需要一次小小的灌溉就可以把小草的问题解决了。
另外通过四位一体技术可以激活植物本身的抗性，抗性强了，对于外来的生物入侵包括杂草，都有一种去避作用。像我刚才讲到了植物代谢过程中会产生一种萜烯类化合物，它会形成一种萜类云，起到防御功能作用。
所以，总体来看，四位一体技术既省功又省钱，可能一开始无法省，因为前期需要克服化学农业生产带来的问题，所以投入要稍微多一些。
问题2
四位一体的种植方法适用于全国所有地方吗？
梁鸣早：我们其实提出的是一个大的理念，要将土壤修复成适宜的环境，让土壤变得更松软，土壤更有结构。当然，在不同的地方采取的方案都是有差别的。比如说在大片的沙地上耕作，完全用我们这种方法就有点困难，因为沙的保水能力太差。四位一体技术有个优点，就是对于南方酸性土壤和对于北方的碱性土壤都起到调节作用，因为矿物资的补充能够很好的调节PH值，使其趋于中性。这对于我们农田来讲是特别利好的，只有在最适合的PH值下，植物的养分才能够充分的被利用起来，才是具有活性的。如果在特别酸的环境下，氮、磷、钾、钙、镁、硫基本上就是无效的。所以从原则上来讲，这个方法在全国大部分地方都是适用的。
问题3
耕层发酵会不会导致病虫害和有害的微生物问题？
梁鸣早：耕层发酵就是要解决微生物农药残留和土壤耕性差的问题，让有害菌不能继续生存。我们所采取的利器就是给它足够的碳，碳是微生物最需要的营养。我们要给土壤加入像地力旺这样的菌剂，它能够战胜当地劣势菌群，战胜之后，土壤中已有的病虫、虫卵都会败下阵来，它们的尸体反而成为土壤的营养物了，可以形成土壤团聚体结构，或者有一些会变成植物可以吸收的营养物质。所以，只要耕层发酵做到位，病虫害的影响会越来越小，有害微生物的影响也会越来越小。
耕层发酵我们推荐使用地力旺，这是科学家们给了很高评价的一款产品。我的建议是，如果真想做的话，可以按照我们提供的这种方法做一次。比如，在保护地放进去1500公斤的秸秆、玉米秸秆或者稻壳。然后放进去一吨半到两吨的畜禽粪便和二百公斤的钙镁磷肥，同时还有一公斤的活力素和二十五公斤的硫酸钾，满足所有植物所需要的所有矿物质。我们的原则就是要加入土壤、微生物、植物根系都需要的量，量加对了，微生物分解秸秆的工作会非常活跃，有害菌就不会产生了。
问题4
既然秸秆还田技术这么早就研发出来了，为什么没有好好大力推广？是有什么限制原因吗？
梁鸣早：我也是发愁，为什么这么好的技术大家都不知道呢？我们已经费了很大劲儿推广了。希望你们年轻人能够有这样的传播能力，让更多的人认识到秸秆还田的好处。秸秆烧了多可惜，还田之后，实际上对于培养土壤物理、化学性质都非常有价值。
问题5
关于农民不能留种的问题，现在有改善吗？农民能否在市场上买到可留种的种子？
梁鸣早：我对这个情况也不是很清楚。现在像CSA发起了“有种有种”倡议，让大家在各地找那些老种子，把它复种起来，让它繁殖，这个行动好像效果也不是太好，但是他们在努力做这件事。我也知道有一些农民自己在收集种子。特别是最近贵州有一个叫有牛哥的人，他收集了200多个贵州水稻的本地品种。市面上能不能买到我也不清楚。
问题6
日本的农业模式有值得借鉴的地方吗？
梁鸣早：日本有很多需要咱们学习的地方。日本比较早就意识到了西方化学农业不行，所以它比咱们转头要快。因为日本也小，政府层面也比较出力，比如说他的小型机械，实际上也是花了大价钱到德国去学习，然后研发出来用在自己的小型农场之中，我觉得这点是非常值得中国人学习的。中国也是小农经济，对这种小型机械是有需求的，尤其是在推广四位一体技术过程中，我也体会到了由于农机的不跟劲，很多技术得不到落实。【编者注：关于日本农业模式，可点击文末“阅读原文”，查看张玉林老师的文章《东亚农业模式的陷阱》】
问题7
一般有机农业说不要化肥，但是咱们的四位一体技术需要一些矿物质肥，以及一些像硫酸钾这样的化肥，所以有机肥能不能完全取代化肥？
梁鸣早：我觉得“有机肥替代化肥”的口号本身就存在着理论上的误区。有机肥主要的成分是有机物料，它里头的矿物质成分是不稳定的，有多有少。像秸秆里含钾高，但是有机肥里不见得都是秸秆，所以就没法给植物提供需要的矿物质。无论如何，应该从现有的矿物质肥里直接补充，才能够达到作物需要的量。我们补充的矿物质量很大，包括钙镁磷肥矿物质量都很大。我们需要考虑土壤有机胶体和无机胶体的搭桥作用，由于二价阳离子，像钙和镁就有这种搭桥作用，使土壤能够形成有团粒结构的土壤。所以施进去的钙镁磷肥，其中有一部分参与了土壤结构的建设，有一部分是被微生物需要，比如说土壤中的固氮菌，需要的钙的量就特别大。由于化学农业的影响，只强调了氮磷钾的投入，对于其他营养元素的投入是严重不足的，这就是一种耗竭，把土壤中已经被活化的矿物质全都吸走了，要再活化是一个非常缓慢的过程，就必须要人为的补充。
为什么今天这么推崇地力旺？因为它有很强的固氮能力，是国际市场认可的圆褐固氮菌的三倍多。所以它的效果特别好，尤其是在土壤有了有机物料的情况下，它的作用就能够充分发挥。如果土壤是什么都没施的情况下，这种固氮菌是没有用的，它没有食物和可分解对象。曾经有位河南的农民，他听说地力旺好，就在一亩地的小麦上用了五公斤，他的小麦根都断了，原因是他的土壤特别贫瘠，而菌是活东西，它也要吃饭的，它没得吃，只好吃小麦根儿了。
真正用四位一体技术的农民，就会体会到这个技术的好处。如果只用其中一两项，效果是不持久的，就和使用化肥一样。为什么现在化肥越用越难使了，就是土壤中累积起来的化肥量太多了，它效果就不好。而我们现在的四位一体技术是全面的补充作物的营养，这17种营养元素是科学家们研究了近400年才确认的，一个都不能少。但我们现在化学农业或者有机农业都没有强调这个问题。
主持人：我们过去很长一段时间过量的使用包含氮、磷、钾等元素的化肥，才导致了目前的一些系列的问题。
梁鸣早：是的，就是这些过量使用才造成了目前环境的污染和病虫害的发生。当然。除草剂最好也别使用。现在进行生态种植的一些农民总结了一些好方法，比如把小麦秸秆扑倒，再种大豆，效果好得不得了。草没长起来，下雨的时候水也保持在土地里面了。尽管还田只是还在表面，但是它对土壤保熵、抑制杂草生长都是非常好的效果，大豆长得很好。我觉得农民很有智慧的。
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