自從人類從類人猿中分離開來(lái)，進(jìn)化動(dòng)力促使人類向更文明的目標(biāo)發(fā)展。生存是第一要?jiǎng)?wù)，解決吃飯問(wèn)題在奴隸社會(huì)及整個(gè)封建社會(huì)都沒(méi)有很好地解決，就更不用說(shuō)原始社會(huì)了。直到工業(yè)革命出現(xiàn)以后，部分發(fā)達(dá)國(guó)家才借助現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，將糧食生產(chǎn)者從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，大量食物商品進(jìn)入市場(chǎng)，出現(xiàn)了國(guó)與國(guó)之間的食物貿(mào)易。引發(fā)這場(chǎng)農(nóng)業(yè)革命的就是第一次綠色革命。下面簡(jiǎn)要回顧這段歷史及其帶來(lái)的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)變化和生態(tài)環(huán)境變化問(wèn)題。
農(nóng)業(yè)綠色革命是指農(nóng)業(yè)中通過(guò)培育高產(chǎn)品種，使用灌溉、機(jī)械、大量化肥、農(nóng)藥，以及與之相關(guān)的知識(shí)共享，通過(guò)應(yīng)用科技手段促進(jìn)糧食增產(chǎn)。20 世紀(jì) 50年代以來(lái)，人類開展了以水稻等作物由高稈變矮稈，并輔助農(nóng)藥、化肥、農(nóng)業(yè)機(jī)械等的第一次綠色革命。這場(chǎng)革命解決了 19 個(gè)發(fā)展中國(guó)家糧食自給自足的問(wèn)題。
但是，其間全球人口同步激增，環(huán)境污染加劇（Pingali，2012）。20 世紀(jì) 60 年代末期，印度率先開始了依靠先進(jìn)技術(shù)，提高糧食產(chǎn)量的第一次綠色革命試驗(yàn)，使糧食總產(chǎn)量得到了大幅度提高。隨后，從西部的巴基斯坦到東部的朝鮮等大陸國(guó)家，以及延伸于斯里蘭卡和日本之間數(shù)千英里（1 英里＝1.609 344 公里）的一系列島嶼國(guó)家紛紛仿效印度，使用化肥、農(nóng)藥等提高糧食產(chǎn)量。因此，可以說(shuō)，人類歷史上的第一次綠色革命，最早發(fā)生在 20世紀(jì) 60 年代中后期的印度等東南亞國(guó)家。
發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、歐洲各國(guó)、澳大利亞等緊跟著也開展利用“矮化基因”，培育和推廣以矮稈、耐肥、抗倒伏的高產(chǎn)水稻、小麥、玉米等新品種為主要內(nèi)容的農(nóng)業(yè)技術(shù)革新。小麥、水稻等品種，地上部可收獲的部分越多意味著越高產(chǎn)，矮化以后秸稈中的光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化到籽粒中收獲。另外，矮化以后，作物耐倒伏，也方便機(jī)械化操作。“綠色革命”從亞洲發(fā)起，在發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行了驗(yàn)證，并取得了較大的進(jìn)展。如今，世界糧食市場(chǎng)的很大份額來(lái)自美國(guó)和加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家，尤以美國(guó)為主。
這場(chǎng)來(lái)自農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的改革對(duì)人類歷史產(chǎn)生的影響十分深遠(yuǎn)，不亞于 18 世紀(jì)蒸汽機(jī)在歐洲所引起的產(chǎn)業(yè)革命。英國(guó)人發(fā)起的工業(yè)革命被稱為第一次工業(yè)革命，而印度率先嘗試的農(nóng)業(yè)革命被稱為第一次綠色革命。但是，以農(nóng)藥、化肥、品種改良為主進(jìn)行的“第一次綠色革命”，從具體做法來(lái)看，尤其是化肥、農(nóng)藥、除草劑的大量使用，顯然與綠色環(huán)保不搭界。
幾乎與第一次綠色革命同時(shí)，我國(guó)老一輩科學(xué)家袁隆平等正研發(fā)三系雜交水稻。三系雜交水稻是水稻育種和推廣的一個(gè)巨大成就，三系的內(nèi)容如下。①雄性不育系：雌蕊發(fā)育正常，而雄蕊發(fā)育退化或敗育，不能自花授粉結(jié)實(shí)。②保持系：雌雄蕊發(fā)育正常，將其花粉授予雄性不育系的雌蕊，不但可結(jié)成種子，而且播種后仍可獲得雄性不育植株。③恢復(fù)系：其花粉授予不育系的雌蕊，所產(chǎn)生的種子播種后，長(zhǎng)成的植株又恢復(fù)了可育性。三系雜交水稻的研發(fā)至今對(duì)全球糧食增產(chǎn)貢獻(xiàn)很大。我國(guó)引入化肥、農(nóng)藥是在 20 世紀(jì) 70 年代末 80 年代初，比國(guó)外晚了約10 年。1974 年前后，山東農(nóng)村開始建氨水池；1980 年前后，我國(guó)從日本引進(jìn)了 尿素。第一次綠色革命成果的使用，對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)的生態(tài)環(huán)境造成巨大的影響。現(xiàn)今沒(méi)有任何一個(gè)國(guó)家使用的農(nóng)藥和化肥能夠像中國(guó)一樣，對(duì)局部乃至全球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生如此大的影響。第一次工業(yè)革命，再加上第一次綠色革命，最終引起了全球變暖、霧霾、農(nóng)田污染、食物污染等嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境與社會(huì)問(wèn)題。
“第一次綠色革命”并非綠色
當(dāng)今世界很多環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)乃至軍事沖突問(wèn)題與農(nóng)業(yè)密不可分。全球變暖、環(huán)境惡化、生物多樣性減少、人類健康質(zhì)量下降及人類繁殖力降低，與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式變?yōu)榛瘜W(xué)農(nóng)業(yè)模式有很大的關(guān)系（Reganold and Wachter，2016），如現(xiàn)代農(nóng)田就是溫室氣體的一個(gè)重要來(lái)源。2001～2010 年，全球林地、農(nóng)業(yè)用地等土地利用格局變化產(chǎn)生的溫室氣體占全球溫室氣體排放的 21%，其中單純農(nóng)田排放量占 11%（FAO，2014），而適宜耕種的土地僅占地球陸地覆蓋面積的不足 10% （UNEP，2014）。農(nóng)田溫室氣體排放比例如此之高，主要是由現(xiàn)代農(nóng)業(yè)依賴于石化能源輸入，使用化肥、農(nóng)藥和地膜等化學(xué)物質(zhì)，釋放了大量溫室氣體（FAO， 2011），造成大氣中的二氧化碳濃度升高。目前大氣中的二氧化碳濃度已達(dá)到 410 毫克/千克，為近 80 萬(wàn)年來(lái)最高濃度（Rice，2018）。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)造成的環(huán)境問(wèn)題非常嚴(yán)重。例如，過(guò)量施用化肥，尤其是氮肥，導(dǎo)致土壤酸化嚴(yán)重，1981～2007 年，我國(guó)化肥使用量從 1 334.9 萬(wàn)噸增加到 5107.8萬(wàn)噸，其中氮肥施用量增加了 191%，土壤 pH 下降了 0.13～0.8（Guo et al.，2010）。 過(guò)量使用化肥，還會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)、耕地質(zhì)量下降、生產(chǎn)力降低、土壤侵蝕、土壤有機(jī)質(zhì)流失等（Pimentel et al.，1995）。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式下，全球每年約 460 萬(wàn)噸化學(xué)農(nóng)藥噴灑到環(huán)境中，其中 99%釋放到土壤、水體和大氣中（Pimentel et al.，1995；Zhang et al.，2011）。研究者甚至在格陵蘭島冰蓋和南極企鵝體內(nèi)檢測(cè)到農(nóng)藥殘留（Geisz et al.，2008），在我國(guó)西藏南迦巴瓦峰頂海拔 4 250 米的雪中也檢測(cè)到有機(jī)氯農(nóng)藥（Shan et al.，1997）。 研究發(fā)現(xiàn)，美國(guó) 2004 年治理由于使用農(nóng)藥而造成的環(huán)境和健康問(wèn)題需要花費(fèi) 120億美元（Pimentel，2005）。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)塑料薄膜的使用造成的問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，其廣泛使用產(chǎn)生了大量覆蓋物殘留，污染了農(nóng)田環(huán)境，造成“白色污染”和作物減產(chǎn)（Liu et al.，2014）。 從現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)資料中提取 2015 年我國(guó)各省農(nóng)膜使用量（圖 1-1A）、地膜使用量（圖 1-1B）和 1993～2015 年地膜累計(jì)使用量（圖 1-1C），發(fā)現(xiàn) 2015 年我國(guó)農(nóng)膜使用總量為 260.3 萬(wàn)噸，地膜使用總量為 145.5 萬(wàn)噸，其中新疆地膜使用量在 2015 年達(dá)到 23.1 萬(wàn)噸，位居全國(guó)第一。1993～2015 年地膜累計(jì)使用量中，新疆和山東最高，新疆累計(jì)使用量達(dá)到 269.8 萬(wàn)噸，山東累計(jì)使用量達(dá)到 259.4 萬(wàn)噸。山東壽光市有“中國(guó)蔬菜之都”稱號(hào)，借助設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量反季節(jié)蔬菜，產(chǎn)品銷往全國(guó)，通過(guò)遙感手段對(duì)壽光土地利用分類發(fā)現(xiàn)，2015 年壽光各類溫室大棚面積已經(jīng)達(dá)到 7.75 萬(wàn)公頃（Yu et al.，2017），占到壽光總面積的 34%。
鄰苯二甲酸酯類化合物是塑料中不可缺少的增塑劑，是一類嚴(yán)重的環(huán)境激素類污染物，容易釋放到環(huán)境中，其中 6 種鄰苯二甲酸酯類化合物被列入美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局（U.S.Environmental Protection Agency，USEPA）“優(yōu)先污染物黑名單”，并給出了相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)（表 1-1）（趙勝利等，2009）。在 2015 年，中國(guó)環(huán)境保護(hù)部辦公廳發(fā)部了關(guān)于征求《農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（征求意見(jiàn)稿）》等兩項(xiàng)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)意見(jiàn)的函，在《農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《征求意見(jiàn)稿》》中給出了 6 種鄰苯二甲酸酯類化合物總量限值為 10 毫克/千克，而新疆棉田土壤的鄰苯二甲酸酯類化合物殘留檢出濃度在 2011 年以前就達(dá)到 124～1 232 毫克/千克，在全國(guó)最高（郭冬梅和吳瑛，2011）。雖然后來(lái)在《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018）中去掉了鄰苯二四酸酯類總量這一限值，但也能說(shuō)明國(guó)家已經(jīng)開始重視鄰苯二甲酸酯類化合物在土壤中的含量。
人類壽命降低與傳統(tǒng)農(nóng)耕方式改變密不可分。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（United Nations Environment Programme，UNEP）的報(bào)告，全世界每年有 2 600 萬(wàn)人農(nóng)藥中毒，其中 22 萬(wàn)人死亡，美國(guó)每年有 67 000 人農(nóng)藥中毒（Richter，2002）。農(nóng)藥的使用加劇了多種癌癥的發(fā)生概率，如肺癌、直腸癌、骨髓瘤、乳腺癌及白血病等（Weichenthal et al.， 2010），使用農(nóng)藥導(dǎo)致的癌癥病人占全部癌癥病人的 10%（Gu and Tian，2005），其中乳腺癌的發(fā)生與農(nóng)藥使用頻率呈線性關(guān)系（陳佳鵬 等，2004）。很多研究表明，農(nóng)藥殘留增加了患帕金森綜合征的概率（Betarbet et al.，2000；van der mark et al.，2012）。農(nóng)藥還會(huì)嚴(yán)重影響兒童智力發(fā)育，孕期接觸最大劑量和最小劑量農(nóng)藥的產(chǎn)婦，孩子出生后在 7 歲時(shí)智商相差 7 分（Bouchard et al.，2011），而在孕期接觸多氯聯(lián)苯的濃度每增加 1 納克/克，孩子出生后智商就會(huì)降低 3 分（Stewart et al.，2008）。近年來(lái)，隨著人們生活壓力的不斷增大，日益嚴(yán)重的環(huán)境污染及飲食安全等問(wèn)題，導(dǎo)致不孕不育癥的發(fā)病率逐年上升（楊靖，2019）。全球約 15% 的育齡夫婦存在不孕不育的問(wèn)題，發(fā)展中國(guó)家的某些地區(qū)可高達(dá) 30%（Bonnici et al.，2017；莫金樺 等，2018），我國(guó)居民不孕不育發(fā)病率為 8%～17%（楊靖，2019）。
為追求高經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實(shí)行農(nóng)畜分開，集約化的養(yǎng)殖業(yè)給食品安全和人類健康帶來(lái)威脅。具有代表性的是利用牲畜和動(dòng)物內(nèi)臟制成的肉骨粉作為飼料喂牛，使動(dòng)物內(nèi)臟中的致病菌進(jìn)入飼料并最終進(jìn)入人體，從而導(dǎo)致瘋牛病發(fā)生（Prusiner，1997）。
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