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解密恢復環境的再生農業,讓你吃得健康,也給地球降溫

作者:周晚晴

啊!原來小時候學的光合作用都是錯的,或者說是不完整的。

啊!原來土壤壓根不像我想的那樣臟兮兮很無聊,而是一個類似人類的奇妙社會!

而你 —— 每一個想要吃得安全健康的人兒,每一個不想讓地球因為全球變暖而毀滅的人兒,都必須要重新認識土壤,認識光合作用。

你一定會被驚嘆到,我們眼睛所看不見的那片大自然,原來如此奇妙。

農業可以毀滅健康,毀滅生態環境。

農業也可以恢復環境,恢復你的健康。

扭轉局面的關鍵,就在你的腳下。

新詞解析

再生農業 Regenerative Agriculture:

恢復土壤與生態的未來農業。

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為什么從土壤開始呢,因為土壤是我們人類社會和自然環境最重要的連接點之一。我們吃的食物大部分都是從土壤里邊長出來的,我們對待土壤的方式也決定了我們的社會是不是可以可持續地發展下去。

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2015年是國際土壤年,聯合國糧農組織的專家提出:我們目前生產食物的方式,對土壤的傷害太嚴重,導致水土流失太快。如果不好好保護土壤,再過60年,全球的耕地土壤的表土,也就是我們稱之為“肥沃”的土壤,就要流失或退化殆盡。

中國的農業文明已經延續了數千年,到了現在還有60年就不能耕種了么?其實是因為在過去的一百年,尤其是過去的幾十年,我們人類和土壤的關系發生了巨大的變化。從社會普遍的簡單視角來看,農業就是“植物從土壤里長出來”,土壤似乎僅僅是對植物起到固定作用,提供氮、磷、鉀這些營養元素。事實上真的那么簡單嗎?

土壤里的生態社會

▲真菌菌絲的網絡可以幫助植物輸送水和養分

▲真菌菌絲的網絡可以幫助植物輸送水和養分

事實上,對于大約92%的植物來說,它們之所以可以在土壤里生存,是要依靠真菌、細菌這些土壤里的微生物。左圖土壤里白白的,好像是植物的根的絲狀結構,其實不是植物的根。這棵植物還很小,它的根的確只有右邊圖上那短短的三條。白色的絲狀物其實是土壤里真菌的菌絲。

如果真菌大家不是很熟悉的話,蘑菇肯定都吃過,蘑菇就是某些真菌露在地面上的部分。在地面之下,土壤里面,很多真菌就是以這樣絲狀、網狀的形式存在的。菌絲的生長特別迅速,由一粒小小的真菌的孢子,很快就能蔓延成一個四通八達的菌絲網絡。

如果把土壤比作是人類社會,這個菌絲的網絡就好像是城市里面的高速公路一樣。有了它真菌可以為植物提供養分,輸送水分,還可以幫植物治病,幫植物驅趕害蟲,有非常多的功能。但是這些也不是真菌單方面的付出,因為真菌和細菌本身的生存也是要依賴植物的。所以土壤里面的微生物和植物之間是有這樣一個互惠共生,相互依賴的關系。

那么接下來我們就來看看這個土壤里面的微生物和植物之間是怎樣構成這個生態社會,怎樣互助共榮的。因為土壤的生態系統非常復雜,里面的成員太多了,所以今天我只重點講真菌和植物之間的共生關系。

在我們人類的社會里面,人和人之間交流要用到語言,各種各樣的交易行為要用到貨幣。在土壤中,由微生物、植物、動物組成的這個生態社會里面,生命之間相互交流,用到的語言是生物化學分子。它們之間有各種各樣的能量的交易,還有物質的交易,這些交易依靠的貨幣是有機碳。

▲葡萄糖分子中間黑色的骨架是由碳原子構成的

▲葡萄糖分子中間黑色的骨架是由碳原子構成的

什么是有機碳?有機碳就是有機物里面的碳,什么叫有機物里面的碳?比如圖中這個分子,名字說出來大家都知道,它是一個葡萄糖的分子。葡萄糖是富含能量的、最簡單的有機碳水化合物之一,它是一個有機物的分子。在生物體內很多生物化學反應里面都可以見到葡萄糖,它是一個能量的提供者,在土壤生態社會里面,它也是一個非常重要的貨幣。

那么有機碳又是什么?圖中葡萄糖分子中間黑色的骨架就是由碳原子構成的。不只是在葡萄糖里面,在所有的有機物分子里面,它的骨架都是由碳原子來組成的。大家知道地球上已知的生命是由有機物構成的,而所有的有機物分子里面它的骨架都是碳。所以說碳元素是生命最核心的元素,可以說沒有之一。

有機碳的概念在今天的課程里面還會反復出現,現在先讓大家熟悉一下。我們先看看土壤微生物和植物之間是怎么樣形成一個互利共榮的生命的共同體。

▲植物根毛的橫截面圖

▲植物根毛的橫截面圖

這張圖是一個植物根毛的橫截面,綠色的部分是植物的細胞,棕色的部分是土壤里面真菌菌絲的細胞,可以看到土壤真菌的菌絲和植物的根之間可以有各種各樣的連接形式。比如說有一些菌絲可以包裹在植物根的表面,形成一層膜;有一些菌絲可以伸入到植物的細胞之間;甚至還有一些菌絲可以穿透到植物的細胞內部,所以說他們之間可以形成一個非常親密的,你中有我、我中有你的連接方式。

▲征得同意之后才能有親密舉動喲!

▲征得同意之后才能有親密舉動喲!

非常有意思的是,在形成這種連接方式之前,土壤里面的真菌和植物都會先通過一些化學物質,相互認識一下,交流一下。比如說這個真菌找到了一棵植物,找到它的根,想跟它之間發生這樣親密的關系,那這個真菌是先會釋放一些化學物質。植物感受到了這些化學物質,知道有一個真菌想跟我來交朋友,那它同不同意?它自己就會作出決定,然后再通過一些生物化學的信息來回復這個真菌。只有在雙方同意的情況下,才會發展成這樣的關系。只有建立在互相理解相互尊重的基礎上,才能有真正的互惠互利的這種生命的共同體。

互助 1:養分交換

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那植物和微生物之間是怎么樣的一個互惠互利法?首先,土壤里面的微生物與植物之間是相互喂養的,它們之間存在養分的交換。比如說真菌和細菌,各種各樣的微生物,可以將土壤里面植物不容易吸收的礦物質轉化成植物容易吸收的形式,再通過真菌菌絲的網絡也好,或者是細菌的根瘤也好,將養分輸送給植物。

真菌的菌絲非常細,長得很快,而且覆蓋面可以很廣,所以真菌可以將植物根吸收養分和水的能力擴大上千倍。這也不是真菌單方面的付出。作為回報,植物會將它光合作用合成的碳水化合物,有機碳,也就是剛才我們提到的,包括葡萄糖,這些充滿能量的碳水化合物輸送給土壤里面的這些微生物,來養活它們。

因為我們知道從現在的科學理解來說,基本上只有植物可以進行光合作用,土壤里面的這些真菌是沒有辦法進行光合作用來制造這些富含能量的碳水化合物的,所以它們之間是有非常緊密的依存的關系。

而且土壤微生物和植物之間的養分交換也是一個很智能、很靈活的過程。植物需要什么樣的養分,它可以通過一些生物化學信號來告訴土壤里面的真菌,說我需要這個這個養分,你幫我去找,土壤里面真菌就會去幫它找出這些養分,然后輸送給它。

所以如果我們是一棵植物,生活在這樣的一個健康的土壤里面的話,微生物就好像我們家門口各種各樣的小飯館,每個小飯館里面的廚師也很厲害,我們去吃飯的時候想吃什么,只要點單,廚師就可以給我們做什么,付賬的時候,付一些有機碳就可以了,就是我們光合作用合成的這些葡萄糖之類的有機碳,把它付給微生物就可以了。
經過植物的光合作用,有機碳輸送給土壤里面的真菌之后,會構成真菌的身體,然后再一步一步通過食物鏈來養活了小蟲子、大蟲子,再養活這些鳥,還有小動物,之后還有更大的動物。所以說植物和土壤微生物之間的共生關系,是整個土壤生態系統這么多生命賴以生存的根基。

剛才講到,所有生命是由有機物構成的,這些有機物里面最核心的元素是碳。植物光合作用合成碳水化合物,就是利用二氧化碳作為原料來合成的。現在我們面臨的溫室效應,其中一個很重要的原因就是二氧化碳太多了。

如果土壤中的植物和微生物之間有一個健康的共生關系的話,我們就可以把大氣中多余的二氧化碳吸收到土壤里面,把它轉化成滋養生命的有機物。這個過程是我們目前唯一已知的,可以真正有效地減少大氣中二氧化碳的方法,并且不會像有些新出現的,吸收二氧化碳的機械或化學工程那樣,帶來各種各樣難以預測的副作用。

我們平時經常提的節能減排,其實只能減緩大氣中二氧化碳、溫室氣體的增加,但是植物和微生物之間相互喂養的過程,是可以真正減少大氣中溫室氣體的含量,把一個“壞”的東西轉化成“好”的東西,甚至可以逆轉氣候變化的一個過程。

互助 2:打造健康土壤結構

▲真菌是最精巧的犁

▲真菌是最精巧的犁

土壤微生物第二個很重要的作用就是打造健康的土壤結構。換句話說,微生物是可以松土的。大家知道蚯蚓是會松土的,但相比之下,微生物松起土來比蚯蚓還要更加精巧,更加高效。

比如土壤里面的真菌,可以分泌一種帶粘性的蛋白質,這種蛋白質會像膠水一樣,把土壤里面的一些微粒給粘合成一個一個的“團粒”結構。有了這些團粒結構,下雨的時候,水可以快速地滲入到團粒之間,也可以儲存在團粒的里面。為什么說健康的土壤可以像海綿一樣吸水?就是因為有這些團粒結構。

水儲存在團粒里面之后,可以再通過真菌和植物之間的菌絲高速公路來源源不斷地、細水長流地把水分輸送給植物,就不會讓植物旱時旱死,澇時澇死。所以,好的土壤也能幫助農夫抵抗干旱和多雨的氣候。

因為土壤里面有這樣的團粒結構,所以很多健康的土壤看起來是圓滾滾的,有點像蚯蚓便便的那種感覺。如果再把土壤看作是一個城市的話,那里面這些團粒結構就好像一個一個小房子一樣,各種微生物住在里面,水庫也在里面,真菌的菌絲就像是一些輸水的管線,可以把水分輸送給土壤里面各種各樣的植物,就像是一個智能的水庫和供水系統。作為一個植物,如果你是生活在這樣的土壤里面,想享受這樣的供水服務的話,也是需要向土壤里面的微生物去支付一些有機碳。

互助 3:維持生態平衡,防止病蟲害

9微生物第三個很重要的作用是可以維持土壤生態平衡,幫助植物防止病蟲害。剛才我們提到土壤里面微生物和植物之間建立親密關系之前,是會相互溝通,征得同意才可以。但是有些微生物它是不理這個的,它就是想要吃這個植物,或者是要讓它得病。

當有一些致病的微生物來進攻這些植物的時候,植物可以通過一些生物化學的信號,向土壤里面有益的微生物求救。有益的微生物接到這個求救的信息之后,會分泌出各種各樣的化學物質,幫植物抵抗疾病。有些物質可以直接作用于植物,提升植物的免疫力,還有一些抗病的物質,可以直接作用于這些致病的微生物,把他們趕走。所以說土壤微生物還可以幫植物治病。
甚至這些微生物還能幫植物捉害蟲。通過電子顯微鏡拍的照片可以看到:一條線蟲正在襲擊一株植物。細細的一條是土壤里面真菌的菌絲,在菌絲上面有兩個環狀的結構,當線蟲鉆到這個環狀的結構里面之后,環狀結構感應到有線蟲鉆進來,會自動收緊,把線蟲捉住,然后慢慢地消化掉。

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Mendes et al., 2013

通過這些各種各樣的形式,土壤里面的微生物,既可以防止病蟲害的大規模爆發,又可以維持土壤里面的生命力,不會像用農藥的時候,在無意的情況下,把本不該殺的生命也趕盡殺絕。

小結:

當我們了解到土壤微生物有這么多不同的功能,他們和植物之間有這樣親密的關系之后,我們會發現土壤里面真的有一個生態的小社會,有房子,有水庫,有飯館,有醫生,還有警察,他們可以幫助植物提供養分,提供水分,還可以防止病蟲害。這個生態小社會里面的貨幣是有機碳,是非常重要的能量的來源。

農業對土壤、食物和氣候的影響

▲土壤里微生物的活動就像一個生態小社會

▲土壤里微生物的活動就像一個生態小社會

想象我們是一棵植物,生活在健康的土壤里面,周圍有好多微生物開的小飯館,我們非常喜歡去吃,但是需要用有機碳去支付餐費。

▲化肥就像代餐粉,取代了微生物對植物的供養關系。

▲化肥就像代餐粉,取代了微生物對植物的供養關系。

突然有一天,有個人每天給你送一包代餐粉,說代餐粉很好,營養非常均衡,可以滿足你身體的所有需求,而且不收錢。也就是說,作為植物,你不需要支付有機碳就可以獲得代餐粉。有些植物覺得很好,因為貪圖便宜或者覺得方便,就把代餐粉吃掉了。吃掉之后就沒有肚子再去旁邊的微生物餐廳去吃正經的飯了。

久而久之,這些微生物覺得太沒意思,沒有人光顧我的餐廳,沒有人支持我的生意,這些微生物的數量就會慢慢減少,就不再積極地為植物去提供養分了。植物每天吃代餐粉,吃到最后吃膩了,想再回去吃一口好吃的家常菜,就會發現土壤里面已經找不到它想要的微生物來提供這些養分了。這個就是化肥對土壤里面生態系統的影響,化肥就是植物的代餐粉。

▲噴灑農藥的過程不僅會殺死“害蟲”,農田里的生物都難幸免。

▲噴灑農藥的過程不僅會殺死“害蟲”,農田里的生物都難幸免。

再想象一下,我們在土壤社會里面生活得好好的,但是每隔一段時間就有人在水庫里面投毒,理由是要清理犯罪分子。那大家知道這水里面如果有毒的話,不僅犯罪分子會被清理掉,好人、警察、親戚朋友估計也都會被清理掉。這個其實大家已經很熟悉了,就是農藥對土壤里面的微生物還有很多其他生命的影響。

▲機械翻耕會破壞土壤內部結構,使土壤板結化。

▲機械翻耕會破壞土壤內部結構,使土壤板結化。

現在土壤里面這些微生物有的是沒有生意做,走掉了或者是消失了,有些是被毒藥給毒死了。但是還有一些比較頑強,它們還是希望可以繼續住在土壤里面。那好吧,每一個季度來一次強制的拆遷。我們剛才提到土壤里面微生物它會建造團粒結構,會形成菌絲,把土壤連結在一起。那如果來一次強制拆遷,把這些團粒結構和菌絲都破壞掉了,微生物也就很難再生存下去了。

這個就是翻耕,尤其是機械化的翻耕對于土壤生態系統的影響。它會把微生物辛辛苦苦建好的這些結構,這些為了讓植物能好好生存,為了讓植物能長出有營養的食物來給我們吃的這些結構給破壞掉。

因為我們對土壤里面這些活動的了解還非常少,不知道土壤里有這么多活動,我們就用農藥、化肥,包括機械翻耕,去把它給破壞掉了。那現在我們知道了,就會發現土壤其實是社會的鏡子,我們對土壤做了些什么事情,其實在社會里面也可以感受得到。

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這兩張圖是都是來自上海的一家生態農場,他們做了一個實驗,左邊的這一張是沒有經過翻耕的土壤,右邊這張是用旋耕機旋過的土壤,我們可以看到已經稍微出現了一點板結的狀況,當土壤里面的結構被破壞之后,原本很團結的、很有凝聚力的生態社會就會變成一盤散沙。

Pioneer Seeds, 2017

Pioneer Seeds, 2017

那土壤板結會對植物造成什么樣的影響呢?這張圖里最右邊的是板結得比較厲害的土壤,左邊的板結得不太厲害,是相對來說比較健康的土壤。對于植物來說,如果生長在板結的土壤里面,根就很難扎得很深。而且這個時候如果再用一些化肥的話,化肥只會在土壤的表面,所以植物就沒有理由把根扎得很深,因為在土壤表面也可以吸收養分。

但是剛才我們也講過,土壤里面的生命是要靠植物光合作用合成的能量來喂養的。所以如果植物的根不能深深扎入土壤里的話,那土壤“活”的部分其實也只是表面上淺淺的一層。如果植物的根可以扎得很深,可以把光合作用合成的能量輸送到很深的土壤里面,那土壤“活”的部分就會是厚厚的一層。而且,植物的營養是在微生物的幫助下從根里面吸收的,哪種土壤里面長出來的植物營養含量會比較高也就不言而喻了。

我們提到過,整個土壤生態系統都是以有機碳為基礎的。有機碳來自于植物和土壤微生物之間的共生關系。如果微生物沒有了,土壤“死掉”了,生態系統的根基就沒有了,就會造成有機碳的流失,尤其是土壤里面有機碳的流失。

有學者做過測算,自農業文明出現以來,我們全球耕地土壤里面的有機碳,大約已經流失了60%,流失到哪里去了?就是光合作用的相反方向,流失到大氣中變成溫室氣體,加劇了氣候變化。

不過,好消息是,這個過程是可以逆轉的。如果我們用遵循自然規律的方式來做農業、畜牧業的話,是可以重新把這些多余的溫室氣體吸收到土壤里面。

再生型生態農牧業

從植物的角度考慮,多樣化的種植是一種再生型生態農業。尤其是農林混合的生態種植,增加植物的多樣性,同時也可以增加土壤里面微生物的多樣性,因為不同的植物可能會吸引來不同種類的微生物;

從微生物的角度,堆肥發酵的過程是微生物不斷增長的過程,所以堆肥是富含對土壤有益處的微生物。把堆肥加到土壤里面之后,可以幫助土壤恢復生命力;

耕作的時候,不要頻繁地去擾亂土壤里面微生物的活動。可以用覆蓋物取代翻耕,特別是天然的覆蓋物,像是秸稈和稻草;

另外,不僅是農業,畜牧業如果遵循這樣的自然規律,也是有可能讓退化很嚴重的土壤恢復活力,將它轉變成健康的土壤,健康的生態系統。

我們把這些做法叫做“再生型”的生態農牧業的生產方式。因為它是讓植物和土壤微生物之間的共生關系再生,讓土壤里面的生態社會再生。土壤里面的生態社會繁榮起來之后,有機碳含量也就會提升上去。而且我們知道這個過程有緩解氣候變化(及保障糧食安全),甚至是逆轉氣候變化的潛力。

數據來源:CIRAD and INRA, 2017

數據來源:CIRAD and INRA, 2017

那究竟有多大的潛力?2015年,在巴黎召開的聯合國氣候大會上,法國政府提出了一個倡議,叫做“千分之四”倡議。就是說如果把全球耕地土壤里面的有機碳,每年提升千分之四,就可以吸收很大一部分我們排放的二氧化碳。如果把它和工業方面的節能減排相結合的話,達到的效果就是我們不再向大氣中增加更多的二氧化碳,甚至可以把現有的多余的二氧化碳一點一點地吸收到土壤里面來。

我之前也跟一些生態農夫聊過,說每年把土壤有機碳提升千分之四是不是一個很大的挑戰?實際上對于很多生態農夫來說,這根本就不是一個很難達到的目標,他們可以做得比這個目標好很多。所以作為消費者來說,如果我們可以支持這樣的生態農夫、支持這樣的農業方式的話,我們就可以一起完成這個非常非常重要的歷史使命。

小結:

我們講到了土壤里面微生物和植物之間的共生關系,講到了土壤里面的生態小社會。化肥、農藥、翻耕這些做法,可能會削弱土壤微生物和植物之間的互助關系,讓土壤活力下降,肥力下降,食物的營養變得貧乏,而且還會加劇污染和氣候變化。反之,如果我們不用化肥、農藥,也著重去保護土壤里面這些健康的結構,我們就可以一步一步地恢復土壤的健康,提高植物里面的營養密度,還可以有潛力逆轉氣候變化。

文章來源:食物森林Forested

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  1. xiaona 10/05/2018
    我不知道該怎么說我的事情,我與《菜籃子革命》一書后記的郭準是同事,我之前給他做財務。2018年3月22日我的父親意外摔傷開顱手術并發癥去世,這一切郭準都知道。2018年7月4日晚上他帶我去他家,并且告訴我看著我為我的父親去世的事情傷心他感覺很傷心,因為我們兩個人年齡大了應該考慮結婚安家,這樣可以相互照顧下。十天之后我們發生了關系,他就失蹤了,并且告訴我不認識我。16日他在我公司門前大鬧吐我口水,拿我的鑰匙包打我,還拿了我的手機在我的微信群里發“睡我一次,要十萬”這樣的話,因為這個我離職了。我起訴到法院,法院因為證據不足,允許我收集到證據重新起訴。 這個平臺是一個溫馨祥和的平臺,請你們幫幫我,我只要他承認他做過的事情就可以。因為他知道我的手機密碼,而且他不止一次動手打我,請你們幫幫我,是他拿我的手機發的微信“睡我一次,要十萬“。謝謝。
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