【养活中国,必需转基因吗？】(转载)

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　　养活中国,必需转基因吗？(转帖)
　　国内关于转基因农作物的争论，主要集中于其是否对食用者安全、对大田种植带来的生态影响等生物安全问题(比如促生超级害虫/超级杂草的可能性，基因水平转移带来的基因污染等问题)，但对一些农业发展方向的问题，比如转基因技术增产潜力是否超过其他农业科技等，却较少涉及。而这些问题，对转基因作物的评估其实都是不可或缺的。
　　对于粮食长期紧平衡的中国来说，尤其是增产问题至关重要，包括转基因技术对增产是否比其他农业科技更有优势，研发和推广转基因的机会成本如何等。中国长期以不到世界9%的耕地，养活了接近占世界20%的人口(建国后，中国人口占比世界人口曾经超过22%，多年计划生育才把该比例降到20%以下)。然而，尽管人口增长减速，对农产品需求的增长不但没有因此减速，而是随着生活水平的提高快速上扬。过去10年，中国人均农业产出增速达到了3%的年增长率，比全球1.7%的增长率高出近一倍。但粮食不仅没有出现明显过剩，进口依存度却从6.2%增长到12.9%，翻了一番。2003～2011年，粮食生产累计增长33%;同期消费累计增长41%，消费增速是生产增速的1.24倍。保障供应的压力，压得中国农业喘不过气来。
　　中国农业的高产，是以化肥和农药的滥用以及由此带来的环境与健康危害为代价的：化肥年消费量已达5000万吨(纯养分)，超过全球使用量的三分之一，单位面积使用量也是全球平均的2.5～3倍。对比2002年每公顷可耕地平均化肥使用量：世界为100.8公斤，发达国家为82.6公斤，中国为 276.1公斤。长期过度施用氮肥造成的土壤酸化，是对中国农业可持续生产的巨大威胁。2010年《第一次全国污染源普查公报》显示，农业面源污染物排放占化学需氧量排放总量的43.7%，是第一大污染源。农业源也是总氮、总磷排放的主要来源，分别占排放总量的57.2%和67.4%。孟山都等转基因开发商号称，转基因作物在增产的同时可以减少化肥农药的使用，对深为化肥农药副作用所困扰的中国农业同样有吸引力。
　　2006年，转基因专项与大飞机、新一代宽带无线移动通信网等项目一样，在中国的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020)》和 “十一五”规划中，被列为16个重大专项之一。这一总预算超过240亿元的专项，是新中国成立以来投资额最大的单项农业科研项目。相比之下，“十二五”规划中对常规育种，政府投资仅1.8亿元。从这偏向性极大的科研投资方向可见，政府对转基因的增产潜力抱有巨大的期望。在民间，“转基因技术能增产，堪比原子弹”的神话也同样在流传。在2013年7月关于中国土地问题的一个访谈中，某位经济学家表示，如果我们愿意使用转基因技术的话，粮食增产的潜力就几乎是无限的。然而，事情果真如此吗?近期的一些科学论文，从数据和事实出发，对此提出了强有力的质疑。
　　西班牙种植转基因玉米后并无增产优势
　　Angelika Hilbeck，Tamara Lebrecht，Raphaela Vogel，Jack A Heinemann 和Rosa Binimelis等五人，2013年5月在《欧洲环境科学》(Environmental Sciences Europe)上发表了题为《四个欧盟国家不同转基因种植情况下农民种子的选择》(Farmer’s choice of seeds in four EU countries under different levels of GM crop adoption)的文章，对比了欧洲四国(西班牙，奥地利，德国，瑞士)的玉米生产状况。文章领衔作者Angelika Hilbeck任职于瑞士联邦技术研究所。
　　在该文所分析的四国中，奥地利，德国和瑞士都拒绝了转基因玉米的商业化种植，而西班牙是欧洲唯一大规模种植转基因玉米的国家。两种抗虫转基因玉米 Compa Cb和Jordi Cb 1998年首次被批准商业化种植。这两个品种使用了抗生素抗性基因作为标志基因，可能因基因水平转移而扩散抗生素抗性基因，因此2005年在欧洲食品安全局的建议下退出商业化种植。尽管如此，西班牙转基因玉米注册品种仍不断增加，种植面积不断扩大，到2011年增加到97000公顷，占玉米种植总面积的 26.5%。在西班牙东北部的阿拉贡和加泰罗尼亚州，转基因种植面积占比分别高达54%和72%。到2011年12月止，共有108个转基因玉米品种在西班牙注册商业化种植。在转基因作物大规模推广的美国，转基因玉米种植面积更是占绝对优势，2013年占比高达90%。
　　转基因玉米的推广为西班牙和美国带来了更大的增产吗?Hilbeck等人的数据分析表明并非如此。
　　图1：1995～2011年欧洲三国、西班牙和美国粮食单产变化
　　图1对比了没有种植转基因玉米的欧洲三国(数据是绿色十字，绿色点线是线性拟合)和西班牙(数据是紫色方块，紫色实线是线性拟合)，美国(数据是红色圆点，红色虚线是线性拟合)从1995～2011的单产变化。从图中可见，所有国家的每公顷单位产量都在逐年增加。增长幅度最快的是欧洲三国(图中斜率 1530)，美国次之(斜率1430)，西班牙垫底(斜率1165)——转基因玉米并没有为美国和西班牙带来增产优势。
　　该文同时发现，转基因玉米的推广确实为西班牙的农业生产带来了重大影响，那就是可供农民选择的玉米品种持续减少。
　　图2中数据是1997～2011年间可供西班牙农民选择的玉米品种数量。绿色实线是转基因品种数量，在不断增加，尤其是2002年后增长非常迅速;红色点线是非转基因品种数量，在起伏中不断减少;深蓝色虚线是所有玉米品种数量，整体下降趋势也同样明显。
　　图2：1997～2011年间可供西班牙农民选择的玉米品种数量
　　类似的趋势在德国，奥地利和瑞士三国没有观察到。主要种业公司为德国农民提供的玉米品种数量从1994年的116种上升到2011年的320种。奥地利的玉米品种数量起伏较大，但增加趋势同样明显，从1995年的19种增加到近年来的75种左右。瑞士的玉米品种数量比较稳定，在过去十几年中长期保持在60～80种的范围内。
　　图3：主要种业公司为德国农民提供的玉米品种数量1994～2010年间的变化
　　图4：主要种业公司为奥地利农民提供的玉米品种数量1994～2010年间的变化
　　图5：主要种业公司为瑞士农民提供的玉米品种数量1994～2010年间的变化
　　德国等西欧国家对转基因管理较为严格，对转基因玉米至今没有批准商业化种植。不少产业界人士说农民因此受到限制，无法选择可能品质更为优异的转基因品种，批评这些国家的过分管理限制了农民选择权。然而数据和事实却并不支持这种说法。在没有转基因玉米的德国，奥地利和瑞士三国，可供农民选择的玉米品种数量或者保持稳定，或者显著上升;而且三国的增产趋势也优于美国和西班牙。在转基因玉米不断推广的西班牙，尽管转基因品种数量增长显著，但可供农民选择的非转基因品种和整体品种数量都在不断下降。这让人不得不担心锁定效应：这种趋势如果持续下去，哪怕有越来越多的事实证明转基因品种未必有优势，农民也将越来越别无选择。
　　可供农民选择的作物品种越来越少，除了加剧大种业公司的垄断以及由此可能带来的种种负面结果，农作物基因多样性的丧失也构成对农业长治久安的极大隐患。远的例子有著名的爱尔兰大饥荒——土豆大规模种植支持了人口的快速膨胀，但某种土豆真菌的爆发造成大量土豆腐烂，饥荒一发不可收拾。近的例子有 1970年美国玉米由于某种玉米小斑病菌大流行(south corn leaf blight epidemic)减产15%，其中受灾严重的伊利诺斯州减产25%以上。究其原因，就是因为片面追求高产，大面积连年使用某种杂交玉米——当时该品种种植面积占全美85%以上。但该品种容易受玉米小斑病菌T小种的感染，最终导致了不可控制的病害大规模爆发。而这次爆发没有造成更大危害，还得感谢老天爷帮忙。该病害1968年被首次观察到后快速扩散，在1970年灾情到达高峰。万幸的是，之后连续几年天气状况不利于病菌传播，给了美国玉米产业几年的缓冲时间更换品种。前车之鉴，转基因玉米在西班牙的推广在没有增产优势的同时带来了玉米田间多样性的减少，值得人们警觉。
　　北美和西欧的比较：转基因并无增产或者减少农药使用的优势
　　2013年6月18日，Jack A.Heinemann，Melanie Massaro，Dorien S.Coray，Sarah Zanon Agapito-Tenfen 和笔者五人在《农业可持续性国际期刊》(《International Journal of Agricultural Sustainability》)上共同发表了一篇题为《美国中西部主要农作物生产中的可持续性和创新》(“Sustainability and innovation in staple crop production in the US Midwest”)的论文。该论文领衔作者是新西兰坎特伯雷大学生物科学学院的遗传学和分子生物学教授Jack Heinemann。《农业可持续性国际期刊》是一同行评议学术刊物，影响力在农业学术期刊中处于前12%。在发表之后短短两三个星期之内，该论文迅速成为该期刊历史上最受欢迎，被下载次数最多的论文。
　　该论文比较了北美(美国和加拿大)和西欧(奥地利、比利时、卢森堡、法国、德国、荷兰和瑞士)过去50年的大豆、玉米和油菜籽生产，并重点分析了以美国为代表的北美农田生态系统的问题。选择北美和西欧对比原因之一就是两者纬度和气候相似，同时社会科技发展程度也类似;就农业来讲，生产高度产业化，专业化，农民受教育程度较高。过去20年的主要差别在于，北美从1996年开始越来越大规模种植转基因的这三种作物;而西欧在转基因问题上则更加谨慎，更强调常规育种，农田管理，农民参与等多方面综合性措施。
　　文章发现，北美并没有产量优势：过去25年中，尽管产量依然增加，但增幅小于西欧。以玉米为例，1961～1985年西欧玉米平均每公顷产量 4868.1公斤(折合亩产324.54公斤)，美国每公顷5437.9公斤(折合亩产362.53公斤)。1986～2010年西欧平均每公顷产量 8289.9公斤(折合亩产552.66公斤)，美国每公顷8284.1公斤(折合亩产552.27公斤)。西欧赶上并略超过美国发生在过去25年中。对比西欧和加拿大油菜籽的生产，西欧过去25年的增产趋势也更加明显。下面图表中有详细数据。
　　注：作者的计算基于从联合国粮农组织数据库(FAOSTAT)获取的数据。
　　图6：西欧与美国玉米单产比较
　　图6中深色折线是1961～2010年西欧玉米单产，浅色折线是1961～2010年美国玉米单产;而图中的两条直线，实线和虚线分别是西欧和美国单产的线性拟合。实线的斜率更大，表明欧洲单产增速更快。
　　孟山都等转基因开发商号称：转基因作物在增产的同时可以减少化肥农药的使用，但数据表明农药使用问题上西欧的农业生态系统同样表现出优势。抗虫转基因作物在北美的推广确实减少了杀虫剂的使用，但没有采用转基因作物的西欧杀虫剂使用同样减少，而且减少幅度远大于北美。同时北美除草剂使用增加，而西欧减少。下图是美国和法国的比较，同样以1995年为100%的基准线，2007年美国除草剂使用增加到108%，法国除草剂使用减少到94%;美国杀虫剂使用减少到85%，法国杀虫剂使用减少到24%。到2009年法国除草剂进一步减少到1995年水平的82%，杀虫剂使用减少到12%。德国和瑞士也有类似的趋势。
　　图7：法国与美国的除草剂和杀虫剂使用量的比较
　　随着气候变化的加剧，全球水旱灾害的频率和幅度都有所增加，对农业的压力越来越大。所以，除了高产，农业系统的稳定性也相当重要。比如2012年美国大旱，玉米大减产(单产减少16%以上)，对国际玉米市场造成不小冲击，2012年7月国际市场玉米价格因此比2012年6月上涨25%左右。文章计算了年产量和线性拟合的方差，西欧的方差更小，表明其年与年之间产量更稳定，变化幅度比美国小，对气候变化抗逆性更强。
　　和西班牙的情况类似，转基因作物推广后可供美国农民选择种植的作物品种也快速减少。
　　a. 数据：作者根据孟山都数据(http://www.monsanto.com/newsview ... ubmissiondoj.aspx#i)计算。数据获取日期2011年9月10日。
　　b. 选择比率的定义为常规型/转基因型。
   
   
   
   
   
   
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