分享本文至 E-mail 信箱

學術引用格式

MLA (點一下全選)

APA (點一下全選)

EndNote(.enw)

土壤遇上農業,就踏上了一條不歸路?—《土壤的救贖》

傳統種植由於本身的特性,對環境的衝擊遠比放牧牲畜來得大。犁田會破壞關鍵的菌根菌地下網絡,粉碎土壤團塊。土壤團塊能把水和空氣保留在土壤中,一旦毀掉之後,土壤顆粒就會緊緊擠在一起(這種現象稱為土壤壓實),無論是灌溉水或雨水,土地都無法留住。事實上,有個近期的研究顯示,海平面上升有一半是來自農地的逕流。想要知道迅速乾涸的「奧加拉拉蓄水層」流去了哪裡嗎?不少都進了海裡。美國的淡水有七成用於農業,不過土壤壓實會使大部分的水無法滲透到土中。耕耘設備每隔一段時間就重新設計,要耕得愈來愈深,才能打破這層壓實土壤,然而這麼做只會產生新一層更深的壓實。

684px-Ogallala_changes_1980-1995.svg

奧加拉拉蓄水層(Ogallala Aquifer)為北美大平原南部的一個巨大蓄水層,因為灌溉導致了蓄水層的耗竭速度已經超過了其地表恢復能力。圖中灰色區域為奧加拉拉蓄水層的範圍,顏色顯示1980到1995年間水位變化,黃褐色系區域表示水位減少,藍色系區域表示水位增加,其餘灰色表示水位無明顯增減。圖/By Kbh3rd – Own work, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

 在準備田地以便播種的過程中,傳統農民也會除去所有植被,留塊乾乾淨淨的田給他們種來賣的作物,這作物可能是玉米(占美國一億六千四百萬公頃農田的 24%)、小麥(14%)或大豆(19%)。雜草、其他植物,甚至前一年作物的殘株都會移除。農民為了隔年春天能快速種植,通常在秋天做這件事。這會使土壤長達七個月都光禿禿露出來。這程序的原始目的當然不是餓死土壤微生物,不過由於土裡沒有活的根用滲出物來餵養微生物,附近也沒有死亡的植物體讓微生物吞食,因此確實會造成這種後果。2012 年秋天,我從克里夫蘭開車到波特蘭的時候,一路上像這樣光禿的褐色土地就似乎有幾千片。有時我經過的是罪魁禍首—一輛牽引機拖著巨大的圓盤,揚起的灰塵多到很難看見公路,感覺幾乎像在火災的下風處。

即使最尊崇有機農業的農民,也會年復一年這樣毀壞土壤,尤其是那些製造出超市裡大部分有機產品的龐大食品企業。他們一旦使用化學除草劑除去野草,就不能自稱有機,所以他們把野草犁掉。

整地、耕耘農地的作法已經實行了數千年,世上有些最貧瘠的土地和人類群落就是這樣造成的,然而今日的機器讓這件事以更大的尺度、更快的速度發生。隔年春天,農民把種子播到這種劣化的土壤裡,然而土地上所有的自然程序都已遭到破壞,種出作物的希望不大。而且不只是耕耘和整地,劣化的土壤沒有土壤微生物的健康群落可以提供養分,因此需要加入一些東西。有機農民依賴糞肥、堆肥或天然肥料去恢復失去的養分,但大部分傳統的農民多年來也把大量的化學藥劑淋在土地上(我們的食物有 99% 都由這些農民種出來)。他們遇過的專家幾乎都告訴他們,他們必須那樣才能生存。

化學肥料讓植物變懶了

化學農業看似根深柢固,但其實出現至今僅僅大約五十年。按波倫(Michael Pollan)在《雜食者的兩難》一書的說法,就像許許多多的新發明一樣,「從大氣中取得原子,結合成對生物有用的分子的過程」源自戰爭的急迫需求。製造炸彈需要硝酸鹽,而哈柏(Fritz Haber)這位德國的猶太科學家想出方法,為第一次世界大戰使用的炸彈做出合成硝酸鹽。之後他發明了毒氣,第二次世界大戰德軍就是用這毒氣殺死集中營裡的猶太人,不過那時哈柏已經過世了。說也奇怪,哈柏的研究成果可以用來升級死亡工具,也可以用來製作化學肥料,農業因此從生物程序中「解放」出來,農民即使對自然系統不大了解,也可以種植作物。

柯林斯(Abe Collins)是佛蒙特州的農人與土壤先知,他說:「發展出化學農業以後,就不需要任何技術,甚至不需要知道怎麼當農夫。把那東西丟在那裡,就能得到收成,即使在劣化很嚴重的土地上也一樣。」

像我這樣挑剔的消費者會在超市(甚至可能是農夫市集)尋找有機標示,因為我們直覺認為難聞的化學肥料不可能種出健康的食物。我們覺得自然的方式一定比較理想,但我們其實並不知道原因。然而科學家在土壤世界的新發現證實了這種直覺。大部分的化學肥料混合了,很久以前的農業學家判斷植物生長不能沒有這三種無機物。不過微生物學家英格漢(Elaine Ingham)指出,隨著科學的工具改良,科學家在食物中發現愈來愈多對我們的健康很重要的養分,而施用化學肥料,無法讓植物接觸到這些養分—肥料根本不含這些養分。其實肥料不可能有全套的必需養分,因為植物和土壤微生物的交互作用(大自然是用這種方式提供植物所需的無機物)太複雜,難以複製。

耕耘之後,土壤裡面還是會有土壤微生物,然而一旦施用化學肥料,它們就不大可能為植物提供這些多樣的養分。簡單來說,施用化肥干擾了大自然裡偉大的合作關係。按照這合作關係的條件,植物應該把碳基糖輸送到根部各處給微生物,以換取養分。肥料瓦解了這種一手交錢一手交貨的系統,植物變懶了

美國農業部的微生物學家尼可斯(Kristin Nichols)表示:「添加肥料時,我們是把養分放到植物的根旁, 植物不需要送出任何碳就能得到養分,結果是土壤微生物得不到足夠的食物。」

施加化肥的龐大連鎖效應

菌根菌少了含碳的伙食,就無法生長,讓自己的碳鏈在土壤裡延伸。菌根菌和其他土壤微生物無法產生黏著劑,把碳固定在土壤裡形成保水的團塊。微生物會休眠,如果情況太惡劣,就會死亡。這時土壤中的生命和土壤結構都破壞殆盡,農民不加化學肥料,就無法種出像樣的作物,這樣的情況至少會持續幾年。「然後我們落入一個系統,想要維持或增加收成,就得添加愈來愈多的肥料。施肥不足的時候,就會看到像肥料缺乏的症狀,這是因為少了那些生物的有益活動。」尼可斯如此說。

640px-Fertilizer_applied_to_corn_field

慣行農法每年使用大約 1440 萬公噸的化學肥料,然而肥料的效率極差。化學肥料裡大部分的磷會迅速和土壤裡的無機物結合,然後植物就無法利用了。土壤微生物有酵素可以把磷變成植物可用的形態,但施用化學肥料時,這些微生物常常已經休眠或死亡。氮吸收的相關問題更是嚴重。若沒有健康的土壤生物作用把氮轉化成植物可利用的形態,會有高達五成的氮流失,被雨水或灌溉水沖進地下水或溪流中,這些水域因此富含養分,結果長出藻類,而藻類會吸光水裡的氧氣,產生死亡區。墨西哥灣有個世界級的死亡區,位於密西西比河河口附近,面積大約一百五十四萬公頃,就是肥料流出的結果。2012 年的旱災有個好處:沒那麼多富含氮的河水注入海灣,墨西哥灣的死亡區因此縮小。

一般而言,傳統農民對付化學藥劑吸收力差的方法,就是增加施肥。他們為了讓土壤裡有 50 公斤的氮,會加進 100 公斤。

耕耘和施肥的後續效應令大部分農民不安,然而所有人(從農校的教授到郡推廣部的職員)多年來一直告訴他們,這樣才能打造成功的事業。現在化學肥料的價格高漲(製造肥料和施肥都很耗燃料),許多農民和農業相關人士開始尋找更理想的方式。伯利郡的魅力就在此,這些農民恢復和自然更密切合作的方式後,作物長得一樣好,甚至更好(通常更好),而他們不用化學藥劑,還省下數千美元[註]。

  • 註:伯利郡( Burleigh Country )培養富含碳的健康土壤、復育田野同時提高產量、增加收益的成功案例地點。

(大家)土壤的救贖_平面72dpi

本文摘自《土壤的救贖》大家出版

「空虛寂寞覺得冷會傳染嗎?」「為什麼人看到可愛的東西就想捏?」「為什麼蚊子喜歡叮穿深色衣服的人?」

科學從不只是冷冰冰的文字,而是存在世界各個角落熱騰騰的知識!不論是天馬行空的想像或日常生活的疑問,都可能從科學的角度來解釋。

本月的泛科選書 《不腦殘科學2》是泛科學作者編輯團隊嘔心瀝血的超級鉅獻!不只能滿足大人與小孩的好奇心,更將拓展你的視野,帶領大家發現一個嶄新的世界!

泛科限時優惠79折(含運),現在就帶一本回家

關於作者

大家出版

大家出版

名為大家,在藝術人文中,指「大師」的作品;在生活旅遊中,指「眾人」的興趣。