觀察丨蜜蜂消失，景觀設(shè)計師可以做些什么？

從土壤到餐桌：由土地中來的食品安全From Soil to Supper:Food Security from the Grounds

張志維丨Chih-Wei G.V. Chang：GravityPraxis工作室負(fù)責(zé)人/Director at GravityPraxis

蜜蜂的消失是近年來在美國和歐洲最令人恐慌的話題之一。蜂群崩潰癥候群（CCD）是指當(dāng)蜂群中的大多數(shù)工蜂消失，留下剩余那些不成熟的幼蜂和蜂王的現(xiàn)象。引發(fā)CCD的確鑿原因仍然不明，可能是由多種原因造成的。美國農(nóng)業(yè)部稱，農(nóng)藥可能是引發(fā)CCD的主要原因，而其中的主要導(dǎo)因則是“新煙堿類”（Neonicotinoids）物質(zhì)。新煙堿類，或稱“類尼古丁農(nóng)藥”，是會影響神經(jīng)系統(tǒng)的物質(zhì)，其可被植物吸收并分布于整株植物的組織細(xì)胞內(nèi)。新煙堿類起效強(qiáng)而快，對人類的毒性也比先前使用的部分農(nóng)藥要低。正是由于上述原因，新煙堿類成為了所有殺蟲劑中施用范圍最為廣泛的品種。一篇發(fā)表于2013年的同行評議文獻(xiàn)總結(jié)道，新煙堿類的一般施用量會對蜜蜂造成傷害，更安全的替代產(chǎn)品亟待出現(xiàn)。因為新煙堿類一旦施用，將會在土壤和植物中存留數(shù)年。

這些物質(zhì)在土壤系統(tǒng)中存留的時間，以及我們對其知之甚少的驚人的事實為我們敲響了警鐘——對于這一領(lǐng)域的研究亟待展開。來自世界各地的數(shù)據(jù)顯示，昆蟲傳粉作物的產(chǎn)量正在逐年下降并愈發(fā)難以預(yù)測，特別是在那些農(nóng)耕高度密集的地區(qū)。作物所生長的廣袤大地上并沒有足夠多的傳粉昆蟲。如果殺蟲劑施用得過于頻繁，那么這些重要的傳粉者將再無生存之地。

由于世界上許多農(nóng)作物都依靠蜜蜂傳粉，因而CCD也造成了慘重的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)聯(lián)合國食品和農(nóng)業(yè)組織（FAO）農(nóng)業(yè)和消費(fèi)者保護(hù)部估計，2005年全球蜜蜂傳粉農(nóng)作物的產(chǎn)量價值近2000億美元。美國的蜜蜂短缺使得農(nóng)民在蜜蜂傳粉租賃服務(wù)方面的花費(fèi)增加了20％。

中國西南地區(qū)出產(chǎn)蘋果和梨的果園就是一個最顯著的例子，那里的野生蜜蜂因為農(nóng)藥的過度施用和自然棲息地的缺乏，已消蹤匿跡。近年來，農(nóng)民被迫對果樹進(jìn)行手工授粉：他們攜帶著花粉罐和刷子為每一朵花一一傳粉。顯然，只有針對那些高價值的作物才有可能這么做，但世界上所有的農(nóng)作物不可能都采取手工授粉的做法。

^{△ 由于農(nóng)民對作物施用農(nóng)藥，諸如蜜蜂等自然傳粉者已在漢源的果園中消蹤匿跡。當(dāng)?shù)卮迕癫坏貌蝗〈鷤鞣劾ハx對果樹進(jìn)行人工授粉。這一作法不僅在該地區(qū)廣為運(yùn)用，在四川省全境也非常普遍。? éric Tourneret, https://www.thehoneybeesphotographer.com/gallery-list}

健康土壤的迫切需求

在過去的50年中，農(nóng)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步帶來了食品生產(chǎn)的飛躍，也推動了世界食品安全。然而，在許多國家，這種密集的作物生產(chǎn)已導(dǎo)致土壤枯竭，危及到這些區(qū)域在未來維持生產(chǎn)的能力。據(jù)預(yù)測，2050年時全球人口將超過90億；伴隨著對土地和水資源的競爭以及氣候變化影響的加劇，當(dāng)前和未來的食品安全取決于我們通過現(xiàn)已越趨貧瘠的土壤，提高食品產(chǎn)量和質(zhì)量的能力。中國擁有悠久的農(nóng)耕歷史，憑借肥沃的土壤和傳統(tǒng)的土壤管理方式養(yǎng)育了成百上千萬的人口。但現(xiàn)如今，隨著人口的不斷增長和農(nóng)耕用地的日益退化，中國也面臨著糧食問題的重大挑戰(zhàn)。

2015年是國際土壤年。“健康土壤，健康生活”這一土壤年主題和對可持續(xù)性土壤的推動是確保創(chuàng)建豐產(chǎn)的食品生產(chǎn)系統(tǒng)、改善農(nóng)村生計，以及營建健康的環(huán)境的核心。城市擴(kuò)張、森林砍伐、不可持續(xù)的土地利用和管理方式、污染，以及過度放牧等原因，使得世界各地的土壤都岌岌可危。面對著全球土壤退化勢態(tài)的蔓延，對健康土壤意識的倡導(dǎo)從未如此重要和迫切。

什么是健康的土壤？土壤的健康情況，以土壤承載生命力系統(tǒng)的能力作為評判標(biāo)準(zhǔn)。健康的土壤具有豐富多樣的土壤有機(jī)質(zhì)，這有助于抵御植物病害、蟲害，形成與植物根系的有益共生關(guān)系，也有助于維持植物必需營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)、改善土壤結(jié)構(gòu)、提升土壤的水分和養(yǎng)分保有力，并最終提高作物產(chǎn)量。土壤健康情況的評判標(biāo)準(zhǔn)是非常微觀的，但其具有更宏觀的應(yīng)用意義，特別是對土地管理而言。

^{△ 由于侵蝕，克萊特斯·瑞德（Cletus Reed）一家的田里流失了約30厘米的表層土壤，他們的農(nóng)耕方式也隨之而改變。? Jim Richardson}

平衡農(nóng)田土壤生態(tài)系統(tǒng)的整合方法

農(nóng)藥和其他化學(xué)制劑——無論是單獨(dú)或組合施用——會對非目標(biāo)生命體產(chǎn)生直接和/或間接影響，已被確認(rèn)為是危害傳粉昆蟲健康的因素之一。世界上的農(nóng)耕業(yè)已對農(nóng)藥產(chǎn)生依賴，而且很難一朝改變。美國發(fā)起了一些緊急的活動，例如“白宮授粉行動計劃”、“百萬花園授粉挑戰(zhàn)”、“SHARE”（為各地伸出援手和貢獻(xiàn)資源的非營利慈善農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)）組織的系列實踐活動，以及“公路蜜蜂計劃（提升公路經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的傳粉昆蟲保護(hù)計劃）”。這些活動都旨在尋求對當(dāng)前實踐更加透徹的了解，并在提出新的方法以平衡作物生產(chǎn)要求的同時，保持農(nóng)業(yè)環(huán)境和周邊景觀中的傳粉昆蟲的健康。

^{△ “百萬花園授粉挑戰(zhàn)”網(wǎng)站主頁上關(guān)于我們能做什么的建議。? millionpollinatorgardens.org}

但比新的要求和規(guī)定更加重要的，是對農(nóng)田中相互之間密不可分的生態(tài)系統(tǒng)的理解。如果我們對生態(tài)系統(tǒng)不尊重，那么它也不會為我們提供相應(yīng)的服務(wù)。以病蟲害防治為例，通過對所有可用技術(shù)的悉心考量和其后對適宜措施的綜合施用，既可以抑制害蟲的數(shù)量，又可以將農(nóng)藥和其他干預(yù)控制在合理的水平。這種平衡過的合理水平不僅不會損害經(jīng)濟(jì)利益，也可以最大限度地降低對人類健康和環(huán)境的危害。

這一理念強(qiáng)調(diào)在健康作物的生產(chǎn)過程中盡可能不干擾農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，并鼓勵自然的蟲害防治機(jī)制。這是一種基于實地調(diào)研——而非工具或產(chǎn)品——的決策制定系統(tǒng)。這些措施總是優(yōu)先考慮預(yù)防，在萬不得已的情況下再采用破壞性的化學(xué)防控手段。舉例來說，歐洲和北美地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)田間種植野花帶、保留自然植被地塊（如林地），可大大提高傳粉昆蟲的數(shù)量。這些措施也可以增加自然天敵的數(shù)量，以減少對殺蟲劑的需求量。

修復(fù)：希望與挑戰(zhàn)

除了需要對農(nóng)藥、化肥和其他化學(xué)制劑進(jìn)行持續(xù)的研究、監(jiān)測與管理外，對于那些不可逆轉(zhuǎn)的污染土壤我們又該如何處理？顯然，重金屬是食品安全中最受關(guān)注的問題之一，其與有機(jī)物污染不同，不會被降解或消除。農(nóng)業(yè)土壤可能受到來自密集工業(yè)用地、周邊采礦作業(yè)區(qū)，甚或長期施用的肥料中金屬含量不明的重金屬污染。這種污染類型令人擔(dān)憂，因為被污染的植物體內(nèi)聚集了過量的金屬元素，而這些金屬元素會在食物鏈中轉(zhuǎn)移到其他生物體內(nèi)。此外，牲畜食用了這些被污染的農(nóng)作物后，會在體內(nèi)形成金屬元素的生物積累，進(jìn)而導(dǎo)致人類在食用這些肉類后攝入更多的金屬元素。鎘污染的大米就是一個人人皆知的例子。

人類和動物在攝入了被鎘污染的食物后，鎘元素會在脂肪組織中隨時間而不斷進(jìn)行生物積累，從而使重復(fù)攝入成為了一個嚴(yán)重的憂慮。鎘這個在過去50年中被認(rèn)定為主要環(huán)境污染物的元素，已被列為毒性最高的前20種物質(zhì)。鎘對涉及可食用作物的食物鏈的污染風(fēng)險是其中最常見的問題。作物在生長成熟的過程中，也在不斷地吸收鎘元素。當(dāng)土壤中的鎘含量過高時，作物組織中的鎘含量將會超標(biāo)。長期攝入高鎘含量的糧食作物可導(dǎo)致牲畜和人類鎘中毒。

在歐盟和亞洲普遍存在的糧食作物污染風(fēng)險問題，致使許多領(lǐng)域已轉(zhuǎn)向?qū)τ谕ㄟ^利用植被吸收的方式來消除土壤中的鎘元素的研究。其中一個潛在的、可長期應(yīng)用的鎘吸收方式是以鎘吸收能力強(qiáng)的速生物種替代糧食作物。這種持續(xù)的、周期性的鎘提取作法將非常緩慢地對土地進(jìn)行修復(fù)——可能是幾十年，也可能是幾百年。這種技術(shù)即便運(yùn)用在鎘含量較低的土壤修復(fù)中也需要花費(fèi)很長的時間。

哈瑟爾特大學(xué)環(huán)境科學(xué)中心對隆梅爾農(nóng)田中面積為700km2的污染土壤進(jìn)行了一項長期研究（即“綠地項目”）。該地塊曾為鋅冶煉作業(yè)區(qū)，受到鎘、鋅、鉛等重金屬的污染。金屬元素沉積量在20世紀(jì)70年代顯著下降——這與工業(yè)的衰敗有關(guān)——但土壤污染的問題仍然存在。此外，當(dāng)?shù)氐耐恋乩妙愋椭饕獮檗r(nóng)田。由于土壤中的鎘含量超過了人體攝入量的法定標(biāo)準(zhǔn)，比利時聯(lián)邦政府食品安全局（FAVV）對部分生產(chǎn)蔬菜的農(nóng)田進(jìn)行了查封。在隆梅爾農(nóng)田開展的研究專注于對這些被污染的農(nóng)田進(jìn)行重新利用，種植生質(zhì)能源作物，而非食品作物。項目主要對柳樹和楊樹這兩種能源作物進(jìn)行了評估。研究采用了短期輪伐矮林系統(tǒng)來種植柳樹和楊樹，并每隔幾年對它們進(jìn)行收割來收獲生物能源作物。研究人員經(jīng)計算得出，如果通過柳樹吸收的方式使土壤中的鎘含量從5mg/kg降至2mg/kg這一安全水平，將需要至少55年。然而，如果每年秋季對所有柳葉進(jìn)行收集——而非讓其自然分解于土壤——時間則可縮短至36年。

但無論是55年還是36年，所需修復(fù)周期都很漫長。這不僅需要大量的治理投入，在全球食品短缺的情況下，農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失也難以承擔(dān)。需求日益升高的一個新的治理領(lǐng)域是找到替代性的、不會吸收土壤中的金屬元素的經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物——“封隔物種”。當(dāng)農(nóng)田土壤中的金屬含量高于上限，我們在選擇種植這些物種時，也要考慮到產(chǎn)量的需求。然而，我們需要更多的研究來探索如何找到有害/無害水平的平衡點(diǎn)。同時需要清楚的是，既然這些“封隔物種”不吸收金屬元素，重金屬污染物質(zhì)將在土壤中存留更長的時間。

^{△ 利用植物吸收的方式來消除重金屬污染：通過對一些速生樹種（例如楊樹）進(jìn)行不斷砍伐，慢慢地治理土地污染。? Chih-Wei G.V. Chang}

^{△ 楊樹是建立整合系統(tǒng)的理想樹種——這一系統(tǒng)在支持畜牧業(yè)、經(jīng)濟(jì)作物、永續(xù)農(nóng)業(yè)的同時，也可以實現(xiàn)土壤侵蝕控制及土壤治理。? Chih-Wei G.V. Chang}

楊樹：中國的治理成果和資源

雖然土壤修復(fù)是一項有賴于持續(xù)的研究及反饋的新技術(shù)，但中國仍開展了一些活動，也擁有相關(guān)的資源。泗陽縣位于中國蘇北平原之上，擁有100萬人口。泗陽縣通過種植楊樹林恢復(fù)貧瘠的洪泛平原，穩(wěn)固黃河、淮河和長江的河岸，并直接或間接地惠及此前曾飽受洪災(zāi)和土壤流失的數(shù)百萬居民，成為了一個展示土壤修復(fù)整合能力的范例。

在FAO國際楊樹委員會（IPC）提供世界引種資源、科學(xué)知識與技術(shù)的支持與促進(jìn)下，泗陽成為一個成功的長期范例。泗陽在楊樹栽培方面的歷史可以追溯到20世紀(jì)70年代，當(dāng)時泗陽縣首次從意大利引進(jìn)了32個楊樹品系。楊樹種植區(qū)占用了全縣超過10萬公頃的土地，楊樹也成為了當(dāng)?shù)氐闹饕獦浞N，樹木覆蓋率從最初的7％增加到2010年的47％[10]。I-214意楊是泗陽最先種植的品種，其是展示如何通過這種多用途樹種在改善農(nóng)村生計的同時，亦提供重要的環(huán)境和社會服務(wù)的優(yōu)秀案例。在實行當(dāng)?shù)卣P(guān)于土地轉(zhuǎn)換計劃方面的準(zhǔn)則后，泗陽的食品生產(chǎn)和農(nóng)民收入均有所增加，盡管耕地面積有所減少。

中國溫帶地區(qū)楊樹的種植面積約800萬公頃，在不同的機(jī)制形式下被用以恢復(fù)退化的景觀和防治荒漠化。楊樹因其生物量增長速度快、與農(nóng)作物相容程度高、樹葉分解速度快（這有助于保持土壤肥力）、易于生長和繁殖能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了建立整合系統(tǒng)的理想樹種——與可以支持畜牧業(yè)、經(jīng)濟(jì)作物、水產(chǎn)養(yǎng)殖、葡萄栽培和園藝的景觀用地結(jié)合，建立學(xué)科間／學(xué)科內(nèi)合作。

采用整合的恢復(fù)方法，泗陽縣以楊樹為主的小型農(nóng)戶經(jīng)營的農(nóng)林業(yè)已經(jīng)把洪泛平原變?yōu)榱擞煞N種綠色活動斑塊構(gòu)成的“馬賽克”景觀，同時也為農(nóng)業(yè)和林業(yè)種植者帶來了經(jīng)濟(jì)收益。在IPC成員于過去30年間的技術(shù)支持和后續(xù)投入下，中國已經(jīng)成為世界領(lǐng)先的楊樹種庫和生物技術(shù)國家，這提高了其對生物媒介的抵抗能力、提升了木材質(zhì)量、提高了其生產(chǎn)效率，并使中國在土壤修復(fù)方面取得了探索性的優(yōu)勢。

^{△ 在中國的黃土高原地區(qū)，棗樹呈階梯狀排列成行。圖中這樣的土地恢復(fù)項目通過農(nóng)林混合來提高土壤肥力。? Jim Richardson}

一個有賴于土地的未來

從蜜蜂到農(nóng)藥、鎘，再到楊樹，土壤在聯(lián)系起那些相互依存的因素中扮演著不可或缺的作用。其提供著諸多的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，但卻飽受侵?jǐn)_。土壤是一種不可再生的資源，它的保護(hù)和可持續(xù)管理對于食品安全和我們的未來都至關(guān)重要。

“隨著對我們這個時代的重大問題研究的不斷深入，我們便會愈發(fā)意識到，這些問題不能被孤立地理解。這些問題是系統(tǒng)性的，這意味著問題間相互聯(lián)系、不可分割。”

——弗利喬夫·卡普拉

旨在提升土壤有機(jī)碳的改進(jìn)的農(nóng)業(yè)和土壤管理實踐（例如農(nóng)業(yè)生態(tài)、有機(jī)農(nóng)業(yè)、保護(hù)性農(nóng)業(yè)和農(nóng)林業(yè)）帶來了多重效益。這些最佳實踐可使土地維持其富含有機(jī)質(zhì)的肥沃土壤，可供土壤表層的植被良好生長，它們所需的化學(xué)制劑施用量更少，也能夠促進(jìn)作物輪作和提升生物多樣性。這些健康的土壤也不易被侵蝕和沙漠化，并將持續(xù)提供包括促進(jìn)水文和養(yǎng)分循環(huán)在內(nèi)的重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，這對保持和增加食品生產(chǎn)來說非常關(guān)鍵。如果我們能夠像重視我們餐桌上的晚餐一樣重視土壤健康，那么土壤必定會受到更多的關(guān)注，相關(guān)的研究也一定能越來越多。

注：原文中英文全文刊發(fā)于《景觀設(shè)計學(xué)》2015年第6期“健康土壤”專刊。

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