转基因农业的环境影响

『时间:2015.05.08』『主讲:顾有容』『 整理:猴仔』

为什么要讲这个东西?首先,转基因是现在很热的一个社会话题,但这完全是个被炒作起来的话题。总的来说这个话题是不值得关注的,因为它本身其实是非常小的一个改变。

所谓的“转基因之争”的本质,首先是政治问题,其次是经济问题,再次是有些人在发疯或者搞笑的问题——对,我说的是绿和乌有顾秀林、陈一文之流,以及崔永元……转基因的科学问题完全不存在争议,媒体在向公众传播的时候刻意营造这里有科学上的争议的氛围,实际上是错误的。

转基因技术的科学问题和食品安全问题都有定论,我觉得没有必要讲。而且也讲到吐了。但是环境问题是一个公众完全不感兴趣的领域,尤其是农业相关的环境问题,公众想关心也不知道从哪关心起。嗯,其实不应该用“问题”这个词,好像转基因农业真有什么环境问题似的……所以我用了中性的“影响”。

(顺便吐槽,我说公众不关心环境问题,意思是公众以为自己关心环境,其实根本没关心到点子上。连问题是啥都不知道就说自己关心,关心个啥啊……)

OK 现在是互动环节,请做如下选择题:

(大家七嘴八舌,每个选项都有人选,以选B和调皮选F的为多数。)

答案是C!

解释一下,ADF不用说了肯定不是。B是信息技术革命。E是二战后开始的大量使用农药化肥和新的耕作方法以增加农产品产量的一次变革,也就是被早期的环境运动鼓吹者比如蕾切尔卡森所鄙视的那一次。我说你们都不够鸡贼啊,今天说的是环境影响嘛,所以肯定是选环境运动啊。

那么环境运动是什么?

所谓环境运动是上世纪六七十年代开始的,以《寂静的春天》的出版为标志的一次思潮。精英阶层开始反思农业中大量使用化学合成的农药和化肥对环境带来的损害。

但是农业生产的产量是一个始终存在的问题,不能说为了保护环境就不杀害虫了,不然地球上这么多人,你们打算把谁饿死?

因为倡导环境运动的科学界人士大多是生物学和生态学背景的,所以生物防治成为了一个理所当然的选项。当时新兴的生物技术也就成了被环境运动寄予希望的对象,在那之后不久,转基因技术就在欧洲的实验室里诞生了。(插播一个花絮,当时主导环境运动的科学家基本上都对生物技术抱以期望,所以后来科学家们对现在的环保组织玩命抵制生物技术表示非常不理解。他们开创的事业其实已经被后来这些人歪曲了。所以绿和创始人之一Patrick Moore说现在的绿和反科学反人类。)

在环境运动的诸多精神遗产中,转基因农业取得了显著的生态效益。即便不是冠军,也肯定是第一梯队的。注意!我说的是效益——benefit!

直接的效益有两方面:第一是减少杀虫剂使用,这个很好理解,因为现在全球大规模商业种植的转基因作物就是抗虫的,作物自己能抗就不用打药了。我知道有些人会质疑这个说法,那么具体的细节我晚点说,以上是个事实,暂且接受一下。

第二是减少温室气体排放,这主要是因为种植转基因作物改进耕作方法而减少了化石燃料使用,同时因为不需要耕地除草而减少了土壤温室气体的排放。

光有观点还不够,那么我们来看看数据。世界上第一种商业化种植的转基因作物是烟草,1994年批准在欧洲种植,后来因为政策改变不让种了。美国开始大规模种植GMO大概是1996年的事,所以现在很多这个领域的多年review都以1996年作为起点。比如说我引的这两篇,都是回顾96年到2011年间转基因农业的环境影响。

在讨论转基因农业的环境效益的时候,我们需要引入一个指数,即环境影响指数EIQ。

这也是个IQ,不过跟智商不同是,这个数字越低越好……它是康奈尔大学1992年开发的一个用于评价农药环境影响的模型,从农药对使用者、农产品消费者和自然环境的影响这三方面各自赋值,然后加权后计算。大概是这个样子:

具体计算细节我们不用操心,可以简单理解为EIQ降低了,环境的负面影响就小了。小康有个数据库可以查具体的EIQ值。因为不同的农药对环境的影响效果不一样,所以显然不能单纯用施用量来评价,这就是EIQ被广泛使用的原因,现在还没有更好的用于评价农药环境效益的模型。顺便说,这个模型比特么一般傻逼媒体惊呼“XX农产品检出OO成分长期食用或可致癌”不知道高到哪里去了。

我们在回顾转基因农业的环境影响的时候,会看到两组数据,一个是活性成分施用量的变化,一个是EIQ的变化。这个样子:

这是2007年的数据,可以看到,96年-07年这12年间,全世界改种转基因作物的土地总共减少了2.85亿kg的活性成分使用,同时减少的EIQ是 13776个million。ps,所谓field EIQ是用某种农药的每公顷施用量乘以它的EIQ。红圈里的是转基因抗虫棉。这玩意主要在中国和印度栽培,所以这个占到全额的将近一半的数字,是由这两个发展中国家贡献的。这个数字反过来理解,也可以看出在有转基因抗虫棉之前,棉花的农药是个多么大的环境威胁。

当我们审视96年到11年的数据时,会发现一个奇怪的现象,如图:

对于转基因抗除草剂大豆来说,在巴西等几个南美国家,除草剂活性成分的施用量还上升了很多。这件事经常被反转人士用来攻击说转基因作物的种植不仅没有减少农药使用,还增加了。但实际情况是怎么回事呢?是因为不同的除草剂单位面积施用量不同,EIQ也不同,我们看下面这组数据:

绿圈里的是给转基因抗除草剂大豆田里用的广谱低毒除草剂草甘膦,产品名是农达,你们肯定都听说过。它的EIQ是15.33,每英亩用2磅。红圈里的是著名农村自杀利器、冲动人士的最爱——百草枯,也是广泛使用的广谱除草剂,它的EIQ是92,每英亩用0.54磅。所以当农民由百草枯改用草甘膦的时候,活性成分施用量是必然会上升的,但是算下来,单位面积EIQ仍然下降了。所以之前那个奇怪的表里,后面EIQ都是减少的。

评估农药环境影响的时候不应该只看用量。有时候我们跟人论战转基因,说到这个话题的时候,会打赌说百草枯的EIQ是草甘膦的6倍,那我喝6口草甘膦你喝一口百草枯,敢不敢?至今没有敢应战的(喝一口百草枯会有啥下场各位请自行善用搜索引擎……)。

这里还有个八卦:大家看大豆那个表,巴西上面是阿根廷,它的除草剂活性成分施用量是下降的,原因是阿根廷种HT大豆起步比较早,相关的种植管理技术比较成熟,所以也越用越少了。巴西的HT大豆是从阿根廷偷的种子,就是看人家种的好赚了钱眼红,所以偷回来种,后来也成了气候。因为HT大豆的抗除草剂性状是可以通过杂交或者自交传给后代的,所以阿根廷和巴西的农民根本就不从孟山都买种子,也不交专利费。孟山都打了很多官司,但是也收不到钱,后来无奈之下只好跟阿根廷政府商量,他们出口的转基因大豆一律加收2%的税。特别倒霉有木有……

孟山都公司
孟山都公司

( 【莉莲】:孟山都公司(Monsanto Company)是一家跨国农业公司。 该公司目前也是转基因 (GE) 种子的领先生产商,孟山都总部设于美国密苏里州圣路易斯市)

反转控老说什么转基因不能留种,扯淡的,根本没关系好吗!OK 不纠缠技术细节,我们回到棉花:

因为Bt抗虫棉是几乎不需要喷洒农药的,所以它减少的活性成分施用量十倍于转基因大豆。我圈出了中国和印度,可以看看这个减少量有多大。

关于转基因抗虫棉,也有一些八卦:大概在95年前后,中国的棉花种植遭遇了一次巨大的危机。因为长期大量使用剧毒的农药,中国的棉铃虫已然进化了。已经可以在农药里游自由泳了。当时中国紧急从孟山进口了一批转基因抗虫棉种子。当时这个种子很贵,一斤42块钱,而传统的棉花种子两块钱一斤。农民都精着呢,不见好处谁特么愿意种这么贵的东西。于是天朝就动用了大杀器:产棉区每个农村中小学生,放学的时候必须带一斤抗虫棉种子回家,不然你明天就别来了。这种显然会遭到万人唾骂的政策收到了奇迹般的好结果。

(【桃李春风】:然后留种子了不用买他们的了吗?

【顾有容】:棉花是严格异交的东西,F2代性状分离严重,需要年年制种,不能自己留的。)

棉花不再被虫吃了是显然的,后来算成本,种子也没有那么贵。因为传统的棉花种子是不脱绒的,发芽率很低,而孟山都这批种子处理过,发芽率高不说,还附赠全套种植技术,算下来,农民在种子上投入的成本相当于只高了一倍,而省下的农药钱和多收的棉花,利润数十倍于此。

这个案例非常奇葩,还收入了哈佛商学院的课程——奇葩在极权对市场行为的正确导向作用,而且是以完全错误的方式……然后这个故事发生了一定程度的逆转——逆转是这样的……天朝觉得老跟孟山都买种子不是个事,就决定开发自己的转基因抗虫棉。这个任务交给了农科院生物技术所的郭三堆团队,该团队用了3年时间,把孟山都的转基因棉花技术整个盗版了。因为转基因技术是非常容易逆向工程的……于是这种“自主知识产权”的抗虫棉如今占到了中国80%以上的棉花种植面积。本来这也没啥,耍流氓不要紧得到好处就行了对吧?问题是,在这以后相关研究机构再没有丝毫进步,现在印度都种上第二代转基因抗虫棉了,中国还在种第一代的……这事说起来总归是很丢人。

印度的转基因棉花种植起步比中国晚多了,而且最开始政府是不让种的,那他们是怎么开始种的呢?历史在这里“惊人地相似”了一次,印度的转基因棉花种子是从中国偷的……说是从西藏带出去的。一开始国家禁止种,棉农就偷偷种,后来就成了气候。然后议员们投票的时候就不得不考虑棉农的呼声了,人家是民主国家嘛……印度当然也没什么能力自己开发新的转基因品种,但是他们在引进国外品种这件事上比中国现实和开放一些,所以现在他们有更好的品种可用了……

好了农药讲差不多了,再看看温室气体排放:下面是2011年一年的数据。

因为前面说过的原因,这一年转基因农业相比传统农业减少燃料使用7亿多升,减排二氧化碳18亿多千克,折算下来相当于减少了84万辆小车(按2.25吨每车每年算)。

(【莉莲】:怎么解释相关性?

【顾有容】:不是相关,是因果。)

我们可以注意到,减排的大头是阿根廷的HT大豆占了大头。这就是由于种植转基因作物带来的耕作方式改良造成的结果。首先,不用耕地了,减少农业机械使用和土壤温室气体。然后除草剂喷过之后地里只有大豆还站着,收割脱粒都更容易了。

我另外圈出来的一个数字是抗虫棉造成的减排,这个数字很有喜感,它很小,如果你们回头看刚才那个减少农药使用的数据,会发现这一点非常不成比例。原因是种植抗虫棉的主要是中国和印度还有些杂鱼国家,这些国家喷洒农药不是用的农业机械,而是人力的背负式喷洒器。

除此之外的农业机械化程度也很低,反正也省不下来的意思,所以没把这个算减排。但减少劳动力使用同样也是减排,也就是说,转基因农业造成的减排比这个数字实际上是更大的。

(【莉莲】:这个数据只是测量的作物产区的吗?

【顾有容】:数据只是产区的,根据具体面积和产量算出来的。)

两大块好处都说完了,这些在现在的农业领域都是独一份,别的技术做不到的。

接下来要黑一下有机农业。

跟转基因技术一样,有机农业也是环境运动的精神产物。它的基本理念是“把土地当做一个生物体”,具体在操作层面就是注重农业经营的环境友好和可持续性。后来添加了若干具体标准,比如说不用化学合成的农药和肥料——注意不是不用,是不用合成的。

因为有机农业的经营方式需要大量的人力,比如说用于除虫除草,所以有机农产品的售价都很贵,尤其是在人力成本高昂的发达国家。渐渐地它变成了一个靠高价和(不知道对不对的)环保理念吸引有钱客户的产业。

我们知道有机农业的从业者一向喜欢攻击转基因技术,这完全是因为利益上的原因。虽然转基因农业实际上并不对有机农业构成威胁,这俩的用户都不是一类人好吧……但是有机农业从业者为了说自己的产品好,就得树一个不好的靶子,正好现代社会大家吃饱了撑的也喜欢幻想个田园生活纯天然无污染什么的,于是转基因技术就躺枪了。

这里面的心理机制比较复杂,简单来说就是有机农业是迎合人天性中不信任自己不了解的事物的那一面,而生物技术比起“纯天然无公害”显然是难理解多了,活该躺枪对不对……嗯但是作为消费者,反正不愿意动脑子那就交智商税呗。另外,有机农业从业者中的激进派还随时都在鼓吹这是解决农业环境问题的不二法门。这号人我们平时就有机会接触,大家都留心点,人家只是看上你口袋里的钱。

有机农业的环境影响真的那么好吗?我们拿跟它相爱相杀的转基因农业来对比一下。

首先是种植规模:转1.7亿公顷 vs. 有0.37亿公顷。全球有机农业的面积不到转基因农业的1/4。假设这二者的单位面积环境效益相当,有机农业的总效益也就不到前者的1/4;

第二,平均产量。转:略高于传统农业 vs. 有:传统农业的50-70%。现在种植的转基因作物没有针对高产的性状,但可以通过减少病虫害和收获中的浪费,节约出来产量的20%。而有机农业的产量一般只能达到传统农业的50-70%。对于大豆这种不太依赖肥料的作物,在不计成本精耕细作的情况下,有机农业可以达到和传统农业相当的产量,但这样的大豆得有多贵,大家可以想象一下。顺便说,现在养活全人类的粮食压力是客观存在的。因为单位面积的产量低下,有机农业等于是把这块土地需要养活的人转嫁了一部分给其他的土地,同时还得利用其他土地产生的有机物作为肥料,这是非常自私的。尽管实施有机农业的土地确实更加的“可持续”,但这是建立在牺牲其他土地利益的基础上的。

(便吐个槽哈。国内经常有些开有机农场的傻X,号称他的农场就靠草养鸡鸭鹅、鸡鸭鹅粪喂鱼施肥、鸡鸭鹅还给庄稼除草除虫于是可以自循环不用饲料肥料就能出农产品blablabla……这不是农场,是聚宝盆吧……就靠阳光雨水西北风就能产出瓜果菜肉蛋?就算植物会光合作用,特么氮磷钾从哪来?无输入却有输出,这特么不需要专业知识也能看出来是扯淡对吧?

总之吧,比骗子更傻的人总归是有的所以这号农场也能生存下去……但是亲爱的旁友们,你们希望交这笔智商税吗……)

第三,单位面积碳排放:前面说过,转基因农业的碳排放低于传统农业,而有机农业的就不一定了。据牛津大学2012年的一篇文章,欧洲市场上的有机水果、猪肉、牛奶之类的产品,其单位产量的碳排放比传统农业还高。这个结果相当的打脸,本来有机农业就没有证据特别坚实的环境效益,这一来,哦豁,还倒回去了……

(【鱼鲸】:有机大概还是想走可循环发展道路吧,就比如说桑吉鱼塘啊。

【顾有容】:桑基鱼塘要施肥的啊亲……肥从哪儿来啊?不用化肥的话就是有机肥农家肥,那是别的地上产出来的呀!你有机农田用了让别的地去施化肥?算盘打得很好嘛小鬼。)

第四,EIQ的变化,希望你们还记得这个词……前面说了转基因农业的EIQ降低效应。有机农业不用化学合成的农药,是不是EIQ就低到喜大普奔呢?显然不是。有机农业还是用农药的,只不过是“纯天然”的农药。比如说抗虫转基因作物里转进去表达的Bt蛋白,就是有机农业用量最大的一种生物农药——这时候反转有机控倒不吭声了。这里有一张表,对比了一些常用合成农药和有机农业用生物农药的EIQ对比:

这是《寂静的春天》里喷过的马拉硫磷:

它下面的两种分别是鱼藤酮和藜芦碱,都是“有机农药”。 EIQ都比万恶的马拉硫磷高多了。当然,我们说过,不谈施用量光看EIQ就是耍流氓。

我这里没有有机农业具体的使用数量数据,不能妄言,但这类生物农药的效果一般都不太好,要么杀灭效果不够要么太容易降解,很多时候都需要大量使用,或者是换成人力除虫。这就意味着在降低EIQ和降低碳排放之间,有机农业只能二择其一不能兼得。

总的来说,有机农业的“可持续性”是有相当高的成本的,它显然不是解决全球农业环境问题的有效手段。但是用在诸如水源地、保护区边缘这类缓冲地带,以高成本保护自然生态系统,还是有用的。这其实也就是生态补偿的意义所在。

反观转基因农业,其实这些生态效益也并不只是转基因作物的功劳——虽然这是个决定性的因素——而是整个农业系统进步的结果。农业是人类最大的人造生态系统或曰反自然行为,从保护生物学的角度出发,限制这一行为的规模也就是保护自然。要限制农业的规模,就要求农业能在有限的耕地面积产出更多的食物。从这个角度上来看,农业技术的进步是保护自然不可或缺的、甚至是最重要的推动力。

最后还有个事要黑,和主题无关,是食品安全领域的。转基因大规模商业化种植并投入市场17年了,没有发生过一起食品安全事故。而有机农业每年都有来自粪便肥料的致病菌污染导致的大规模食物中毒事件。比如说貌似12年吧,欧洲的有机黄瓜感染O157大肠杆菌,3000多人生病死了57个。两相对比,诸位会选择哪一个作为自己的食物?好了说完了。

转基因作物的环境风险评估及控制,这个我下回再讲吧。

下面进入提问环节。

【LuckMonkey】:弱弱问一下从专业科学的角度来讲杂交和转基因是一回事吗? 中午和同事几个为这个还争论了一番!

【顾有容】:当然不是一回事了!杂交是瞎搞,转基因是精确定位……

【肖恩】:杂交是同一种作物或同一类(例如都是植物),转基因可以转各种其它种类的基因,例如病毒,细菌。这也是反转人的一个论点。

【晏宇恒辰】:请问您说的种植转基因可以带来耕作方式的改良,请问这个具体表现在什么方面呀?

【顾有容】:主要是免耕技术。其实这是除草剂带来的好处。耕地的用处是把杂草翻下去,但用了除草剂就不用翻了。以前用广谱除草剂,草跟庄稼一起干掉了,所以也不好推广免耕。后来有了抗除草剂的庄稼,嗯哼,你懂的。

【年高】:为什么这几年民众都提转基因色变?

【顾有容】: 被忽悠的。

【年高】:转基因就是好还是坏?

【顾有容】: 今天论证了,环境上来说是好的。

【发条橙子】: 目前来看转基因食品安全性更高,未报道食品安全性问题,那理论上有没有潜在的安全威胁?

【顾有容】:有啊当然有啊,睡觉都可能被枕头闷死。转基因食品吃的时候还要过嗓子眼咧,噎着怎么办?风险就是这个了。好吧科学的说法是“没有比传统食品更大的风险”。

【桃李春风】:转基因致癌到底是被怎么论证出来的啊?

【顾有容】:论证个屁,都是瞎编的好吗。

【龙逸天尊】:大家都用了统计学的概念。

【马蹄】:大量使用农药和除草剂真的没问题吗?

【顾有容】:没人说没问题啊……但是两害相权取其轻啊。稍微吃点农药和饿死之间你选哪个?

【马蹄】:是不是只要不用转基因,国人就必定饿死呢?只要不用转基因,不吃农药,唯一的结果就是饿死?

【魔术师】:饿死还不至于,但是肯定能饿个半死。

【马蹄】:不用现代农业技术,跟不用转基因是完全两码事,转基因只是现代农业技术之一。

【小博士】:说之一是因为没有之二。

【顾有容】:生物技术是目前农业技术进步的最有希望的方向,说不用的人得拿出替代方案啊。

【莉莲】:有转基因草莓吗?

【顾有容】:实验室里有,商业化种植的没有。

【莉莲】:那农残是需要当心了。

【顾有容】:草莓还好啦。草莓的生产方式决定了不可能有很多农残。 大棚栽培+地面覆膜。

【莉莲】:花生也还没有转基因是吧?

【顾有容】:花生也没有。所有写非转基因花生油的都是臭流氓。

【小扛】:抗虫基因使用对昆虫的选择压会不会加速选出抗药的昆虫?

【顾有容】:会,但是也无所谓其实。新的种植技术一般会在田里留下害虫保护区,种一点不抗虫不打药的,专门让害虫吃,这样就能极大延缓耐药害虫选择的过程。

【叶子】:总而言之,转基因是对人体无害是吗?

【顾有容】:嗯,有害的不会上市的。农民和种子公司都不是傻逼,真有害的话吃出问题来了还不被人告死。

【小博士】: 转基因作物会不会污染野生种的基因?

【顾有容】:会,但是概率很低,而且所谓污染也谈不上。

【莉莲】:转基因产品会有流通过程的监督吗?像一些药品那样。

【顾有容】:没有啊,食品为毛要像药品那样监督?

【莉莲】:好的,因为你刚才说出问题会被告死,我就想有没有办法追溯来源。

【顾有容】:看清楚,我说的是食品不用像药品那样监督。来源当然有……

【叶子】:既然没问题,为什么可以炒作的这种地步,为什么没人出来声明下?

【顾有容】:有啊,国家也好我们也好,科普了那么久,有人信吗。

【叶子】:主要是平时看的都是负面的。

【顾有容】:因为负面更容易传播。

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