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姗姗来迟,中国开始转基因农业产业化试点

与常规玉米相比,转基因玉米品质更好 | 图源:pixabay.com

编者按

2021年12月30日,在第十届全国媒体转基因报道研修班上,农业农村部科技教育司农业转基因生物安全管理处处长刘培磊称,为解决当前农业生产中面临的草地贪夜蛾(参考“飞蛾来袭,转基因玉米却来不及种了”)和杂草危害问题,2021年农业农村部对已获得生产应用安全证书的耐除草剂转基因大豆和抗虫耐除草剂转基因玉米开展了产业化试点。刘培磊表示,试点结果表明,转基因大豆、玉米抗虫耐除草剂特性优良,增产增效和生态效果显著,配套的高产高效、绿色轻简化生产模式也逐步形成。转基因大豆除草效果在95%以上,可降低除草成本50%,增产12%;转基因玉米对草地贪夜蛾的防治效果可达95%以上,增产10.7%,且可大幅减少防虫成本。针对中国转基因农业开启产业化试点,上海交通大学安泰经济与管理学院特聘教授崔凯受《知识分子》邀请,分享了他的观点。

撰文|崔凯(上海交通大学安泰经济与管理学院特聘教授)

责编|邸利会

最近,国家从战略上更加关注粮食安全和绿色环保问题,停滞不前的转基因产业化开始悄然启动。

转基因的科学原理,已经有了不少专业解读。然而部分民众或不相信,或看不懂,进而心存疑虑。然而,不管如何争论,一个事实是,地球上的人口仍以每小时1万人的速度增长。我们无法跳脱的现实是——

 

什么都可以放弃,唯有食物不可或缺。

图1 中国大豆供应结构

1、紧缺的耕地  

2021年,中国粮食总产量达到6.8亿吨,加上进口的1.6亿吨粮食,合计8.4亿吨。按照重量折算,中国粮食的对外依存度不到20%,还算岁月静好。

不过,将进口粮食换算成耕地面积,数据就不那么令人淡定了。

进口的1.6亿吨粮食中,1亿吨大豆的生产需要8亿亩耕地,0.6亿吨其他谷物又会消耗掉1亿亩耕地。此外,中国每年还进口约0.1亿吨的肉类和奶粉,消耗的饲用谷物进行折算,又需要1亿亩耕地。

三项合计,相当于进口了约10亿亩耕地。中国自有耕地20亿亩,如果按照面积折算,我们的粮食对外依存度超过了30%。

“爱上一匹野马,可是家里没有草原”,中国人均只有900平方米耕地,只有美国的1/6和俄罗斯的1/9。要在30米见方这样一小块土地上生产出喂饱一个人的食物,谈何容易?如果再遇到水旱灾年(不管十年一遇还是百年一遇),更加是个挑战。

今天,我们的餐桌似乎空前丰盛,粮食安全被很多人所忽视。但过去20年,中国粮食进口量占全球的份额已经从5%提高至30%。今天的中国,85%的大豆和10%的玉米需要依赖进口。 

大豆 “沦陷”,有人或许会问:扩大国产大豆的种植面积,不行么?简单说,不现实。

水稻、小麦、玉米和大豆是中国粮食大家庭的 “四个孩子”。如果要实现大豆自给自足,意味着一半的耕地要用来种植大豆,那么水稻、小麦和玉米该怎么办?手心手背都是肉,权衡利弊,我们必须优先保证主粮的自给率,用 “牺牲” 大豆节约出来的耕地种植稻麦。

 

2、如何把饭碗端在自己手里? 

曾有朋友问我:如果完全自给自足,中国究竟可以养活多少人?我们可以来做个测算。

单纯依靠国内生产的6.8亿吨粮食,中国可以养活10亿人。预计2025年,中国会达到14.2亿的人口峰值,2050年人口缓慢减少到12亿,2070年再减少到10亿。也就是说,50年后的中国才可能实现粮食自给自足。

今天乃至今后很长时间里,中国的粮食还得进口。

不过,以大豆为例,全球大豆贸易量为1.7亿吨,巴西、美国和阿根廷三个国家占比超过90%,且几乎都是转基因品种。 

面对现实,公众对转基因的态度也许已经并不重要,因为我们别无选择。

很多人都说:“我坚决不吃转基因。” 其实,今天要在中国找一个没有吃过转基因食品的人真的很难,转基因食品已经在我们的餐桌上。

你可以不购买转基因豆油,但转基因豆粕是畜禽饲料重要的蛋白源,有多少人可以不吃肉蛋奶?中国每年进口1亿吨转基因大豆,折算下来人均消费140斤。

图2 世界粮食主要出口国示意图 

过去的世界粮食市场,曾经被ABCD四大粮商(ADM、邦吉(Bunge)、嘉吉(Cargill)和路易达孚(Louis Dreyfus))独霸天下。这四家公司都诞生于1818年到1902年之间,有着百年荣光,是全球粮食市场的 “老人”。今天,依托 “世界第一粮食进口国” 的超级地位,央企中粮集团已经发展成为仅次于嘉吉的世界第二粮商。

然而,值得注意的是,北美、南美、欧洲黑海地区和太平洋地区等粮源主产区已经被国际粮商瓜分完毕。它们在当地建立起强大的采购、仓储和物流体系,特别是掌控着码头资源。

在中国的进口粮食中,很大一部分仍是要通过国际粮商完成采购。也就是说,在粮源控制环节,我们仍存在 “软肋”。

中国的大豆进口量相当于全球贸易总量的60%,然而大豆定价权并不掌握在中国人手里,这才是我们真正的痛。究其原因,这牵涉到二战以后的国际秩序、以美元为中心的国际货币体系、WTO规则和全球农产品期货市场等复杂问题。

更严重的是,美洲大豆从地球另一端漂洋过海运到中国,加上关税,到岸价还比国产大豆要便宜10-15%。原因是什么?

归根结底,是我们的农业 “生产力” 落后于别人。

中国大豆的平均亩产只相当于美国的60%,巨大的产量差距一方面是土壤质量和田间管理,另一方面则是对方转基因品种的优势——别人可以种植,我们不能。

 

3、超负荷的开发种植  

粮食生产会大量消耗耕地、淡水、农药、化肥,农业机械作业也会排放出大量二氧化碳。进口粮食不仅是在进口资源,也是在进口青山绿水和蓝天白云。如何在实现粮食安全的同时,实现农业的可持续发展?这是摆在我们面前的一项战略议题。 

为了喂饱14亿人,中国连续多年对土地进行超负荷的开发种植,这在其它国家是极为罕见的。

过去40年,中国粮食产量增长了1倍,化肥用量却增长了3.5倍。平均每生产100斤粮食,在中国要施用6斤化肥,是发达国家的2倍。

此外,中国农药使用量是世界平均水平的2-3倍。

在我的少年时代,晚霞下蜻蜓飞舞,夏夜中蛙声一片。今天,这种画面已经不复存在,成为了回忆。过量用药不仅会危及食品链安全,还污染了耕地和环境。 

现代农业用机械进行强力翻耕,农田像拉链一样一会儿被挖开,一会儿又被合上,相当于给土壤 “开膛破肚”。深层土壤裸露在阳光下,宝贵的水分会蒸发流失。日晒雨淋下,有机质快速分解,优质土壤大量流失,土壤生态圈遭到破坏。狂风掠过,还会形成沙尘天气。 

当然,很多地方推行免耕法,对土壤的扰动变少。然而,免耕方式下,杂草也会野蛮生长,需要用除草剂进行强力控制。然而有些除草剂 “见绿就杀”,良莠不分。

为了控制虫害,农民们也不得不大量使用农药,不仅污染了环境,也使害虫产生了抗药性,人畜中毒事件也时有发生。

转基因作物为解决这些难题开辟了新的途径。

今天,全世界大约50%的转基因作物转入的是抗草基因,10%转入的是抗虫基因,另外40%则是同时转入了这两种基因。

欧洲研究人员对全球转基因种植的综合调查分析显示:转基因农业可减少37%的农药用量,增加22%的作物产量,使农民增收68%。

利用转基因技术,育种家培育出能够抗草甘膦的作物品种,这相当于给作物穿上 “防护服”,可以放心地施用除草剂,为 “免耕法” 提供保障。而通过转基因技术培育出 “抗虫” 品种,转入对害虫有专一毒杀作用的Bt(苏云金芽孢杆菌)蛋白(当然,这种蛋白对人体无害),不仅可以减少农药用量,而且比农药有更好的杀虫效果。 

今天,全世界转基因种植面积约为2亿公顷,占耕地总面积的1/7;80%的大豆、棉花和30%的玉米、油菜都是转基因作物。

美国是转基因作物全球第一种植和消费大国,玉米、大豆和油菜的转基因种植比例均超过90%。而中国转基因作物种植面积约为300万公顷,排在世界第7位,占比仅为1.5%,主要品种是转基因棉花。

1990年代,棉铃虫在中国大面积爆发,减产幅度甚至超过30%。虫害愈演愈烈,棉农不得不大量使用农药,不仅污染了环境,也使害虫产生了抗药性,人畜中毒事件也时有发生。1997年,育种家通过转基因技术培育出 “抗虫棉”,拯救了棉花产业,今天在中国的种植比例已经超过95%。 

当然,按照 “三步走” 的政策,中国应该会先推进转基因玉米和大豆的种植。玉米和大豆虽然不是主食,但却是饲料的主要成分。

中国每年产出8000万吨肉、3500万吨禽蛋和3500万吨牛奶。肉蛋奶消费增加,主粮消费就会相应会减少。或者说,玉米和大豆构成的饲料将间接替代了水稻和小麦,为粮食安全提供支撑。

 

4、只模拟,不实战?

中国人多地少,化肥和农药的用量已经几近极致,未来粮食增产只能越来越多的依靠育种家。

为了喂饱地球上的77亿人口,育种家们利用杂交、诱变育种、基因工程等现代科技手段,想方设法转入提升谷物性状的基因,优化种植密度和叶片角度,提高光合效率;或者让更多的干物质汇集到种子而不是秸秆中;或者让谷物耐旱、抗病虫、抗倒伏,进而减少灾害损失。

远古时期,人类选育成一个品种要历时千百年。100年前,杂交育种技术开始得到应用,将自然界中亲缘相近的两个品种进行自然杂交,筛选出一个新品种大约需要十年。30年前,转基因技术可以将蕴含某个优良性状的基因直接转入到农作物中,效率大大提高,五年左右就能培育出一个新品种。当今全球种业市场中,转基因种子的市场份额已经超过一半。 

杂交育种曾对中国粮食增产做出过重大贡献,以转基因为代表的基因工程育种则是未来的发展方向。育种家需要借助跨物种的基因转入,进而获得更大的变异和更优良的性状。

比如,玉米的光合效率比水稻要高出30%-50%,产量也比水稻高出近一倍。如果把玉米的高光合效率基因转到水稻中,就能够打破水稻的产量天花板。然而玉米和水稻之间存在生殖隔离,不能实现杂交。这时候,就需要借助通过转基因技术,才可能打通它们之间的 “任督二脉”,实现超远缘育种。袁隆平先生晚年就在从事这方面的研究。

国际一流的种子机构已经开启基因编辑和智能设计育种,在基因编辑工具、全基因选择算法、合成生物元器件等领域掌握了核心技术,实现育种的精准化、智能化和工程化。

中国育种家也取得了很多转基因育种成果,然而新品种不仅要在实验室里接受分子生物学研究,更要在田野中经受风霜洗礼,方知优劣。

如果在转基因产业化环节徘徊不前,就像一支军队只在电脑上模拟演习,不进行实战演练。长此以往,损失的是中国种业的国际竞争力。 

由此可见,转基因农业涉及到粮食安全、环境保护、种业国际竞争力和全球农业资源配置等一系列错综复杂的利益关系。 

2050年世界人口将接近100亿,化学农业正在给地球环境造成沉重的压力。我们需要分析世界农业的发展趋势,用全新的战略眼光对转基因农业加以审视,“不谋一域者,不足谋一事”。

 



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