独立报告:全球转基因作物的社会经济与环境影响(1996-2012)

2014-06-30 | 作者: PG Economics | 标签: 格雷厄姆•布鲁克斯 独立报告

翻译:基因农业网(王晓肖,沈文荷)

概要与结论
本文分析了自大面积商业化种植17年里,转基因(GM)作物对全球社会经济与环境影响。它侧重于其对农业水平的经济效益影响、生产效益影响、因杀虫剂与除草剂使用量的变化而导致的环境影响以及对减少温室气体(GHG)排放的贡献。

农业收入效益
GM技术对农场收入有显著的积极影响,该影响来源于生产力提高与效率提高的结合(表格1)。2012年,全球直接受益于GM作物的农业收入是188亿美元。这相当于使全球四大主要农作物---大豆、玉米、油菜以及棉花的产值增加了5.6%。自1996年以来,农业收入增加了1166亿美元。

2012年农业收入的最大增长来源于玉米,其中主要是产量增长。2012年由转基因抗虫(GM IR)玉米创造的67亿美元的额外收入,使转基因作物种植国家的作物产值增加了6.6%,相当于使2012年全球2260亿美元的玉米产值增加了3%。自1996年以来,GM IR技术部已累计使全球种植玉米的农民的收入增加了323亿美元。

因为高产量与低成本,棉花也获得了可观的增值。2012年,采用转基因作物国家的棉花农场收入水平增加了55亿美元,且自1996年以来,棉花增值共计377亿美元。2012年的收入增加相当于使这些国家的棉花增值13.5%,使全球棉花产量增加了11.5%,达到470亿美元。就两种新棉花种子技术的产值增加而言是很可观的。

农业产量的显著增加同样来自于大豆与油菜行业。2012年,转基因抗除草剂技术在大豆中的应用使农业收入提高了48亿美元,并且自1996年以来使农场获得了370亿美元的额外收入。油菜行业(主要是北美)产生了36.6亿美元的额外收益(1996年至2012年间)。

表格2总结了转基因作物种植的主要国家的农业收入影响。重点是由南美(阿根廷、玻利维亚、巴西、巴拉圭以及乌拉圭)转基因抗除草剂大豆以及中国和印度的转基因抗虫棉花,以及美国一系列的转基因品种带来的重要的农业收益。表格也说明南非、菲律宾、墨西哥以及哥伦比亚的农业收益的提高。

表格3显示,就发展中国家与发达国家农民收益比较而言,在2012年46.2%的农业收益是由发展中国家的农民取得。发展中国家农民的这些收入增长的绝大部分来自于转基因抗虫棉花和转基因抗除草剂大豆。在1966年至2012年十七年间,发展中国家农民的收入增长涨幅达到了49.9%(581.5亿美元)。

表格4显示,就四种主要转基因作物而言,2012年的总成本相当于总收益(包括农业收入增长加上支付给种子供应链的技术成本)的23%。

对发展中国家的农民而言,总成本相当于总技术收益的21%,而对于发达国家的农民而言,该数字为25%。尽管不同国家情况有所不同,发展中国家农业技术收益比发达国家更高仍反映了一些因素,比如发展中国家对知识产权保护及强制执行的无力以及基于每公顷农场收入的更高平均水平。

表格1:1996年至2012年间全球转基因作物获得的农业收入:百万美元

性状
2012年农业收入增长
1996年至2012年农业收入增长
2012年转基因作物额外收益占采用转基因作物国家该作物总产值的百分比(%)
2012年转基因作物额外收益占全球该作物总产值的百分比(%)
转基因抗除草剂大豆
4,797.9
37,008.6
4.4
4.0
转基因抗除草剂玉米
1,197.9
5,414.7
1.2
0.5
转基因抗除草剂棉花
147.2
1,371.6
0.4
0.3
转基因抗除草剂油菜
481.0
3,664.4
4.9
1.3
转基因抗虫玉米
6,727.8
32,317.2
6.6
3.0
转基因抗虫棉花
5,331.3
36,317.2
13.1
11.2
其他
86.3
496.7
未提供
未提供
总计
18,769.4
116,590.4
6.8
5.6

注释:所有值均是标准值。其他=抗病毒木瓜和西葫芦以及抗除草剂甜菜。总计不包括“其他作物”(即与四种主要作物---大豆、玉米、油菜以及棉花相关的作物)。农业收入计算是指考虑了对产量、作物质量以及生产成本的关键变量影响之后的农业净收入变化(例如,种子的支付溢价和农作物保护支出的影响)。

表格2:1996年至2012年各国转基因作物农业收益:百万美元
 
转基因抗除草剂大豆
转基因抗除草剂玉米
转基因抗除草剂棉花
转基因抗除草剂油菜
转基因抗虫玉米
转基因抗虫棉花
总计
美国
16,668.7
3,752.3
975.8
268.3
26,375.9
4,046.7
52,087.7
阿根廷
13,738.5
766.7
107.0
N/a
495.2
456.4
15,563.8
巴西
4,825.6
703.4
92.5
N/a
2,761.7
13.3
8,396.5
巴拉圭
828
N/a
N/a
N/a
N/a
N/a
828.0
加拿大
358
81.3
N/a
3,368.8
1,042.9
N/a
4,851.0
南非
9.1
4.1
3.2
N/a
1,100.6
34.2
1,151.2
中国
N/a
N/a
N/a
N/a
N/a
15,270.4
15,270.4
印度
N/a
N/a
N/a
N/a
N/a
14,557.1
14,557.1
澳大利亚
N/a
N/a
78.6
27.3
N/a
659.6
765.5
墨西哥
5.0
N/a
96.4
N/a
N/a
136.6
238.0
菲律宾
N/a
104.7
N/a
N/a
273.6
N/a
378.3
罗马尼亚
44.6
N/a
N/a
N/a
N/a
N/a
44.6
乌拉圭
103.8
N/a
N/a
N/a
17.6
N/a
121.4
西班牙
N/a
N/a
N/a
N/a
176.3
N/a
176.3
其他欧盟国家
N/a
N/a
N/a
N/a
18.8
N/a
18.8
哥伦比亚
N/a
1.7
18.1
N/a
47.4
15.4
826.6
玻利维亚
432.2
N/a
N/a
N/a
N/a
N/a
432.2
缅甸
N/a
N/a
N/a
N/a
N/a
215.4
215.4
巴基斯坦
N/a
N/a
N/a
N/a
N/a
725.1
725.1
布基纳法索
N/a
N/a
N/a
N/a
N/a
186.9
186.9
洪都拉斯
N/a
N/a
N/a
N/a
6.9
N/a
6.9

注释:所有值都是标准值。农业收入计算是指考虑了对产量、作物质量以及生产成本的关键变量影响之后的农业净收入变化(例如,种子的支付溢价和农作物保护支出的影响)。N/a 意为该国没有种植此作物。美国的总额还包括其他作物或性状的4.91亿美元(不包含在表格中)。表中不包括的还有来自于加拿大转基因抗虫甜菜的550万美元额外农业收入。

表格3:2012年发展中国家对发达国家转基因作物农业收益比较(百万美元)
 
发达国家
发展中国家
转基因抗除草剂大豆
2,955.4
1,842.5
转基因抗除草剂玉米
654.0
543.9
转基因抗除草剂棉花
71.4
75.8
转基因抗除草剂油菜
481.0
0
转基因抗虫玉米
5,327.5
1,400.3
转基因抗虫棉花
530.7
4,800.7
转基因抗病毒木瓜和西葫芦以及转基因抗除草剂甜菜
86.3
0
总计
10,106.3
8,663.2


发展中国家指所有南美的国家、墨西哥、洪都拉斯、布基纳法索印度、中国、菲律宾以及南非。

表格4:2012年转基因成本与获益总额比较(百万美元)
 
技术成本:所有农民
农业收入增加:所有农民
技术给农民和种子供应链的总收益
技术成本:发展中国家
农业收入增加:发展中国家
技术给农民和种子供应链的总收益:发展中国家
转基因抗除草剂大豆
1,528.1
4,797.9
6,326.0
998.7
1,842.5
2,841.2
转基因抗除草剂玉米
1,059.4
1,197.9
2,257.3
364.5
543.9
908.4
转基因抗除草剂棉花
295.0
147.2
442.2
22.2
75.8
98.0
转基因抗除草剂油菜
161.2
481.0
642.2
N/a
N/a
N/a
转基因抗虫玉米
1,800.8
6,727.8
8,528.6
512.3
1,400.3
1,912.6
转基因抗虫棉花
720.7
5,331.3
6,052.0
422.7
4,800.7
5,223.4
其他
76.2
86.3
162.5
N/a
N/a
N/a
总计
5,641.4
18,769.4
24,410.8
2,320.4
8,663.2
10,983.6

N/a 意为没有种植此作物。转基因技术获取成本是指与传统种子相比,农民为转基因种子支付的保险费。(种子供应链中各个环节通过提供转基因技术而产生的成本包括:种子销售商、种子繁育人、植物育种者、分销商与转基因技术供应者。)

转基因技术的生产效果
基于上面直接农场获益计算的产量影响(参见附录1),再考虑到南美第二次大豆作物便利化(编者注:种植转基因大豆可使杂草管理便利化和高效率),自1996年以来,转基因作物已经使全球玉米、棉花、油菜以及大豆的产量有了巨幅增加(见表格5)。

97.1%的玉米额外产量和99.3%的棉花额外产量都缘于转基因抗虫特性。与使用传统技术(例如使用杀虫剂和拌种剂)作物的平均产量相比,抗虫技术已经对所有使用国家(除了澳大利亚的转基因抗虫棉花)产量有了积极影响。自1996年以来,在过去的十七年间,所有种植有抗虫作物地区的玉米平均产量增加了10.4%,棉花平均产量增加了16.1%。

正如之前预计,转基因抗除草剂主要提供更便宜更简单的除草方法,而不是直接提高产量。但改良的除草方法使一些国家的产量增加了。这种技术主要是通过免耕的便利化、缩短生产周期以及使南美农民能在同一个生长季节收获小麦后立即种上大豆来提高产量。相比传统的大豆生产,二茬作物使阿根廷和巴拉圭在1996年至2012年间大豆的产量增加了1.143亿吨(占所有与转基因相关的大豆产量增加量的93.5%)。

表格5:由转基因导致的作物额外产量
 
1996年至2012年额外产量(百万公吨)
 
2012年额外产量(百万公吨)
 
大豆
122.3
12.0
玉米
231.4
34.1
棉花
18.2
2.4
油菜
6.6
0.4
甜菜
0.6
0.15

注释:转基因抗除草剂甜菜只有美国和加拿大生产(自2008年)

杀虫剂与除草剂使用量变化对环境的影响
为了观察这种影响,该研究分析了这两种活性成分的使用,以及利用环境影响指数(EIQ)来评估更为广泛的环境影响(包括对动物和人类健康的影响)。EIQ将转基因与传统生产中的每种杀虫剂对环境和健康的多方面影响统一为“每公顷产值”,得出每种产品的关键毒性和与环境暴露数据。因此,这提供了一个更好的对比比较各种杀虫剂对环境和人类健康的影响的途径,而不单单是活性成分的重量比较。然而,读者们可能只注意到,EIQ仅仅是一种指标(主要是对毒性),而没有考虑所有的环境问题和影响。在分析转基因抗除草剂技术时,我们假设传统的替代方法与转基因抗除草剂系统具有一样的除草能力。

在转基因作物种植地区,转基因特性对环境的影响大幅下降(表格6)。自1996年以来,转基因作物种植地区的杀虫剂使用量减少了5.03亿千克活性成分(下降了8.8%),而且,根据EIQ指标测算,与除草剂和杀虫剂相关的环境影响下降了18.7%。

确切地说,最大的环境效益与转基因抗虫(IR)技术有关。抗虫技术少了杀虫剂的使用量,转基因抗虫(GM IR)棉花使活性成分总量减少了25.6%,并使EIQ指标减小了28.2%。同样转基因抗虫技术大大减少了玉米中杀虫剂的使用,同时带来了环境效益。

除草剂使用量在1996年至2012年间减少了2.03亿千克,减少了9.8%,而考虑整体环境效应,除草剂使用量减少可达13.3%。这凸显了转基因抗除草剂(HT)作物使用的除草活性成分比传统作物的对环境更友好。

大豆和油菜也取得了很大的环境收益。1996年至2012年间,大豆除草剂的使用量减少了470万千克,而且由于使用了环境更友好的除草剂,种植转基因作物地区除草剂的使用量对环境的影响也减少了15%。在油菜行业,农民少用了1500万千克(减少了16.7%)的除草剂,而与之相关的除草剂对环境的影响也减小了26.6%(由于使用了对环境更友好的除草剂)。

就发达国家与发展中国家杀虫剂与除草剂减少的环境效益比较而言,表格7显示为54%:46%,分别是发达国家(54%)和发展中国家(46%)。发展中国家大约四分之三(73%)的环境改进来自于转基因抗虫棉花。

表格6:1996年至2012年全球因种植转基因除草剂与杀虫剂使用量减少的影响
性状
活性成分使用量的变化(百万千克)
田间环境影响指数的变化(百万指数每公顷)
用于转基因作物的活性成分的百分比变化(%)
与转基因作物使用的除草剂与杀虫剂相关的环境影响变化百分比(%)
2012年种植面积(百万公顷)
转基因抗除草剂大豆
-4.7
-6,654
-0.2
-15.0
79.1
转基因抗除草剂玉米
-203.2
-6,025
-9.8
-13.3
38.5
转基因抗除草剂油菜
-15.0
-509
-16.7
-26.6
8.6
转基因抗除草剂棉花
-18.3
-460
-6.6
-9.0
4.4
转基因抗虫玉米
-57.6
-2,215
-47.9
-45.1
42.3
转基因抗虫棉花
-205.4
-9,256
-25.6
-28.2
22.1
转基因抗除草剂甜菜
+1.3
-2
+29.3
-2.0
0.51
总计
-503.1
-25,121
-8.8
-18.7
 

表格7:1996年至2012年更少杀虫剂与除草剂使用量的环境获益:发展中国家与发达国家
 
田间环境影响指数变化(百万指数每公顷):发达国家
田间环境影响指数变化(百万指数每公顷):发展中国家
转基因抗除草剂大豆
-4,773.9
-1,880.2
 
转基因抗除草剂玉米
-5,585.9
-438.8
 
转基因抗除草剂棉花
-351.0
-109.3
 
转基因抗除草剂油菜
-509.1
0
 
转基因抗虫玉米
-1,574.4
-640.8
 
转基因抗虫棉花
-805.5
-8,451.0
 
转基因抗除草剂甜菜
-2
0
 
总计
-13,601.8
-11,520.1
 

应该注意,在一些抗除草剂作物广泛种植地区,一些农民太过于依赖使用单一的除草剂如草甘膦,用来管理抗除草剂作物农田里的杂草,这种做法已经造成杂草抗性的发生。目前全世界确认抗草甘膦的杂草有25种,其中有一些与抗草甘膦作物无关(www.weedscience.org)。 例如,目前美国鉴定的14种具有抗草甘膦杂草中,有两种与抗甘草磷作物无关。在美国,目前被影响地区的面积占总种植面积的15%—40%,这些地区种植玉米,棉花,油菜,大豆和甜菜(这些作物都采用了转基因技术)。

近几年杂草专家有越来越多的共识认为,需要改变抗除草剂作物的杂草管理,因为杂草朝着抗甘草磷进化。越来越多的意见认为,抗除草剂作物种植者在其杂草管理中要更具前瞻性,即使在尚未发现除草剂抗性地区也应该加入其他的除草剂(不同的除草剂并且作用方式互补)与草甘膦混合。

积极的、多样化的杂草管理是避免抗除草剂作物出现杂草抗性的主要策略,也是处理传统作物中杂草抗性的主要方法。一个积极的杂草管理计划通常要求使用更少的除草剂、有更好的环境效益而且要比反应式杂草管理计划更经济合算。

不管是采用反应式还是积极的抗除草剂作物杂草管理计划,在宏观层面都已开始影响抗除草剂大豆、棉花、玉米以及油菜中除草剂使用的混合量、总量以及整体的环境效益。

对温室气体(GHG)排放的影响
转基因作物在降低温室气体排放作用主要体现在两个方面:
•降低了用于喷洒杀虫剂和除草剂以及土地耕作的能源消耗。相对于传统作物而言,种植转基因作物时喷洒次数的减少,以及向保护型耕作、少耕作或免耕农业生产体系的转型,永久减少了二氧化碳的排放。2012年,二氧化碳排放减少量达到了21.11亿千克(燃料使用量减少了7.91亿公升)。在1996年至2012年期间,累计永久减少的燃料使用量估计可产生167.36亿千克二氧化碳(燃料使用量减少了62.68亿公升);

免耕和少耕农业的应用。这些生产方式的普及随着抗除草剂作物的采用而大大增加,因为抗除草剂技术帮助种植者与竞争力强的杂草相抗衡。用于耕种的拖拉机燃料使用量减少了,土质提高水土流失也减少。反过来,更多二氧化碳留在了土壤中,这使得温室气体的排放量减少了。基于北美和南美迅速采用免耕或少耕农业系统减少的燃料使用,估计2012年土壤中碳储存量额外增加了67.06亿千克(相当于排放到大气中的二氧化碳减少了246.13亿吨)。土壤中累积的碳储存量有可能比估计得还要高,因为土质一年比一年好;然而,也有可能总共累积的土壤碳储存量会更低,因为只有部分种植区将继续使用免耕或少耕的耕种方式。然而,因为缺乏数据,不可能确切地估算传统耕作的逆转之后土壤碳储存量。因此,我们应该谨慎对待减少了2035.6亿吨二氧化碳大气排放量的估计。

表格8把这些固碳效益放到汽车碳排放的背景下:
• 2012年,由燃料减少而引起的永久二氧化碳减少量相当于使马路上的汽车减少了94万辆;
• 2012年确信额外土壤碳储存量相当于使马路上的汽车减少了1094万辆;
• 2012年,由燃料使用量减少与额外的土壤碳储存量减少的碳排放总共相当于使马路上的汽车减少了1188万辆,相当于英国注册汽车总数的41.38%;
•不可能确切估计出自1996年以来土壤碳储存量。如果过去17年中用少耕或免耕种植的抗除草剂作物一直保持的话,那么将会使二氧化碳减少2035.6亿千克,相当于使马路上的汽车减少9050万辆。当然,这只是可能的最大值,实际的二氧化碳减少量可能会小一些。

表格8:2012年固碳的影响:与之对应的汽车减少数量
作物/性状/国家
由于燃料使用量减少导致的永久二氧化碳减少量(百万千克二氧化碳)
永久燃料减少量:相当于一年内从道路上减少的普通家庭汽车数量(千辆)
潜在额外土壤固碳水平(百万千克二氧化碳)
潜在固碳效益:相当于一年内从道路上减少的普通家庭汽车的数量(千辆)
美国:转基因抗除草剂大豆
210
93
1,070
475
阿根廷:转基因抗除草剂大豆
736
327
11,186
4,972
巴西:转基因抗除草剂大豆
394
175
5,985
2,660
玻利维亚、巴拉圭、乌拉圭:转基因抗除草剂大豆
156
69
2,365
1,051
加拿大:转基因抗除草剂油菜
203
90
1,024
455
美国:转基因抗除草剂玉米
210
93
2,983
1,326
全球转基因抗虫棉花
45
20
0
0
巴西抗虫玉米
157
69
0
0
总计
2,111
936
24,613
10,939

注释:假设一辆普通家用汽车每公里产生150克二氧化碳,平均一年行驶15000千米,它每年排放2250千克二氧化碳。

总结意见
迄今为止,作物生物技术已经提供了一些特定农业性状来帮助农民克服许多生产制约因素。这使得1.6亿公顷土地上的农业产量大幅增长,也让应用这一技术的1700万农民增加了收入。

过去17年,这项技术对社会经济和环境都有重大的积极影响,尽管只是小范围农作物的转基因商业化和有限的特定的农业性状。

作物生物技术通过本身的技术优势及其在农耕方式改革中扮演的重要角色,尤其是加快农耕方式的效率化和环保化方面,给经济和环境带来了双赢。更具体地说:

•抗虫特性的好处大部分直接来自科技(产量增加、生产风险降低和农药使用量减少)。因此农民(大部分是发展中国家的)在提高产量和经济效益的同时,也在实践更加环境友好型的种植方法。

抗除草剂特性的好处来源于直接利益(大部分是因为种植成本的减少)和农业系统升级的便利。因此,抗除草剂技术(尤其是豆类)促使了农民利用低成本的广谱除草剂,在美国北部和南部促进生产系统由传统系统转向低耕种/免耕种生产。生产系统的这个改变还对农民的经济增长和传递更重要的环境友好收益起了积极作用,明显降低了温室效应的等级(主要来自于拖拉机燃料的减少和额外的土壤碳封存能力);

• 抗虫性状和抗除草剂剂性状对增加大豆、玉米、棉花、油菜的产量有相当重要的贡献。

然而在涉及到抗除草剂作物时,在一些地区部分农民过度依赖草甘膦农药导致了杂草抗性增加。越来越多的农民采取了一种混合多种除草剂预防性和应对式的杂草管理策略。尽管如此,转基因作物的总体环境和经济效益还是相当可观的,而且会继续发挥作用。

总的来说,在行业文献中以及本文发现充足的证据来量化作物生物技术对经济和环境的积极影响。因此本文分析并深入探查了为何世界上这么多农民采用了并将继续采用这一技术的原因。希望本文能激发读者的兴趣去参考此处援引的同行的论文,以及那些发表的关于这一主题的文章(列在参考文献中),并得出自己的结论。

来源:PG Economics

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