转基因为何更环保?

2017-01-09 | 作者: 周彬彬 | 标签: 转基因为何更环保

编者按:2017年1月4日,中国政府网转载黑龙江日报一篇文章《黑龙江让人看到食品安全的希望》称,当这种技术(转基因技术)还不能准确回答安全不安全时,针对我省寒地黑土和植物多样性特点,用法律手段保护龙江生态发展空间,促进龙江绿色食品产业发展,谨慎推广应该是明智的选择。事实上,如果遵循科学思维方式,要发展绿色产业保护生态的话,转基因才是最佳选择。为此,我们再次推送爱尔兰都柏林大学博士后周彬彬文章《转基因为何更环保?》,以正视听。

很多人会担心转基因(GMO)作物会对环境产生不利的影响,但事实是否如此呢?其实只要稍微了解一下便会发现,结果恰恰相反:转基因作物反而可以从多个方面保护环境。

那转基因作物究竟是如何保护环境的呢?

首先,通过“欧洲学术科学咨询委员会(European Academies Science Advisory Council, ESAC)”的一个报告,我们可以得到一个概括性的说明【1】,其内容如下:

已发表的证据表明:如果适当的种植这些作物(指转基因作物)可以产生下列相关影响:
1,减少除草剂和杀虫剂对环境的影响。
2,(有利于通过推广)免耕/少耕的生产系统来减少水土的流失。
3、具有更好的经济和健康的利益,尤其对发展中国家中的小农而言。
4、减少农业生产过程中温室气体的排放。

此外,已有证据表明,高效率的农业也会对现在气候的变化产生好的影响【2】。

就像“遗传扫盲项目(Genetic Literacy Project)”中说的那样:农作物的高产是作物有效利用资源的一种指标。作物的高产表明:水,燃料,肥料,农药,劳动力等资源都成功地转移进了食物之中,而并不是被杂草吸收,被虫害吃掉,或随着水土流失而浪费掉【3】。(注:遗传扫盲项目:是一个独立的非营利性机构推出的科普项目,该机构主要是由无党派的基金会资助运营)。

显而易见,具有抗除草剂或抗虫功能的转基因作物可以通过减少资源浪费来间接提高农作物的产量,从而提高农业的效率。此外由于转基因技术使作物具有了抗除草剂的功能,这就使免耕法等保护型耕作方式的大面积推广成为可能(后文将进一步说明),从而减少了水土流失。最终保护了环境。例如:化肥中的氮、磷等营养物质会随着水土流失流入水体,从而引起水质污染,最终造成水体富营养化,水藻大量地繁殖,导致水中缺乏氧气并产生毒素,最终鱼类被杀死等现象。而采取保护型耕作(免耕或少耕)则可以减少对土壤的扰动,从而减少水土流失【9】。而且,如果我们种植植酸酶玉米,这种玉米作为饲料喂猪之后,猪既能利用玉米中的植酸,还能预防猪得缺磷症。最终不仅猪长得更好更健康了,而且猪粪中也含有更少的磷。相关科普文章有很多,若想深入了解,请自行搜索。

下面让我们细说一下转基因作物是如何保护环境的:

众所周知,大量使用农药不仅对我们的健康有害(农药残留量很高,而且以小农为主的发展中国家没法飞机喷洒,在人工喷洒农药过程中容易发生农民中毒事件),而且还会对环境造成污染。而具有抗虫和抗除草剂功能的转基因作物可以直接减少农药的使用量。但是大多数人并不清楚转基因作物究竟能帮我们减少多少农药使用?究竟能使农药对环境的危害程度下降多少?

下面这组数据将让大家对转基因作物减少农药使用量的程度有个直观的了解。两篇分别发表于2014年【4】和2015年【5】的论文表明:全球农业的转基因作物对环境有着重要影响。种植具有抗虫和抗除草剂功能的转基因作物使农药的使用量减少了5.53亿千克(公斤),这相当于少喷洒了8.6%的农药。若以对环境影响指数(Environmental Impact Quotient,EIQ)来看,这相当于使农药对环境的危害下降19.1%【5】。注:环境影响指数是以除草剂与杀虫剂对农业劳动者、消费者与生态的影响为基础进行计算而来。

接下来再让我们看看,转基因作物减少二氧化碳(CO2)这类温室排放量的能力。

现如今,随着温室气体的大量排放,温室效应也越来越明显。以至于大家越来越关注碳排放对环境的影响。那么如何减少温室气体的排放也成了当今环保领域的一个重大问题。

实际上,自1996年转基因作物开始商业化种植以来,转基因作物就已经开始帮我们减少碳的排放了(如下图所示)。而且仅2013这一年,转基因作物就帮我们减少了280亿千克的二氧化碳(CO2)的排放量。这既相当于关闭了7.4个火力发电厂,也相当于从公路上移走了1240万辆汽车,还相当于提供了250万户美国家庭所有能源【6】。

那么转基因作物究竟是从哪几方面减少温室气体排放的呢?

转基因作物主要通过两种方式来减少温室气体排放:

第一种方式:通过减少农业生产过程中燃油的使用量,从而直接减少温室气体的排放。研究表明:降低温室气体的排放量很大程度上在于减少拖拉机燃油的使用量【4,5】。

第二种方式:通过改变耕作方式,来间接减少温室气体的排放。主要是通过增加土壤中的有机质成分,使更多的碳保留在土壤中。这相当于另一种方式的“碳固定”。

那么转基因作物是如何帮助实现这种“碳固定”的呢?

一种有效的方法就是:广泛采用免耕/少耕法来种植作物,从而替代或减少传统耕作方式。免耕法也被称为保护型耕作(如下图所示)【7】,指的是减少农业生产过程中耕作的步骤(少耕法),甚至直接省去耕作(免耕法)。这种保护型耕作方式既减少了农业生产过程中燃油的使用量(因为减少了农业机械使用数量和使用频率),也减少了农业生产中的耕作步骤,最大程度地使土壤中的碳以有机质形式保留在土壤之中,而不因反复耕作排放到大气之中。

此外,由于传统的耕作方式还容易因反复耕作造成水土流失,最终导致土壤的退化。而保护型耕作方式可以通过减少土壤的风蚀和水土的流失,从而减缓土壤的退化。而且还如前文所说的那样,保护型耕作方式还可以减少化肥中的氮、磷等营养成分流失到水体中【9】,既造成营养成分的浪费,还污染了环境。
既然保护型耕作方式具有这么多优点,那么如何推广免耕法和少耕这类保护型耕作方式呢?

调查发现,转基因作物的出现为推广保护型耕作的方式提供了强大的推力。就如美国农业部(USDA)的研究报告中所说的那样:免耕法的广泛运用很大程度上要归功于具有抗除草剂功能的转基因作物品种的广泛种植。美国农业部的数据显示:到2006年,大约有86%的抗除草剂大豆品种(转基因品种)是通过保护型耕作方式进行种植的,而且其中45%采用的是免耕法(见下图左柱)。然而,相对而言,只有36%的传统大豆品种(非转基因品种)是通过保护型耕作的方式进行种植的,并且其中仅有5%采用的是免耕法(见下图右柱)。另外,相类似的调查结果在棉花和玉米的种植上也可以看见【8】。所以这些趋势表明:转基因作物的出现使保护型耕作变得更容易。

除此之外,计量经济学的相关研究指出:“种植抗除草剂的作物”与“推广保护型耕作”之间是一种互为因果的关系。因此,抗除草剂作物除了通过减少除草剂的使用量来直接保护环境外,还可以通过鼓励推广保护型耕作的方式间接地保护环境【8】。

综上所述,转基因作物不仅可以给农业生产者,消费者带来更多的经济利益并有益于大家的健康(经济利益方面,对生产者而言:成本降低,产量增加。对消费者而言:农产品价格下降。有益健康方面:农药残留降低,水和环境污染降低),还可以通过各种方式来保护我们的环境。我们应该利用各种科学技术来平衡人类利益和保护环境之间的关系。

本文是受GMOs and the environment一文的启发改编。作者简介:周彬彬,爱尔兰都柏林大学博士后,专业方向:麦类作物抗病育种

参考文献:
【1】European Academies Science Advisory Council, 2013, Planting the future: opportunities and challenges for using crop genetic improvement technologies for sustainable agriculture
http://www.easac.eu/fileadmin/Reports/Planting_the_Future/EASAC_Planting_the_Future_FULL_REPORT.pdf
【2】Oelesen et al, 2006, Modelling greenhouse gas emissions from European conventional and organic dairy farms
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167880905004202
【3】Marc Brazeau, 2015, Organic yield gap shrinking? Study actually shows it’s less sustainable than conventional ag.
http://www.geneticliteracyproject.org/2015/01/20/organic-yield-gap-shrinking-study-actually-shows-its-less-sustainable-than-conventional-ag/
【4】Barfoot and Brookes, 2014, Key global environmental impacts of genetically modified (GM) crop use 1996–2012.
http://www.tandfonline.com/doi/full/10.4161/gmcr.28449
【5】Barfoot and Brookes, 2015, Environmental impacts of genetically modified (gm) crop use 1996-2013: impacts on pesticide use and carbon emissions.
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/21645698.2015.1025193
【6】Iida Ruishalme, 2015, GMOs and the environment.
http://thoughtscapism.com/2015/03/22/gmos-and-the-environment/
【7】Environmental and Economic Benefits are Threatened.
http://www.advancefarming.com/threat/
【8】Jorge Fernandez-Cornejo et al, 2014, Adoption of Genetically Engineered Crops by U.S. Farmers Has Increased Steadily for Over 15 Years.
http://www.ers.usda.gov/amber-waves/2014-march/adoption-of-genetically-engineered-crops-by-us-farmers-has-increased-steadily-for-over-15-years.aspx#.VMgveWjF-Uc
【9】中华人民共和国环境保护部, 2010, 化肥使用环境安全技术导则(HJ 555-2010 2010-05-01实施).
http://kjs.mep.gov.cn/hjbhbz/bzwb/stzl/201003/t20100312_186790.htm

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来源:基因农业网

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