如果农业的末日即将到来，人类该怎么办？

　　Original 崔凯 赛先生
　　撰文 | 崔凯
　　责编 | 岭桐
　　在科幻电影《星际穿越》中，干旱和枯萎病先后灭绝了小麦、秋葵等作物，＂末日作物＂玉米也奄奄一息，人类变得走投无路。这种剧情并非是编剧异想天开，今天田野中的物种正在不断减少。人类影响着生态，而后者反过来也影响着人类的未来。
　　电影《星际穿越》剧照
　　01
　　农业的隐忧
　　垄上行  音乐： 张明敏 - 我的中国心
　　过去的一万年里，人类的所有活动中，改变自然界最多的就是农业活动。人类为了扩大耕地面积，不断清除田野中的野生物种。最初用的是石斧，然后是锹镐，最近100年变成了无坚不摧的拖拉机。
　　农作物占据了越来越多的田野，破坏了生物多样性 。稻飞虱、麦蚜虫、玉米螟等害虫经常造成谷物减产，为此人类又研制出数以千计的农药品种。农药问世后，害虫们被杀得溃不成军，益虫们也跟着遭殃。在我的少年记忆中，晚霞中蜻蜓漫天飞舞，夏夜里蛙声一片。今天再去看看，这种画面已经成为回忆。
　　如果说传统农业主要是农作物抢占野生物种的生存空间，那么现代农业则开启了农作物之间的＂内卷＂。一个优良品种培育出来以后，出道即巅峰，大面积地攻城略地。地方品种的空间被大量侵占，作物品种越来越单一化，这究竟是福还是祸 ？要看你站在什么样的立场上。
　　现代农业的做法带来的更多的粮食产量，可以养活更多的人口，专业化的品种也迎合了食品工业的标准化要求。然而在过去的100年里，90%以上的地方品种已经从农田中消失 ，农业生物多样性面临巨大威胁。
　　80多年前，一首《松花江上》点燃了中华大地的抗日烽火：＂我的家在东北松花江上，那里有漫山遍野的大豆、高粱＂。从前的田野里轮种着五谷杂粮，深浅不同的根系可以吸收不同土层的营养，改善土壤性状，调节土壤肥力。
　　进入上世纪80年代，中国农村开始施行＂包产到户＂。农民种地谋生，当然优选高产作物，杂粮品种迅速减少。今天的北方田野中，已经很少能见到大豆和高粱的影子了，漫山遍野的种的都是小麦、水稻和玉米 ，而且是同一块耕地上长期种植同一种作物，俗称＂重茬＂。
　　从可持续发展的角度，重茬作物营养吸收结构单一，会造成土壤肥力失衡，生长环境恶化，粮食的产量和品质下降。另外，病虫草害第二年也会卷土重来，危害越来越重。从人类健康的角度，长期食用精米白面，缺少杂粮饮食，也会造成维生素和矿物质缺乏，罹患各种疾病。
　　万物土中生，有土斯有粮。受到威胁的不只是地上的农作物，还有地下的微生物。随着农业机械化的强力翻耕，土壤结构受到破坏，扰乱了微生物群落。土壤酸化、抗生素和农膜污染也降低了微生物的种群数量和代谢活动，土壤开始积劳成疾。
　　以前的米饭煮熟后，会有一层油光；一滴芝麻香油滴出，能让整个屋子里飘香。今天的作物品种，产量是越来越高，却没有以前那么好吃了 。
　　02
　　爱尔兰＂薯疫＂
　　The Sally Gardens  音乐： Phil Coulter - Irish Classics
　　在气候变暖的大环境下，干旱、高温、病虫害对全球农业生产带来越来越大的压力。令人担忧的是，万一遇到灾害年景，单一品种的作物就可能酿成粮食危机，爱尔兰在1845年暴发的马铃薯晚疫病就是前车之鉴 。
　　1603年，英国人在爱尔兰建立了第一个海外殖民地，顺手也把土豆带了过去。肥沃土地被英国地主占领，很多爱尔兰人被迫迁徙到寒冷多山的西部。这里土地贫瘠，积温和光照不足，根本就不适合种植小麦。但是对于土豆而言，这样的生长条件已经绰绰有余。
　　英国经济学家亚当·斯密在1776年出版的《国富论》里说：＂伦敦的轿夫、脚夫和煤炭挑夫，以及那些靠卖淫为生的不幸妇女，大部分来自以土豆为主食的爱尔兰最下层人民。＂
　　到十九世纪初期，马铃薯成为爱尔兰人的主要食物。1845年，爱尔兰岛上60%的耕地面积种植的都是土豆 ，人均每天吃掉5斤马铃薯，营养结构甚至好于大多数英国城市工人。有了食物保障，爱尔兰人开始拼命生娃，人口从1780年的400万猛增至1845年的800万。
　　1845年，祸从天降，一种名为＂晚疫病 ＂的植物病害开始在爱尔兰暴发。美洲有几百个马铃薯品种，爱尔兰偏偏只种植了一种名为＂垄坡＂（Lumper） 的单一品种。疫情暴发时，根本找不到能够抗病的其它品种。如果把鸡蛋只放在一个篮子里，就有可能被全部打碎 。
　　第一年爱尔兰岛的土豆就减产了2/3，第二年和第三年疫情持续，土豆产量几近绝收。1846年的报纸上对爱尔兰做了这样的报道：＂到处都是疾病和死亡，曾经强壮的人口被折磨得骨瘦如柴，热病、水肿和饥荒蹂躏着每一间肮脏的茅屋，并掳去全家人的性命＂。
　　饥荒持续了七年，20%的爱尔兰人被饿死，还有另外25%的人背井离乡 。＂薯疫＂是这个民族刻骨铭心的伤痛，也给爱尔兰留下这样一句谚语：＂世界上只有两样东西开不得玩笑，一是婚姻，二是土豆。＂晚疫病很快又扩散到英国、德国、荷兰以及其它北欧地区，导致许多地方发生食物短缺，粮价翻倍。
　　屋漏偏遭连绵雨，1847年欧洲又暴发了经济危机。民众的不满和焦虑最终引发了1848年的欧洲革命，造成了剧烈的社会动荡。今天回望，爱尔兰＂薯疫＂相当于做了一次单一品种作物种植试验，但结果却是欧洲最大的农业悲剧。
　　都柏林街头，爱尔兰大饥荒（Irish Potato Famine）纪念雕塑
　　03
　　种质资源：农业的＂芯片＂
　　故乡的原风景  音乐： 宗次郎
　　1900年世界人口只有17亿，2020年已经达到77亿，人口增幅史无前例。然而得益于良种、农药和化肥这＂三驾马车＂，粮食产量大幅度增长，今天人们的饮食明显优于一百年前。有些朋友觉得岁月静好，认为不会再发生爱尔兰薯疫这样的大饥荒。
　　然而很多人并不知道：今天仍有10%的地球人口在忍饥挨饿。2050年，世界人口会增加到95亿，2100年会达到110亿，全球粮食需求还会增加50％以上。然而地球养活人类的能力正在被推向极限，适合植物生长的地方几乎都变成了农田，耕地面积已经缺少增长空间。为了追求粮食产量，人们必须更多的依靠良种培育 。
　　育种家希望不断提高作物的产量和品质，需要找到具有相应性状的DNA。谷物的祖先就是大自然中的各种野草，在它们的起源地有着更多的而野生近缘品种。
　　中国在杂交水稻领域能够处于国际领先地位，很重要的一个原因在于我们是水稻的发源地，有着非常丰富的野生水稻种质资源。1970年，袁隆平先生就是利用在海南三亚找到的野生雄性不育株，打开了杂交水稻育种的突破口。今天，种质资源被称为农业的＂芯片＂，是国家的战略资源 ，对新品种选育和保障粮食安全具有重大意义。在这方面，美国是个很好的借鉴。
　　从农业发展角度，北美洲的农业起步要比欧亚大陆晚很多。亚洲在8000千年前就驯化出了麦类、水稻等主粮作物。直到4000年前，北美洲的印第安土著才驯化出了四种作物——南瓜、向日葵、菊草和藜。
　　然而相对于富含能量的谷物，这四种作物只能做为补充食物，土著人主要依赖野生动物和坚果为生。直到公元1100年左右，来自中美洲的玉米和南美洲的土豆开始在北美落地生根，北美人口才迅速增长，酋长部落沿着密西西比河流域发展了起来。
　　密西西比河流域
　　辽阔的土地吸引了大量移民开荒种地，然而美国本土物种资源相对缺乏，必须从国外搜集农作物品种。1819年，具有战略眼光的美国财政部长威廉·克劳福德曾给所有驻外领事人员发布了一项通知，要求他们尽可能在国外采集有价值的作物，再运回到美国。
　　1898年，美国农业部干脆建立起＂外国种子和植物引进办公室（SPI） ＂，派出很多植物学家前往世界各地 。那一时期，这些植物学家为美国搜集到了数以万计的作物品种，包括俄国冬小麦、日本九州水稻、中国大豆和埃及棉花等。这些农作物经过不断地杂交和改良，培育出一些优质新品种，迅速提升了美国的农业水平。
　　举个例子，20世纪初，美国传教士从中国、日本、朝鲜半岛采集了几千份大豆材料，其中包括一种叫＂北京小黑豆＂的中国地方品种。1954年，孢囊线虫病使美国大豆种植遭遇毁灭性打击，有些地方甚至绝收。
　　天无绝人之路，美国育种学家＂翻箱倒柜＂，最终在＂北京小黑豆＂中找到了一种独特的抗病基因。当时这份来自中国的种质资源已在美国保存了47年。通过远源杂交，美国育种家在1957年培育出新的抗病品种，使得大豆产业得以复苏。今天，全世界的大豆胞囊线虫抗病品种，抗源基因几乎都来自北京小黑豆品种 。
　　二战结束后，众多殖民地国家宣布独立，美国的作物采集活动受到限制。1946年，美国建立起国家植物种质系统。美国农业部因势利导，开始用与各国合作研究方式，继续为育种工作寻找基因资源。经过一百多年的植物采集活动，今天的美国已经从一个植物种质资源相对贫乏的国家成为资源大国，拥有各类植物遗传资源60万份，其中超过70%是从国外收集而来 。
　　对于有着14亿人口的中国来说，没有什么课题比粮食安全更加重要，而种子安全则是粮食增产的关键。中国幅员辽阔，地貌复杂，在物种资源方面具有得天独厚的优势，驯化出水稻、大豆、谷子、糜子等谷物，就是这些物种孕育出绵延千年的华夏文明。
　　1986年，中国农科院在北京建立起一座国家种质库，储藏室常年保持零下18度的低温，真空密封的作物种子＂保质期＂可以达到50年以上。今天，中国的种质资源保存量约为50万份。2019年，新国家作物种质库项目开工建设，种子库设计容量为150万份 ，将于2021年8月建成。
　　04
　　末日种子库
　　Heal The World  音乐： Michael Jackson - Dangerous
　　对于人类而言，种质资源库相当于庞大的＂基因银行＂，储存着亿万年来物种进化出来的特性，如耐寒、抗虫、耐病、耐涝、耐盐、抗干旱、抗草等，这些特性是大自然对人类的馈赠。如果不进行种质资源保护，将来有一天我们去寻找这些优良性状时，可能发现具备这些基因的植物已经在地球上消失了。居安思危，如果发生核战争、小行星撞击、气候剧变、海平面上升等末日危机，人类的农业系统将彻底崩溃 。
　　所幸，已经有人在未雨绸缪。挪威斯瓦尔巴群岛距离北极圈极点1000多公里，2008年挪威政府在这里建成了一座＂全球种子库＂，还给它取了个响亮的名字——＂末日穹顶＂。挪威政府宣布该种子库可以为世界各国保存＂备份＂种子，种子的所有权归委托国所有。＂末日穹顶＂设计容量为450万份，目前已经储存了来自世界各地的100多万份种子。
　　挪威末日种子库（图片来源：Wikimedia Commons）
　　和世界其它地方的种子库相比，这座＂全球种子库＂最为安全 。这里位于偏远的极寒之地，永久冻土层是植物标本的天然冰窖。即使制冷设备损坏，库内温度依然能维持低温。种子库高出海平面130米，能够应对气候变暖导致的海面上升。这里是北极熊的家乡，人迹罕至，可以让种子库远离各种威胁。
　　为了抵御地震和核武器可能带来的破坏，种子库按照美国黄金储备库的安全模式设计。入口向内开凿出一条长达120米的隧道，种子库位于隧道的尽头。隧道和种子库的外围构筑一层1米厚的混凝土石板，密封门可抵抗数吨炸药的爆炸威力。
　　一旦地球遭遇重大危机，存放在这里的珍贵种子可以帮助人类重建粮食系统 。举个例子，国际干旱地区农业研究中心在叙利亚建了一座种子库，保存着小麦、大麦等适应当地干旱气候的作物种子。2011年叙利亚内战爆发，这座种子库也在战乱中遭到破坏。所幸被毁的种子在＂末日穹顶＂存放了备份。2015年，干旱研究中心的科学家从＂末日穹顶＂提取了130盒＂备份＂种子，用于培育适应中东气候的新品种，拯救一方民众。
　　尽管如此，一座种子库中能够保存的种子数量是非常有限的。即使低温存放，种子的生命力依然会随时间而降低。植物种群在天地间生生不息，广袤的大自然才是真正的种子库 。从生命在地球上诞生起，生物多样性就是自然存在的概念，或者说是这个世界的本质。生物多样性为自然选择提供了＂原料＂，物种变少，变异也会减少，自然选择也将成为无米之炊。
　　人类不能只有对自己的＂私心＂，也需要有对大自然的＂公心＂。2000年，联合国大会宣布每年的5月22日为国际生物多样性日
　　。然而时至今日，很少人认识到生物多样性对人类和自然的重要性。回望历史，当人们对自然的索取达到顶峰时，自然就会用灾难将人类击溃，千年沧桑，风雨无情。
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　　作者简介
　　崔凯
　　江南大学食品工程博士和华东师范大学心理学博士，上海交通大学安泰经济与管理学院特聘教授。
　　土生土长的农家子弟，关注农业三十多年，先后兼任多家农业上市公司独立董事，发表多篇10万+浏览量文章。交流邮箱：cuik007@163.com
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　　参考文献：  （滑动可查看更多）
　　1.官君策. 1848年泛滥欧洲的＂革命风暴＂. 世界博览, 2011,(4):28.
　　2.陈井生等，北京小黑豆在大豆抗胞囊线虫育种中的应用研究进展，中国植物病理学会2012年学术年会论文集，2012年：330-335
　　3.张箭，马铃薯的主粮化进程——它在世界上的发展与传播. 自然辩证法通讯, 2018（4）81-88
　　4.刘琨，近代美国作物采集活动研究，农业考古，2015（4）：246-252
　　5.杨舒，守护好我们的种质资源，光明日报 2019年5月22日
　　6.黎裕等. 美国植物种质资源保护与研究利用. 作物杂志, 2018(6):1-9.
　　7. Elizabeth Palmer ，Syria war prompts withdrawal from ＂doomsday＂ vault，CBS News，2015.9.24
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