一次种植 多年收获 粮食可以当树种
一年生作物虽然产量高,但是它们的根茎很短,只能延伸到土壤的表层。因此这一层土壤的养分很快就被消耗殆尽,人们不得不通过施肥来保持住产量。相对而言,多年制作物则可以恰恰解决这一系列问题。它们可以让土壤不至于裸露,减少侵蚀的影响,大大降低农药、化肥需求。深长的根系可以稳固土壤,并且让贫瘠的土壤也适合种植农作物。
人们总是无意中作出很多重大的选择:一万年前,人们耕作野生作物时,选择了一年生作物。一万年后的现在,小麦,稻米,玉米等所有喂养着数十亿人的谷物都是一年生作物,这些谷物每年都重复着这样的一个过程:从一粒种子开始慢慢萌芽,再结出新的种子,最后凋零。
这不是因为一年生作物更好,而是因为人工选择使其得到了迅速的发展。比如说,农民们从旺盛的作物上得到的种子然后再用于种植,年复一年,这样种子的质量变得越来越好。而多年生的作物则无法从这种有选择性的繁殖中受益,因为它们不需要再次被种植。这种天然优势反而变成了一种障碍。因此多年生作物反倒变得无人问津。
但这种每年都要重新耕耘、种植的方式却导致了一万年后的我们面临着巨大的环境危机。每年,由于农耕导致的土壤流失和退化使全球失去近千万公顷耕地。与此同时,世界人口在继续增加,人类的粮食安全面临严峻挑战。
于是,一群满腔热血的科学家力图将我们带回选择的分岔口:他们尝试培养多年生的粮食作物。上世纪30年代,苏联科学家曾尝试培育多年生作物,但让梦想成真所需要的遗传技术却直至最近10到15年间才浮出水面,动手太早的苏联科学家们只好无奈放弃。
而现如今,借助现代基因分析、标记技术和计算机、大数据等技术,美国人率先取得了突破。
堪萨斯州萨莱纳土地协会的创始人兼会长的维斯.杰克逊近日宣布,经过近四十年的研究,他们培育出一种由小麦和麦草杂交的多年生粮食作物。这种叫“堪萨”的类小麦作物已开始在明尼苏达州和艾奥瓦州小面积商业化种植,少数消费者有望在明年吃上“堪萨”面粉制作的糕点。
一年生作物虽然产量高,但是它们的根茎很短,它只能延伸到土壤的表层。因此这一层土壤的养分很快就被消耗殆尽,人们不得不通过施肥来保持住产量。相对而言,多年制作物则可以恰恰解决这一系列问题。它们可以让土壤不至于裸露,减少侵蚀的影响,大大降低农药、化肥需求。深长的根系可以稳固土壤,并且让贫瘠的土壤也适合种植农作物。
而且,和一年生作物将土壤中的碳释放到大气中不同的是,多年生农作物能够像天然森林那样固定大气中的二氧化碳。它可以在每立方米表层土中封存相当于土壤质量1%的碳。据计算,每年只要把全球一年生作物的2%改为种植多年生作物,就能吸收足够多的碳,扭转大气中二氧化碳含量有增无减的势头。而如果将地球上所有耕地全部改种多年生作物,封存的碳可以达到全球二氧化碳总量的118ppm(百万分之118),换言之,足以把大气中温室气体的含量拉回到工业革命以前的水平。
多年生作物发展的下一阶段,就是在传统作物的种植规模的基础上引进多年生作物,但这需要大量研究工作来支持。美国康奈尔大学的植物遗传学家埃德・巴克勒(EdBuckler)有意开发一种多年生玉米。他认为,找出与多年生特性相关的基因需要5年时间,而培育一个实用的品种还需要再用10年。格拉福尔宣称:“即使借助现有的最高端的技术,培育出多年生玉米肯定也是20年后的事情了。
据悉,我国也已开展了“长雄野生稻”多年生粮食作物的研究项目,将探索多年生水(陆)稻遗传基因改良的可能性,力争实现让水稻像甘蔗一样只播种一次就可以多年生长、每年收获的目标。
在全球来看,农业未来的发展将大规模地转向自我更新农业(Regenerativeagriculture)和多年生栽培(perennialcrops)。有机农业、社区农耕都走在这条战线的前列,但是,还有非常多的事情值得我们去做。仅仅转向原生态的传统农耕是远远不够的,我们需要以一种全新的眼光来看待和重组农业。也许真的是时候尝试进行一场农业革命了。
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