觀察丨蜜蜂消失，景觀設計師可以做些什么？

從土壤到餐桌：由土地中來的食品安全From Soil to Supper:Food Security from the Grounds

張志維丨Chih-Wei G.V. Chang：GravityPraxis工作室負責人/Director at GravityPraxis

蜜蜂的消失是近年來在美國和歐洲最令人恐慌的話題之一。蜂群崩潰癥候群（CCD）是指當蜂群中的大多數工蜂消失，留下剩余那些不成熟的幼蜂和蜂王的現象。引發CCD的確鑿原因仍然不明，可能是由多種原因造成的。美國農業部稱，農藥可能是引發CCD的主要原因，而其中的主要導因則是“新煙堿類”（Neonicotinoids）物質。新煙堿類，或稱“類尼古丁農藥”，是會影響神經系統的物質，其可被植物吸收并分布于整株植物的組織細胞內。新煙堿類起效強而快，對人類的毒性也比先前使用的部分農藥要低。正是由于上述原因，新煙堿類成為了所有殺蟲劑中施用范圍最為廣泛的品種。一篇發表于2013年的同行評議文獻總結道，新煙堿類的一般施用量會對蜜蜂造成傷害，更安全的替代產品亟待出現。因為新煙堿類一旦施用，將會在土壤和植物中存留數年。

這些物質在土壤系統中存留的時間，以及我們對其知之甚少的驚人的事實為我們敲響了警鐘——對于這一領域的研究亟待展開。來自世界各地的數據顯示，昆蟲傳粉作物的產量正在逐年下降并愈發難以預測，特別是在那些農耕高度密集的地區。作物所生長的廣袤大地上并沒有足夠多的傳粉昆蟲。如果殺蟲劑施用得過于頻繁，那么這些重要的傳粉者將再無生存之地。

由于世界上許多農作物都依靠蜜蜂傳粉，因而CCD也造成了慘重的經濟損失。據聯合國食品和農業組織（FAO）農業和消費者保護部估計，2005年全球蜜蜂傳粉農作物的產量價值近2000億美元。美國的蜜蜂短缺使得農民在蜜蜂傳粉租賃服務方面的花費增加了20％。

中國西南地區出產蘋果和梨的果園就是一個最顯著的例子，那里的野生蜜蜂因為農藥的過度施用和自然棲息地的缺乏，已消蹤匿跡。近年來，農民被迫對果樹進行手工授粉：他們攜帶著花粉罐和刷子為每一朵花一一傳粉。顯然，只有針對那些高價值的作物才有可能這么做，但世界上所有的農作物不可能都采取手工授粉的做法。

^{△ 由于農民對作物施用農藥，諸如蜜蜂等自然傳粉者已在漢源的果園中消蹤匿跡。當地村民不得不取代傳粉昆蟲對果樹進行人工授粉。這一作法不僅在該地區廣為運用，在四川省全境也非常普遍。? éric Tourneret, https://www.thehoneybeesphotographer.com/gallery-list}

健康土壤的迫切需求

在過去的50年中，農業技術的進步帶來了食品生產的飛躍，也推動了世界食品安全。然而，在許多國家，這種密集的作物生產已導致土壤枯竭，危及到這些區域在未來維持生產的能力。據預測，2050年時全球人口將超過90億；伴隨著對土地和水資源的競爭以及氣候變化影響的加劇，當前和未來的食品安全取決于我們通過現已越趨貧瘠的土壤，提高食品產量和質量的能力。中國擁有悠久的農耕歷史，憑借肥沃的土壤和傳統的土壤管理方式養育了成百上千萬的人口。但現如今，隨著人口的不斷增長和農耕用地的日益退化，中國也面臨著糧食問題的重大挑戰。

2015年是國際土壤年。“健康土壤，健康生活”這一土壤年主題和對可持續性土壤的推動是確保創建豐產的食品生產系統、改善農村生計，以及營建健康的環境的核心。城市擴張、森林砍伐、不可持續的土地利用和管理方式、污染，以及過度放牧等原因，使得世界各地的土壤都岌岌可危。面對著全球土壤退化勢態的蔓延，對健康土壤意識的倡導從未如此重要和迫切。

什么是健康的土壤？土壤的健康情況，以土壤承載生命力系統的能力作為評判標準。健康的土壤具有豐富多樣的土壤有機質，這有助于抵御植物病害、蟲害，形成與植物根系的有益共生關系，也有助于維持植物必需營養物質的循環、改善土壤結構、提升土壤的水分和養分保有力，并最終提高作物產量。土壤健康情況的評判標準是非常微觀的，但其具有更宏觀的應用意義，特別是對土地管理而言。

^{△ 由于侵蝕，克萊特斯·瑞德（Cletus Reed）一家的田里流失了約30厘米的表層土壤，他們的農耕方式也隨之而改變。? Jim Richardson}

平衡農田土壤生態系統的整合方法

農藥和其他化學制劑——無論是單獨或組合施用——會對非目標生命體產生直接和/或間接影響，已被確認為是危害傳粉昆蟲健康的因素之一。世界上的農耕業已對農藥產生依賴，而且很難一朝改變。美國發起了一些緊急的活動，例如“白宮授粉行動計劃”、“百萬花園授粉挑戰”、“SHARE”（為各地伸出援手和貢獻資源的非營利慈善農業機構）組織的系列實踐活動，以及“公路蜜蜂計劃（提升公路經濟和環境的傳粉昆蟲保護計劃）”。這些活動都旨在尋求對當前實踐更加透徹的了解，并在提出新的方法以平衡作物生產要求的同時，保持農業環境和周邊景觀中的傳粉昆蟲的健康。

^{△ “百萬花園授粉挑戰”網站主頁上關于我們能做什么的建議。? millionpollinatorgardens.org}

但比新的要求和規定更加重要的，是對農田中相互之間密不可分的生態系統的理解。如果我們對生態系統不尊重，那么它也不會為我們提供相應的服務。以病蟲害防治為例，通過對所有可用技術的悉心考量和其后對適宜措施的綜合施用，既可以抑制害蟲的數量，又可以將農藥和其他干預控制在合理的水平。這種平衡過的合理水平不僅不會損害經濟利益，也可以最大限度地降低對人類健康和環境的危害。

這一理念強調在健康作物的生產過程中盡可能不干擾農田生態系統，并鼓勵自然的蟲害防治機制。這是一種基于實地調研——而非工具或產品——的決策制定系統。這些措施總是優先考慮預防，在萬不得已的情況下再采用破壞性的化學防控手段。舉例來說，歐洲和北美地區的研究發現，在農田間種植野花帶、保留自然植被地塊（如林地），可大大提高傳粉昆蟲的數量。這些措施也可以增加自然天敵的數量，以減少對殺蟲劑的需求量。

修復：希望與挑戰

除了需要對農藥、化肥和其他化學制劑進行持續的研究、監測與管理外，對于那些不可逆轉的污染土壤我們又該如何處理？顯然，重金屬是食品安全中最受關注的問題之一，其與有機物污染不同，不會被降解或消除。農業土壤可能受到來自密集工業用地、周邊采礦作業區，甚或長期施用的肥料中金屬含量不明的重金屬污染。這種污染類型令人擔憂，因為被污染的植物體內聚集了過量的金屬元素，而這些金屬元素會在食物鏈中轉移到其他生物體內。此外，牲畜食用了這些被污染的農作物后，會在體內形成金屬元素的生物積累，進而導致人類在食用這些肉類后攝入更多的金屬元素。鎘污染的大米就是一個人人皆知的例子。

人類和動物在攝入了被鎘污染的食物后，鎘元素會在脂肪組織中隨時間而不斷進行生物積累，從而使重復攝入成為了一個嚴重的憂慮。鎘這個在過去50年中被認定為主要環境污染物的元素，已被列為毒性最高的前20種物質。鎘對涉及可食用作物的食物鏈的污染風險是其中最常見的問題。作物在生長成熟的過程中，也在不斷地吸收鎘元素。當土壤中的鎘含量過高時，作物組織中的鎘含量將會超標。長期攝入高鎘含量的糧食作物可導致牲畜和人類鎘中毒。

在歐盟和亞洲普遍存在的糧食作物污染風險問題，致使許多領域已轉向對于通過利用植被吸收的方式來消除土壤中的鎘元素的研究。其中一個潛在的、可長期應用的鎘吸收方式是以鎘吸收能力強的速生物種替代糧食作物。這種持續的、周期性的鎘提取作法將非常緩慢地對土地進行修復——可能是幾十年，也可能是幾百年。這種技術即便運用在鎘含量較低的土壤修復中也需要花費很長的時間。

哈瑟爾特大學環境科學中心對隆梅爾農田中面積為700km2的污染土壤進行了一項長期研究（即“綠地項目”）。該地塊曾為鋅冶煉作業區，受到鎘、鋅、鉛等重金屬的污染。金屬元素沉積量在20世紀70年代顯著下降——這與工業的衰敗有關——但土壤污染的問題仍然存在。此外，當地的土地利用類型主要為農田。由于土壤中的鎘含量超過了人體攝入量的法定標準，比利時聯邦政府食品安全局（FAVV）對部分生產蔬菜的農田進行了查封。在隆梅爾農田開展的研究專注于對這些被污染的農田進行重新利用，種植生質能源作物，而非食品作物。項目主要對柳樹和楊樹這兩種能源作物進行了評估。研究采用了短期輪伐矮林系統來種植柳樹和楊樹，并每隔幾年對它們進行收割來收獲生物能源作物。研究人員經計算得出，如果通過柳樹吸收的方式使土壤中的鎘含量從5mg/kg降至2mg/kg這一安全水平，將需要至少55年。然而，如果每年秋季對所有柳葉進行收集——而非讓其自然分解于土壤——時間則可縮短至36年。

但無論是55年還是36年，所需修復周期都很漫長。這不僅需要大量的治理投入，在全球食品短缺的情況下，農業的經濟損失也難以承擔。需求日益升高的一個新的治理領域是找到替代性的、不會吸收土壤中的金屬元素的經濟農作物——“封隔物種”。當農田土壤中的金屬含量高于上限，我們在選擇種植這些物種時，也要考慮到產量的需求。然而，我們需要更多的研究來探索如何找到有害/無害水平的平衡點。同時需要清楚的是，既然這些“封隔物種”不吸收金屬元素，重金屬污染物質將在土壤中存留更長的時間。

^{△ 利用植物吸收的方式來消除重金屬污染：通過對一些速生樹種（例如楊樹）進行不斷砍伐，慢慢地治理土地污染。? Chih-Wei G.V. Chang}

^{△ 楊樹是建立整合系統的理想樹種——這一系統在支持畜牧業、經濟作物、永續農業的同時，也可以實現土壤侵蝕控制及土壤治理。? Chih-Wei G.V. Chang}

楊樹：中國的治理成果和資源

雖然土壤修復是一項有賴于持續的研究及反饋的新技術，但中國仍開展了一些活動，也擁有相關的資源。泗陽縣位于中國蘇北平原之上，擁有100萬人口。泗陽縣通過種植楊樹林恢復貧瘠的洪泛平原，穩固黃河、淮河和長江的河岸，并直接或間接地惠及此前曾飽受洪災和土壤流失的數百萬居民，成為了一個展示土壤修復整合能力的范例。

在FAO國際楊樹委員會（IPC）提供世界引種資源、科學知識與技術的支持與促進下，泗陽成為一個成功的長期范例。泗陽在楊樹栽培方面的歷史可以追溯到20世紀70年代，當時泗陽縣首次從意大利引進了32個楊樹品系。楊樹種植區占用了全縣超過10萬公頃的土地，楊樹也成為了當地的主要樹種，樹木覆蓋率從最初的7％增加到2010年的47％[10]。I-214意楊是泗陽最先種植的品種，其是展示如何通過這種多用途樹種在改善農村生計的同時，亦提供重要的環境和社會服務的優秀案例。在實行當地政府關于土地轉換計劃方面的準則后，泗陽的食品生產和農民收入均有所增加，盡管耕地面積有所減少。

中國溫帶地區楊樹的種植面積約800萬公頃，在不同的機制形式下被用以恢復退化的景觀和防治荒漠化。楊樹因其生物量增長速度快、與農作物相容程度高、樹葉分解速度快（這有助于保持土壤肥力）、易于生長和繁殖能力強等優點，成為了建立整合系統的理想樹種——與可以支持畜牧業、經濟作物、水產養殖、葡萄栽培和園藝的景觀用地結合，建立學科間／學科內合作。

采用整合的恢復方法，泗陽縣以楊樹為主的小型農戶經營的農林業已經把洪泛平原變為了由種種綠色活動斑塊構成的“馬賽克”景觀，同時也為農業和林業種植者帶來了經濟收益。在IPC成員于過去30年間的技術支持和后續投入下，中國已經成為世界領先的楊樹種庫和生物技術國家，這提高了其對生物媒介的抵抗能力、提升了木材質量、提高了其生產效率，并使中國在土壤修復方面取得了探索性的優勢。

^{△ 在中國的黃土高原地區，棗樹呈階梯狀排列成行。圖中這樣的土地恢復項目通過農林混合來提高土壤肥力。? Jim Richardson}

一個有賴于土地的未來

從蜜蜂到農藥、鎘，再到楊樹，土壤在聯系起那些相互依存的因素中扮演著不可或缺的作用。其提供著諸多的生態系統服務，但卻飽受侵擾。土壤是一種不可再生的資源，它的保護和可持續管理對于食品安全和我們的未來都至關重要。

“隨著對我們這個時代的重大問題研究的不斷深入，我們便會愈發意識到，這些問題不能被孤立地理解。這些問題是系統性的，這意味著問題間相互聯系、不可分割。”

——弗利喬夫·卡普拉

旨在提升土壤有機碳的改進的農業和土壤管理實踐（例如農業生態、有機農業、保護性農業和農林業）帶來了多重效益。這些最佳實踐可使土地維持其富含有機質的肥沃土壤，可供土壤表層的植被良好生長，它們所需的化學制劑施用量更少，也能夠促進作物輪作和提升生物多樣性。這些健康的土壤也不易被侵蝕和沙漠化，并將持續提供包括促進水文和養分循環在內的重要的生態系統服務，這對保持和增加食品生產來說非常關鍵。如果我們能夠像重視我們餐桌上的晚餐一樣重視土壤健康，那么土壤必定會受到更多的關注，相關的研究也一定能越來越多。

注：原文中英文全文刊發于《景觀設計學》2015年第6期“健康土壤”專刊。

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