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转基因的可持续性优势

作者:Anthony Shelton and David Shaw     来源:GLP等     发表时间:2016-10-07     浏览次数:     字号:    
内容摘要 重温此文,以顾前瞻,并可获新的启发。

 

转基因的可持续性优势

  

作者:安东尼·谢尔顿(Anthony Shelton)昆虫学家,康奈尔大学教授,他在美国和国际田间害虫管理领域具有丰富的理论和实践经验。戴维·肖(David Shaw)密西西比州立大学经济发展研究中心副主任,他的知识背景是作物科学和经济管理。

 

未来之路

  将聚焦于转基因作物技术,包括抗除草剂的作物,应当确保合理种植和良好管理,赋予农场主种植各种作物的灵活性以及确保作物健康生长。长期来看,那些限制农场主灵活性或作物创新的公共政策将降低粮食产量。

  转基因作物技术给农场主带来了先进、全面的害虫管理系统(IPM)来确保高产和食品安全,同时保护了自然生态。Bt抗虫作物的推广降低了更加有害的杀虫剂用量。在很多情况下中,降低程度达到50-70%抗虫作物让农场主增加农田亩产和家庭收入。田间杂草一直与作物竞争养分和阳光。通过种植抗除草剂作物来清除杂草能够使作物健壮生长,长期来看也降低了石油燃料消耗,避免了水土流失,并改善了土壤生态。作物管理体系的使用,包括良种培育和种植抗除草剂作物,对于减轻过度耕作的负面影响不可或缺。农场主需要灵活地进行田间管理并获得相关技术培训,确保不流于单一化的种植管理模式。
        

对可持续性的定义

  可持续性成了大众耳熟能详的时髦用语,它与种植业有着特殊的关系,是这样吗?

  美国国家科学院(NAS)担负着对国家的科学和技术事务提供独立性、客观性报告的责任,2002NAS举办一个论坛来分享与可持续发展科学和技术相关的观点、信息和论证。2011年,NAS下属机构提请了一个议案,旨在将可持续性原则整合入美国环保署(EPA)的基本原则和决策理念中。

  在这个议案中,对于可持续性的定义援引了1969年《国家环境政策法案》(NEPA)中的一个声明,也涵盖了2009年的一项行政命令:

  可持续性基于一个简单的原则:我们生存及福祉所需的一切物品都直接或间接地依赖于自然环境。可持续性能够创造和维护人与自然和谐共存,能够确保我们这一代和子孙后代社会、经济和其它方面的需求。可持续性是我们用好水体、自然原料和地球资源以之服务于人类健康和生态环境的重要原则。

  2011年的这项报告推崇EPA正式文书中的可持续性范式三支柱,即对于一项法案或政策要考虑到(1)环境,(2)社会,(3)经济发展。报告中指出关于健康方面的议题涵盖在社会之柱中,并且EPA应该规划它的可持续发展远景,引申出成系列的可持续性原则到所有的公共决策和项目中。

关于决策层面可持续性的定义很丰富了,那么对于种植业意它味着什么?

 

重中之重,不能有害

  可持续性种植业包含很多方面,但其核心是维持农业长久地健康发展的能力。也意味着三支柱(环境、社会、经济)之间的波动是可管控的,不会被大的干扰破坏掉。

  具体来说,可持续性种植业中的三支柱应该是产出的粮食或棉麻对于消费者健康安全,尽可能小地破坏生态环境,对于种植者是盈利的。

  许多人认为种植业并不是一个自然系统。粮食和棉麻是在人工管理的系统中产出的,因此需要应对可持续性的挑战。那么诸如转基因这样符合可持续性原则的新技术是广为需求的。

  蕾切尔·卡逊1962年的开创之作《寂静的春天》影响深远,催生了一系列的现代环境保护运动。这本书使公众认识到了广谱杀虫剂的危害。卡逊注意到了杀虫剂使作物免于害虫侵害,或杀死蚊子以降低疟疾发病率。但是她也注意到了滥用杀虫剂对生态环境的破坏。

  卡逊不是第一个认识到这一点的人,但是她引起了大众对环境问题的广泛关注。三年前,数位昆虫学家发表了一个开拓性的文章来宣传害虫综合治理IPM)理念,即只有必要时才使用杀虫剂。IPM的关键点在于种植那些抗虫的作物,同时降低广谱性杀虫剂的使用,因此也保全了天敌种群来抑制田间害虫的爆发。

  在卡逊的书中,她详述了土壤细菌的长期使用及其安全性,即现在广为人知的苏云金杆菌(Bacillusthuringiensis),将其喷洒到植株上,害虫吃了植株,就会死掉。苏云金杆菌含有一种特异性杀死某些科属昆虫(鳞翅目、双翅目等)的蛋白(Bt蛋白);这些昆虫吃到Bt蛋白之后,Bt蛋白附着在昆虫肠道中抑制其消化而致死。

  喷洒苏云金杆菌这种治虫措施农场主已经用了几十年,特别是在有机农场里,对于各种化学合成的杀虫剂限制比较多。不过,喷洒苏云金杆菌只管几天用,并且植株的叶子、茎秆等都要喷洒到。这样就限制了苏云金杆菌的治虫效益,其在全球杀虫剂市场份额的比例也只有很小的1%。苏云金杆菌很受推崇,但是美国国内、国际的市场份额难以扩大。

生物技术在快速发展,1997年第一个转基因作物得到商业化审批。它含有卡逊所推崇的Bt蛋白,也与农场主之前喷洒的苏云金杆菌里的Bt蛋白一样。只是,现在作物可以自己表达出这个蛋白,不用再为了全方位/定期施药而费力。

 

转基因作物能够催生更多的可持续性产品系统

  除了满足对环境的正效应和农场主与消费者的经济效益,Bt转基因作物也满足了可持续性的社会效益,因为这些作物也能够为小型的、耕作器具有限的农场主种植。事实上,在全球范围里,发展中国家种植Bt的农场主(农民)比发达国家的比例更高。

  Bt转基因作物为什么更加可持续性的6个事实:

  1.植株可以自己产生杀虫蛋白来抵御害虫,种植者没有必要开着农机在田间施药,从而节省了石油燃料,避免了土壤板结。

  2.研究表明,Bt蛋白不伤害害虫的天敌,从而协同地抑制了害虫种群。

  3.研究表明,相对于Bt转基因作物,昆虫更易于对普通作物上喷洒的苏云金杆菌产生抗性。虽然有害虫对Bt转基因作物产生抗性的个例报道,但是化学杀虫剂有多得多的抗性报道。

  4.Bt转基因作物的推广极大地降低了剧毒杀虫剂的使用。降低的比例可以达到50-70%

  5.研究表明,种植Bt转基因作物提高了亩产的同时也提高了种植户的家庭收入。

  6.Bt转基因作物对生态环境的影响远远小于非Bt作物。

  Bt转基因作物并不是万灵药,像任何技术一样,需要合理管理从而保证长期效益。比如,即使它们广泛种植也降低不了全球的饥饿人口。没有任何的农业技术可以做到这一点。但是,Bt转基因作物的广泛种植通过降低杀虫剂的使用,一方面维持了可观的全球粮食和棉麻产量,另一方面使我们进入了可持续农业生产系统。这些作物是IPM体系的有机部分。

本文的共同作者谢尔顿,是一位受卡逊影响而研究种植业的昆虫学家。一年前我重温了《寂静的春天》并仔细阅读了最后一章,文中卡逊要求我们寻找管理害虫的合理方法,她疑问为什么我们不用对害虫特异同时不危害人类健康的微生物杀虫剂。我想她会赞赏Bt转基因作物现今的种植状况,她当年也曾积极推动用Bt杀虫剂取代其它剧毒的杀虫剂,谢尔顿说道,她也许会说,同一个杀虫蛋白,更好的施药系统

 

抗除草剂作物的效益

  什么是抗除草剂作物(HTCs)?田间杂草会与作物如玉米、大豆竞争养分和阳光,因此需要用施除草剂等方法清除它们。抗除草剂作物能够降解除草剂中的活性成分,避免被其杀死。这样,农场主就能够在生长季节施药来控制田间杂草,施药时间也可以灵活地选择。

  抗除草剂作物经过了生物技术和遗传工程专家数十年的技术研发。这些技术使得我们能够鉴定出植物或微生物的优良性状,然后把编码这些性状的DNA序列转化到的目标作物中并有效表达。一些微生物能够快速地降解除草剂,那么转化微生物的相关基因到农作物中,就可以使它们耐受除草剂;相应地,没有转化这些基因的作物就不能耐受除草剂。

  如今已经有了数种耐除草剂性状投入使用,比如修饰某个酶使得作物对除草剂不敏感,或者使作物产出代谢物来拮抗掉除草剂的活性。

  这些作物使得农场主可以更加高效地控制杂草,从而提升粮食产量和品质。杂草控制往往是田间作业中耗费最大的一块,因此种植抗除草剂作物,维持了农场的经济活力。同时,种植抗除草剂作物也使免耕成为可能。不需要每年都深耕一次地,农场主可以保留前一年的玉米秸秆、大豆茎秆直至种植新的作物之前,这样即避免了土壤流失又提高了地力。同时,也避免了土壤沉积物和养分流失时对地表水体的污染。

抗除草剂作物使得农场工人的效率更高,把原来用于除草的时间用到农场生产的其它方面。现在人类可以生产高产优质的粮食,这对于养活地球上的70亿人口乃至2050年的90亿人口都是至关重要的。抗除草剂作物能够保护环境,创造可持续的作物系统,因为它显著地降低了深耕作业量。深耕一开始就是为了控制杂草,因此提高深耕作业效率或替代深耕的技术都会带来环境效益,诸如降低油耗,改良土质等等。

 

超级杂草有多严重?

  毋庸置疑,这是当今种植业中最为紧迫的问题。除草剂抗性,自从上世纪50年代选择性除草剂(杀灭特定杂草而保留目标作物)开始使用时就出现了。现在,大田里大部分大豆,玉米,棉花,油菜都是具有草甘膦抗性性状的(草甘膦在上世纪70年代上市,商品名Roundup),我们面临着全球范围内效果最为显著的除草剂失效的风险。

  像过去发生的一样,若农户年复一年采用相同品牌的除草剂,除草剂的灭草机制一样,那么在自然选择压力下杂草抗药性就会产生。目前关于除草剂的争议主要是关于草甘膦抗性的,因为多年来数百万英亩的大豆、玉米、棉花、油菜都依赖于草甘膦来清除杂草。在这种选择压力下,杂草产生草甘膦抗性也是难免的。

世界范围内,草甘膦在控制杂草方面仍发挥着积极作用,因此规范除草剂的使用来保持它们的活性的诉求有很多。但是,难点在于规范化管理是否是一个高效的工具。每个农户的每个地块,甚至地块的不同区域,在杂草数量,间作或轮作方式,气候条件,田间管理程度等方面都是有所差异的。因此若规范化管理必须考虑到普适性,这样实施起来效果就不好说了。

 

如果不能彻底地规范,那么问题该如何解决?

  一种办法是农产品上用除草剂标示的办法来规制除草剂抗性管理。优点在于通过政府备案来引起大家对监管的重视。不过难点在于掌握监管开展的程度,和评定谁有除草剂抗性管理的资质,对于这些项目的资助方式也存在争议。

  或公或私的多种激励方案被制定出来,克服了初始阶段应用抗性管理的犹豫心态。基于社区的抗性管理方案也得到了应用,在一些案例中证明是成功的。

  迄今为止最为有效的办法还是通过教育和技术培训来预防或消除问题。如果农户和决策者得到亟需的关于抗性产生方面的培训和信息,他们就会有能力制定有效的方案来降低除草剂抗性。这里的教育不是单单提供相应的科技信息,还应包括最佳实践的系统认知,抗性管理的经济效益,决策过程的流程等,这样农户可以得到适合自己需求的信息。我们不能把除草剂抗性仅仅视为一个技术问题,它更多地是一个管理学难题。这么看问题,那么无论是为了长期效益还是短期效益,各种教育项目必须改变人们杂草管理的决策方式。

 

 

致谢-中文来源:

基因农业网(翻译),2014-12-20(?)http://www.agrogene.cn/info-2016.shtml

广西农业科学院图书馆,2014-12-08http://www.gxaas.net/Library/ShowNews.aspx?NId=10636

原文来源:GLP 

 

责任编辑:traveler
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