编者按：世界农化网『碳索』系列文章，对“双碳”背景下跟可持续发展相关的政策法规，产业环境，企业先进实践等话题开展专题讨论，以期从全球视野带来更广泛的观察和思考，助力中国农业健康持续发展。本期内容小编基于加拿大萨斯喀彻温大学进行的一项社会调查，从农户的土地管理模式转变历史出发，对转基因作物、草甘膦使用与农业碳固存之间的关系做一些解读与介绍。
自20世纪60年代以来，农药工业的发展日趋成熟，农业种植过程中的农药使用行为也日益普及。客观来说，农药的使用对于农业种植行为具有深远的意义。一方面它保障了粮食安全问题，另一方面农药的使用对于农户的种植管理模式调整也产生了积极的作用，极大节约了人力物力成本，这一调整是实现农业种植精细化与规模化的必由之路。谈及农药使用在中国的发展历史，我们无法避开的就是草甘膦这一产品，对于草甘膦大家都不会陌生，草甘膦曾以其“绿色无毒高效”的特点风靡世界农化市场多年，由于其对农业种植行为的深远影响，与之相对应的抗药性作物与转基因作物也逐渐走入市场。
众多研究表明，草甘膦的使用与成本降低，以及抗药性作物的选择对于农户的保护型耕地决策和减少耕作强度具有互补作用，而农户的土地管理模式的这一优化，对减轻农业碳排放问题以及加强土壤固碳潜力具有的明显的促进作用。例如，在加拿大萨斯喀彻温省，农田管理模式的转变已使其在过去30年完成了从净碳排放主体到净碳固存主体的转变，这一结论来自于加拿大萨斯喀彻温大学近期所做的一项社会研究。基于这项研究，小编想向大家主要解读一下，转基因作物与草甘膦的使用对农地耕作模式的影响，并如何通过这一影响促进农业减碳与土壤固碳这一底层逻辑。那么我们来看一下这项调查研究是如何进行的。
加拿大农地耕作模式的变迁与碳固存能力的变化背景
首先给大家介绍一下加拿大农地耕作模式的变迁与碳固存能力的变化背景。在20世纪80年代末和90年代初，加拿大农民开始从传统的土地管理方式(如休耕一年和用耕作来控制杂草)转向可持续性更强的做法。从历史上看，首选的杂草控制方案是在整个生长季节对土地进行频繁的耕作，以根除杂草生长，这种做法被称为“夏季休耕”。随着农药产品以及抗药性作物的普及，农民的耕作习惯与耕作强度逐步发生转变，采用抗药性作物和草甘膦与保护性耕作模式之间存在互补关系，从而导致相应的温室气体排放变化。例如，在加拿大草原上种植抗药性油菜10年后，免耕土地管理模式已增长到超过330万公顷，与传统耕作相比，每年碳固碳效应增加了43.6万Mg。在对1986年至2006年间的油菜籽种植的温室气体排放研究中发现，减少“夏季休耕”模式，能多吸收0.4(公顷/年)Mg的二氧化碳当量，而采用保护性耕作模式每年能多吸收0.2(公顷/年)Mg的二氧化碳当量。沿用了抗药性油菜籽生产后，1996-2018年期间土壤碳汇量为25.1亿公斤二氧化碳。
越来越多的证据表明，在加拿大如果没有1995年转基因抗药性作物的商业化种植，土地的可持续性种植方式转变是不可能的。草甘膦成本的降低、作物投入技术的改进以及转基因作物的采用都对减少耕作强度与耕作模式的调整做出了积极的贡献。
加拿大萨斯喀彻温大学对三者之间关系的调查
为了探究它们之间的联系，加拿大萨斯喀彻温大学以本省农户作为调研对象进行了研究（该省农耕土地以草地为主）。该项研究是在2020年11月至2021年4月期间进行的，基本的数据采集类型有：农户耕作行为中的种植方式、设备投入、田间维护与收获，以及农户的基本年龄、家庭、土地等属性。数据的时间跨度在1991–1994与2016–2019两期间内，同时记录了耕作强度与耕作方式的选择。而田间碳固存能力的数值量化主要采取加拿大国家温室气体清单报告中的碳系数法来衡量，它清晰直观的显示了农户不同的耕作方式所带来的土壤碳固存能力的变化。例如，当农户采取“免耕”时，水分充足的草地土壤碳固存量会增加0.15Mg/亩/年；当农户采取“传统模式耕作”时，水分充足的草地土壤碳固量存会下降0.15Mg/亩/年。具体耕作模式的选择如下所示：
低湿度草地类型 | 高湿度草地类型 | |
免耕 | 0.1 | 0.15 |
少耕法 | 0.04 | 0.07 |
传统耕地 | -0.1 | -0.15 |
取消“夏季休耕” | 0.3 | 0.3 |
采取“夏季休耕” | -0.3 | -0.3 |
这一试验最终描述了，在加拿大萨斯喀彻温省20世纪末与近几年农户的耕作选择变迁中，农户对抗药性油菜、草甘膦使用和其他转基因作物的选择在不同程度上促进了他们采用不同的可持续耕作方法，以及与之对应的土地碳固存能力的增强。同时也提出，在加拿大草甘膦的使用与转基因抗药性作物的搭配对于可持续土地耕作模式的维持至关重要。通过政策禁止或限制这两项应用中的一种或两种都会对农业碳中和产生较大的不利影响。
小结
前面说到，加拿大萨斯喀彻温大学的这一研究认为，通过政策禁止或限制草甘膦的使用与转基因抗药性作物会对农业碳中和产生极大的消极作用。但众所周知，国际国内舆论对于草甘膦与转基因作物的生物安全性问题早已争论得不可开交。不可否认的是农药产品的使用确实对农户的农业生产方式产生了翻天覆地的变化，对于这一矛盾点，小编认为，在如今国家建设与发展实现“碳达峰”、“碳中和”的大势下，尤其对于发展中国家，农业作为不可或缺的一环，找到绿色农化产品、转基因作物的投入与土地耕作模式选择之间的平衡点才是现如今亟需解决的问题，也应该成为农业科技与经济研究关注的重点。
资料参考：Sutherland Chelsea,Gleim Savannah,Smyth Stuart J.. Correlating Genetically Modified Crops, Glyphosate Use and Increased Carbon Sequestration[J]. Sustainability,2021,13(21)
下一期： 碳索第5期 | 碳中和与农业的精细化管理
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