肮脏的交易

肮脏的交易_泥土文明的侵蚀

破坏其土地的国家，就是在自我毁灭。

富兰克林·D.罗斯福

在目睹了亚马孙河下游地区快速的土壤破坏几年之后，我带领一支考察队前往西藏东部调研，在那里我看到了与亚马孙地区截然相反的景象。行驶在颠簸而泥泞的路上，我见到了沿雅鲁藏布江河谷分布、已有上千年历史的古老农业系统。我们前往那里考察一个已干涸的古老的冰川堰塞湖（ice-dammed lake）遗址。在一次洪灾中，堰塞湖的溢流冲破土石阻挡，顺着喜马拉雅峡谷最终汇入恒河。为了寻找露出地表的古湖床遗迹，我们开车穿过满是鸡、牦牛和猪的村庄。村镇周围遍布着用淤泥矮墙围起的农田，田里种着青稞、豌豆和可大量出产菜籽油的油菜花。

几天之后，我们就意识到，淤泥围田仅是上千年来当地古湖床种植秘法的一小部分。放养的西藏牲畜遵循着一种天然的节奏：它们白天走到田间地头去寻找食物，到了晚上自动回圈休息。每天在考察结束开车回镇的途中，我们都会看到自己走回家的猪和牛站在家门口，耐心地等着归圈。这些自我喂牧的“造粪机器”为土地提供了大量粪肥；即便是一场阵雨过后，农田和道路上都淌着褐色的泥浆。

在找到冰川堰塞湖坝遗址的那天晚上，我们在道路尽头一个叫“派”（Pai）的镇子上的一家便宜旅馆住下。睡觉的小隔间由未完成的木板墙简单分隔，里面摆着店家自制的简易床铺。房东在前往旅店的路上告诉我们，可以在后院上厕所；当看到店家的猪“清理”后院粪便的方式后，晚餐时端上桌的猪肉让我觉得难以下咽。无论如何，我不得不佩服当地人对营养的高效利用：家猪吃掉人排出或倾倒的废料，猪粪为作物提供了养分——人则是最大的受益者，同时获得粮食和猪肉。

忽略显而易见的公共健康问题不谈，这一营养循环体系有效地保持了土壤肥力。除了偶尔从房子一侧伸出的碟状卫星信号接收器，今日雅鲁藏布江两岸的村庄与堰塞湖刚刚干涸时相比大概别无两样。对土壤侵蚀进行防控，用禽畜粪便肥沃土壤，这些生存的智慧使人们得以世代在同一片土地上耕作。

遗憾的是，西藏的农业正在发生着变化。在开车离开拉萨的路上，我们看到，移民而来的汉族农民和本地藏民正建设着灌溉农田和温室综合体。纵观历史，自第一个早期农民在种植前用木棍翻土开始，农业产量就随着技术的创新而不断增加。耕犁在人类役使动物拉动更大木棍的过程中逐渐形成；金属耕犁的出现，使农人能够在表土层流失后继续耕种坚硬的心土层。工具的改良不仅使人们在已退化的土地上继续耕种，亦使耕作范围逐步扩大——人们在原本不宜耕种的土地上耕作。

耕犁翻土使土壤蓬松，有利于控制杂草并促进作物出苗。虽然这有助于目标作物的生长，但是由于耕犁清除了原本可以吸收雨水和防止侵蚀的地表植被，它也使地表裸露，无法抵抗风雨侵蚀。耕犁使农民能够种植更多作物，养活更多人口；但这一切是以缓慢耗尽土壤肥力为代价。

耕作方式通过人类的反复尝试得以改进，农业实践亦得以发展。关键的农业创新包括改良施肥方式，以及引入具有地区适应性的作物轮作模式。在机械化农业时代到来以前，小型农场通过收集利用作物残茬、动物粪肥甚至是人类排泄物来保持土壤肥力；农民则通过手工方式，栽培多种农作物。当农民学会了在田间进行豌豆、小扁豆或其他豆类作物与主要作物的轮作后，基于农业的人类聚居地扩展到了洪泛平原之外的地区——那些不依靠自然过程定期带来新鲜土壤的地区。

在亚洲热带地区，最初几千年的稻米种植属于旱田耕作，这和早期小麦种植的历史相似。大约在二千五百年前，人们开始在人工湿地或水田种植稻米。这种新的耕作模式有助于解决“土壤含氮量不足”这一长期困扰热带地区农民的问题——滞水滋养了能够充当活肥的固氮藻类；同时，稻田为分解并循环利用人畜粪便提供了理想的环境。

湿地稻米种植在整个亚洲的普及，是一个成功的地区适应性案例；原本进行旱田稻米种植而无法供养大量人口的地区，伴随着农耕模式的转变，出现了人口的显著增长。然而，新的农业体系虽然能够供养更多人口，却使其生活在饥饿边缘。食物产量的提高并不意味着穷人获得的食物增多，那意味着有更多的人口需要养活。

早在20世纪20年代初，地理学家沃尔特·马洛瑞就发现，在解决中国饥荒的问题上，已有诸多想法：土木工程师提出，可以通过控制河流来减轻破坏农作物的水患问题；农业工程师建议，可以通过灌溉和土地开垦来增加耕地面积；经济学家提出，可以应用新的金融手段鼓励城市资本向农村地区的投入；出于明显政治考量的人们则提出，可以将人口密集地区的居民转移到北方的开阔地区。但是，所有这些饥荒应对方案，都是治标不治本；没有人重视“贫瘠边缘土地过度开发”这一饥荒产生的根本原因。

基于中国当时的农业生产水平，需要年均近一英亩（0.4公顷）的土地才能养活一个人；而事实上，全国近三分之一的土地持份[97]不足半英亩，这根本不足以养活一个人，更不用说提供整个家庭的粮食需求了；全国一半以上的土地持份少于一亩半，这使中国长期面临饥荒的危险——仅一种作物在某年的歉收，就能引发饥荒。中国到了养活其人口的极限。

食物支出在当时已经占到了家庭平均收入的70%—80%；即便如此，典型的日常饮食仅为由大米、馒头和咸菜组成的两顿饭。人们在一次次的收获之间艰难地生存着。

尽管如此，已被中国农民精耕细作了四千余年的土地，仍保持着较高的土壤肥力——这让马洛瑞惊讶不已。通过对比可持久耕作的中国农耕与使土壤快速退化的美国农耕，马洛瑞发现，中国持久农业的关键在于高效的有机肥料施用——城镇的人畜排泄物被返还到乡村田地以补充其肥力；在没有化学肥料的情况下，中国农民自己对土地进行施肥。到马洛瑞的时代，存在于中国农民与其田地之间的营养循环已经持续了四十多代人的时间。

在20世纪20年代，饥荒救济负责人Y.S.姜对“丰收地区居民的进食量是否超过其所需量”进行了调查。在当时，一些地区大吃大喝，而相邻地区则忍饥挨饿，这种现象引起全国的关注。

在农作物产量既稳定又丰富的绍兴地区，姜发现了一个普遍的现象：该地人均稻米消耗量是其可消化吸收量的两倍多——人们每天三次进食“双倍量的大米”。正因为如此，该地区作为肥料的人类排泄物养分充足。即使在丰年，绍兴人也不会把盈余粮食卖到外地；相反，这些深得人地营养循环之妙的农民会建造和维护美观的公共厕所，以作为肥料存储设施。通过吃饭、消化和排便，绍兴人得以将本地出产粮食的盈余转化为自然资产，将营养再次返还给本地土壤。

而如今，在中国总共一亿三千万公顷的耕地中，有大约三分之一正受到水和风的严重侵蚀。黄土高原的侵蚀速度在20世纪翻了一番；该地区年均土壤侵蚀量高达十五亿吨。在1966—1976年间，为防止水土流失所进行的劳动集约型梯田耕作，使黄河输沙量减少了一半——即便如此，黄土丘陵区已失去其一半的表土层。

在20世纪50—70年代，水土流失使中国失去了两千五百万英亩的耕地；中国南方地区有20%—40%的土地已失去其腐殖质层（A层），这使得土壤中的有机质、氮和磷含量减少了90%。尽管人们施用越来越多的化学肥料，但在1999—2003年间，中国农作物产量下降幅度仍超过了10%。随着中国农田面积的不断缩减，想象这个拥有十多亿人口的超级大国与其邻居为食物争吵的场景，会让人感到不安。从乐观的角度来看——在我们思考农业发展能否赶上世界人口的增长时——20世纪农业产量的惊人增长或许能让我们感到欣慰。

在化肥得到广泛应用之前，农业产量增长相对缓慢；在13—19世纪期间，设备改良、轮作和排水为田等做法，仅使欧洲和中国的粮食产量都增加了一倍。当土壤养分构成元素的发现为工业化农业化学的兴起奠定基础时，传统的农业实践因被视为过时而遭到淘汰。

大部分土壤化学的基础科学进展发生于18世纪末至19世纪初之间。在美国独立战争爆发的四年前，丹尼尔·卢瑟福和安托万·拉瓦锡分别发现了氮和磷；1808年，汉弗莱·戴维发现了钾和钙；二十年后，弗里德里希·维勒首次用无机物质氰酸钾与硫酸铵合成了尿素，这表明了人工制造有机化合物的可能性。

汉弗莱·戴维支持当时流行的腐殖质营养学说，即施用粪肥有助于保证收成，因为粪便中的有机物是土壤肥力的来源。随后在1840年，尤斯图斯·冯·李比希提出矿质营养学说，认为植物在没有有机化合物的情况下仍然可以生长。虽然李比希仍建议应通过施用粪肥以及栽培豆类和草来帮助土壤积累有机物，但是他也指出，能够为土壤提供基本元素的其他物质，可以成为动物粪便的替代品。“（植物）从土壤中吸收的养分，必须通过某种方式全部归还给土壤——这必须成为农业基本原理之一；养分恢复的具体途径，无论是通过施用粪便、草木灰还是骨头，实际上无关紧要。如果哪天我们能够使用由化学品制造工厂所生产的溶液来补充土壤养分了……那便标志着一个新时代的到来。”[98]最后的这一观点是具有革命性的。

李比希的试验和理论，奠定了现代农业化学的基础。他提出“最小因子定律”，即在植物生长所必需的元素中，供给量最少（即与需求量相差最大）的元素决定着植物的生长状况；他认为，只要给土壤补充合适的营养物质，即使不实行土地休耕，也能够使植物不断生长。李比希的发现揭开了植物营养学的新篇章，亦带来了人类对土壤认知的转变：土壤，是一座为作物的生长提供营养物质的化学仓库。

1843年，受到李比希启发的英国农学家约翰·本内特·劳斯，在其位于伦敦北部的家族地产洛桑农场，开始比较施用有机肥与无机肥的田地的作物产量。自少年时代起，劳斯就是一名业余的化学家——他曾在牛津大学学习化学，但并未获得学位。尽管如此，他在经营自家农场的同时，也进行农业化学实验。在调查了施用粪肥与矿质肥料对作物生长的影响之后，劳斯聘用化学家约瑟夫·亨利·吉尔伯特共同开展一项实验。他们想要验证的是：施用了李比希的矿物营养物（无机肥）的土地，是否可以比施用粪肥（有机肥）的土地更久地保持土壤肥力？这个持续时间长达十年的田间实验显示，为土地施用氮和磷，能够明显提高农作物的产量，甚至使该地超过精心施肥的农田。

一位企业家朋友问劳斯：混合了动物尸骨和骨灰的工业废水，是否有任何商业价值？这激发了劳斯的好奇心和商业直觉——对于一个不成功的化学家来说，变废为宝的想法是一个完美的挑战。由于天然的矿物磷酸盐是不可溶的，因而作为肥料没有多少直接价值——它在自然作用下要降解为植物可用的磷素，需要很长时间；但是用硫酸分解磷矿石所获得的可溶性磷酸盐（过磷酸钙），则能够直接被植物吸收利用。1843年，劳斯为制作富含氮和钾的过磷酸钙肥料的技术申请了专利，并在泰晤士河边建造了化肥工厂。劳斯的产品对农作物产量有显著效果；到了19世纪末，英国一年可生产一百万吨的过磷酸钙。

化肥工厂可观的利润为劳斯的农业研究提供了充足的资金；他往返于伦敦的工厂与洛桑农场之间。洛桑农场成了劳斯研究作物如何从空气、水和土壤中吸取营养的实验基地，并让他得以通过系统的田间实验，观察不同肥料和农业措施对作物产量的影响——劳斯发现，氮不仅是植物生长的必需元素，而且适量添加无机氮肥，也会大大提高作物产量。

对劳斯而言，田间实验是建立科学农业基础的必要手段。这一观点受到了同行的支持，并于1854年将劳斯推选为英国皇家学会院士，于1867年为其授予皇家勋章。到了19世纪末，洛桑农场已成为受政府资助的研究站原型，致力于传播新时代的“农业化学福音”。

现在，只需在土里混入适当的化学肥料后播下种子，农民就可以坐等作物生长了。对于促进植物生长的化肥的全新信仰，取代了人们对传统农畜管理的重视；轮作和“因地制宜”的传统农业观念显得陈旧而过时。当农业化学的革命完全颠覆了过去数千年间不断发展改良的农业实践和传统时，大规模基于化学药剂施用的农耕模式变成“常规农业”，而传统农耕模式则被视为“替代性农业”——即使农业化学发展的基础是用以解释传统农耕模式。

19世纪的农业实验表明，草食动物只消耗掉它们从植物中摄取的四分之一到三分之一的氮，因此动物的粪便中富含氮素；然而，动物粪便仍无法完全补充土壤所流失的所有氮量。在没有化肥的时代，定期种植豆科植物，是维持土壤氮含量，保证作物长期高产的唯一途径。世界各地的本土文明都深知这一基本农业原理。

1838年，法国农业化学家让—巴蒂斯特·布森戈证明了种植豆科植物可以为土壤补充氮素，而小麦和燕麦则不能——这一事实终于解释了实施轮作背后的原因。在布森格之后，人们又花了五十年时间，才弄清楚豆科植物究竟是如何固氮的。1888年，德国农业科学家赫尔曼·黑尔里格尔与赫尔曼·维尔法斯发表的一项研究显示，与消耗土壤中氮素的谷物不同，豆科植物是与能够将大气中的分子氮转化为有机物氨的土壤微生物共生的。当这两位来自德国的赫尔曼先生指出大豆、豌豆和三叶草固氮特性的微生物基础时，对秘鲁海岸大量海鸟粪沉积物的发现，进一步强化了农业化学的观念。

早在西班牙侵略者到来的几个世纪之前，秘鲁人就知道海鸟粪可作肥料了。1804年，当德国科学探险家亚历山大·冯·洪堡将一块白色的“岩石”从南美钦查群岛带到欧洲时，它便引起了农业化学科学家的兴趣。与干燥的秘鲁西南海岸隔海相望的钦查群岛气候宜人，其上生活着数量庞大的海鸟；干燥少雨的气候则为保存和积累成吨的海鸟粪提供了理想环境，有些地方的海鸟粪厚度超过二百英尺。这些堆积如山的海鸟粪比一般粪肥更加肥沃——富含磷酸盐的海鸟粪便中的氮含量，是一般粪肥水平的三十倍。

19世纪，对海鸟粪肥力的发现，在这座“粪岛”上引发了一场海鸟粪开采热潮。依赖这一新型肥料的农业系统运转良好，直到钦查群岛的海鸟粪逐渐耗尽——而那时，化学肥料的广泛普及，已使农业实践放弃了对传统农畜管理和营养物质循环的重视。

1824年，《美国农民》（American Farmer）杂志的编辑约翰·斯金纳从秘鲁进口了两桶海鸟粪到巴尔的摩。这批首次进口到美国的商业肥料，开启了美国农业的新篇章；在接下来的二十年内，进口肥料被定期运至纽约。海鸟粪贸易在19世纪暴增：到了19世纪50年代，英国和美国加起来，每年要进口一百万吨的肥料；到了1870年，已有价值超过五亿美元的，被视为“白色黄金”的海鸟粪从钦查群岛被运走。

尽管一些保守的农业社会仍对“海鸟粪可以恢复土壤肥力”这一观点嗤之以鼻，但那些尝试了这一做法的农民却用现实结果证实了这一点。尽管获得海鸟粪的花费和难度很高，但是海鸟粪的施用从马里兰州蔓延至弗吉尼亚州和南北卡罗来纳州的事实，证明了它对作物生产的促进作用。海鸟粪的广泛应用，打破了依靠人畜粪肥维持土壤肥力的传统，开启了化学肥料的新时代。这使得农业生产的基础从对营养循环的依赖，转向“从养料到消费者”的营养单向传输。至此，养分循环并返回农场的传统模式被彻底打破。

描绘钦查群岛上堆积如山的海鸟粪的石版画，1868年前后（《美国农业家》，1868年第27期，第20页）。

然而，南美岛屿可供开采的海鸟粪资源终究是有限的。秘鲁的海鸟粪出口热潮在1856年达到顶峰；到了1870年，钦查群岛所有高质量的海鸟粪都被开采完了。1881年，在一次争夺海鸟粪岛屿的战争中，秘鲁的盟国玻利维亚——如今全世界唯一一个内陆海军强国——输给了智利，并失去其太平洋海岸线。在接下来的几年里，海鸟粪带来的税收给智利政府提供了源源不断的资金。海鸟粪能够提高农作物产量的巨大作用，使其迅速成为一种战略性资源。

秘鲁政府严格维护着自己对海鸟粪的垄断控制。钦查群岛海鸟粪价格的不断攀升，使得美国农民呼吁打破秘鲁政府的垄断。1850年，美国总统米勒德·菲尔莫尔斥责国会，认为政府有义务去维持海鸟粪价格的合理性；美国商人们搜寻了所有捕鲸记录，试图找到未被任何国家声明主权，可随意开采海鸟粪的偏僻岛屿；1856年，美国总统富兰克林·皮尔斯签署了《海鸟粪岛法案》（Guano Island Act），宣布美国公民可以合法地占有任何未被声明主权的海鸟粪岛，并使其成为私有财产。《海鸟粪岛法案》使几十个太平洋中的热带小岛成为美国的第一批海外属地，它们促进了美国现代化肥工业的发展，并为其后来的全球性活动铺平了道路。

与此同时，磷矿储量匮乏的欧洲早期工业化国家也参与到了全球海鸟粪岛的争夺战中。1888年，德国吞并了太平洋中部磷矿资源丰富的瑙鲁；第一次世界大战后，国际联盟（League of Nations）将瑙鲁的管理权移交给英国。1901年，英国占领了大洋岛——一座8.5平方英里的磷矿岛。英国太平洋岛屿公司以每年五十英镑的价格，从当地一位自称拥有管理权的族长那里获得了整个岛屿的资源开采权；该公司希望把岛上的海鸟粪卖给缺乏廉价磷矿的澳大利亚和新西兰。看似复杂不便的过程带来的是可观的利润：到1905年，大洋岛的磷矿贸易量达到了每年十万吨。

第一次世界大战之后，英国磷矿委员会（British Phosphate Commission）收购了太平洋岛屿公司，并让瑙鲁的磷矿开采量增加了五倍。尽管岛民对磷矿开采行为所造成的植被和土壤破坏提出抗议，但英国政府还是进一步没收了瑙鲁剩余可开采的土地，并于不久之后展开对整座岛屿的深度开采；从那以后，每年有一百万吨的磷矿被运往联邦的各个农场。尽管瑙鲁在1968年获得独立，但那时岛上的磷矿资源枯竭，政府也濒临破产。瑙鲁——这个世界上最小的共和国——曾是一座郁郁葱葱的岛国，而磷矿的露天开采将其变得贫瘠而荒芜。如今，为数不多的岛民沿瑙鲁的海岸而居——他们背对着的，是由一座座废弃矿坑组成，如月球表面一般荒凉的景观。

大洋岛的情况同样糟糕。到了1980年，岛上的磷矿资源枯竭；剩下的岛民只能在这座肥沃了其他国家土地的贫瘠岛屿上勉强维持生活。如今，这座岛屿成了太平洋中的一座“避税天堂”。

南北战争爆发前夕，美国南卡罗来纳州发现了大量磷矿资源；在随后的二十年间，南卡罗来纳州每年开采超过三十万吨的磷矿。美国南方农民开始把苛性钾与磷酸和氨混合，以制造为棉花产区土壤补充氮、磷、钾等元素的肥料。

南北战争结束后，奴隶制的废除推动了肥料的快速普及和全面推广：失去了奴隶劳动力的农场主无力承担大笔的劳动力雇佣金，只得通过对衰竭的土地施用肥料来维持产出。同时，由于无力承担巨额的土地闲置税，大多数农场主通过把土地出租给被解放的奴隶或者贫农耕作，来分得一定的粮食收成或收取固定的租金。面临着来自农场主的压力，美国南方新兴的佃农阶级只得竭力耕种土地，以求获得最大收成。

佃农耕种肥力不足的旧农地，这在商人眼里看来是发展商业肥料的绝佳机会：佃农太穷，以至于养不起牲畜；而不施粪肥，土地的粮食产量就无法保证。于是，狡猾的商人开始为小农户提供从种植到收获阶段所需费用的贷款；经验表明，只有给土地施用足够的商业肥料，才能获得足够的粮食产量，进而偿还高利率的短期贷款；更为方便的是，在为其提供贷款的肥料商那里，佃农就可以买到大量肥料。

就在独立战争爆发前，密西西比州新委任的地质学家尤金·希尔加德花了五年时间游历全州，以编纂其自然资源目录。希尔加德的《密西西比州地质和农业的报告》于1860年出版，它标志着现代土壤学的开端。这份报告指出，土壤并不只是碎石的灰屑，它也是由其来源、历史以及与周围环境关系共同塑造的产物。

在对未开垦土地进行研究的过程中，希尔加德很快意识到，不同土壤有着不同的特定厚度，并与其上生长的植物的根部深度相关；他亦描述了土壤属性如何随着土层深度而变化，区别了表土层和心土层（即如今土壤科学家所说的A层和B层）之间的明显区别。希尔加德最具革命性的观点，当属他提出的“土壤是一种动态机体”——相互作用的化学和生物过程共同维持并转变着土壤。

拥有地质学家和化学家双重身份的希尔加德认为，获得肥沃土壤的秘诀在于维持土壤里的养分。“没有土地能够永远肥沃——除非我们定期为其补充被作物吸收的矿质元素。”[99]希尔加德非常欣赏亚洲的农耕智慧，即通过将人类粪便回投田地，使养分得以循环利用并保持土壤肥沃；相比之下，他认为美国的下水管道是在直接把土壤应得的营养排入大海——希尔加德反对这种做法，并用自家的粪肥滋养他的后花园。

1872年11月，在对密西西比州农业与机械展销协会（Mississippi Agricultural and Mechanical Fair Association）发表的演讲中，希尔加德谈到了土壤衰竭是如何决定着国家的命运的：“对一个农业联邦而言，其持续繁荣的基本条件是……必须要保持其土壤的肥力……土壤衰竭的最直接后果就是人口下降；当本地的土壤衰竭荒芜，人们只得通过迁徙或征服他地的方式，来获得生存与舒适的保障。”希尔加德提醒与会者，这种挥霍土地的行为，很可能使美国变成第二个古罗马。

与早期农耕文明相比，（如今）更先进的农耕器具不但使我们能够更快地耕作，亦能让土壤更快地衰竭……如果我们不能更明智地利用本土文明给予我们的宝贵遗产，我们所宣扬的行为背后的道德准则，将受到契卡索人和乔克托人[100]的质疑：我们迫使他们放弃如花园一般的天然狩猎场，并说他们利用这片土地的方式违背了造物者的意愿……（而事实表明）印第安人的做法能够使这片土地永久肥沃；而我们迄今为止的所作所为，将使美国在未来不到百年的时间里重现古罗马坎帕尼亚的悲剧。[101]

希尔加德极富煽动性与说服力的演讲紧紧抓住了与会者的心——直到他开始谈起为了保持土壤肥力，需要在酸性土壤里施撒泥灰土，并需要年复一年地为土壤施撒粪肥。这些听上去都是不值得做的麻烦事。

希尔加德指出北美当时所流行的观点中的错误，即土壤中的有机物能够提供植物所需的全部营养元素；他亦反对西欧经典的土壤理论，即土壤肥力是由土壤质地及其吸水性决定的。希尔加德认为，土壤中具有较强吸附能力的黏土质可以抓牢植物生长所需的营养元素；他亦指出，对化肥的依赖是一种会导致土壤衰竭的危险行为。

希尔加德意识到，植物种类反映了其下土壤的特征：海棠、李子和三叶杨能够在钙质丰富的土壤中生长良好；松树则在缺钙的土壤中茁壮成长。1880年，希尔加德被联邦政府聘用对当年美国棉花产量进行调研；他在编写的两本报告中，根据土壤的物理和化学性质对美国各个地区的土壤进行了分类。希尔加德强调，为判断土壤的农业价值，需要了解土壤的物理特性、土层厚度以及地下水埋藏深度；他认为，土壤矿物质中的磷和钾，以及土壤有机质中的氮，决定了土壤的肥力。希尔加德的棉花产量报告表明，肥料的大量施用使南北卡罗来纳州的农业开始复苏。

该报告亦记录了当时密西西比州农业耕作的变化。该州的山地农民集中在谷底耕作，因为高地棉花种植使大量黑色的表层土壤被剥蚀并堆积在谷底。已被荒废的高地棉花种植园中，散落着被冲沟所围绕的一座座废弃庄园。希尔加德认为，永久农业应基于小型的家庭式种植模式，而非追求当年利益最大化的大型商业种植园或者佃农耕地。

带着在美国南方腹地形成的土壤观，四十岁出头的希尔加德搬到了伯克利，在新创办的加州大学担任教授一职。他刚到达那里的时候，恰逢加州人从淘金热中清醒过来，开始为如何耕种中央谷这片与东部地区完全不同的碱性土地而担忧。报纸上充斥着关于农作物莫名枯萎以及收成不佳的消息。

随着农业灌溉在加州的蔓延，碱性土壤的范围不断扩大：每增加一片灌溉田，都会使当地的地下水位上升一点；每个夏天，蒸发作用又会使更多的盐分流入土壤。希尔加德意识到，黏土质土壤就像是将酒精灯中的酒精吸到点燃处的灯芯，它使盐分不断向土壤表层聚集；而透水性好的沙质土壤则不会有很高的盐分积累。希尔加德也意识到，如果能把盐分除掉，碱性土壤也可以成为很好的农业用土。

当时人们普遍认为，加州含盐量高的土壤是诺亚时代的全球性大洪水过后海水蒸发造成的。希尔加德则指出，加州的土壤的组成便可以证明古洪水的说法站不住脚：加州的土壤含有丰富的硫酸盐和碳酸盐，而海水则含有大量氯化钠。事实上，加州土壤里的盐分，是由石头风化后首先溶解到土壤的水分中，然后随着水分蒸发再次沉淀而成的。他解释道，干燥地区的土壤之所以含盐量更高，正是因为雨水渗入土壤后会迅速蒸发；瓢泼大雨会析出土壤中的碱，而经常性的洪水则能冲走土壤中的盐。

希尔加德与急切地想要改良土地的农民合作，主张通过实施地表护根措施来减少土地水分的蒸发，以及使用石膏来改良碱性土壤。1893年新年前夜，《旧金山观察家报》（San Francisco Examiner）刊登了希尔加德成功地将“碱性土地变为麦浪翻滚的农田”的喜讯；同年的8月13日，加州的《科卢萨太阳周刊》（Weekly Colusa Sun）盛赞希尔加德的观点值得“用整个（加州）大学的投入来换取”。

希尔加德在密西西比州展开的一系列研究，表明了地质、地形以及植被在土壤形成过程中的决定性作用；他在加利福尼亚州的实验则显示了气候的重要性。1892年，希尔加德发表了一份具有划时代意义的报告。希尔加德运用在全美国收集的数据，在这份报告中描述了气候与土壤形成之间的关系：他解释了为什么美国西部碳酸钙含量丰富的土壤在东部却不常见，亦解释了高温多雨的热带气候如何滤掉土壤中的营养物质，制造出彻底腐坏的泥土。这份报告指出，土壤的物理和化学特性反映了当地气候和植被之间的相互作用——它们促成了深处岩基层的风化分解以及土壤的形成。也就是说，土壤是一个动态的界面，堪称是“地球的皮肤”。

在希尔加德提出这一综合了多种影响因素的土壤观之前，土壤科学研究主要基于对湿润的欧洲和美国东部的观察；不同土壤的区别被认为仅与原材——不同岩石风化后产生的残渣——有关。希尔加德指出，气候和地质条件在土壤形成过程中具有同等重要的影响力。他不但向人们证明了土壤自身具有研究价值，也成为最早提出“氮是土壤中决定植物生长状况的关键限制性营养元素”的学者——希尔加德注意到了土壤中不同的碳氮比，并提出氮肥的施用会极大地提高农作物产量。

如今被视为土壤科学奠基人的希尔加德，其关于土壤形成以及“氮饥饿”的观点曾在一段时间里被美国东部的农业院校忽视。当时仍有学者认为，土壤肥力仅由土壤湿润度和土壤质地决定。南卡罗来纳大学的米尔顿·惠特尼教授是这一观点的代表人物，他指出，土壤化学特征与作物产量关系甚微，因为任何土壤都含有比作物所需更多的营养量；土壤的物理特征——淤泥、沙土和黏土质的混合比例——才是决定土壤肥力的关键。基于整体的化学理论来看，惠特尼有其正确的地方；但是他却没有像希尔加德一样意识到，并非土壤中所有的养分都能够被植物吸收。

1901年，惠特尼被任命为美国农业部土壤局的局长。新成立的土壤局发起了一项规模浩大的全国土壤及土地调查，出版了一份可供农民使用的详细的土壤调查地图。该项目尽显研究人员对美国土壤状况的十足信心；他们相信，美国的土壤包含了足以支持任何农作物生长的无机元素。“土壤是一种不可被摧毁、不会被改变的国家资产；土壤是一种永不衰竭的资源，人们无法耗尽它。”[102]在对由惠特尼所领导的土壤局发表的这一宣言表示震惊之余，年迈的希尔加德亦对这份新发布的国家土壤调查报告中缺少有关土壤地质和化学特征的信息表示不满。

在此之前，一份由惠特尼所编写的、发表于1903年的美国农业部公告，声称所有的土壤都包含极其相似的营养成分，并蕴含在相对不可溶的矿物质里。惠特尼声称，土壤肥力由种植粮食的农耕文化所决定，而与土壤自身支持植物生长的能力无关——因为土壤肥力本身是无限的。被惠特尼的土壤观所惹恼的希尔加德，在晚年一直与政治背景显赫且影响不断扩大的惠特尼进行着学术之争。

惠特尼在发表这份颇具争议的报告之前，曾在1902年任命一位叫富兰克林·金的学者担任新成立的土壤管理部部长。刚到不惑之年的富兰克林·金毕业于康奈尔大学；他曾于1888年受威斯康星大学聘用，在四十岁时成为美国第一位农业物理学教授。如今，被认为是美国土壤物理学之父的富兰克林·金，也曾进行关于土壤肥力的研究。

被惠特尼聘用的富兰克林·金，仅在位于华盛顿的土壤管理部供职过很短的一段时间。在上任土壤管理部的部长后，金展开了一项关于土块物理组成、土壤溶液中植物所需营养物质含量以及粮食产量之间关系的研究。他发现，他所得到的土壤溶液中的营养物质含量，与土壤局通过土壤样品化学组成分析所获得的数据不同；而且，粮食产量确实与土壤溶液中的营养物质含量有关。很明显，金的研究与他的新上司惠特尼所坚持的土壤观相左。惠特尼拒绝承认金的研究结果，并逼迫他辞掉土壤局的职务回到学术界去——这样就不会对他造成干扰了。

就在希尔加德与惠特尼在学术刊物上争执不休的时候，新的土壤观慢慢形成了，即土壤是一个受到地质、化学、气象、生物等多元影响的生态系统。特别是对固氮现象的生物学基础的认识，促进了现代土壤观的形成，即土壤是地质圈与生物圈的交界面。在氮、磷、钾等元素被发现不足百年的时间里，农业学家就将其列为决定植物生长状况的关键元素；然而，“如何使这些元素供应充足”仍是未解决的难题。

尽管空气中充满了氮元素，但是植物不能直接利用化学性质十分稳定的氮气（N₂）。只有打破以双原子分子形式存在的惰性氮气结构，并使氮原子与氧、碳或氢原子结合，才能生成可为动植物利用的含氮化合物。唯一能够进行这个操作的生物体，是一百多种固氮细菌；其中，那些依存于植物根际环境的固氮细菌最为重要。尽管大部分的植物不断消耗着土壤中的氮，三叶草、紫花苜蓿、豌豆等植物的根瘤中，则寄生着可以将大气中的氮气转化为含氮化合物的细菌。这一固氮过程对于人类十分重要，正如它对植物而言一样，因为我们需要通过食物获取十种自身无法合成的氨基酸。要使农业土壤保持较高的氮含量，就需要实施耗氮作物与固氮作物的轮作；或者，需要持续不断地施用氮肥。

同样作为植物生长所需关键营养元素的磷，不但比氮元素更加稀缺，也不像钾元素那样可以在自然环境中轻易获得——钾元素在地壳中的占比达到了2.5%；同时，矿石分解释放出的钾，可直接作为天然肥料被植物吸收。磷仅占成岩矿物质中极小的一部分；许多土壤由于磷含量不足，抑制了植物的生长。正因为如此，施用磷肥能够极大提高作物产量。除了风化岩石之外，磷的天然来源只有相对稀有的海鸟粪，或者更常见但磷含量较低的磷酸钙矿石。到了1908年，美国是世界最大也是唯一的磷矿开采国，从南卡罗来纳州、佛罗里达州以及田纳西州开采的磷矿有两百五十多万吨。在美国生产的磷几乎半数都被用于出口，其中大部分被运往欧洲。

到了第一次世界大战时，美国本土农田出现了磷含量严重不足的情况。

在（美国）南部和东部的大面积地区，土壤磷含量严重不足，以至于如果不施用磷肥，就无法种植作物……五六十年前曾被认为是这个国家最肥沃的核心之地的纽约州西部和俄亥俄州，如今其土壤中的磷元素已被严重消耗；磷肥被源源不断地运往这些地区。[103]

20世纪初，对典型农耕模式下的磷元素流失量的评估显示，持续农耕活动只需百年的时间，就能够将中西部土壤中的天然营养消耗殆尽。当磷元素变成一种战略资源后，磷矿国有化以及暂停磷出口的呼声，开始在华盛顿传播开来。

1901年的3月12日，美国工业委员会聘请时任土壤局局长的米尔顿·惠特尼调查新英格兰及南部地区农田荒废的原因。惠特尼将荒田归因于铁路的发展：新建的国家铁路带来了中西部价格便宜的农作物。在惠特尼看来，问题的症结在于，新英格兰地区的农民无法和西部廉价的小麦和牲畜劳力相竞争。

惠特尼告诉调查委员会，种植不适合一个地区的土壤或气候条件的作物，将使农田被荒弃。他指出，半干旱的堪萨斯州、内布拉斯加州和科罗拉多州在二十年前亦经历过相似情况：新开垦的农田在几年的丰收过后，便随着干旱期的出现而被荒废。惠特尼认为，由于这一地区降雨量不稳定，歉收弃荒的情况肯定会再次发生。

惠特尼同时指出，社会因素也会影响农田产量。马里兰州南部基本农田的价格约为每亩十美元；而宾夕法尼亚州开斯特县条件相似的土地价格则是前者的十倍。由于惠特尼相信所有的土地都具有相同的自然生产力，所以他引入社会因素来解释土地拥有不同价值的原因。耕种自家农田的宾夕法尼亚农民种植多种作物；除了能够提供农户自己所需的大部分食物，盈余作物还能在本地市场出售。而在马里兰州，农地一般由承包商或佃农耕种，为外地（或外国）市场生产烟草、小麦和玉米。惠特尼认为，以出口为导向的经济作物单作，是造成马里兰州、弗吉尼亚州以及南方各州贫困状况的罪魁祸首。

在惠特尼看来，施用肥料可以大幅提升粮食产量。他认为，土壤的天然肥力，是通过岩石不断风化并转变为新的土壤而获得的；施加肥料则能够进一步提高土壤的生产力。“毫无疑问，我们能够使土壤肥力超出其自然极限，让作物产量超出一般标准……施用肥料等于是给土壤增加额外的植物‘饲料’；而且肥料是可被其直接吸收利用的。”[104]他认为，肥料可以加速土壤中矿物的分解，进而加速土壤的形成——只要用足了肥料，整个系统就会加速运转。

实际上，惠特尼认为土壤跟机器一样，需要进行调试，才能保证作物高产。他认为，美国农民之所以进行与特定土壤类型不相符的破坏性种植行为，根源在于他们没有在自己的土地上耕作足够长的时间。根据1910年的统计，美国有超过半数的农民耕作其土地的时间不超过五年，这根本不足以让他们充分了解其土壤。

土壤科学家于此找到用武之地。“土壤科学家之于土壤……有如化学家之于钢铁工厂或染料工厂。”惠特尼把土壤完全看作粮食生产工厂。“每一种土壤都是一个独特而有序的实体；土壤是一座工厂，一台机器，其中的各个部件都需要被调配得恰到好处，才能够高效完成任务。”[105]然而，惠特尼不满意美国农民操作国家土壤机器的方式；在他看来，新的科技和集约型农业化学模式才能书写美国的未来。这位土地局局长当时没有预见到，这将会是一个利用德国技术来实现的英国想法。

1898年，时任英国科学促进协会（British Association for the Advancement of Science）主席的威廉·克鲁克斯爵士在协会年度会议上作了发言，其主题是他所说的“小麦问题”：如何供养世界人口？克鲁克斯具有前瞻性地提出农业肥料生产改革的必要性；他认为，海鸟粪和磷矿无法被人类永久开采。他意识到，更高小麦产量的获得，有赖于更大量的肥料施用，而氮是关键的限制性营养元素。一个显而易见的长期解决方法，就是利用空气中取之不尽的氮。在即将到来的新世纪，若想要养活整个世界不断增加的人口，就要想办法把空气中的氮有效地转化成植物能够利用的形式。克鲁克斯相信，科学能够使人类找到绕开豆类作物的固氮捷径。“英国和其他文明社会都面临着缺粮的严峻问题……产粮的土地无法承受人们施加给它的压力……只有通过进行科学实验，我们才能将饥荒转变为富足。”[106]讽刺的是，当解决了供氮问题后，我们并未解决全球饥饿的问题：充足的氮供给使人口不断增长，以至于如今饥饿人口数量保持着历史最高纪录。

除了可被用作天然肥料外，硝酸盐亦是炸药制造所需的重要原料。在20世纪初，无论是喂养人口还是制作武器，各个工业大国都越来越依赖硝酸盐；特别是英国和德国，都在迫切寻找硝酸盐的可靠来源。尽管其土地有着很高的产量，但这两个已没有更多可耕土地的国家，在本国粮食需求的压力下，不得不大量进口粮食。

由于海上封锁会导致硝酸盐的供应中断，德国做出极大努力寻找能够将大气中的氮转化为可用氮素的新方法。经过多年的氨合成尝试，弗里茨·哈伯终于在1909年的7月2日获得成功。在位于德国卡尔斯鲁厄的实验室中，哈伯成功地持续生产液态氨达五个小时。英国科学家克鲁克斯于1898年提出的挑战，在十年后就被德国科学家哈伯完成；而在哈伯实现氨合成不到百年之后，全世界人口的身体内氮素，有一半都是通过哈伯开创的方法生产出来的。

德国巴斯夫苯胺苏打厂的化学家卡尔·波希，以惊人的速度将哈伯的实验过程商业化了，即如今闻名于世的“哈伯—波希制氨法”。一座标准化的工厂在哈伯实现氨合成的一年后投入运行；1912年，第一座商业合成氨工厂开始建造，并于第二年的九月生产出了第一批商用氨。第一次世界大战打响时，该工厂平均每天能够转化二十公吨的大气氮。

正如德国最高统帅部所担心的那样，英国海军在第一次世界大战初始就切断了智利对德国的硝石供应链。随着第一次世界大战各方陷入新型堑壕战的泥潭，需要消耗史无前例的弹药量，被切断硝酸盐供应源的德国，其军火储备只能维持不到一年的时间。海上封锁同样也切断了巴斯夫公司与其主要市场的联系及收入来源。在第一次世界大战爆发后的短短几个月内，该公司的新型合成氨工厂就停止了肥料生产，转而为德国的军火厂生产硝酸盐。到第一次世界大战结束时，巴斯夫公司的全部生产线都已被用于弹药生产，并联合德国战争部在德国腹地建立了一座重要工厂，以躲避法国的空袭。最终，德国军队没有耗尽军火，却耗尽了食物。

第一次世界大战结束后，其他国家纷纷开始采用德国这种卓有成效的硝酸盐生产方法。同盟国立刻认识到哈伯——波希制氨法的战略价值，并通过《凡尔赛条约》的签订，迫使德国巴斯夫公司特许在法国设立一座合成氨工厂。而在美国，《国防法案》（National Defense Act）则宣布在位于亚拉巴马州西北部田纳西河的马斯尔沙洲处建坝，从而为一座座合成氮工厂提供廉价电力；这些工厂既可以制造肥料，又可以生产弹药——一切都取决于哪种产品的需求量更大。

在20世纪20年代，德国化学家修改了哈伯—波希制氨法，使用甲烷作为原料来生产氨。由于德国缺乏天然气田，直到美国壳牌化学公司于1929年在加州的匹兹堡开设将廉价天然气转化为廉价肥料的工厂，这种高效的制氨方法才被商业化。作为主要固氮方法的合成氨技术被引入美国时，恰逢工业停滞不前的大萧条时期。

直到大萧条末期，第二次世界大战前夕，美国才重新启动合成氨工厂的建设。田纳西河流域管理局（Tennessee Valley Authority，简称TVA）的一座座大坝，成为不断增加的生产炸药的合成氨工厂的理想地点。当日本于1941年偷袭珍珠港时，美国只有一家合成氨工厂在运营；到1945年柏林被占领时，美国已拥有十家合成氨工厂。

随着第二次世界大战结束后弹药制造工厂的荒弃，世界各国政府试图为合成氨找到或创造新的市场。由于廉价的硝酸盐供应充足，田纳西河流域管理局所管辖地区的肥料用量迅速增加。随着新的天然气田的开发，美国的化肥产量在20世纪50年代骤增：德克萨斯州、路易斯安那州和俄克拉荷马州的天然气开采田，都与将液态氨输送至中北部玉米种植带的管道相连。在第二次世界大战中被炸毁的欧洲兵工厂，也得以重建并转而生产肥料。中亚和西伯利亚的天然气田，是俄罗斯合成氨生产不断扩张的基础。到了20世纪60年代，全球合成氨的产量增加了一倍多；到了70年代，产量再增加了一倍。1998年，全球化学工业每年生产一亿五千多万公吨的氨，其中运用哈伯——波希制氨法生产的合成氨占了总量的99%以上；80%的合成氨的生产原料为天然气。

工业化国家的农产品产量在20世纪下半叶大约增加了一倍。这部分新增的生产力，来自对肥料日益加深的依赖：从第二次世界大战到1960年的这段时间里，全球氮肥总消耗量增加了两倍，到1970年又增加了两倍，到1980年再增加了一倍。唾手可得的廉价氮肥，使农民放弃了传统的轮作以及周期性休耕，而是持续耕种行播作物。在1961—2000年间，全球肥料用量与粮食产量有着完全一致的变化趋势。

当工业化的农业化学大幅提高了粮食产量，土壤生产力便逐渐与土地状况相分离。向大规模单作的转变，以及对肥料愈加的依赖，使得畜牧活动与作物种植分离开来——有了化肥后，人们就不再需要用粪肥来维持土壤肥力。

氮肥需求量增加的主要原因，是为了供养越来越多的世界人口而开展的新型高产小麦和水稻变种的种植。在1970年诺贝尔和平奖获奖致辞中，“绿色革命”的高产水稻的开创者诺曼·布劳格指出，合成肥料的生产是作物产量迅速增加的推动力。“如果我们将高产矮秆小麦和水稻品种视为点燃绿色革命的催化剂，那么化学肥料就是使革命持续前行的不竭动力。”[107]在1950年，高收入发达国家的氮肥消耗量占了全球总消耗量的90%；到了20世纪末，低收入发展中国家的氮肥消耗量上升到全球总消耗量的66%。

在一些发展中国家，外来者在殖民时期占用了最肥沃的土地来种植出口作物，这造成越来越多的边缘土地被开垦并进行集约耕作，以养活更多本地人口。20世纪60年代，新型高产作物变种的出现，极大地增加了小麦和水稻的产量，但产量越高也意味着所需要的肥料与农药越多。1961—1984年间，发展中国家的化肥使用量增加了九倍多；“绿色革命”使富农越来越富，而大部分贫农则无力承担伴随这场革命所增加的农业投入。

“绿色革命”同时孕育了一个利润丰厚的全球化学品市场。这些化学品是现代农业赖以依存的基础；它确保了那些走上这条“依赖之路”的国家再不能轻易改变其前进方向——从个体角度来讲，心理学家把这种行为称为“上瘾”。

尽管如此，“绿色革命”作物如今已占到亚洲稻米种植总量的四分之三；第三世界的农民中，几乎有一半人都在使用“绿色革命”研发的种子——在施用了氮肥的土地上，它的单位产量可以翻番。随着耕种面积的扩大，始于20世纪40年代中期的“绿色革命”，使第三世界国家的农业产量在70年代中期增加了三分之一以上。当解决了土壤供氮问题后，人们并未解决全球饥饿的问题；同样，不断扩大的耕地以及持续增加的粮食产量，亦没有使饥饿问题消失——这一次，人口增长的速度远远超出了土壤自然肥力所能支持的程度。

从20世纪50年代到70年代早期，全球粮食产量几近翻番，而人均作物产量仅增长了三分之一。自20世纪70年代起，非洲谷物的增产速度减缓，且人均产量下跌10%；到了80年代初期，尽管耕种面积不断扩大，不断增长的人口开始消耗粮食盈余——1980年，世界粮食储备下滑至仅够人类维持四十天的水平。如今，世界粮食储备仍不够一年的消耗量，我们仍生活在“即产即消”的粮食危机之中；在发达国家的现代食品分配网络中，在固定时间点上仅有能维持几天的食物量。

1970—1990年间，全球饥饿人口总数下降了16%。人们一般认为，这一进展要归功于以布劳格为代表的“绿色革命”。而事实上，饥饿人口的减少量中，有大部分来自中国——在此期间，中国的饥饿人数下降了一半以上，从四亿多下降到两亿多——而中国恰是西方“绿色革命”未波及的地区。当我们将中国的份额刨除，就会发现，世界其他地区的饥饿人数总数在此期间增加了10%以上。中国革命（Chinese Revolution）期间的土地重新分配政策有效减少了饥饿人数的事实，为我们展现了经济和文化因素在应对饥饿问题上的重要性。无论如何解读马尔萨斯的人口理论，我们都应该意识到，人口增长是一个全球性的问题：“绿色革命”期间，在中国之外的世界各地，都经历了粮食产量的大幅增长无法赶上人口增长的情况。

“绿色革命”未能消除全球饥饿的另一个重要原因，是贫农无法承担农作物产量增加所依赖的集约施肥的费用。对于那些负担得起农耕新方法的农民来说，粮食高产大有裨益，但前提是作物收益能够涵盖化肥、农药、机械等增加的成本。在第三世界国家出现的情况是，化肥和农药价格的上涨比“绿色革命”所带来的作物产量增长更快；如果农民买不起食物，那么增加的收成也无法使其摆脱饥饿的困境。

更不幸的是，“绿色革命”的作物新品种，使第三世界国家更加依赖化肥和石油。在印度，尽管化肥的使用量增加了五倍，每一吨化肥带来的农产量却下降了三分之二；20世纪80年代，印度尼西亚的西爪哇省在化肥和杀虫剂上的投入增加了三分之二，而作物产量只增加了四分之一，这使得农民入不敷出。自“绿色革命”以来，亚洲各地肥料使用量的增长速度，是稻米产量的增长速度的三到四十倍。自20世纪80年代起，亚洲农作物产量的逐步下降反映出的是，愈演愈烈的灌溉及肥料使用导致土壤退化。

如果没有廉价的化肥——以及制造化肥所使用的廉价石油——那么“绿色革命”带来的高生产力就难以维系。伴随着21世纪油价的持续攀升，农业、化肥和石油之间的依存关系可能会带来灾难性的后果。在过去的二十年里，我们消耗了超过一万亿桶石油——这相当于每天消耗八千万桶左右，这相当于往返于地球与月球间两千余次的用油量。石油的形成需要经过漫长的时间及一系列的地质活动：首先，富含有机质的沉积物的沉埋速度，必须要快于它的腐烂速度；然后，地质作用力将这些沉积物推向地下数英里深的地壳处堆积，并在此慢慢加热——沉积物若被埋得太深或加热太快，有机分子将被燃尽，而若被埋得太浅或加热时间太短，则无法成为石油；最后，石油需要被封存于具有连通孔隙的岩层的防渗层中，这样才成为可开采的石油。之后，人们需要找到储油层进行开采。一桶石油的形成时间大约是几百万年；而人类在一天内就能消耗几百万桶石油。毫无疑问，我们终将用光所有的石油——这只是时间问题。

据预测，石油开采量将在2020年之前达到顶峰，并持续至2040年左右。由于这一预测并不包括政治和环境限制因素，因此一些专家认为采油高峰就在眼前——2005年，全球第一次出现了石油供给量小于需求总量的情况。我们究竟何时会耗尽所有原油，这要取决于中东地区的政治格局演变；但抛开细节不谈，21世纪末的世界石油产量将会降至当前产量的10%。目前，农业石油消耗量约占全球消耗总量的30%。当石油供应萎缩时，石油和天然气将变得极为珍贵，以至于无法继续被用于化肥生产；也就是说，工业化的石油集约型农业，注定将在本世纪末走向衰亡。

不出所料，农业综合企业将依赖杀虫剂和肥料的集约型农业描述为供养世界贫困人口的必要方法。尽管全球每天有近十亿人挨饿，但是工业化农业或许不是长久之道。在过去的五千年里，人口数量与供养人口的农业承载力保持一致。仅仅增加粮食产量的做法，至今未能解决饥饿问题，并且在人口持续上涨的情况下永远不会奏效。据联合国粮农组织报道，农民如今所种植的作物可以为全球每人每日提供三千五百卡路里。事实上，自20世纪60年代起，全球人均粮食产量的增长速度比人口增速要快。因此，持续的饥饿问题并非由农产不足所致，而是源于不平等的食物获取权利、社会分配及经济问题。

造成全球严峻的饥饿问题的原因之一是，当工业化农业取代了乡村农民的地位，贫农被迫加入了无法获得充足食物的城市贫民的队伍。许多国家的大部分农田，由传统的自给农田转变为种植高附加值出口作物的种植园。在食物供给充盈的状况下却没有能力购买食物的城市贫民，亦没有可自己种植作物的土地，因而饱受饥饿之苦。

据美国农业部估计，美国每年消耗的化肥中，有一半被用于取代因表土层侵蚀而流失的土壤养分。这使我们处于奇怪而尴尬的境地：我们消耗着化石燃料，一种从地质学角度来说最稀少且最有用的资源，来取代泥土这一最便宜且最易得的农业资源。

传统农业通过轮种牧草、三叶草或紫花苜蓿，以补充持续耕作下土壤中流失的有机质。在温带地区，几十年的耕犁通常会造成土壤中半数有机质的流失；在热带地区，等量养分的流失只需不到十年。英国洛桑农场在1843—1975年间的农业试验表明，在百余年间施用粪肥的土壤中，氮含量提高至原有水平的三倍，而施用化肥的试验田中，养分则流失殆尽——除了被作物吸收的部分，大量养料被灌溉水或雨水径流溶解和冲走。

一项更近期的研究亦得出了相似结论。美国宾夕法尼亚州库茨敦的罗代尔研究所进行了一项关于玉米与大豆农业生产力的研究，为期十五年，其结果显示，虽然从作物产量来看，采用豆类轮作或粪肥施用的土壤，与使用合成肥料和杀虫剂的土壤相比，并无显著差异；然而，施用粪肥以及实行豆类轮作的土壤中的碳含量，都比施用化学制剂的常规农田要高出两到四倍。有机的和常规的耕作制度虽然能够创造相似的利润，但工业化农业使土壤肥力消失殆尽，包含了豆类作物的传统轮作则保持了土壤肥力，而施用粪肥的农耕方式实际上增加了土壤肥力。

这一事实是显而易见的；绝大多数园艺者都知道，健康的土壤才能带来健康的植物，反过来，健康的植物能够维系健康的土壤。我就曾在自家的院子里看到过这一过程：我的妻子将我们在车库煮咖啡剩下的残渣，以及她从旁边咖啡店后院搜罗来的“二手”咖啡渣，撒在院子里。我惊叹于眼前的情景：我们试图用这些从土壤贫瘠的热带地区舶来的有机质，改良位于美国西海岸这一小块曾经被茂盛森林覆盖的土壤。在这一土壤实验进行了五年后的今天，我们院子里的土壤有了一层富含有机质的表层，它在雨后能保持较长时间的潮湿状态，且其中生长着大量咖啡色的蚯蚓。

自从我们雇了一个操作小型推土机的工人重置了院子中的景观，这些精力旺盛的蚯蚓就一直忙碌地翻耕着全新的土壤。推土机工人将我家院子里已有八十二年历史的草坪铲除，并种上四种不同的植物，其中包括两种禾本草（grass）以及两种非禾本草（forb）——一种开着小白花，一种开着小红花。在我看来，这些开花的草本植物比旧草坪漂亮多了，而且不用费时给它们浇水。更妙的是，这四种植物在不同时节相继生长和开花，使得杂草无缝可寻。

这片需要维护不多的生态草坪，还是需要进行适当修剪。在每次修剪后，我们任凭落下的花草在原地腐烂；不到一周的时间，地上所有的植物残体就不见了——它们都被拖进了蚯蚓洞里。曾经那块干燥坚硬的土壤变得潮湿而疏松；我随意在院子里面挖一个洞，就能看到健康肥硕的蚯蚓。几年后，我家院子四周的土壤表层，要比旁边的露台高出四分之一英寸——这露台原本与院子的土壤表层齐平，是在我们翻建生态草坪，种下草本植物的同时建造的。是勤劳的蚯蚓使院子的土壤表层越来越高；它们翻耕、搅动，并把含碳植物残体带入地下，它们把贫瘠的灰土变成肥沃的土壤。有机质循环使我们的院子恢复了生机——如果调整一下规模，同样的原理也会适用于农田。

在机械化转变了常规农业的同时，现代有机农业运动开始结合阿尔伯特·霍华德爵士和爱德华·福克纳[108]的想法而发展壮大。这两个人有着迥然不同的背景，却得出了相同的结论：保持土壤中的有机质含量，是维系集约农业的关键所在。霍华德爵士发展出一种为大规模农业种植园进行堆肥的方法，而福克纳则创造出一种免耕栽植法以保护土壤表层的有机质。

在20世纪30年代末，霍华德爵士开始宣扬维持土壤有机质对农业生产力的好处。他担心，对无机肥料的过度依赖，会使人们放弃传统的土壤管理智慧，从而破坏土壤的健康。基于其在印度种植园几十年的实践经验，霍华德提倡在工业化农业中引入大规模堆肥，从而维护并保持土壤肥力。

在霍华德看来，农耕应效法自然，因为自然是最有经验的“农民”。自然系统为我们进行土壤保护提供了一幅蓝图——它是所有永久性农业体系的先决条件。“大地母亲从未尝试在没有禽畜的情况下进行耕种；她总是进行多种作物的混合种植；她精心地保护土壤，防止水土流失；她将植物残体与动物粪便混合并转化为腐殖质；她不允许有一点浪费；在她的耕作体系中，维持着生长过程和衰退过程之间的平衡。”[109]有机质经由土壤的持续循环过程，加上心土层的不断风化，可以保持土壤肥力。保持土壤中的腐殖质，是可持续农业的关键。

霍华德认为，土壤就是一个生态系统，其中的微生物在腐殖质和植物之间搭建了一座桥梁。维持土壤中腐殖质的含量，对微生物将有机物和矿物质分解为植物所需的元素而言必不可少。这是因为，能够分解有机质的土栖微生物自身缺少叶绿素，因而只能通过土壤中的腐殖质获得其所需的能量。土壤中的有机质，对生命循环的后半期过程至关重要：生命残体的分解为新生命的萌发提供动力。

在20世纪20年代，在印度印多尔市的种植业研究所，霍华德发展出一种在种植园农业中引入堆肥机制的系统，通过将植物残体与动物粪便混合，来形成有利于微生物生长的腐殖质环境。在他看来，微生物有如极小的“牲畜”，它们能够将有机质分解为能够被植物吸收的基本组成元素，从而使土壤更加肥沃。霍华德创造的这一方法在热带地区的田间试验中大获成功。该堆肥新法能够增加作物产量的消息一经传出，印度、非洲以及中美洲的种植园都开始采用霍华德的方法。

他认为，集约型有机农业是能够补偿由工业化农业对全球土壤的伤害的有效方式；他指出，施用化肥，破坏了原生土壤中复杂的生物系统，因而当今农业对化肥的依赖是导致诸多植物和动物疾病的根源。融合了集约堆肥机制的种植园，因而得以通过重构富含有机质的表土层，减少（甚至消除）对杀虫剂和化肥的需求，同时提升作物的健康状况及抗病能力。

第一次世界大战结束后，霍华德看到，那些曾经生产弹药的工厂转而生产廉价的化肥，它们声称这些化学制剂含有作物所需要的一切营养物质——这令他感到担忧。在霍华德看来，当化肥施用成为工厂化农场的常规操作时，对最大利润的追求将以牺牲土壤的健康为代价。“恢复并保持土壤肥力，已经成为一个普遍的问题……对于土壤生命来说，人造肥料有如慢性毒药；这种对土壤的毒害，是威胁农业和人类的最大灾难之一。”[110]第二次世界大战的爆发，阻碍了霍华德的有机农业的推广。战后，为全球军队提供弹药的公司再次转向化肥生产；这次，化肥已廉价得足以让人舍弃土壤管理的传统。

在第二次世界大战中期，爱德华·福克纳出版了《农夫的愚昧》一书。福克纳在书中提出，长期以来被视为农耕基本操作的“耕犁”（plowing），实则是破坏土壤生产力的做法。在出版该书的数十年前，当福克纳还在美国肯塔基大学学习关于土壤管理与农业机械的课程时，就曾对教授所传授的知识提出质疑。他问教授，为什么要采用破坏土壤结构的耕犁法种植，而不是采用将种子直接插入土壤表层然后让其自然发芽的栽培方式？福克纳的提问令教授感到困扰。尽管人们对耕犁作用（准备良好的种床，然后将作物残茬、粪肥或化肥混入土壤，并使其在春天变得干燥而温和）做出过解释，但福克纳的老师还是不大好意思地承认，事实上并没有明确的科学依据表明，耕犁作为栽培的第一步是必要的。在肯塔基州和俄亥俄州做了二十五年的农业代理商之后，福克纳最终得出的结论是：耕犁所带来的问题，远大于它所能解决的问题。

福克纳挑战被农学家们视为理所当然的耕犁的必要性。他指出，作物丰产的关键，事实上在于使土壤表层维持充足的有机质，以防止表层侵蚀径流的形成并保持土壤养分。他的观点在当时被视为异端邪说。“与其他国家相比，我们的农民每人都配备了更大吨位的机械设备；与历史上任何社会相比，我们的农民已经开始利用这种机械的优势，更加快速地促成土壤衰竭。”[111]福克纳还指出，对无机肥料的依赖既非必要又非可持续。

如同大多数不守常规之说一样，福克纳这种非正统思想完全建立于经验基础之上。福克纳自家后院的土壤有机质含量极低，更适合做制砖原料而非耕作土；当试图在这块土地上种植玉米时，他无意间发现，即使不耕犁，也有办法大幅提高作物产量。在1930—1937年间，福克纳尝试了将有机质引入自家后院土壤的不同方法。他先试着用铁铲在后院挖出一条土沟，并在其底部铺满落叶，以效仿常规农作模式中将去年的作物残茬耕犁入土的做法。与传统耕犁一样，福克纳的做法将富含有机质的表层物质深埋至六到八英尺深的地下。1937年的秋天，他又尝试了另外一种做法——这次，他将叶子直接混入了表土层。

第二年，院子里的土壤发生了变化。在此之前，他只能在硬黏土上种植防风草；现在，土壤的质地呈颗粒状，耙起来与沙土相似。除了防风草以外，福克纳还从后院收获了胡萝卜、生菜和豌豆——这一切都是在他没有施加任何肥料且很少浇水的情况下获得的；他只是给院子除了下杂草。

美国水壤保护局面对福克纳在自家后院进行的小规模实验不为所动；于是，福克纳进行了一项更大的挑战——他租下一整块农田，在上面进行足尺种植试验。他没有在种植前对土地进行翻犁，而是直接将幼苗立着插入土壤表层，任地表散落着割碎的杂草。看到这种粗放的种植模式，疑惑的邻居们纷纷预测，福克纳的田地必定会歉收；然而，当发现这片农田的收成超过自家时，他们既羡慕又惊讶，他们想不通，为什么不经耕犁、施肥或是打农药的田地，能获得如此不可思议的成功。

当在租下的这块农田进行的免耕种植试验获得持续数年的成功后，福克纳便开始在更大范围内推广重建土壤表层有机质的做法。他坚信，只要采用正确的耕作方法和机械操作，无论土壤原本处于怎样的状态，农民们都可重塑并改良土壤。“人们一直认为，高产的土壤需要几个世纪的时间才可建立。而鼓舞人心的事实是，只需拥有一队能够拉耙的农人或一台拖拉机，以及一个好的圆盘耙，农民就能够为土壤添加充足的有机质；这种数小时人为干预所起到的作用，可与大自然数十年之功相媲美。”农民们需要做的就是，停止耕犁土壤，并将有机质带回土地。“我们周围的一切证据显示，表层未受干扰和破坏的土壤，与一般农耕方式下被耕犁的土壤相比，能够产出更健康的作物。为土地施肥的根本效益，并非增加了可能的作物产量，而是减少了耕犁造成的破坏性后果。”[112]与霍华德一样，福克纳认为，重建健康的土壤，能够减少或消除作物病虫害和疾病。

土壤有机质对维持土壤肥力至关重要的根本原因，并非在于它是植物的直接养分来源，而在于它维系着能够帮助养分释放及吸收的土壤生态系统的运转。有机质有助于保持水分、改善土壤结构、促进黏土中养分的释放，并且它本身就是一种植物的营养来源。土壤有机质的丧失会导致土壤生物群的活性降低，并因此减缓养分循环，导致作物减产。

在不施肥料的情况下，不同气候条件下的土壤可以维持农业生产力的时间也不同。富含有机质的加拿大大平原（Canadian Great Plains）的土壤，在被耕种五十多年后，失去了大约一半的碳含量；而亚马孙热带雨林的土壤，被耕种不到五年，就会失去全部生产力。在中国西北部持续进行了二十四年的一项施肥实验表明，除非在施用化肥的同时混合一些秸秆和粪肥，否则化肥会导致土壤肥力下降。

关于“科技适度应用”的辩论，在生物技术领域呈现出了最为两极化的面貌。工业至上的理念，将“基因工程能够解决全球饥饿问题”的观点推上舞台，从而弱化了对人口控制及土地改革策略的关注。尽管抱着利他主义说辞，但基因工程公司设计出了“不育作物”[113]，以保证农民——无论是大型农业企业，还是小规模自耕农——必须每年持续购买他们持有专利的种子。曾经，精明的农民会为下一年的耕作筛选最好的种子留存；而现在，留种自用的农民将被拥有种子专利的公司起诉。

尽管工业至上的理念带来了作物产量的大幅增加，但美国国家科学院农业委员会的前任主管开展了一项研究，在分析了八千多个田间试验后，他发现，转基因大豆的产量实际上要比非转基因大豆低得多。美国农业部的一项研究指出，尽管抗虫性被吹捧为作物基因工程的主要优势之一，事实上，转基因作物并未带来杀虫剂施用总量的减少；遗传工程将极大提高作物产量的承诺亦让人难以捉摸。有人担心，某些转基因作物的不育特征，将通过花粉传播，并污染那些非专利的非转基因作物，这必将带来灾难性的后果。

鉴于生物工程和农业化学现有及潜在的严重缺陷，其他有助于缓解饥饿问题的替代性方法值得我们进一步关注。从长远来看，在面临人口增长和农用地不断缩减的情况下，集约型有机农业以及其他非常规农耕方式，或许能够成为我们维持粮食生产的希望。从原则上讲，当廉价的化石燃料成为历史，化肥集约型农业就能够被集约型有机方法所取代。

这正是韦斯·杰克逊的核心观点。杰克逊认为，耕犁土壤就是一场生态灾难。在成为位于堪萨斯州萨利纳市的土地研究所所长之前，杰克逊曾是一位遗传学教授。他说，自己并非主张当代社会回到弓弩时代；他只是质疑“耕犁土壤具有不容置疑的优势”这一观点。他尖锐地指出，与耕刀相比，耕犁剥夺了后代更多的选择权；并且，除了极少数情况外，大部分基于耕犁的农业未被证明是可持续的。据他估计，在未来的二十年内，如果不使用肥料和灌溉技术，那么由耕犁所造成的严重的水土流失，将会使地球的自然农业生产力降低20%。

然而，持有这一观点的杰克逊，既非灾难预言者，也非“卢德分子”[114]；他听上去更像一个朴实的农民，而非极端的环境主义者；他并未消极绝望，而是积极呼吁人们采取模仿自然系统而非控制或取代自然的耕作方法。在推广自然系统农业的过程中，杰克逊可被视为古希腊哲学家色诺芬的农业观——建立适应土壤特性的农耕方式，而非反其道而行之——最新的倡导者。

杰克逊吸收了美国农业带（American farm belt）的经验，并试图发展一种基于模仿原生草原生态系统的农业系统。与生长于被耕犁过的赤裸土地上的单年生作物不同，原生草原上多年生植物的根，即使在暴风雨中也能够将土壤牢牢抓紧。原生草原的植被包括温季草和寒季草，以及豆科植物与菊科植物。一些植物在多雨年份生长得很好，一些植物则在枯水年份较为茂盛。这种搭配模式有助于防止杂草和外来物种入侵，因为草原植被终年覆盖整个地面——就像我家院子里的生态草坪一样。

生态学家都知道，生物多样性有助于加强环境恢复力；而恢复力，正如杰克逊指出，有助于维系农业可持续性。因此，他主张进行多种作物的混合种植，以保证土壤全年都有植被覆盖，从而减轻雨水侵蚀的影响。单作，通常会使地面在春天裸露；在作物长到足以遮挡雨水的大小之前，脆弱的土壤会遭受数月的雨水侵蚀。作物吐叶前，暴雨造成的土壤侵蚀量，是作物叶片能够遮蔽土壤后的情况的两到十倍。在单作模式下，一场不合时宜的强劲风暴，会使土壤侵蚀发生在土壤形成前的好几十年。

在土地研究所，杰克逊的混养系统的有利影响得以显现。那里的研究表明，多年生作物的混养，不但能够实现虫害控制和氮素自给，而且每英亩的作物产量要高于单作模式下的产量。尽管杰克逊的混合种植系统是特别针对美国草原地区的环境设计的，但是只要选用适合特定地区环境的作物种类混合，该模式亦可被复制到其他地区。毫无疑问，农药、化肥和生物技术公司为杰克逊这种低技术含量的方法所困扰。然而，杰克逊并非孤军奋战——在过去的几十年里，许多农民都已采用了福克纳和霍华德的方法。

无论我们赋予其怎样的称谓，当今的“有机农业”是将基于环保观念的方法与科学技术相结合的农耕模式。其中，有机农业所运用的科学技术摒弃了化学合成农药和化肥，而是依靠多样化作物种植、动物粪肥和绿色堆肥施用的增加，并且采用自然病虫害控制以及轮作来提高并构建土壤肥力。不过，为了保证能够在市场经济体制中存活下去，有机农场亦要保证其实践盈利。

长期研究表明，有机农业既增加了能源效率，又提高了经济资本回报率。慢慢地，问题已经不再是“我们能否负担得起有机农业的实施”；无论那些农业企业的利益相关者如何争辩，从长远来看，我们根本承担不起不实施有机农业的后果。无论是出于环境还是经济方面的考量，我们都可以通过采用有机技术来极大改良常规农耕方法；然而奇怪的是，在市场倾向于有机产品的同时，我们的政府却在为常规农耕方法提供补贴。近期的一些研究报告显示，有机耕作不仅具有保持土壤肥力的长期效益，亦具有投资回报的短期可见效益。

1974年，在生态学家巴里·柯莫纳的领导下，圣路易斯州华盛顿大学的自然系统生物学中心对美国中西部地区的有机农业与常规农业进行了系统性能比较研究。该研究将十四个有机农场与常规农场进行配对，每一对研究对象都具有相似的规模、农畜系统以及土壤类型。为期两年的研究表明，有机农场每英亩的产量与常规农场基本相同。虽然柯莫纳团队的第一手研究结果让那些存有疑心的农业专家惊讶不已，但后来的一系列研究都再次证实这一观点：与常规农耕相比，有机农耕大幅降低的生产成本，足以平衡其略低的收成。也就是说，运用工业化农业化学是一种社会习惯，而非迫切的经济需求。

其后诸多研究表明，有机农耕体制下的粮食产量略低，但实际影响不大；另一重要结论是，现代农业并非一定导致土壤衰竭。19世纪，约翰·劳斯曾在洛桑农场进行了一项长达十年的田间实验，用以证实施用化肥对土壤肥力的有效补充；如今，世界上持续时间最长的农业实验正在同一试验站进行——在过去的一百六十余年中，洛桑试验站持续记录着被并置的施用粪肥的有机农田与施用化肥的常规农田的系统性能表现。实验记录表明，两种农田的小麦单位产量相差不超过2%；但是从土壤的碳氮含量来看，有机农田的土壤质量随着时间而逐渐改善。

一项在宾夕法尼亚州罗代尔研究所的试验田中进行了长达二十二年的研究，对常规农田与有机农田的投入和输出进行了对比。实验表明，在正常降雨情况下，两块农田的平均粮食产量相差不大；而在实验进行中最为干旱的五年间，有机农田玉米的平均产量比常规农田高出了大约三分之一。从总体来看，有机农田比常规农田的经济效益更高：前者的总投入比后者低15%，且有机产品更受市场青睐。这项长达二十余年的实验亦表明，有机地块土壤中的碳氮含量均有增加。

20世纪80年代中期，华盛顿州立大学的约翰·里根诺德带领一队研究人员，对华盛顿东部斯波坎市附近两个农场的土壤状况、侵蚀速度以及小麦产量进行对比。一个农场自1909年开垦后，一直未施用化肥；不远处的另一个农场自1908年开始耕种，并于1948年开始定期施用化肥。

出乎意料的是，这两个农场的净收获量相差无几。在1982—1986年间，有机农场的小麦产量与其相邻两个常规农场的平均产量相当。由于耕作有机农田的农民实行每三年一次的休耕并种植绿肥（通常为苜蓿），因此其净产出量低于常规农场。不过，在化肥和农药方面省下的投入，弥补了其净产出量的不足；更重要的是，有机农田的生产力始终未有下降。

里根诺德的团队发现，有机农场的表土层比常规农场的厚六英寸左右。有机农场的土壤保水能力更强，并含有更多植物可吸收利用的氮和钾。与常规农场的土壤相比，有机农场的土壤含有更多微生物，且后者表土层中的有机质含量比前者多一半。

根据美国土壤保护局的评估，有机农地不仅土壤侵蚀速度低于土壤更替速度，事实上，有机农地会不断形成新的土壤。与之相比，常规农场在1948—1985年的平均表土层流失量约为六英寸。沉积物生成质量的直接测算结果再次证明，常规农场的土壤流失速度比有机农场的快了三倍。

这一农业实验的重点显而易见：同为集约农业，有机农场能够保持土壤生产力，而常规农场——即目前多数农场——则随着土壤流失而逐渐丧失了生产力。据估算，再经过五十余年的常规耕种，这一地区的表土层将不复存在；而一旦表土层消失，进行常规农作的农民只得在黏质的心土层进行耕种，因此地区的作物产量将下降一半。也就是说，为了使作物总产量与目前持平，农业技术必须有办法使植株生产力翻番。

欧洲的研究者亦指出，有机农场的产投效率更高，且对土壤肥力的伤害更小。一项在欧洲开展的长达二十一年的研究，对有机农地与农药化肥集约型的常规农地的作物产量和土壤肥力进行对比。研究表明，虽然前者的平均产量比后者低20%，但是前者的化肥与能源投入量仅为后者的三分之一到一半，且不需施用农药。同时，有机农地中生长着大量可捕食害虫的生物，从而维持了农地的整体生物活性；有机农地中蚯蚓的数量比常规农地高两倍，而长有固氮根瘤菌的植物根茎亦比一般植物根茎长40%。有机耕种方式不仅增加了土壤肥力，而且其经济效益与常规农场相当。也就是说，具有经济可行性的有机农场，应摆脱“替代性农业”这一在常规农业观下形成的称谓。

近年来，其他地区和国家的研究也支持这一观点。一项在新西兰开展的研究，对分别进行有机和常规农作的，具有相同土壤类型的相邻农场进行对比。研究表明，有机农场不但土壤质量和有机质含量更高，而且每公顷土地产生的经济效益——就像其中所含蚯蚓数量一样——也超过常规农场。另一项在美国华盛顿州所展开的针对苹果园的对比研究显示，在常规和有机种植方式下，苹果产量相似。然而，这项历时五年的研究亦表明，有机方法不仅耗能更少，土质更高，苹果更甜，而且与常规种植相比产投效率更高——实施常规种植的苹果园大约在十五年后才开始盈利，而用有机方法只需十年。

有机农业是美国食品市场发展最快的一部分；如果将常规农业的真实代价算进农产品的市场定价中，我们将会发现，目前看似有利可图的农耕方式，其实并不具有经济可行性。对常规农业直接的财政补贴，以及对该农作方式下土壤衰竭和污染的忽视，是继续鼓励这种破坏土壤的耕作行为的主要原因。特别是出于经济性和可行性的考量，大规模农业生产经常依赖施用化肥和土壤改良剂来弥补表土层流失的后果；而有机农业正是因为极少使用农用化学品，因而每英亩产出仅获得极少的研究资金。鉴于此，能够推动农业改革的不是政府，而是那些追求健康食品的人——他们有责任为维持农业的永久生产力而战。

在过去的十年间，美国农业补贴年均达一百多亿美元。虽然补贴项目在建立之初是以支持困难的家庭农场、确保稳定的食品供应为目的；但是到了20世纪60年代，农场补贴积极鼓励大型农场种植，以及更为集约的单作。美国商贸项目[115]青睐小麦、玉米和棉花，它通过设立奖励机制，来刺激农民购买更多土地进行此类作物的单一种植。在20世纪70—80年代，美国农场的收入，几乎有三分之一来自政府的农业补贴；而如今，十分之一的农业生产者（“恰巧”是那些规模最大的农场）占据着三分之二的农业补贴。补贴项目的反对者，包括内布拉斯加州的共和党议员查克·哈格尔表示，政府的农业补贴只是使大型企业农场获益，而家庭农场则并未得到什么好处；良好的公共政策，应利用公共资金鼓励好的土壤管理模式以及家庭农场的发展，而不是鼓励大规模的单作。

有机农业正开始摆脱作为一种“边缘运动”的状态——农民们重新认识到保持土壤健康对维持粮食产量的重要性；逐渐摆脱农用化学方法，与重新关注土壤改良方法不谋而合。目前，介于有机与常规农作间的中间模式正逐渐形成：在行栽作物之间增加的固氮作物，能够在农闲时作为覆被作物；化肥和农药的施用量亦远低于常规农作。

现代农业所面临的挑战是，如何将传统农业知识与现代土壤生态理念相结合，并促进和维持世界人口所需的集约型农业，即如何通过非工业化的农业维持工业化社会。尽管在短时期内不可能放弃合成化肥的使用，但我们可以通过大范围推广改良的耕作方式，来维持在过去五十多年间增加的粮食产量；改良的耕作方式，应防止土壤中有机质含量及生物活性的进一步降低，并避免土壤流失。

实施水土保持，有助于防止土壤退化并提高粮食产量。保持土壤生产力的简单方式包括护根措施和粪肥施用——前者可以使土壤中的生物量增加两倍，而后者可以使蚯蚓和土壤微生物量增加四倍。根据不同的作物种类和环境条件，在土壤保持上投入一美元最多能带来价值三美元的作物产量的增加；此外，在水土保持上投入一美元，能够使下游地区用于河道疏浚、堤坝建设以及防洪控制方面的费用降至现有水平的五分之一到十分之一。“土壤如黄金一般珍贵”的观念的推广很难依赖政府支持，但是美国农民正迅速成为全球土壤保持的领导者；他们意识到，使流失的土壤复原，代价将极其昂贵，因此最好且最有效的策略就是实施水土保持。

几个世纪以来，耕犁都是农业的标志。然而，越来越多的农民正逐渐放弃犁耕农作，转向长期受到忽视的免耕法，以及较温和的保护性耕作，即任何用作物残茬覆盖至少30%地表面积的耕作方式的统称。如同一个世纪以前机械化带来了农业革命，在过去几十年中耕作方式的转变，也正在为现代农业带来变革；不同的是，这场新的变革是为了找到保护土壤的农作方式。

免耕农作是在保留了犁耕优势的同时，避免因土壤裸露造成的侵蚀。采用免耕法的农民不使用犁进行翻耕，而是用旋耕机（disk）将前一批作物收割后剩下的有机残茬混入土壤表层，再穿过这一有机质层将种子直接种入土中，从而使得对土壤的直接干扰降至最低。留在地表的作物残茬发挥着护盖物的作用，能够模仿自然环境中肥沃土壤形成的最初条件，保持土壤湿度并减缓土壤侵蚀。

在20世纪60年代，美国几乎所有的农田都实行犁耕农作；但是在过去的三十年间，免耕法在北美农民中迅速传播开来。1991年，33%的加拿大农场采用保护性耕作和免耕法；到了2001年，该比例上升至60%。同一时期，美国采用保护性耕作的农田从最初的25%上升到33%以上，其中18%采用免耕法；到了2004年，41%的农场采用保护性耕作，23%的农场采用免耕法。如果按照这一增长速度推算，只需再过十年的时间，美国的大多数农场都将采用免耕法。即使如此，在全球范围内，目前仅有5%左右的农场采用了免耕法；其余95%的农场如何转变，将决定人类文明的进程。

免耕农作可以极有效地减少土壤侵蚀；有机残茬覆盖地表，可以使土壤侵蚀速度降低至接近土壤形成速度，从而避免粮食产量降低。在20世纪70年代末，在印第安纳州进行的第一次免耕法效果测试表明，玉米地的土壤侵蚀速度下降了75%以上。更近期的一系列研究亦证实了这一观点：一项由田纳西大学的研究员进行的实验表明，与常规烟草种植法相比，免耕法使土壤侵蚀速度下降了90%；在亚拉巴马州进行的实验发现，采用免耕法的棉花种植地的土壤流失速度，是常规耕作地块平均水平的一半到九分之一；在肯塔基州进行的一项研究显示，免耕法竟然使土壤侵蚀速度下降了98%。尽管侵蚀速度受到土壤、作物类型等多种当地因素的影响；在一般情况下，地表覆盖物增加10%，可使侵蚀速度下降20%，而地表覆盖率达到30%，可使土壤侵蚀速度降低一半以上。

单靠土壤侵蚀速度降低，不能解释免耕农业快速流行的原因。免耕法被采用的主要原因，是农民可从中获得经济利益。1985年和1990年的美国《食品安全法》（Food Security Acts）规定，只有采用了“土壤保护计划”所提倡的农耕方法，即对极易受到侵蚀的土地实施保护性耕作，农民才能够加入农产品补贴等一系列广受欢迎的美国农业部项目。当实践证明保护性耕作具有极高的产投效率时，这一方法便被广泛应用于各类土地。放弃耕犁机械的使用，可节省一半的燃料投入，这足够抵消少量减产所引起的收入损失，从而转化成高收益。同时，免耕法还改善了土质、有机质和微生物群，并使土壤中的蚯蚓数量增加。尽管除草剂和农药的施用量在实施免耕法的初期有所提高；然而，施用量将随着土壤生物群的逐渐恢复而再次下降。随着免耕法与地表覆盖、绿肥施用以及生物害虫管理等措施相结合的经验的逐渐累积，这些所谓的“替代性方法”被证实能够对免耕法起到积极的补充作用。农民们采用免耕法，是因为这样做既省钱，又能为未来做投资：土壤有机质的不断增加，意味着土地更肥沃，最终将使化肥支出减少。事实上，采取浅耕法（low-till method）所带来的成本降低，正刺激着包括大型农业企业在内的农业生产者的兴趣。

免耕农业还有另一个优势——事实上，它可以成为减缓全球变暖的一种相对快速的应对措施。犁耕农作使土地被翻犁后暴露于空气，土壤中的有机质被氧化并释放出二氧化碳；免耕农作则有使表土层中的有机质含量每十年增加1%的潜力——虽然这听上去微不足道，但是这意味着在二三十年的时间内，每公顷土地的二氧化碳排放量将累计减少十吨。伴随着过去一百五十余年间的农业机械化，据估测，美国全境的土壤向大气释放了四十亿公吨的二氧化碳；从世界范围来看，同期有约七百八十亿公吨原本以土壤有机质形式存在的碳素，转化为二氧化碳后被释放到大气中。自工业革命以来，大气中有三分之一的二氧化碳来自土壤有机质的转化，而非化石燃料的燃烧。

也就是说，农业土壤改良除了有利于养活不断增加的人口，还能够为减少二氧化碳排放量、减缓全球变暖提供机遇。如果美国的所有农民都采用免耕法并种植覆土作物，那么美国农业每年可以通过土壤锁碳作用，将三亿吨的碳素以有机质的形式保留在土壤中，从而把农场变成“碳沉淀池”，而不再是温室气体的来源。尽管这不能解决全球变暖的问题——毕竟土壤能够锁定的碳元素数量有限——但是，土壤锁碳能够为我们找到全球变暖问题的根本解决方案提供时间。据估算，如果让全球已被开垦的十五亿公顷的土地全部采用免耕法，那么在未来几十年的时间里，重新制造土壤有机物质的活动将吸收掉90%的碳排放量。而另一项更为现实的研究，通过评估全球农田的碳封存潜力，估算出土壤锁碳作用能够吸收掉目前碳排放量的25%。而且，土壤中碳含量的增加，有助于减少对化肥的需求，减缓土壤侵蚀，从而在增加土壤肥力的同时进一步降低碳排放量。

尽管免耕法具有无穷的吸引力，但是其在全球范围内的普及仍面临诸多挑战。事实上，免耕法并非适合所有地方。免耕法最适合排水性能良好的沙质土壤，而对于排水性能不佳的黏质土壤则不适用——黏质土壤只有通过耕犁才能避免发生板结。在美国，农民不思转变的态度和观念，是阻碍免耕法进一步推广的首要因素。而在非洲和亚洲，免耕法推广的落后状况，则反映了财政资金和政府支持的不足；特别是那些仅耕种少量土地的农民，通常难以获得能够穿过表层有机残茬进行播种的机械设备；同时，许多自耕农都会把上一年的作物残茬当作燃料和家畜饲料，而不会将其留在地里。虽然存在着一系列巨大挑战，但是它们值得我们去找寻解决方案。通过重建富含有机质的土壤以重启对自然资源的投资，这或许是确保人类未来生存的关键所在。

不可持续的农业将带来不可持续的文明——这是众人皆知的事实。然而，仍有人像对待污垢一样对待土地——甚至更糟。华盛顿东部的昆西小镇，看上去不像是能爆出美国最肮脏的秘密的地方。在20世纪90年代，昆西镇的镇长为《西雅图时报》（Seattle Times）的记者达夫·威尔逊提供了关于“有毒废料是如何被循环利用，并变成化肥用于农田”的线索。整个事件的揭露者帕蒂·马丁不同寻常。这位传统的家庭主妇曾是一位专业的篮球运动员；退役后，她在竞选中毫无争议地当选了这座农业小镇的镇长。当镇民们开始抱怨农田里的作物莫名枯萎，作物喷粉机无故在小镇开放的草地上喷撒化肥时，她发现蓝多湖公司（Land O’Lakes）旗下专业生产肥料的分公司“思耐克斯”（Cenex）正在将有毒废物运至本镇。该化肥公司在小镇火车站附近的一个巨大的混凝土池里，把有毒废料混入其他化学制品，然后作为便宜的劣质化肥出售。

这是一场巨大的阴谋。工业污染物的制造者为了规避垃圾合法倾倒的高额费用，需要另寻有毒废料的处理方式。根据美国环境法律规定，向合法注册的有毒废料垃圾场倾倒废料者，对其所倾倒物拥有永久的无害化清理责任。但是，如果将废料混入廉价肥料，并撒向空地或卖给农民，问题就迎刃而解，亦无须承担清理责任。因此火车在深夜进出昆西镇；混凝土池里的混合物增增减减，却没有任何关于“是什么物质被倾倒进混合池，又是什么物质被输出”的记录。思耐克斯公司有时把这种“新型化肥”卖给毫不知情的农民，有时则干脆直接为农民付账，目的就是通过让农民使用化肥，来处理掉其中混入的有毒废料。

马丁发现，华盛顿州的政府官员允许蓝多湖公司在不告知农民的情况下，将那些额外的“营养成分”混入化肥，从而对富含重金属的废料进行“再利用”；在他们看来，东西是否有毒，并非取决于其本身是何种物质，而是取决于它的用途。当被问及将有毒废料混入化肥的行为时，华盛顿州农业部的工作人员表示他们对此知情，而且认为这是一个好主意——这种做法有如资源再利用。

奇怪的是，有毒化肥开始毁坏庄稼。除非被冲蚀掉，否则重金属能够在土壤中残留数千年；一旦积累到一定程度，有毒物质将被植物（比如农作物）所吸收。

为什么像思耐克斯这样的公司，会将混入了有毒物质的肥料作为劣质化肥出售呢？不妨想想“经济驱动”这一屡见不鲜的原因——该公司的备忘录显示，他们通过将化工清洗池的废料称为“产品”并撒向农民的田地，每年得以节省十七万美元；而当这个案件于1995年结案时，思耐克斯承认其基于不正当的目的施撒农药，并缴了一万美元的罚款。像我这种不是特别喜欢赌博的人，如果知道产投率确为17：1，也一定会毫不犹豫地拿着我的全部积蓄前往拉斯维加斯大赚一笔。

“思耐克斯事件”结案后，昆西镇的农民开始思考，劣质肥料是否是导致产量下降的原因。一位农民告诉马丁的朋友丹尼斯·德扬，思耐克斯公司曾在几年前将一个肥料罐运到他的农场上，后来便忘了这件事。德扬从这个废弃的肥料罐里挖出一些干残渣，送往爱达荷州的一个土壤检测室。经检测，该“肥料”中含有大量砷、铅、钛、铬等元素——这些并非植物所需的养料。实验报告还指出，他们在德扬送来的施用了思耐克斯化肥的豌豆、黄豆和土豆中，检测出很高的铅砷含量；德扬的另一位朋友送检的土豆样品的含铅量，则是允许水平的十倍。

华盛顿州并非唯一一个将有毒废料重新划定为“肥料”的地方。在1984—1992年间，美国铝业公司的俄勒冈州分公司将二十多万吨的冶炼废弃物“循环利用”，并添加到肥料中。美铝公司通过在冬季把废弃物用作道路除冰剂，在夏季用作肥料，每年节省了两百万美元的废物处理费用。美国全境的各个公司，通过将废料作为“产品”出售，规避了将其送到有毒垃圾倾倒场所需要花费的上百万美元。到了20世纪90年代末，美国有八家主要的公司从事着每年将一亿两千万磅重的有毒废料再加工为肥料的工作。

不可思议的是，那些参与将有毒废料再加工为化肥的人，竟然毫不避讳谈论此事；因为他们根本不必担心。没有法律禁止将有毒废物混入肥料并撒向土壤；没有人显示出对这种公然破坏土壤健康的恶劣行为的关心，即使再明显不过的事实是，农田是最不应该被用于倾倒重金属垃圾的地方。

我们看待农业土壤的方式——无论是将其作为适应本地环境的生态系统、化学制剂仓库还是有毒废物倾倒场——关系到人类在下个世纪的命运。欧洲国家曾通过殖民活动，控制了全球资源中不合比例的巨大份额，从而成功冲破了其古代社会所面临的人口增长超过食物供给的困境。美国通过西部开发，也逃脱了同样的困境。如今，全球面临着可耕地不断减少，廉价石油即将衰竭的新困境，这需要我们找到新方法来养活人口。我们或许能够从岛屿社会的发展中获得启示：一些岛民提前消费了他们的未来，最终陷入恶性的耕地争夺战；另一些人则找到了维护和平社会的方法。造成这两种不同结局的关键就在于，如何在人类社会无法获得“新地”的前提下，维持长期的农业生产力；换句话说就是，人们如何对待他们的土地。