ＥＭ菌技术——有利于人类的生物技术
〔 日〕比嘉照夫
（日本琉球大学）
本世纪30年代，当化肥和农业化学品开始广泛应用时，冈田茂吉先生通过自己的实践认识到这些化学品的危害，并警告说，长期使用这些化学物质会给农业系统带来有害的影响。他断言：“忽视土壤作物和自然力量的农业方法将导致土壤和耕作环境的损坏，用这种生产作物的方法对人的精神和身体产生有害的影响，从而造成人类的新危机。”
为了避免这个危机，他倡导建立不依赖化肥和农业化学品的救世自然农业。他说“救世自然农业的原则是学习人类还不了解的自然之伟力，很好地爱护土壤，让土壤本身的力量得以充分发挥。”如果没有伟大的胆略和远见卓识，在化肥和农业化学品被认为是解决人类粮食问题方法的当时，提出如此警告是不可能的。不幸的是，冈田当时的断言后来变成了真实。自1962年Ｒachel Ｃarson的著作《寂静的春天》发表以来，任意滥用化肥和农业化学品带来的问题在工业化国家不断出现，因而全世界开始认真考虑化肥和农业化学品的危害，以及其它化肥制品对环境的影响。全世界现在正企图通过法律约束、发展安全的农业资材及安全的使用方法等来解决这个问题。但是迄今为止，世界农业系统大多数仍需依赖化肥和农业化学品，这必然要带来不幸。因此，曾努力采用没有化肥和农业化学品进行安全粮食生产的方法，是有机农业和初始的自然农业。
在世界范围内进行的各种有机农业运动目的，重点是生产安全的食品。但是它们大多建立在有机物来源丰富的有限范围和特殊区域，因而用它们来替代当前的农业生产方式以满足不断发展的世界人口在经济上和生产上的需要还不可能。
1935年提出自然农业时，就预见到了当今农业会走向死胡同。自然农业的最终目标就是根据正确的自然观来拯救人类，通过大量的健康食品的生产使人类生存基础得以保护。冈田思想的最基本要求就是：“在地球上建立一个没有贫穷、没有战争、没有疾病的天堂。”由食物短缺或污染而引起疾病，由疾病引起贫困，由疾病和贫困引起战争，这正是人类毁灭的悲剧所在。
迅速增长的世界人口问题注定要引起全球环境的破坏，而且靠扩展现有食物生产系统是不能解决的，要认识到人口数量的无节制的增加会导致人类的毁灭，甚至不需要发生战争。因此，自然农业作为解决途径之一，必须是这样一个农业系统，即能够消灭一切负作用，为此，必须做到以下几点：
第一个要求是：“生产优质的食品以保持和增进人类的健康。”这是因为人类的健康依赖于全部生活时间内所消耗的食品是安全、优质的。今天各种药品的使用和食品质量有很大的关系。显然，依靠化肥、农业化学品的农业方法不能解决这个问题，虽然已经证实有机农业和自然农业可以满足上述要求，但是除个别情形外，这两种农业生产方法许多国家还不能扩大到整个农业领域，这主要是因为生产者和消费者的经济关系问题，部分是由于能否获得充足的有机肥问题。
第二个要求是：“在精神上和经济上对生产者和消费者都有利。”虽然许多农民已经意识到了使用化肥和农业化学品的有害作用，但他们没有别的选择。当农民不能以生产优质食品为骄傲时，农业生产和市场系统将衰退。而对消费者来说，只有获得安全的食品，才是健康和幸福的根本，才是真正的享受。
第三个要求是：“对任何人来说都是可实践的，而且是可持续。”因为作物生产是生命的基础牢靠。一个农业方法除非被每个人都能应用，否则就不可能使人类生存的基础牢靠。如果要求农业实践者们去学习复杂的化肥和农药的名字，或者需要特殊的训练和特殊的机械，那么只可能是有限的人去接受和应用这一特殊的农业方法，这种状况显然会产生新的世界危机。这正如我们从许多发达国家粮食生产策略中所看到的那样。很明显可持续性是需要的，满足它及上述第二条导致一个持续繁荣的农业，今天农业所面临的许多问题都可以得到解决。
第四个要求：“保护自然界就是保护环境。”滥用化肥和农业化学品不仅污染了农田，而且也污染了河流、海洋和其它环境，并直接导致全球范围内的环境污染。这种自食其果的影响对农业来说等于自杀。事实上不维系自然资源，不保护环境，人类就不能持续、永久地生存下去，但是，能满足这一要求的农业系统目前还是不多的。在全球范围内，环境保护措施还包括防止大气中ＣＯ2浓度的提高、臭氧层的破坏和土地沙化等。
第五个也是最后要求是：“尽可能生产足够的粮食以满足不断增长着的世界人口的需要。”和前四个要求相比，这一条虽然是最困难的，但是作为冈田提出的自然农业必须根本解决粮食供应和人类健康，并满足其它四方面的要求。有人断言这只能是理想主义，是不可能真正实现的。但是只要控制好人口和建立严格的环境标准就可以解决这个问题。就是说，当采取这些措施后，只要是冈田倡导的自然农业就可以满足以上的各项要求。
冈田曾详细说明了自然农业满足上述要求必须具备的一些条件。第一个条件是使土壤转变成一个营养库，也就是要建立增加土壤肥力和对植物营养有效性的技术；第二是努力使土壤培养得像一个熟练工人那样，可充分发挥其能力来抑制病虫害。他说，这些条件的实现将导致一个免耕和非密集劳动的天堂式农业。
现在我们已经知道，冈田倡导的自然农业不是不做工作和全部依赖自然的自然农业系统，也基本不同于开始就不用化肥或农业化学品的古代的有机农业方法，而是寻找一个新的农业方法。从广义上来讲，每件事都依赖于自然界的自然农业和有机农业二者都可能满足冈田自然农业要求的农业方式。但是我们要认识到在传统的自然农业中，由于某些有关的问题没有力图去解决而导致了许多失败、误解、责备和批评。
当然，根据冈田过去50年研究的理论，要超越有机农业水平是困难的，而且越来越清楚地表明，我们现在需要一个和传统农业技术基本不同的技术系统。
你可能会惊奇，把土壤变成一个能连续种植的养分库，并且不用耕作，不用化肥和农业化学品，可进行作物的经济性栽培。但是，用传统的农业技术或者它的发展是很难做到的。
采用化肥和农业化学品对传统农业系统进行头痛医头、脚痛治脚的控制，其最大错误就在于它依赖的是无机化学，而不是有机化学和土壤中充满活力的微生物。
现今土壤的管理方法主要是根据其化学性质（酸、碱度和无机养分）和物理性质（通透性和保水能力），而土壤的生物性质只是在施用有机肥以提高土壤有机质含量时才加以考虑。因此，土壤类型划分的依据是它们的物理和化学性质，没有根据生物性状进行的分类。在我们的研究中已经清楚地看到，土壤的性质主要取决于生活其中的微生物。据此，我们把土壤分成四个类型：致病型土壤、抑病型土壤、发酵型土壤和合成型土壤。
传统农业系统受限制的原因是，它们依赖于早已说过的无机方法，其管理实践最终是将农田转变成致病（腐败）型土壤。土壤腐败也就是翻入土壤中有机物的腐烂作用，伴随着恶臭的产生，是有机物被分解成无机物的过程。腐败作用还可能产生不稳定的、中间型产物和大量的热。这个中间产物和热对一般动植物是有害的，并不能被作为有用的能量。旧式教育说：“应用完全分解的堆肥”就是基于这一点。这也就是为什么使用未分解的堆肥作物易受病虫害的侵袭或枯萎的原因。
当土壤变成腐败型时，作物易感病虫害，是引起作物不健壮的原因，这一机制通常也引起动植物发病。当生命物质受到各种压力因素作用时，受到存在于自然界病虫害的破坏。当作物生长在适宜条件下时，就很少受到病虫害的侵袭。一些人相信有虫眼的蔬菜是安全的，因为没使用过农药，其实这些蔬菜并不安全，因此对人是不利的。对病虫害的防治要以净化栽培环境开始，但在自然界的大多数微生物是腐败型的，如果栽培环境不受干扰的话，适应腐败作用的环境就很容易建立起来。
在土地有限的情况下，化肥和农药被认为是提高粮食产量的有效手段，但是一旦使用不当或过多就会对土壤功能产生决定性的影响。化学品使用越多，阳离子积累越多，健康土壤就会变成致病的环境，病虫害随之经常发生。这样，本来不能有效危害作物的昆虫和微生物突然变成了疾病的，并且病虫的抗药性不断出现，又需要新的杀虫剂等农药，形成了恶性循环。如此现象在医药上也同样可以看到。
有机农业运动被大力促进，为的是终止化肥和农业化学品的使用，而使传统的基于化学的农业转变成有机农业。为了可靠地进行安全食品的生产，它们首先回到不用化肥和农业化学品的老的农业方法，然后再开始建立一个不同于传统农业的安全农业生产系统。
一般来说，不肥沃和退化土壤的生产力恢复，可以通过施用腐熟了的堆肥，提高土壤有机质含量来实现。同时，堆肥可作为土壤调器而改善土壤的物理性质。在贫瘠土壤上实行有机农业时，土壤肥力逐渐改善，病虫害降低，通常只需4－5年时间效果就十分明显。
病虫害侵袭受到抑制的土壤通常称为抑病型土壤。大多数自然森林土壤是强抑病型土壤。一旦森林被砍伐，表层土壤完全裸露，栽种上作物，头几年当土壤抑病能力仍能有效时，生长良好；当有机质含量减少，土壤肥力降低，土壤变成致病型土壤时，作物就会经常遭到病虫害的袭击。
应用有机物把土壤变成抑病型土壤时，不用化肥和农药也可以获得较高的产量。这在还不可能有农业化学品的年代里，已经被证明是最好的管理经验，现在有机农业仍保留着同样的观点。
至此，我已经表述了自然农业的基本理论和今天传统农业存在的问题。现在我还想介绍一个能克肥今天农业系统存在问题的新技术。可以说，由这项技术所产生的原则是粮食生产和环境保护的基础。这项技术的基本理论就是在自然界建立一个没有污染的能量平衡。有机物通过腐烂分解是产生污染的典型过程，环境污染的不断扩大，遍及整个地球，由于对地球产生的广义熵（污染）缺乏真正的了解，因此不能对有害物质及时加以净化。
虽然任何存在的物质都会变老而不会再生是自然界的一个原则，但也有可更新的原则，根据这个原则，有害物质可分解成有用物质。开始于无机物质的地球之所以能够保留如此多的生命，就是因为它包含的系统和过程能够把有害物质转变成无害物质，作为自我增加的能源用于自我维持的结果。
根据我们在作物上已经进行的微生物应用试验，发现由于土壤条件和使用方法不同，微生物作用的差异很大。尤其是我们发现发酵型和合成型微生物共存于土壤中时，能有效抑制施入土壤中新鲜有机物热量和气体的产生，对作物生长和产量的提高有很大的影响和促进。正如我前面所说的，如果新鲜有机物施入含有腐败微生物的土壤，就会产生有害气体和热量，对作物生长不利；但是我们也观察到，如果土壤中的微生物是发酵型的占主导地位的话，施入土壤中的有机物将变成对作物有用的氨基酸和糖类（碳水化合物），并可作为有机能源而循环。与此相类似的例子很多，如利用发酵过程生产酱（大豆酱）、酱油，发酵饲料如青贮等。和腐败过程不同，在发酵过程中有机物通过分解转化成水溶性物质，蛋白质转化成氨基酸，而淀粉、纤维素、木质素转化成糖类。
腐败型的土壤中，有机质以热和气体的形式向大气中释放能量，引起污染，然后被分解成无机物质，使土壤有机质回到低水平的平衡；而发酵型的土壤中，有机质可以以水溶性能量（物质）而贮存，作为有机能为作物所利用，不产生气体和热量，不造成污染。由于植物固定的能量在这一过程中被再利用时，不转化成ＣＯ2和水，作为一种技术这个过程能够起到抑制由于ＣＯ2和热造成的能量损失和环境污染的作用；或者说一个能重新获得能量的技术，也就是说地球通过农业生产贮存粮食而重新获得能量。既然大多数固定在有机物中的能量都能够在此过程中被再利用，那么如果世界人口的增长速度不再增加的话，粮食短缺就不会发生。
这一过程可简单解释为人为地向土壤加入发酵型微生物，使土壤微生物群落变成发酵类型。虽然这一技术在食品和饲料加工领域已经引起重视，但由于它在自然界是极其罕见的，因此还没有人考虑在作物栽培上加以应用。
在这个过程中起作用的主要是合成型微生物，如光合细菌和固氮菌类。光合作用利用太阳光能把叶绿素中的水分分解成氧和氢，氧释放到空气中，氢被用来还原CO2， 生产糖类或碳水化合物。光合细菌不用水作为氢源去还原碳。但是它们可以用热和光作为能量和其它来源的氢，如来自甲烷气、吲哚、3-甲基吲哚（粪臭味）、甲硫醇和其它有机酸类等的氢。而这些化合物都是在光合细菌进行光合作用的过程中有机物分解产生的。
在这里，腐败作用产生的有害热和其它中间产物被作为光合细菌进行光合作用的有用物质而被再循环，不会有热和气体的释放。这些光合细菌通常在丛林和湿热的森林中可以找到，而且它们有很高的再生能力，尤其当它们和固氮菌共生在植物根际时，不用施肥植物也会生长得很好，这是由于光合细菌光合作用形成的有机物可作为植物的有机能源。
如果土壤变成发酵型和合成型土壤，发酵型微生物和合成型微生物共存其中，不仅能使有机物得到充分的利用，而且在适宜的温湿度条件下，土壤本身的肥力增加。由于在自然过程中，此种土壤产生的光合作用和发酵作用能够转化有害物质，所以腐败的分解者和病菌本身就无法保存自己。
据说，农业必须和病、虫、草害作斗争。我已说过，加强土壤的抑病能力建立发酵型和合成型土壤，就会阻挡病虫害的侵袭，事实证明这一原则也可以用来防除农田杂草。
除草剂在土壤中产生极有害的影响，如污染环境和破坏活的微生物层，但是由于除草剂可节省大量劳动，至今仍被大量应用，因此，可以说它是个“不能甩掉的魔鬼”。如果把发酵型和合成型微生物引入土壤，可以打破杂草种子的休眠，使曾经是杂草丛生的农田中的杂草同时像草坪一样发芽生长，然后用拖拉机进行耕翻使其埋入土壤就很难再生长了。在稻田中使用这种方法控制杂草比除草剂更有效。至于多年生的杂草和球茎植物，当耕翻时它们根部受伤并露在地表，而它们的茎叶被同时翻入土壤，由于水解作用而转变成肥料。这样我们又不能不感谢杂草了，因为它提供了有机质的来源，如果和绿肥种植结合，土壤培肥就很容易做到。
研究还表明，当土壤腐殖质化速度要提高2－3倍，土壤容重降低，耕性改善，通透性、保水能力增加，这些结果使得采用简单的免耕技术成为可能。在我们的试验地里进行土豆的连续种植，现在已经是第18茬了，虽然免耕栽培仍处在试验阶段，但可以认为其结果比耕翻要好，表现在土壤微生物群落和微动物群落逐渐稳定。
对农业来说，有效微生物的应用是无限的，现在主要用在粪便除臭、污水处理和江湖净化方面。
全球范围的环境污染和粮食短缺是对人类的威胁。为了解决这个问题，要遵照冈田拯救世界的思想必须向自然学习建立像自然农业那样的多种技术。必须使广大科技工作者认识到，只有能够用来保护和发展人类生存和健康的任何技术包括生物技术，才是真正有益的。
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