兩年玉米和黃豆的輪耕田地（左）及種植苜蓿的四年輪耕地（右）。兩張照片都是於2012年九月初時所拍。種植如苜蓿等覆蓋作物，研究人員在不犧牲生產量的情形下，大幅減少了除草劑、殺蟲劑及肥料使用。
Marsden Farm這塊農田既非有機田，亦非工業農作地，而是將兩者混合之後，研究人員在這塊土地上創造出21世紀全新的農作選擇，讓它不但具有智慧、符合環保，而且生產力絕佳。
愛荷華州布恩郡是玉米盛產地的中心位置，研究人員於此分別擷取了兩種農作方法，同時運用傳統技巧和現代化學藥劑，獲得足夠的商業產量，並移除商業化所帶來的負面後果。
如果此一方式能廣泛運用，即可解決現代農耕所面臨的一連串嚴重問題。
「擷取各種技巧加以混合，如果運用得宜，它將成為強而有力的工具，這是我們希望獲得的目標。不過，這項工具必須與周遭系統相互融合，而非扮演主導和駕馭的角色。」美國農業部研究人員Adam Davis說。
10月10日在公共科學圖書館（Public Library of Science One）所發表的Marsden Farm實驗，早自2003年便開始著手執行，當時Davis仍在就讀研究所，跟隨著愛荷華州立大學農經學家 Matt Liebman進行實驗。Liebman專精於有害生物整合管理，也就是研究如何以自然方式，取代殺蟲劑、除草劑及合成肥料，來達到相同目的。
這不是嶄新的概念，但在過去數十年來卻一直被人忽略，因為人們習慣仰賴以簡易、化學及非永續的方式，進行大規模農作。這些非永續性的方法，的確創造了高產量，卻也製造更嚴重的問題：單種栽培可能引發災難性疾病，氮肥需求量大增，產生了抗藥性極強的害蟲和超級雜草，而且培植出暴露在有毒化學物中的新一代穀物。
「我們必須找出整合工業化及有機化的方法，研究人員似乎畫出了融合方法的輪廓，而它的確是強而有效。」
「目前有兩種選擇，」Liebman說，「我們可以繼續按照現今方法，在系統中加入更多的化學物，然後面臨另外一個無法有效控制的十年；或者，我們可以選擇走上整合管理這一條路。」
當初受到了愛荷華州一位農夫Dick Thompson的啟發，Liebman決定重新推動有害生物整合管理，但搭配新的科技工具。在達22畝的Marsden Farm田地上，他的團隊設計了三套輪耕模式。首先，第一套是採取兩年輪耕的方式，以傳統方式輪流種植當地常見的玉米和黃豆，並使用大量的化學藥劑。
第二套模式，研究人員進行三年輪耕，輪流種植玉米、黃豆和燕麥，同時冬季時，在一排排穀物之間，種植紅樹林，藉此吸收空氣中的氮。到了春天，再把這些紅樹林犁平，讓它成為滋潤土壤的「綠色堆肥」。第三套模式，則是在第四年種植紫花苜蓿，飼養動物，同時讓動物糞便成為堆肥。
在耕種時，研究人員仍然使用除草劑及殺蟲劑，但運用方式卻大大不同。研究人員不再定期將大量化學藥劑噴灑在植物上，而是只有在必要時使用。「我們選擇低藥劑的產品，而且盡可能少量使用。」他說，「不是禁止。而是將它視為是謹慎運用的策略選項之一。」
Liebman將這些選項稱之為「特效藥」。作物其實不常需要用到特效藥，因為不同的作物，擁有不同的生命週期，反而讓雜草難以生存。例如，種植玉米和黃豆時叢生的雜草，在燕麥時期便無法存活。紅樹林和苜蓿被犁平時，雜草甚至還沒長成就枯萎了。至於害蟲問題，由於覆蓋作物提供了適當的棲息環境，讓食害蟲的昆蟲和鳥類得以生存，有效減少殺蟲劑使用。
新的研究報告指出，八年之後，Liebman和Davis在三年及四年輪耕時所使用的除草劑，比傳統的農耕方式，減少了8倍之多。周遭水環境中的生態毒性下降了兩個等級。此外，由於紅樹林和苜蓿起了絕佳作用，實驗中所使用的合成肥料，比起傳統農作，大幅減少了86%。
最重要的是，利用實驗的農耕方式所獲得的生產量，和傳統農作方式所差無幾。甚至在研究人員詳加計算之後發現，用環保方式所獲得的農產利潤還更加豐厚。
「我們擴大生態系統的作用，而非透過注入更多的化學藥劑，成功的達成目標，」Davis說。「我們並沒有停止使用那些工具，它們仍十分重要；但如果能建立一套強而有力的農作系統當作基礎，就只需在必要時，加入少量的藥劑。」
Liebman和Davis表示，這套系統可以加以擴大，栽種其他種類作物。雖然新的實驗是在美國進行，但只要基本原則不變：也就是順應著生態環境所提供的服務，建立一套耕種系統，即可全球適用。
Marsden Farm空拍圖。
「這是個很傑出的研究，」並未參與實驗的華盛頓州立大學土壤學家John Reganold說，「我們一直追求產量，卻忽略了對環境、社會和經濟造成的後果。但這套實驗顯示出，整合系統也能創造收益和高產量，而且也有利於環境。」
去年在《科學》雜誌（Science）發表的一篇論文中，Reganold呼籲美國能進行農業轉型，而Marsden Farm所做的實驗，與他的建議不謀而合。「這套系統是擷取了傳統和有機農耕的優勢，加以融合，」他說，「這正是我們所需要的農作方式。」
「他們的想法，為未來的農業發展，指引了一條道路，」明尼蘇達大學農經學家Nicholas Jordan說。「要找出如何能巧妙融合『有機』和『工業』生產的方法，已經成為共識。這些研究人員似乎畫出了融合方法的輪廓，而它的確是強而有效。」
Jordan強調，Marsden Farm的數據資料相當完善：沒有臆測的數字，也沒有似是而非的比較，或是統計上的疏漏。被問及這套系統是否能擴大至商業規模，加以執行，他回答說：「我絕對能大聲地說，『可以』。」
但他也認為在商業化之後，農作人員可能面臨更大的挑戰，因為有害生物整合管理遠比工業農牧更為複雜，幾乎每天都必須下決定，而且需要十分熟悉當地的農作環境。「我們已經非常非常習慣了簡單方便的系統，」伊利諾大學農作學家German Bollero說，「如要大規模施行，實屬不易。」
「需要投入更多勞力，也代表會創造更多工作機會。從這個角度來看，的確對鄉村地區的勞工有利。」
有害生物整合管理確實需要更多勞力。新研究顯示，傳統農作所需的勞力，只佔新農作所需勞力的三分之二。「這種新方式，需要農夫投入更多時間和精力，而且可能需要雇用更多人手，」科羅拉多州立大學農經學家Greg Graff表示。
不過，這些挑戰並非無解，只要因地制宜，設計出一套適用於當地環境的系統，應可降低複雜性。而且原本購買化學藥劑的支出，可用來雇用更多勞工。「新系統需要更多勞力，也意味著更多的工作機會，」Reganold說，「這有助於當地居民。」
在Marsden Farm所運用的新方法，還擁有其他優勢。一般來說，如果中西部的玉米和黃豆產量增加，當地農民便會放棄畜牧，因此美國集中型動物飼養經營模式，有增加的趨勢，同時也引發新型疾病爆發危機和產生大量廢棄物。如果可將畜牧納入農作系統中，例如，讓動物食用種植的苜蓿等，動物糞便即可成為肥料。
多元且終年作物輪耕，也可對抗氣候帶來的挑戰。美國中西部的氣候變得更為極端，2008及2010年分別遭到水災侵襲，而這個夏天，又面臨了災情慘重的旱災。複雜的根部系統，不但可防止因春雨肆虐而造成的土壤流失，還可儲存多餘水分以防旱災。
「新的農作方式，例如研究中所進行的三年和四年輪耕系統，更為多元，可防止資源稀少化、對抗氣候變遷及因應市場波動。」Reganold表示，「與傳統農耕相較，新的農作方法減少肥料和殺蟲劑使用，不但符合環保，而且具有經濟價值，因為在未來，肥料和殺蟲劑的價格有可能攀升。」
Liebman認為，如要進行農業轉型，可從小型、簡單的措施著手，如在作物之間插入環保植被帶，然後再慢慢發展，不須一步登天。
「首先是觀念的導入，農人仍可繼續使用傳統農耕方式，再一步一步介紹更多措施，政府可同時祭出減稅或補助方式，獎勵施行新措施的農夫，如種植覆蓋作物。」Bollero說，「一旦受到鼓舞，愈來愈多人會開始試試看。」
Graff認為，現行的農業補助措施，傾向於獎勵黃豆和玉米的產量增加，而且不少遊說團體反對改革，擔心其他作物生產，將會瓜分補助款，但最終的決策，仍取決於大眾。
「有相當一大部分納稅人的錢，都透過了聯邦政府，流入農業部門。單單在愛荷華州，補助款金額大約達到10億美元，」Liebman說，「如果可以擁有更乾淨的水、減少曝曬於殺蟲劑中、孕育出更多野生棲息地，而且農夫還可維持利潤、在更健康的環境中工作，何樂而不為呢？」
from WIRED.tw http://wired.tw/2012/11/08/big-smart-green-farming/index.html
