目前我國市場上絕大多數羅非魚依然是奧尼羅非魚,01年被評為中國工程院院士,各項成果直接增收經濟效益20多億,開創了我國奧利亞羅非魚和奧尼雜交魚養殖和研究。當然,夏院士不止在傳統育種領域有所成就,他還創造性地將免疫電泳技術引入魚類同工酶研究,這一開拓性工作為魚類生化遺傳學研究的發展作出了巨大貢獻;系統性地研究了羅非魚遺傳特性以及抗寒因子;通過生物技術研究,先後獲得了多種細胞核移植魚、融合魚、雌核發育魚和轉基因團頭魴,為我國魚類細胞工程和基因工程育種研究發展作出較大貢獻。利用DNA指紋技術研究魚類雜種優勢機理,這在魚類育種上是首創的,豐富了魚類雜交育種理論和指導了生產實踐(夏德全.中國工程院網站.2015年)。
例如 北方人大多吃麵食為主,為什麼有人說袁隆平養活了13億人? 及「溫差大,農作物產量增高,品質提高,這是最簡單的溫度和農作物產量關係」、「為什麼北方農產品品質產量高,就是溫度這麼簡單」、「雜交育種的成果就是雜交良種」、「雜交良種產量高但不好吃,常規良種可以自行留種」、「美國農業是高科技、高收益、高效率農業的典範」……等等。
首先,東北黑土的成因是:我國黑土地處溫帶半濕潤地區。四季分明,雨熱同季為其氣候特徵。土壤母質粘重,並有季節凍土層。夏秋多雨,草甸草本植物繁茂,地上和地下均有大量有機殘體進入土壤。漫長的冬季,微生物活動受到抑制,有機質分解緩慢,並轉化成大量腐殖質累積於土體上部,形成深厚的黑色腐殖質層。土體內鹽基遭到淋溶,碳酸鹽也移出土體,土壤呈中性至微酸性。季節性上層滯水引起土壤中鐵錳還原,並在旱季氧化,形成鐵錳結核,特別是亞表層表現更明顯。所以,黑土是由強烈的腐殖質累積和滯水瀦積過程形成,是一種特殊的草甸化過程。
其次,晝夜溫差大更利於提高產量品質是因為:作物養分的積累取決於光合作用與呼吸作用兩個方面;白天溫度高,光合作用處於最高狀態,產生大量有機物;夜晚溫度低,呼吸作用受抑制處於較低狀態,減少了有機物的消耗,所以,晝夜溫差大有利於作物養分的積累。
所以,如果撇開其它因素單獨來看,前述兩個認識並沒問題。但是,從上面的資料就可明顯看出,上面這兩個都離不開兩個關鍵詞:低溫、抑制。所以,在農業系統中綜合考慮時就有問題了。
首先,東北黑土的成因是「漫長的冬季,微生物活動受到抑制,有機質分解緩慢」,東北土壤肥沃是多年涼夏長冬,物質、能量輸入少但輸出更少的積累結果;熱帶耕地土壤差是長年高溫且自然生態系統——森林、沼澤等被破壞後,物質、能量輸入多但輸出更多的積累結果。而且,由溫帶草甸或熱帶森林墾為「耕地」後,農田生態系統每年都有大量物質、能量被以農產品和秸桿的方式額外輸出,無法再以落葉落果枯枝等方式實現自然生態系統下的自我循環。所以,無論溫帶還是熱帶的耕地都必須有方式合理的、與輸出相適應的補充。如果不當耕作,土壤系統的物質、能量輸入小於輸出,不僅熱帶耕地,黑土也同樣會劣化,東北已經出現了這種情況;如果科學耕作,土壤系統的物質、能量輸入大於輸出,熱帶沙漠也能改良成沃土,例如以色列。所以,問題的關鍵不在於是熱帶還是溫帶,而是耕作管理制度是否適宜於當地氣候和土壤,能否補充農田生態系統的輸出。
其次,晝夜溫差大有利於作物養分的積累,其主因是低溫抑制、節約了消耗。但是,無霜期僅100多天的東北、西北、青藏與全年365天無霜的南方相比,由於霜期內作物根本無法生長,該期間的光照資源完全無法利用,周年內農田系統的有效能量輸入明顯不足,當然能量的輸出(產出)也不會高。
熱帶雨林生態系統成為陸地生態系統中凈初級生產力最高的生態系統,其凈初級生產力平均值2200g/(m2.a)遠高於溫帶常綠林生態系統的1300g/(m2.a),針葉林生態系統的800g/(m2.a),也從側面證明了:
所以,《中國耕地質量等級調查與評定》成果發布會上解釋為什麼該成果會異於「常識」,有「優等地集中於南方,東北反而低等地多」的結論時,會說:「東北黑土,一攥就出油,但由於光、水(溫)條件,一年只能一熟,這是先天不足。不管用什麼技術,一季水稻畝產就是一噸多,玉米也是一噸多。這隻能是單產冠軍、一季冠軍,耕地質量等別是建立在周年產量上的,一年三熟的南方更具優勢」。
所以,寧夏、東北等北方水稻單產高的主因之一就是只種一季,局部地區生長期甚至可達200天以上;而南方是種2~3季,每季生長期只有100~150天,所以單季單產略低但周年產量或總收益更高。
《中國耕地質量等級調查與評定》 中國耕地質量等級調查與評定 (最新是http://news.hangzhou.com.cn/gnxw/content/2018-01/07/content_6766566.htm )以周年生產能(潛)力將全國耕地評定為15個質量等別。其中,15等最差畝產最低,大概周年生產能(潛)力在100公斤左右;以此類推,1等耕地質量最好,周年生產能(潛)力在1500公斤左右。優(1~4等)、高(5~8等)、中(9~12等)、低(13~15等),各等耕地面積比例分別為2.90%、26.59%、52.72%、17.79%。優等地主要分布在湖北、湖南、廣東等3個省,佔全國優等地總面積90.28%;高等地主要分布在河南、江蘇、山東等9個省(區),佔79.89%;中等地主要分布在黑龍江、吉林、雲南等10個省(區),佔73.73%;低等地主要分布在內蒙古、甘肅、黑龍江等6個省(區),佔85.55%。
題外話:我這裡99%的耕地都是中等地,可以到https://www.zhihu.com/question/336049453/answer/759266594 看看中等地是什麼樣,再結合優+高兩等地面積之和不到耕地總面積30%的情況,由此可見我國耕地總體質量究竟如何?
《中國耕地質量等級調查與評定》對全國耕地的分級有三個層次:自然等、利用等、經濟等。其中的「自然等」是評價以土壤氣候為核心的「土地自然質量」,即「耕地周年生產潛力」;根據土地利用狀況進行訂正後就是「利用等」;最終「根據土地投入產出水平進行修正,評定土地經濟等」。而「經濟等」正是包括了「人力、物力、物資(農藥化肥等)的輸入」等經濟收支在內的「耕地周年生產能力」,也就是直接反映耕地效益的數據指標。這三個層次的等級評定在全國的分布趨勢基本一致的,即:生產潛力、能力總體從東南向西北降低。
所以,因單季作物生長期較長,北方耕地單季生產能力(即播種面積單產、國家數據 就是這個數據)有可能高於南方,但年度生產能力(耕地面積年度單產)和經濟效益肯定低於南方。
《全國耕地質量等級情況公報》的基本方法是「以耕地土壤圖、土地利用現狀圖、行政區劃圖疊加形成的圖斑為評價單元,從立地條件、耕層理化性狀、土壤管理、障礙因素和土壤剖面性狀等方面綜合評價耕地地力,在此基礎上,對全國耕地質量等級進行了劃分」。
《中國耕地質量等級調查與評定》的基本方法是「按照全國統一的標準耕作制度,在測算作物光溫(氣候)生產潛力,形成覆蓋全國、連續的『土地質量背景曲面』的基礎上,分區域選取土壤、地形、土地利用等因素,通過測算土地自然質量分、土地利用係數和土地經濟係數,進行土地自然質量、土地利用狀況和投入產出水平的逐級訂正,按照乘積法計算全國可比的分等指數,以此劃分耕地質量等別。」
由此可見,《全國耕地質量等級情況公報》的核心是「土壤質量」,而《中國耕地質量等級調查與評定》的核心是涵蓋了土壤、地形、光溫(氣候)、土地利用等因素的「耕地周年生產能(潛)力」。而要談論耕地年度生產能力就只能看《中國耕地質量等級調查與評定》。
《全國耕地質量等級情況公報》和《中國耕地質量等級調查與評定》中的「耕地質量等級」名稱相同但內涵不同,前者是包含於後者之中的一方面的子概念,兩者是狹義與廣義的「耕地質量」概念分歧,而並非「學術分歧」。完整、正確的理解應該是:東北的耕地土壤質量優良,但「耕地周年生產能(潛)力」欠佳。
即使在工業化以前的農業社會,一方面農業確實是看天吃飯,在遭遇極端天氣時,無論是高溫、低溫、乾旱、洪澇、霜雪,受災都是不可避免的;但另一方面,有多年農業積累的農業區都能針對當地正常年景的有規律、短期的極端天氣,或通過培育適宜品種以品種抗性來硬抗,或調整耕作制度(如播、收期等)來迴避,或通過其它技術手段(如《齊民要術》就有記載的地暖育秧、間套作遮陰降溫、溫煙防霜等)來實現正常生產。如果正常年景都無法實現正常生產,那就根本不是農業區而是半農半牧區了。
這些上千年的農耕區雖然沒有現代農業科技的幫助,雖然局限於生產水平無法高產,但通過調整耕作制度和選擇品種,早已經針對當地長期氣候的特點和規律有了應對辦法。例如:泰國有一些深水稻品種,營養生長階段可在1米深水中正常生長,一般品種會淹死的雨季洪水對其卻毫無威脅;再如:農作物各個生長時期的需水量等生長需求差異很大,即便是需水最多的水稻在分櫱期也要曬田,其用水主要集中於拔節期之後和返青期,而對高溫最敏感的時期則是揚花期,等等;所以通過針對性的選育品種、調整播期(揚花期)、興建水利等等綜合農業手段,熱帶地區完全可以避開和克服高溫、乾旱和洪澇的危害實現兩季或三季稻。
再如,依靠滴灌、育種等技術,大部為熱帶沙漠氣候、水資源緊缺的以色列,單位面積耕地農業產值(4485美元/公頃)是自然條件優越的美國(1155美元/公頃)近4倍。如果說這尚能用美國耕地遼闊不必精耕細作來解釋,而以色列農業從業人口人均農業產值(1.78萬美元/人)和單位面積耕地農業產值(4485美元/公頃)均遠超溫帶季風氣候的日本(0.6萬美元/人、3336美元/公頃),已足以證明「農業科技和勞動力的進步作為社會因素,也只能憑藉現有的自然因素髮揮作用,卻不可能超越之」並不正確。
農業水平的每一個提高,只能以農業科技和工業化水平的提高為基礎。事實上,中國今天的農業成就已經是藉助現代農業科技及工業化的力量,克服了無數難題取得的。例如:水稻在70年以前因為「天氣冷」只能在芒種前後播種,東北甚至包括四川和漢中淮河部分地區水稻都存在因生育期短而影響產量的情況。在更換品種、普及地膜育秧、改革耕作制度多措並舉之後,一步步把播種期提前到了清明前後,有效生長期足足延長了一個多月,因積溫原因東北部分地區水稻生長期甚至達到了200天以上,比南方早稻長3個月,奠定了今天東北水稻高產和高品質的基礎。再如:通過良種培育推廣,現在的各作物主栽品種在包括產量、品質、抗逆、適應性等等,全方位地達到和超過解放初使用的地方良種,不僅為豐產,也為抵禦高溫、鹽鹼、風沙、旱澇等各種自然災害實現穩產優質提供了條件。
「作為一個從事農業的工作者」,我當然明白沒有「哪種農作物能夠脫離環境講產量和品質」,但是,我更明白:經數十萬年的進化、適應,對於任何作物,其原產地的環境肯定不會比引種地更差!
品種改良和農業技術不是萬能的,但作為原產地,有非常適宜於該作物的環境,有豐富多樣的基因資源,如果農業科技水平相當,產量品質根本沒理由比不上引種地。如果有人說中國的獼猴桃(奇異果、基維果)產量品質不及紐西蘭是因為環境不宜、「氣候惡劣」,那肯定是外行。
印度坐擁龐大的熱帶作物基因資源庫,卻連原產印度的茄子、棉花等熱帶作物也不能培育適應印度氣候的高抗、優質、高產品種;其品質、產量、抗病、抗逆、多樣性等等,還遠不及溫帶引種地;以及其它印度落後的農業現狀和其原因,究竟是證明了「印度的氣候惡劣」?還是證明了印度的農業科技和工業化水平太差?
同處於恆河-印度河平原的旁遮普邦和比哈爾邦土壤氣候基本相同(熱帶季風氣候,僅旁遮普邦南緣有熱帶沙漠氣候),眾人談到的印度農業發展的「制約因素」:季節性高溫、乾旱等,旁遮普邦都較比哈爾邦更嚴重,但為什麼旁遮普邦農業水平反較比哈爾邦高得多?
我曾問過這個問題:有什麼工業化不能克服的因素在限制印度不能改良土壤?不能科學合理施肥?不能蓄洪濟旱解決水資源時間和空間分布不合理問題?有什麼工業化不能克服的因素在限制印度不能充分利用光、熱、水優勢,限制其不能提高複種指數?
影響農業發展的四大自然因素是:光照,熱量,水源和土地(土壤、地形等)。這些因素之間相互制約,缺一不可。因此某一地區的農業生產能力(潛力)取決於這4個因素中最差的一項,也就是「木桶中最短的木板」。例如:青藏高原和黑龍江流域的農業生產能力增長短板是熱量,貴州、廣西等省石漠化童山濯嶺的短板是土地,撒哈拉和以色列的短板是水源,荷蘭、丹麥的短板是光熱……如果不能克服這些短板,有再好的光照或熱量或水源或土地也沒用。