圖 3-1。 綠色農產品生產系統的三大支柱。
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農業就是文明。 ──埃蒙斯 (E. Emmons) |
在工業化程度較低的國家，食農生產的綠化建立於三大支柱上：健康飲食和營養安全（nutrition security）、最低限度的環境衝擊，和具有氣候韌性的生產系統。在過去的五十年裡，生產更多卡路里的生產模式一直主導著農業，而這忽視了農業多樣性和生產供人類食用的微量營養素的重要性。隨著高投入農業進到工業化程度較低的國家，人們對缺乏微量營養素、肥胖增加和負面環境影響造成的負擔有更多認識，我們迫切地需要確定和實施政策，最大化地發揮協同作用並盡可能地減少這三個支柱之間的取捨。三贏戰略的例子分別是印度政府採用的營養穀物和不丹對有機生產的推廣。
二十世紀後期農業部門的創新深刻地改變了工業較不發達國家的都市化進程、經濟發展、飲食和自然資源。由於高產品種、灌溉系統和其他農業投入透過綠色革命提高了拉丁美洲和亞洲的穀物產量，人均穀物卡路里產量的增長速度快於人口增長（DeFries et al. 2015）。綠色革命成功地消除了因人口增長導致大規模缺糧的擔憂。
從環境、營養和社會公平的多個角度來看，綠色革命的影響是好壞參半的（Swaminathan & Kesavan 2017）。好的方面是，提高產量的技術成就是人類最偉大的成就之一。低糧價和貿易讓營養不足人數急劇下降，從 1970 年佔發展中國家人口的約 35% 下降到 2015 年的 13%（Roser & Ritchie 2020），儘管從 2015 年以來這一趨勢已逆轉（FAO et al. 2019）。壞的方面是，只關注穀物收成和卡路里產量而不是健康飲食，導致 20 億人（佔世界人口的三分之一）缺乏微量營養素（von Grebmer et al. 2014）以及相似數量的肥胖和過重成年人（FAO et al. 2019）。農業和土地利用變化佔據了大約四分之一的人為溫室氣體排放，並對水資源有很高的需求（DeFries & Rosenzweig 2010）。此外，綠色革命期間對高產小麥和水稻品種的農民調查和推廣，不再強調適合當地的作物品種，使農業系統更加同質化，更容易受到害蟲和氣候衝擊的影響。
今天的農業部門面臨著為社會提供充足和有營養的食物和飼料，同時盡量減少對環境的影響和適應不斷變化的氣候的艱巨挑戰。在工業化程度較低的國家，由於多種原因，這一挑戰尤為嚴峻。快速都市化對農產品的需求正在改變傳統的耕作方式。生產系統是異質的，數以百萬計的小農和集約化的大型農場通常在同一個國家。氣溫正在上升，降雨模式隨著氣候變化而變化。
綠色農業部門，有時被稱為氣候智能型農業，依賴於三個平等的支柱（Lipper et al. 2014）：健康飲食和糧食安全；最小的環境影響，包括降低溫室氣體排放量、減少氮徑流（nitrogen runoff）以及減少對水和土地的需求；以及能夠抵御氣候變遷和多變性的生產系統（圖 3-1）。許多從業者和學者認知到需要改變高投入和生產系統同質化的模式，以實現綠色農業部門。促進三大支柱之間協同作用的方法是這種轉變的核心。
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圖 3-1。 綠色農產品生產系統的三大支柱。 |
本章探討了當前與綠色農業三大支柱相關的主要軌跡，然後是在工業化程度較低的國家實現這些目標的政策和管理方案。本章主要聚焦在作物，儘管牲畜在農業系統及其環境影響也發揮著重要作用。
在 1960 年代和 1970 年代，國家內部和國際對農業的投資側重於提供充足的巨量營養素、卡路里和蛋白質，以避免饑荒和大規模糧食短缺。隨著 1980 年代和 1990 年代人口和健康調查以及其他測量人體營養狀況的調查開始，除了巨量營養素外，充足的微量營養素（如維生素 A、C、E 和 B 群以及鐵、鋅和鎂等礦物質）的重要性引起了國際社會的關注（Herforth 2015）。微量營養素缺乏症或「隱性饑餓」影響全球約 20 億人，對身體發育、免疫力、認知發育和生產力產生不利影響。發展中國家的幼兒和育齡婦女受微量營養素缺乏症的影響最大（Muthayya et al. 2013）。
即使巨量營養素充足，膳食多樣性不足和品質不良也可能導致微量營養素缺乏。1961 年至 2013 年間，主要主食穀物稻米、小麥和玉米的種植面積從佔所有穀物面積的 66% 增加到 79%，但犧牲了其他營養豐富的穀物。大麥、燕麥、黑麥、小米和高粱在同一時期從穀物面積的 33% 下降到 19%。因此，世界穀物供應的能量密度（每 100 克穀物的卡路里）保持不變，但直接來自穀物的蛋白質、鐵和鋅含量分別下降了 4%、19% 和 5%（DeFries et al. 2015）。營養密度的降低對於工業化程度較低的國家尤為嚴重，因為人們通常從穀物主食中獲取大部分熱量。為了彌補營養的缺失，需要更多樣化、營養豐富的飲食，對當前食用的食物進行強化或生物強化，或者增加生產和食用營養更密集的傳統穀物。
隨著穀物生產更加同質化的生產趨勢，國家之間的飲食通常變得更加相似，而由於進口的產品不同，國家內部的飲食也變得更加多樣化。主要趨勢是西化飲食，動物食品和植物油的消費量增加（Khoury et al. 2014）。在過去 50 年來，脂肪供應增長最大的是油料作物，1961 年至 2013 年間，油料作物在亞洲的糧食供應中增長了 196%，而世界的增幅為 74%（FAOSTAT 2020）。
1961 年至 2011 年間，由於總產量增加或進口量增加，以及糧食供應的營養密度增加（國內生產、進、出口之間的平衡以及種子、飼料、製造及儲存和運輸過程中損失的庫存變化）所有地區 14 種微量營養素攝入不足的情況都有所下降。南亞和撒哈拉以南非洲的下降幅度較小，而東亞和東南亞的下降幅度較大。除漠南非洲國家外，所有國家食品供應中的微量營養素密度均有所增加（Beal et al. 2017）。貿易在平衡國家之間的營養分配發揮著重要作用，即使假設營養在人口中分佈均勻，但低收入國家的鈣、鐵和葉酸供應仍然不足（Wood et al. 2018）（圖 3-2）。
圖 3-2。 營養潛力（nutrient potential）（透過各種營養素的食物供應滿足營養需求的國家人口比例，不考慮國家內部分佈差異）。注：值小於 1（實線）表示食品供應中的營養量不足以滿足人口的營養需求。資料來源：世界銀行分類的國家收入組；伍德等人的數據。（2018 Supplementary Table 3）。 |
隱性饑餓指數結合了全國學齡前兒童發育遲緩、缺鐵性貧血和血清視黃醇水準低的患病率，顯示漠南非洲的許多國家以及印度和阿富汗的隱性饑餓水準最高。例如，在隱性饑餓指數最高的國家，發育遲緩影響了大約 30% 到 60% 的學齡前兒童（Muthayya et al. 2013）。隱性饑餓可能的原因是低營養飲食和頻繁感染，這會抑制營養的吸收。南美國家只有輕度到中度的隱性饑餓。
與此同時，隱性饑餓造成世界三分之一的人口超重或肥胖。食品供應的轉變以及富含糖和脂肪的加工食品是一個主要因素（Zobel et al. 2016）。肥胖症的流行不僅限於已開發國家。廉價的植物油增加了低收入人群的能源消耗。儘管許多國家的數據稀少，但有證據表明，所有低收入和中等收入國家的肥胖患病率都在上升（Popkin et al. 2012）。
對飲食趨勢的粗略回顧顯示了消極和積極的趨勢。除漠南非洲外，國家糧食供應增加了營養密度，主要是通過進口營養豐富的食物。然而，對低收入人群來說，占卡路里大部分熱量來源的穀物，其營養密度已經降低了。此外，植物油消費量的上升在肥胖和超重人群的增加中發揮了作用。在工業化程度較低的國家，隨著肥胖、隱性饑餓和營養不良的三重負擔增加，農業部門在將食品供應導向營養飲食方面發揮著重要作用。從最大化低營養食品生產朝滿足人口營養需求的正規化過渡是農業部門綠色化的重要支柱。
在工業化程度較低的國家，綠色農業的第二個支柱要求盡量減少對環境的影響。農業的影響涉及環境的許多方面，包括土地用途轉換、溫室氣體排放、氮徑流和水資源浪費。
過去幾十年穀物產量的增加主要是通過提高收成和種植強度，而不是擴大耕地面積來實現的。油棕、油菜籽和大豆等油料作物的產量增長了八倍，比其他任何作物都多。這種增長主要是由於面積擴大，其中一些貢獻是提高了產量（Ramankutty et al. 2018）。1980 年代和 1990 年代的大多數農業擴張都以犧牲熱帶森林為代價（Gibbs et al. 2010），在拉丁美洲砍伐森林和東南亞種植油棕之後，牧場是主要的土地用途。大多數可用於進一步擴張的土地都位於熱帶森林中，它們對碳截存和生物多樣性具有很高的環境價值。東南亞的泥炭地在排水和用於農業時，會產生不成比例的大量溫室氣體（Carlson et al. 2017）。由於衝突和交通不便，中非的熱帶森林沒有像拉丁美洲和亞洲那樣經歷過大規模的森林砍伐。
農業和土地利用佔全球人為溫室氣體排放總量的 23%（Shukla et al. 2019），隨著化石燃料排放量以比農業排放量更快的速度增長（Tubiello et al. 2013），其貢獻比例隨著時間的推移而下降。這些排放包括為農田和牧場砍伐森林所產生的碳排放、合成肥料和糞肥產生的一氧化二氮、稻田產生的甲烷，以及反芻家畜的腸道發酵。農田和生質能燃燒產生的溫室氣體排放占工業化程度較低國家大部分的排放量（約佔拉丁美洲、非洲和亞洲熱帶國家所有排放量的 73%、83% 和 60%）（DeFries and Rosenzweig 2010）。1970 年至 2007 年間，南亞和東南亞以及漠南非洲的作物單位面積溫室氣體排放量分別增加了 126% 和 29%，而隨著森林砍伐的減少，中美洲和南美洲的溫室氣體排放量分別下降了 18%（Bennetzen et al. 2016）。全球農田的排放集中在亞洲，水稻中的甲烷，與中國、印尼和印度泥炭地的二氧化碳、甲烷和一氧化二氮占農田排放總量的一半以上（Carlson et al. 2017）。
除了溫室氣體排放之外，亞洲和拉丁美洲增加使用合成肥料，將導致水體優養化和缺氧。這些珊瑚礁因對魚苗培育的重要性而具有很高的環境價值，因此對熱帶珊瑚礁的威脅可能被低估了（Altieri et al. 2017）。
農業是淡水的最大使用者。隨著水資源短缺危機迫在眉睫，農作物的種類、種植地，及在貿易農產品中的用水（Chen et al. 2018）是綠色農業的關鍵問題。這些多重環境因素挑戰農民通過有效利用資源來增加產量，這一趨勢正發生在精準農業和決策支援系統中（Lindblom et al. 2017）。
作物物種的多樣性、物種內的作物品種以及品種內的基因多樣性對於適應氣候變化至關重要。這些基因資源是培育能夠抵禦氣候變化並且能抵禦可能隨氣候變化而變得更加普遍的病蟲害的作物的基礎。
幾千年來，農業多樣性、遺傳資源和知識從對可食用物種的文化偏好中演變而來，使植物育種家能夠開發出抗旱、抗熱和抗蟲害的作物品種。這種需求在發展中國家尤為迫切，科學家預測氣候變化將在未來幾十年對農業產生最大影響（Rosenzweig et al. 2014）。
隨著生產系統的同質化，作物和品種的多樣性呈下降趨勢。從歷史上來看，人類使用超過 7000 種植物作為食物。在現代化和機械化農業中，只有 150 種物種在種植中，且光是小麥、稻米和玉米這三種物種就提供了人類從植物中消耗的近 60% 的卡路里（Gepts 2006）。這三種主要作物的增產，已經取代了整個發展中世界的小米和高粱等粗糧（DeFries et al. 2015）。例如，在印度綠色革命期間，以犧牲粗糧為代價擴大稻米種植，降低了穀物生產的氣候韌性，因為後者對極端氣候的敏感性明顯降低（Davis et al. 2019a）。
在 1970 年代，科學家們提出了對作物遺傳侵蝕的擔憂，他們用改良品種代替了數千種適合當地的古優原生種和地方品種。這種侵蝕帶來了植物病害流行的風險增加，以及能夠抵禦氣候變化的遺傳性狀庫的縮小。主要作物多樣性喪失的例子如下，1930 年在墨西哥記錄的玉米品種中，只有 20% 的品種能在今天被發現，而 1949 年在中國發現的 10,000 個小麥品種中只有 10% 仍在種植（Gepts 2006）。除了為植物育種家提供遺傳資源的種子庫外，小型傳統農場也應共同保持著品種的高度多樣性（Jarvis et al. 2008）。這些重要資源保護遺傳多樣性，以應對隨著時間減少的作物類型和品種。
綠化食農系統的政策和管理方案，理想地解決了健康飲食、最小環境影響和氣候韌性這三個支柱。實際上，要考慮到多維度的政策很難通過針對各部門的單獨決策來設計和實施。綠化農業需要跨部門考慮，盡可能地減少權衡取捨並最大地發揮三大支柱的協同作用。
整體解決第一個支柱──健康飲食和營養安全的政策選擇，是將農業生產政策與促進健康消費的公共衛生措施聯繫起來，儘管這兩個領域的決策者通常分開運作。HarvestPlus 是一個自 2003 年開始實施的計劃，是一個明顯的例外。植物育種家和營養學家共同開發具有高微量營養素含量的主要作物的生物強化品種。發展中國家有超過 2000 萬人種植和消費這些生物強化作物。隨著植物育種計劃的領導和主流化，到 2030 年，這些作物可以養活 10 億人（Bouis and Saltzman 2017）。
世界上還沒有一個國家能夠扭轉肥胖的流行（Popkin et al. 2012），這一問題因發展中國家加工食品消費量的增加而加劇。價格低廉的植物油是加工食品的主要成分，因而推動了這一趨勢。一項有希望的成功是智利對鈉、卡路里、糖和飽和脂肪含量高的食物的強制性警告標籤。實施一年後，消費者報告了購買習慣的變化（Correa et al. 2019）。對於飲食中穀物比例較高的低收入消費者而言，強化、生物強化和強調營養豐富的「孤兒」穀物（"orphan" cereals）解決微量營養素缺乏症。
關於第二個支柱──盡量減少對環境的影響，農業技術可以減少溫室氣體排放並提高投入效率。這些技術包括在牛飼料中使用甲烷抑製劑以減少甲烷排放、實施免耕農業以隔離土壤裡的碳、管理稻田水資源、高效施肥以及向更高效的畜牧生產系統過渡（Wollenberg et al. 2016）。需要通過推廣服務和激勵計劃來推廣這些技術的系統性政策。發達國家在減少過度使用合成肥料方面取得了一些成功，例如沃爾瑪減少其供應商使用化肥的倡議（Davidson et al. 2014）。不丹的國家有機計劃旨在為國家碳中和與 100% 有機生產做出貢獻。
旨在盡量減少森林砍伐和農業實踐對環境影響的政策的最大證據可能在於私營部門。2006 年巴西自願暫停大豆生產，以回應零售商和非政府組織要求在生產大豆時不進行新的森林砍伐，這是本世紀後半期巴西減少森林砍伐的主要因素（Gibbs et al. 2015）。大豆暫停為其他商品的供應鏈管理奠定了基礎，包括通過全球可持續牛肉圓桌會議的牛肉和通過可持續棕櫚油圓桌會議的油棕。許多公司已做出零毀林承諾，將在毀林土地上生產的產品從其供應鏈中移除。這些努力的成功參差不齊，缺乏透明度和可追溯性、洩漏、小農的邊緣化以及選擇性採用影響了有效性（Lambin et al. 2018）。
對於第三個支柱──氣候韌性，農民需要採取適應氣候變化的戰略。作物轉換、種植日期的變化、氣候資訊和天氣預報的傳播以及作物保險是推廣活動和政策可以包括促進氣候適應型農業的方法。氣候變化農業和糧食安全計劃已在整個發展中國家試行這些方法（Aggarwal et al. 2018）。通過現代和傳統方法進行植物育種在開發適應氣候變化的作物方面發揮著重要作用。公共資助和社區種子庫存儲並向世界各地的植物育種者提供基本遺傳材料，並在 2001 年通過的「糧食和農業植物遺傳資源國際條約」指導下免費交換遺傳材料。
這些不同的政策和管理方案共同有助於綠色食農生產系統（表 3-1）。同時處理三個支柱的一個政策例子為印度政府宣佈的「營養穀物」。
表 3-1。
政策和管理方案在工業化程度較低的國家解決綠色食農生產三大支柱的能力範例。
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2018 年 4 月 10 日，印度政府農業和農民福利部發佈通知，將小米確定為「具有獨特營養特性」的「氣候適應作物」。他們宣稱小米因其高營養價值而被稱為「營養穀物」，這與將這些穀物視為窮人地位低下的穀物的看法截然不同。
這一聲明代表了一個重大的轉變。在過去的五十年裡，政府的政策和研究主要集中在提高產量和擴大水稻和小麥（即綠色革命穀物）的產量上。該國穀物籃（cereal basket）中的小米比例大幅下降（DeFries et al. 2015）。由於小米比大米含有更多的微量營養素，而穀物在飲食中佔很大比例，全國農村和城市人口的人均鐵消費量分別下降了 21% 和 11%，而農村貧困人口的鐵消費量下降幅度最大（DeFries et al. 2018）。此外，與水稻小麥輪作相比，小米使用的水更少（Davis et al. 2018），更能抵御氣候變化（Davis et al. 2019a），產生的溫室氣體更少（Rao et al. 2018）。假設在戰略位置用小米替代大米會在營養（鐵和蛋白質）、節水、氣候適應力和減少溫室氣體排放方面帶來多重好處，而不會影響卡路里供應的整體生產（Davis et al. 2019b）。
一些邦正在努力將小米納入公共分配系統，這是世界上最大的糧食安全安全網，為貧困線以下的家庭提供高補貼（highly subsidized）的穀物。在大多數邦，該系統分配大米和小麥。奧里薩邦部落地區推廣小米特別計劃正在恢復旱作農業中的小米，並促進對傳統生產和消費的營養穀物的消費。該計劃針對農民、國家營養計劃，並最終針對公共分配系統。挑戰包括克服小米是劣質穀物的污名和推廣加工技術。在卡納塔克邦，另一個在一些兒童的午餐計劃中用小米代替強化白米的邦，與對照組相比，發育遲緩減少了，體重指數有所改善（Anitha et al. 2019）。這些例子展示了向綠色食農系統轉型的三贏潛力，該系統可以改善隱性飢餓的消費者的營養，增強抵禦氣候衝擊的能力，並為參與該國小米複興的農民提供生計。
正如巴蒂尼和 Pointereau 在第 2 章中所討論的，丹麥希望「儘快」實現完全有機化，但有一個國家有一個更加雄心勃勃的計劃。2011 年，不丹承諾到 2020 年實現 100% 有機，並啟動了國家有機計劃以實現這一目標。根據該計劃，政府提供免費的有機農業培訓計劃，將不丹勉強維持生計的自給農民轉變為成功的企業家。通過向農民傳授良好的有機農業實踐，他們可以通過種植有機產品賺取更多的錢，並通過提供財政支援，不丹能夠減少浪費，減少該國對進口食品的依賴，並確保其保持氣候中和，每年產生的氣候變化排放量不超過其森林吸收的量。
轉向有機也正在幫助這個喜馬拉雅山王國實現其零浪費目標。根據世界銀行的數據，目前該國的人均碳排放量僅為 0.8 公噸，可以忽略不計。不丹不僅是碳中和的，它還是一個碳匯（carbon sink），使其成為世界上少數幾個負碳排的國家之一。最近的數據表明，該國每年排放約 150 萬噸碳，而其森林吸收的碳量超過 600 萬噸（見第 8 章）。不丹被譽為地球上最環保的國家之一。
在工業化程度較低的國家實現綠色食農生產看起來有很大的挑戰，但機遇也存在。儘管 20 億人患有微量營養素缺乏症，且農業對環境有許多不利影響，但我們成功提高了糧食供應的微量營養素密度（漠南非洲除外），以及初步認識到農業多樣性是綠色農業的關鍵組成部分。有效地利用農業投入地改進也即將出現，儘管它們遠未得到廣泛採用。農業政策制定者面臨的挑戰是在確定哪些作物和生產系統將通過研究、擴展和推廣的支持時，同時考慮公共衛生和環境結果以及生產目標。