告别刀耕火种 保护全球碳汇

刘一彤

就在世人以为今年引发喧嚣的亚马孙森林大火已经告一段落的时候，10月初巴西媒体又报道称“亚马孙热带雨林大火危及多处古岩画群”，再次牵动了国际社会的视线。在客观分析亚马孙森林大火的动因后，生态环保界更倾向于将其归结为“人祸”而非“天灾”。当地人原始的耕种方式就是这种“人祸”的表现形式之一，而如何破解这一难题是焦点，也是难点。

一百年前的“兔子篱笆”

让我们先回望112年前的澳大利亚。1907年，该国农业部的官员们沿着海岸线修建了一条长达3200多公里的铁篱笆，目的是防止数以亿计的兔子侵袭牧场和农场。在篱笆建成后，人们发现了一个有趣的现象：篱笆外侧有原生植被的一边，天空中形成了雨云;而被篱笆保护的农田上空晴天居多，降雨量少了20%。当时研究人员对此的解释是，颜色较深的原生植物吸收更多的热量，并释放到大气中，随热量一起释放的还有用来形成云的能量和水蒸汽。

然而，百年前的“兔子篱笆”给现代人上了一堂生动的生态环境保护课。研究人员借助计算机建模等“法宝”来探究森林砍伐的影响，在研究了降水、碳储存、云团的化学释放以及对太阳能量的吸收等过程后，近年来已有越来越多的科学家警告：大规模的砍伐使亚马孙地区近20%的森林已经消失，由此产生的影响可能使当地一直以来充足的雨水向别处转移。当人为活动使森林缩小到某个临界点（有资料称砍伐率达到25%左右），雨林上空的降水就难以维持雨林自身的生存，这片超级雨林就会退化成非洲常见的那种稀树草原，世界其他地区的气候也会面临着不可预知的变化。

全球最大“碳汇”还在刀耕火种

位于南美洲的亚马孙雨林面积600多万平方公里，被视为地球上最大的“碳汇”。有文献估计，这片雨林把地球生成的1/4的二氧化碳捕捉到自己怀抱中。如果这个碳汇失效或者吸纳二氧化碳的能力大幅下降，大气中二氧化碳的浓度会迅速增加，无疑会进一步恶化目前的气候变化态势。这是谁也不愿意见到的。

尽管怎样重视亚马孙雨林的存在都不为过，但8月份以来让很多读者们惊愕的一个事实是：亚马孙雨林有相当一部分比例是以刀耕火种的形式被毁掉的。人们不理解的是，这样一种早已在很多国家和地区消失的原始耕作方式，怎么还在亚马孙河流域广泛存在？难道就没有更好的替代方法么？

刀耕火种长期存在于世界各地

长期以来，占地广袤的亚马孙地区，其经济产出之微薄让历届巴西领导人头疼不已。世纪之交以来，受国际市场上牛肉和皮革贸易激增的刺激，每年都有面积不等的亚马孙雨林区域被开发成牧场和农田，用来养牛和种植多种经济作物。抛开这种有组织的开发不论，让我们重点看看该区域大批小农和原住民为了在雨林中维持生计是怎样耕作的。

为开展小型自给农业生产，当地人会在旱季选定一块雨林（通常1到4公顷）将其林木砍倒，放置在地上晾干后再付之一炬。这样不但会清除掉杂草和害虫，还会在地面铺上一层营养物质丰富的草木灰烬，当地人就在这样的地块上种植各种作物。但由于作物成长和水土流失等因素，这块土地的肥力会在3到5年内持续下降乃至耗竭，最后被农民抛弃，然后再开始新一轮的伐木烧林活动。每年旱季，美国国家航空航天局（NASA）卫星拍下的亚马孙雨林中星星点点的焚林照片，有许多就是当地人刀耕火种留下的证据。

作为原始农业时期的耕作方式，刀耕火种曾在世界各地普遍存在。直到工业革命之后，土地所有权制度被引进，农业市场化被推广开来，许多地区转向我们今天熟知的精耕细作，才终止了刀耕火种。但是，由于世界各地经济发展的不平衡，有资料称，至今全球仍有2亿到5亿人使用这种在生态环境上不可持续的耕种方式。除了亚马孙雨林所在的巴西和玻利维亚等国外，刀耕火种在印度、泰国、刚果、马达加斯加和印度尼西亚等国也广为存在。

在某种程度上，刀耕火种对森林的破坏要远大于乱砍滥伐。被砍伐后的森林留下的木桩和树根通常会长出树苗，假以时日会再次成材。但刀耕火种后被抛弃的地块，一般只能长出灌木丛和野草，其生物群落的丰富度和生物多样性大为降低。如何用更科学的耕作方式取代刀耕火种来抑制环境退化，这成了生态环境学界长期关注的课题。

神奇的亚马孙黑土

出人意料的是，正是亚马孙河流域的部分土壤为本土居民的可持续耕种提供了思路。这种土壤就是上世纪末欧美科学家在亚马孙部分区域发现的“亚马孙黑土”。这是一种暗色、富含有机质的肥沃土壤，一经发现就引起了国际土壤学界的极大兴趣。

亚马孙黑土的特征是土壤里含有高浓度的低温烧成的木炭残渣，大量的小陶片和有机质（如植物残留、动物粪便、鱼和动物的骨头等）以及氮、磷、钙、锌和锰等营养物质，微生物活动非常活跃。相比当地的普通土壤，亚马孙黑土不但土层更深厚，而且由于其中的大量木炭集聚了许多矿物质和微生物，营养成分不容易随水分流失，在作物栽培上有着极为突出的优势。更令人称奇的是，这种土壤有自我更新能力，2004年有报道称它能够以每年1厘米的速度再生。

学术界一般认为，亚马孙黑土是公元前450年至公元950年间的当地农业社区的创造物。16世紀，西班牙探险家弗兰西斯科·德·奥雷拉纳第一次穿越亚马孙河之际，曾亲眼目睹了沿河延伸数百公里的人口稠密区。今天的研究人员认为，正是这些相当数量的聚居人口开展的大规模农业活动造就了亚马孙黑土。他们在原本相对贫瘠的普通土壤中添加了木炭、碎陶片、骨头和堆肥等混合物，实现了稳定可持续的农业生产。可惜的是，这些原住民人群由于染上了欧洲人带来的天花病毒，大部分在16到17世纪消亡了。幸存者为躲避殖民者而不断迁移，从此告别了在亚马孙黑土周围定居和耕种的生活方式。

“亚马孙黑土”也可人工仿制

近年来的模型预测分析显示，亚马孙雨林中约有3.2%的面积有这种黑土存在。此外，美洲的厄瓜多尔、秘鲁和法属圭亚那，以及非洲的贝宁、利比里亚和南非草原也有这种神奇黑土分布。早期人类似乎在这些地区采取了类似的做法：每开垦出一块新地后就将砍伐的林木就地挖坑、掩埋闷烧，把烧制的木炭再施入到土壤中。长期烧炭入土的耕作方式形成了厚厚的炭化土壤层，使有机质与土壤矿物质结合形成稳定共存体，炭化土壤层的存在是其维持高生产力的关键。

在了解上述情况后，我们会发现亚马孙黑土的加工细节看来难度不大，有条件的当代人完全可以在自家的土地上尝试制作一下，木炭无须自己烧制，把市场上买来的木炭敲成小块和家庭堆肥一起掺到土里就可以。这里有一个需要注意的细节是：新木炭在首次埋入土壤中前，必须先“喂饱”才能成为生物群落的“新家”，否则新木炭会大量吸收土壤中已有的营养物质。其实，“喂饱”木炭的方法很简单，只需把新鲜的木炭先在液体营养物（如尿液）中浸泡半个月到1个月即可。

亚马孙地区早期原住民利用生物质炭改善土壤、增进肥力的做法给当今的生态环保界提供了灵感。以美国康奈尔大学约翰尼斯·莱赫曼博士为首的一批学者撰文，呼吁人类利用炭化技术来改善土壤，以增加土壤有机质、减缓气候变化和提高农业生产力。

种树和农作物能相得益彰

其实，亚马孙地区的有些贫苦农民主观上也有摆脱刀耕火种的愿望，但在选择新的耕作方式上显得迷茫或难以承担某些新耕作方式的风险。英国生态学家迈克·汉兹体察到这一点，他在洪都拉斯和哥斯达黎加工作期间，为寻找刀耕火种的替代耕作方式埋头探索了近30年。最终，他确信印加树等高条带混合种植能够解决当地农民的环境与经济问题。

印加树是一种原产于中美洲和南美洲许多地区的豆科植物，其根系不但具有固氮功能，而且根系上生长出来的菌根能吸收土壤中多余的磷，并输送到树叶，树叶凋落后，磷就能回到土壤中，即便在热带雨林的酸性土壤上，这类树也能焕发出勃勃生机。按照汉兹的等高条带混合种植实践，农民们要先把印加树排成树篱并排种植，两排之间的间隙大约为4米。通常只需兩年，树木就会长大，浓密的树冠会遮蔽两排树篱间的空间，没有光线进来，通道中的杂草大多会死掉。然后农民动手修剪印加树，较大的树枝可用来做薪柴，较小的树枝和树叶可丢弃在通道地面上任其腐烂。这些腐烂后的覆盖物既是良好的堆肥，也能够窒息那些因缺乏光照而苟延残喘的杂草。然后，农民在覆盖物中挖掘坑洞，将农作物种植到坑洞里。

随着农作物的生长，印加树也在生长。庄稼被收割后，印加树的树冠又在树篱上方合拢，农民们再次将其修剪，开始新一轮的作物种植。修剪环节可以说是种植环节中最重要的一环，修剪的过程不但能遏制印加树的根系扩张，减少其与农作物的竞争，修剪下来的覆盖物还能保护作物和土壤免受大雨的冲刷，保持土壤肥力，也能在分解时释放出磷被作物吸收。使用等高条带混合种植系统，当地人不仅可以种植玉米和豆类的基本作物，而且还可以种植经济作物，实现固定地块上的精耕细作，这是以前的刀耕火种无法完成的。

近年来，迈克·汉兹依托自己的“印加基金会”，在亚马孙雨林地区和周边国家不遗余力地和政府一起说服当地农民采用这套耕种方式，他们在秘鲁和洪都拉斯的措鲁峡谷等地取得了进展。另一个环保组织“雨林拯救者”则从2016年起，在厄瓜多尔的亚马孙雨林区大力推广等高条带混合种植，到2018年底在该地区已经有60多个农场引入该耕种方式。“雨林拯救者”甚至把等高条带混合种植推广到非洲的喀麦隆，目前喀麦隆西部已有约100个采用该种植方式的农场。有这些环保组织和个人的无私付出，我们相信不仅亚马亚马孙雨林会得到更有力的保护，而且这片超级雨林会更好地滋润南美洲，也会让我们生活的这颗蓝色星球的气候更稳定。

（本文写作过程中参考了《生物质炭与土壤可持续管理：从土壤问题到生物质产业》一文，以及英国《自然》杂志、《卫报》，美国《纽约时报》以及印加基金会等网站的信息，在此一并致谢！）