有機農業能夠降低
全球溫室效应
歐盟的前途
我在2003年在瑞典斯德哥爾摩大學參加了第13界國際中國哲學大會並發表了一篇文章，“中國以農立國”，之后又在歐洲考察了18個國家的農業，特別是有机農業。這一年据歐洲農民們說，是一百多年以來最熱並且最干旱的一年，于是我認為气溫与干旱是有直接聯系的。
荷蘭的堤壩
我到達瑞典之前，路經荷蘭一個小城叫梅德堡。事先在加拿大有人介紹我跟當地的一個農民家庭聯系，住在他們家裏。該農民是荷蘭最早耕種有機農業的。有機農業是不用化肥與農藥也不用轉基因的種子。1953年荷蘭水壩被海浪衝破，死亡人數將近2000人，35,000牲畜被淹死，那個時候他才17歲。我問他那時在做什么，他說那時荷蘭全國動員搶救，他參加了抬沙包。那時的海水超過了紅色安全線 4.2米。眾所周知，荷蘭陸地低于海平面，因此全國的安危都依靠堤壩來保護。
1953年那天晚上，堤壩被海水衝破了几百個地方。我記得讀小學的時候，有一篇故事說有個荷蘭儿童沿堤壩走路去上課，突然發現壩邊有個小洞漏水，他就馬上用手指堵住漏洞，站了很久直到有人來。我一向以為這只是個故事而已，但是在荷蘭大家都告訴我确有其事。近年來，荷蘭人花了許多年重新修筑這個堤垻。直到今天，人們還可以在堤壩海平面下25米處看到當年亞厲山大王子的簽名。荷蘭人民決心不讓這樣的自然災害再發生了，新建的隄垻將保証未來4000年內國家不被海水淹沒。
但是，荷蘭人民私下都在擔憂該堤垻建的高度不夠，原因在于，近年來全球溫室效應正在日益加速，南北极的冰山不斷溶化。知道他們的擔憂后，我突然有种下意識感覺，全球溫室提高水位，水位不斷增加，把荷蘭的堤垻衝破以后，歐盟的前途就遇到危機了。
高熱与干旱的聯系
我在瑞士的時候住在一個農民家里，他們不是從事有机農業。我發現他們需要不斷澆灌農地以保持土壤濕潤。在瑞士，所有務農者都必須向政府登記，因此政府就利用津貼的方法控制農業生產。不愿意登記的農夫就得不到政府津貼。不願得到政府津貼的農民可以自由選擇自己的務農方式。有机農業可以得到多一些的政府津貼，而非有机農業者得到的津貼就相對少一些。
記得一天下午，天突然降雨一小時，當地瑞士的農夫們都很高興雨停之后，農民就立刻去農地裏下化肥，原因是雨后加化肥可以減少化肥的蒸髮。附近有一個有機農業的農場，在乾旱的時候，有机農業的耕地土壤挖出來都比較潮濕，因為有机農業耕作的土壤都能保持住其自身的水分，而用化肥的土壤不可能保持住水分，因為使用化肥的土壤耗水，常常需要澆灌。這是我在歐洲許多國家發現的。
土壤与溫室效應
相比來說，使用化肥的土壤不能保持住水分，而使用農家肥的土壤才能保持住其自身的水分。含有化肥的土壤排出的一些溫室气体已經被公認能直接導致全球气溫的升高。特別是2003年，百年來最熱的一年，在高熱和干旱的狀態下，土壤本身就引起了人們對全球性溫室效應的關注。關心農業的人士們在關于土壤是該耕鬆還是不耕的問題上心存疑問。一般有機農業者認為，耕鬆的土壤可以通風並且包含水分；而另一些人則認為不耕鬆的土壤不容易吸收水份，但一般人都認為用農家肥能夠讓土壤保持水份，進而得到可持續性的循環利用。因此，人們把耕鬆，可持續性，以及全球溫室效應聯系在一起進行考慮。很明顯，化肥是從石油中提煉出來的，一旦石油被用盡，能源就不再具有可持續性。同時，化肥也破壞土壤的微生物，使土壤不再具有可持續性。這兩個不可持續性導致了全球溫室效應，也就是全球气溫的升高。因此，土壤是處理全球性溫室效應問題的一個戰略關鍵。
土壤的疏松耕种能夠幫助土壤吸收水分，化肥本身能夠釋放二氧化碳（CO2），一氧化二氮(N2O)，和氨氣（NH3）。在中國，一般農民過分的施用化肥，能排放三分之一的化肥。這種化肥的施用不但是一種浪費而是會更加提高全球的氣溫，所以中國可能是世界氣溫昇高的主要來源。中國本身的天氣也會比其他地方熱。据估計，大气中的溫室气体這些年來從兩倍增加到三倍，現在已經是原來的七倍了。這些都是土壤施用化肥而導致的。
從水泥到固化的混凝土
2003年8月30日，我被一個英國的老同學邀請到他的教區去，他在教區作主任牧師，我就住在他教區的牧師樓。在他的教區里，有一個英國很重要的水泥加工厂。剛好今年該水泥企業慶祝創立75周年，并出版了一本高貴的精裝紀念冊。當天晚上老同學就贈送了我一本，由于紀念冊本身比較重，會給我旅歐的行李增加重量。再加上水泥跟我的研究范圍風馬牛不相及，因此，接受時態度有些勉強，便對我的同學說，“老兄，這個紀念冊太重，但如果水泥內容能夠給全球溫室效應一個答案，我就收下。”
于是，當天晚上我就把書翻了翻，果然，該書給了我啟發，解答了大气溫室效應的問題，使我不禁感嘆人生机緣的巧合。很多奇跡大概就是這樣無意中被發現的。
現在我把書中介紹的100 吨水泥的成分含量列表如下：
石灰岩（limestone CaCO3） 150 吨
沙子 （Sand） 15 吨
粘土 (Clay) 15 吨
石膏 （Gypsum CaSO4） 5 吨
水泥制造方法：
先碾碎石灰岩，加入沙子和粘土并磨成細粉末，然后充分混合攪拌直致均勻平滑。將混合物加熱至1400度，持續攪拌使該溫度維持至少10分鐘。當混合物凝結成黑色或棕色直徑50毫米左右的塊狀時，將混合物取出并迅速冷卻。然后加入石膏，再磨成細粉，這個成品就是水泥。
這樣制作的水泥中不含有任何有机成分。在混合物加溫到1400度的時候，所有的有机物質都被燃盡，石灰岩最終被燒成活石灰，活石灰的化學名稱就是CaO。將水注入水泥時，水泥中所含的活石灰就會吸收水分并釋放出大量熱能，變成氫氧化鈣Ca(OH)2。
這些被釋放出來的熱能強度可以達到起火的效力。据說當時建造美国胡佛水壩的時候，由于水泥發熱的問題，政府加設了一條300英里長的管道通冷水給整個建設中的水壩降溫。因此，制造水泥的時候，人們應該更多的注意到水泥在固化的過程中就不斷的釋放水分和熱能。世界上很多發展中國家都在不斷地把耕地城市化，變成工厂，住宅和樓房。大規模的使用水泥會不斷的產生水泥效應，并大量釋放水分和熱能到大气中，導致全球的气溫升高。乡村城市化是气温提高主要原因之一。
土壤的搆造
在從英國回北美的歸途中，9月6日我在英國西南部一個海港Plymouth停留了一天，并跟隨一些船客參觀了附件植物園的一個新建的植物園。該項目是1998年才開始運行的。這個植物園的所在原本是個陶瓷窯，但因為里面的原料都被挖光了，所以光禿禿的很是丑陋。該項目就是重新美化這個丑坑，使之變成現今的這個植物園。現在，它种植了世界各地不同代表性的植物，每天吸引游客上千人。這個植物園就是著名的伊甸公園。其成功的秘密何在呢？
其關鍵就是重新制造85000吨的新土壤。這些土壤的基本成分包括沙子，粘土，含有不同礦物質的石灰岩，以及其他一些有机物質。不同种類的土壤包含有不同數量的沙粒。這些有机物質是由森林中不同的廢木和其他綠色腐朽的材料形成的。這种不同成分的混合使土壤酷似不同气候下的土壤。其關鍵是不同气候下的土壤能夠容納不同成分的水分和營養。這樣一來，有机物質，沙粒及粘土的配合就形成了一定的比例。舉個例子，多沙粒的土壤就不善于保留水分和營養。
這种新土壤創造的成功証明了，過去被破坏的生態是可以獲得重生的。土壤的靈魂是其中所含的有机物質能夠產生一個微生物的生態環境。一個沒有微生物繁殖的土壤是沒有生命的土壤。因此，土壤中的有机物質是土壤微生生命存活的必然條件。說穿了，農家肥就是土壤的生命。因為土壤中所含的微生物能夠消化有机物体，使生命得到延續并使食品的生產獲得可持續性。大地之下的土壤是另外一個宇宙。化肥和重型的机械對大地之下的宇宙有致命的破坏作用。
意料之外的啓蒙
突然間，我想到使用水泥的時候能夠産生大量熱能的釋放到太空去。那么使用化肥的時候，熱能也能夠同樣釋放到太空去。因為水泥和土壤的結搆是大同小異的。“大同“在土壤和水泥都有石灰岩，沙子和黏土。“小異”是水泥有石膏，而土壤有化肥。石膏和化肥都能産生熱能的釋放，把水份排到太空去。水泥能夠産生混凝土，化肥能夠産生板結化的土壤。板結化的土壤是幹旱的。
化肥對土壤的破坏与全球溫室效應
能夠影響土壤并導致溫室效應的化肥主要是氮肥，比如無机鹽類的硫化銨，硝酸銨，(NH4)2SO4 ，和NH4NO3。它們對土壤會產生石膏在水泥中的效應。當水泥釋放出水分和熱量的時候，水泥就固化為混凝土。依此類推，硫化銨和硝酸銨就會導致土壤中的水分和熱量的喪失，同時使沙粒和粘土板結化。其實，土壤和水泥都有共同的原料，比如沙粒和粘土，以及含有礦物質的石灰岩。不過，水泥蒸發水分和熱量的時候會變成固化的混凝土。化肥卻是使土壤板結化。
固化和板結化都是經過相似的過程而來的，它們同樣排出水分，熱能，二氧化碳，和一氧化二氮。其中，二氧化碳和一氧化二氮都是溫室气体，溫室气体和被排出的熱能都會導致全球性气溫的升高。此外，廣大板結化的農地因為干旱而反射陽光會使大地發熱，使這些干旱的土壤熱上加熱。這些土壤經過重型拖拉机壓松以后，再由颶風刮起旋轉形成沙塵暴。由此可見，化肥致使土壤不能保持住水分，土壤因此排放出水分，熱能和气体。在干旱的季節，使大地發熱，蝗虫繁殖。相反，農加肥中所含的有机成分在干旱的時候能夠保持土壤的水分，不會導致溫室效應。另外，農夫們還發現，使用化肥的土壤因為不斷排放出二氧化碳損失了大量的碳。
使用農家肥耕种是不易的，因此讓有机農業适應中國的小農業是有一些阻隘的。但是，在鄉村城市化加速的過程中，大量農民棄農從商，种地的人越來越少，人均耕地面積就越來越大，就會更依賴省力的方法來勞作，也就是會更大量的使用化肥和重型拖拉机。因此，全球的溫室效應導致的气溫升高是不容樂觀的。
化肥与土壤板結化
今年2003年9月1日到3日，我在牛津圣史提反學院訪問。一天下午，我在學院云集的街上散步，順便走進了牛津大學出版社書店。在書架上看到了該社2003年最新出版的農業書籍《Principles of Field Crop Production》。該書241到244頁剛好提到對土壤板結化問題的解釋。這种土壤板結化与重型拖拉机的重壓造成的結果有所不同。土壤板結化主要是因為水分蒸發時候的“液壓水泥作用”(hydraulic Cement)，所以液体的液力能夠使水泥鞏固起來，這与水分蒸發時所帶的作用力使周圍的沙和粘土鞏固起來是相同的道理。這就是土壤的板結化。這种土壤能被拖拉机壓碎再耕种，水泥固化成混凝土之后是不能再被壓碎用來耕作了。它們的板結化是水分的蒸發導致形成的。水泥固化后變成混凝土，這是石膏促進加速的；土壤的板結化，則是化肥的使用所加速形成的。
水泥形成的混凝土和土壤的板結化有一個共同點，就是它們都不能保持住水分。然而，含有農家肥的土壤中的有机物体，可以保持住土壤的水分從而避免土壤的板結化。簡單的說，化肥和石膏都是無机鹽份，能夠加速水分的蒸發，導致板結化的形成。
下面我要介紹的一些普通的化肥，除了能導致水分的蒸發而使土壤板結化以外，還會排熱，使气溫升高，致使冰山溶解，海洋水位提高。一些普通化肥主要包含有氨，硝酸銨(也是炸藥的成分)，硫化銨，硝酸鈣，碳酸鉀等。以上所舉的這几例最普通的化肥，用水澆灌到土壤中后都會大量發熱，直接促進空气溫度的升高。
為什么有机土壤可以保持住水分
一本叫《土壤微生物》的書 (Soil Microbiology),里面有這樣一個結論，土壤里85%的二氧化碳是經過土壤微生物的活動而被釋放出來的。第一，土壤中有机物質多，被釋放出的二氧化碳就多；第二，土壤中的水分含量越高，排放的二氧化碳也就越多；第三，土壤中的微生物越多，被釋放的二氧化碳也就越多。但最終，土壤都是靠微生物的作用把二氧化碳釋放出來。二氧化碳被排放出，就會馬上溶解在水里，水和二氧化碳是相依共存的。因此，水和二氧化碳常常是同時蒸發。
反之，化肥會減少土壤中有机物質的存在，因為發熱和板結化不利于微生物的生存。化肥使土壤損失水分和散熱，這也同樣不利于微生物的存活；而二氧化碳和水分卻能夠增加微生物的繁殖。所以，水分，二氧化碳，和微生物也是相依共存的。化肥增加了土壤中的氮，并沒增加土壤中碳的含量。農作物每年收獲的時間都是土壤流失大量碳的時候。
二氧化碳和水分的相依共存，使土壤稍呈酸性。這种酸性能消化土壤中的小石塊，使石塊分解成礦物質，這些礦物質中的磷，硅，硼等可以被植物吸收。因此，這些礦物質也是有机農作物味道丰富有營養的主要原因。
總之，農家肥中的有机物質，農家的綠肥，土壤中的微生物都能幫助土壤保持住水分。微生物可以把有机物体消化成腐殖土，這個腐殖土能夠包含更多的水分。旱災時，土壤大部分的水就是靠腐殖土來提供的。因此，我們也可以說腐殖土就是健康的土壤的主要結构。腐殖土就是靠其膠体性(colloidal suspension)來保持住土壤的水分的。
天氣與土壤
水泥和土壤含有相同的基本結构，比如石灰石，沙粒，和粘土。石膏是加速了水泥的鞏固，化肥是促進土壤的板結。鞏固和板結是因為土壤和水泥不能保持住水分，所以只有用液壓作用促進其固化和排放熱能。在農業上，化肥不能使土壤保持水分，而農家肥可以保持住土壤的水分。因此，化肥就導致了土壤中水分和碳的流失，以及大气的溫室效應。
此外，化肥還會傷害土壤中微生物的存在。工業性的農業更加大規模的加重了這些不利因素。農業從家庭式的耕种發展至大規模的工業性耕作，會最終導致全球气溫的升高，天气的改變。
荷蘭堤壩在1986年測量的海平面高度是2.94米，十年后升高至3.13米。据說公元2050年水面會升高至10米，那個時候堤壩就擋不住大海了。我在歐美加大部分地區考察的時候，當地的一些人已經指出很多地勢低的田地就是因為全球气溫的升高已經被海水淹沒了。更為嚴重的是，美國的阿拉斯加的一些小的島嶼因為冰山的溶化，已經被淹沒了。
在英國訪問土壤協會的時候，學者們紛紛提出導致溫室效應各种各樣的原因，而我就當場指出最大的原因應該歸咎于全世界范圍內對化肥的使用。大家都好象剛從夢中醒來，异口同聲地高呼“對了”。他們又問我什么才是解決溫室效應的答案，我說，應該立即實行全球性的有机農業。
天氣與降雨
天降雨的時候，雨水到達化肥的土壤。該土壤吸收水份之后，馬上與化肥産生作用。這個作用是水泥傚應的作用。能釋放大量的熱能。熱能的釋放是和水汽一樣蒸发。這種蒸髮馬上使土壤板結化，而該日能就直接傳達到太空去。板結化的土壤使幹旱的。板結幹旱土壤的地錶能夠反射強烈的陽光。又提高太空的溫度。化肥融解的熱能和板結幹旱反射的熱能。這些熱能直接提高氣溫。最終，就影響全球最敏感的北極冰山。因此南北極先后的冰山融解就提高海洋的水平綫。把鹽水衝淡。影響海洋的潮流和氣壓以及風嚮與天氣。全毬海平綫的提高，中國是最明顯的。《北京週報》在2004年四月刊提到：海平綫提高最明顯的是中國。海平綫提高，中國是最明顯的以每年2.5毫米的速度提高。威脇到中國沿海的一些城市。海平綫的提高是直接由全球氣溫的提高産生的。
本人認為，全球氣溫的提高重要的原因是來自全球地表耕地過分使用化肥而來的。以中國為例，全國的耕地是世界百分之七，而全國使用的化肥佔世界的百分之三十以上。因此，中國的氣溫提高，會在世界之先。所以，海平綫的提高自然是世界第一。因此中國的土壤是世界上被破壞最厲害的。板結化的幹旱土壤已經失去土壤本身的結搆，再經過重型拖拉機的壓力，經過西北走廊吹下來的飓風就變成了沙塵暴。沙塵暴橘紅色的沙份就直接吹到加拿大來。
現在提到雨水降到有機農業的天地上，因為有機土壤含有有機的肥料,也就是農家肥，農家肥包括腐爛的植物，或者是動物的糞便，他們能夠讓土壤疏鬆，産生土壤疏鬆的結搆。這種結搆英文叫做humus。疏鬆的土壤結搆有微細的管道和空間，可以容納水份。農家肥含有微生物，能夠需要融解在水份裏生存。微生物的細胞膜，能夠吸住水份。農家肥本身有很多新陳代謝之后産生的“廢物”，都是含有有機的炭素。這些都能夠和水互相吸引，水本身也可以吸收其他的水，因此有機土壤裏面，能夠保畱很多的水份。不容易蒸髮。
水與世界很多的元素相比較，水是不容易发熱的。其他的元素比水容易发熱。這些東西比水容易发熱五十倍到一百。在科學上，這個名稱叫做比熱（specific heat）。那么要使水蒸发那就更不容易。所以水在土壤裏有一種降溫的作用。這些農家肥在土壤就産生降溫的作用。以上所說的這些現象都是因為水和一些有機的元素本身有一種緊密的結搆可以聯繫到一起叫做水份聯繫，英文稱為hydrogen bonding。所以農家肥在土壤裏面能夠産生水份聯繫的作用。使土壤不容易有水份的蒸发也不容易提高溫度。
水份的聯繫，希臘語叫做hydrophilic。該原文的意思是水的愛。就是指水愛水。凡是一切元素能夠與水保持水份的聯繫，都是有水愛的性質。所以一般的農民或氣象家都知道，雨容易降在江河和湖泊的地方。雨也喜歡降在樹林和花草上麵。水就不喜歡降在幹旱和发熱的地方。簡單一個例子：美國的加州南部的落山機，為什么很多人喜歡搬到那裏去住，第一是那一帶幹旱，第二沒有雨。因此，天氣熱和幹旱是常常聯繫到一起的。
會有人問，雨既然喜歡降在有機的土壤上面，那么假如天氣不斷的提高加熱，那么這些土壤裏面包含的水份會如何呢？這個囬答很簡單，這些過熱的水份會蒸发到太空去。在太空雲霧的水份，會重新凝結變成雨，降到地面上來。又是降到涼冻的山邊或者是農地。因此雨水多的地方總是保持雨量多。雨水少的地方日久就幹旱，變成戈壁灘和沙漠。戈壁灘和幹旱的地表和沙漠就反射陽光，比較厲害，又造成全球氣溫的提高。所以要降低全球的氣溫增加應該盡量提倡和实行有機農業。
農家肥
20世界初，大概一百年前，美國的土壤專家金博士（F H King）訪問中國。囬來以后寫一本書，書名叫做《四千年來的農伕》(Farmers of Forty Centuries)。整本書的內容可以概括一句話中國的農伕耕種四千多年为什么土壤还是那么好？他提出一个很简单的答案就是农家肥。就是说农家肥使中国的土壤保持了几千年来的可持续性。作者在此提出一个问题：假如中国再继续过分使用化肥，土壤能够再维持多久呢？我认为第一，为了保持土壤的可持续性，第二要降低全球的气温效应，中国要马上全国开始收集并使用农家肥。