20世纪五六十年代起，廉价玉米如潮水般涌现，这使得在农场用玉米养牛比在草地上放牧利润更高，而大型养鸡场也比在自家后院养鸡更好赚钱。艾奥瓦州的畜牧农民敌不过靠便宜玉米养鸡养牛的工厂（这些玉米还是那些农民种出来的呢），所以鸡和牛从农场上消失了，而放牧所需的草地与干草地也跟着不见了，取而代之的是收成量超越其他作物的物种：玉米。而当玉米价格滑落，农民就得种更多玉米才能保持收支平衡。到了20世纪80年代，艾奥瓦州原本具有多样生物景观的农家已经成为历史，玉米独霸称王。
在同一片土地上年复一年地种植玉米，果真带来了病虫害，因此从20世纪70年代开始，艾奥瓦州的农民便轮种玉米、大豆与豆科植物。然而，由于近来大豆的价格滑落且病害增加，有些农民便冒险回头，只种玉米。）在人类与其植物盟友（农业政策与大豆）的帮助之下，玉米已将动物及其饲料作物从这片土地排挤出去，同时逐步把领土扩张到动物活动的牧场、草地与田野。现在，玉米还要驱逐人类。和过往作物多样的农场相比，这种极度简化的玉米与大豆农场，所需的人力少很多，尤其现在还有16行播种机以及化学除草剂的鼎力相助。在这种单一作物的情况下，一个人可以单独耕种的面积更大，而且无须照料牲畜，周末便能休息，冬天甚至还可以到佛罗里达州度假。
奈勒告诉我：“种植玉米，不过是开着拖拉机，然后做做农药喷洒工作。”但栽种200公顷的工业化玉米地要用在开车和喷洒的时日，一年加起来也不过几星期而已。所以农场越来越大，但是人口却越来越少，因为玉米的价格持续下滑，已经养不起那么多人，只好把土地割让给这种怪物般的禾草。
彻丹镇现在几乎就像座鬼城，主街上的商店很多都关门大吉了，理发店、食品商店和当地的电影院，近几年也陆续停业，剩下一家小餐馆和货品稀少的小商店还在苦撑。大部分人都开车到16公里外的杰弗逊市购买日常用品，然后在连锁加油站Kum＆Go购买牛奶和鸡蛋。这里的中学由于学生太少，连棒球队和乐团都组建不起来，还得联合四所学校才组建起一支足球队：杰弗逊—斯克兰顿—佩顿–彻丹公羊队。目前彻丹镇上唯一持续运营的，几乎就只剩下那座远远耸立在镇上一角的大谷仓。谷仓还装着一架升降机，像是一栋没有窗户的摩天大楼。这座谷仓之所以还能屹立不倒，是因为玉米被持续不断地运送进来，而且产量年年增加，不管这里还有没有人居住。
四、太阳也走了
我有点儿过度简化这个故事；玉米快速崛起，并不是如我叙述得那般“靠自己发展”，这看起来太完美合理了。就如同许多美国人“自立自强”的成功故事，如果你看得越仔细，就越能发现背后有美国政府的影子：政府运用专利、垄断和优惠税率政策，在关键时刻推了主角一把。在玉米的故事中，我所描述的植物英雄虽然勇敢又胸怀大志，但事实上在经济以及生物学的几个关键之处，都受到了大力帮助。由于这个原因，我在艾奥瓦州遇到的农民，对于玉米可谓毫不敬重，他们会以厌恶的口吻告诉你，这种植物已经成了“福利女王”。
当代玉米历史中最重要的转折点（也是美国食品工业化的转折点），可以确切追溯到1947年的某一天。那天，亚拉巴马州马斯尔肖尔斯（Muscle Shoals）的军火工厂，开始转而制造化学肥料。“二战”结束后，美国政府发现自己囤积了过量的硝酸铵。硝酸铵是炸药的主要原料，但刚好也是绝佳的植物氮的来源，因此他们认真考虑要将这些过剩的化合物喷洒到森林中，以帮助林业。但美国农业部的农业专家有更好的主意：把这些硝酸铵洒到田地里当肥料。化肥工业以及由战时毒气工厂转型而来的农药工业，其实是美国倾国家之力，将战争机器在和平时期另作他用的结果。一如印度农业激进主义者纨妲娜·希瓦（Vandana Shiva）在演讲中所说：“我们仍吃着‘二战’的厨余。”
杂交改良玉米成为这个转变之下最大的受惠者，这种玉米是最贪婪的植物，消耗的肥料比其他作物要多。杂交改良植株所具备的基因，让它们能在拥挤的玉米城市中生存，不过即使是艾奥瓦州最肥沃的田地，也无法在数万株饥饿玉米的吞食之下依然保持肥沃。为了避免农地罹患“玉米病”，奈勒父亲那一辈的农民开始谨慎地轮种玉米与豆类（以增加土壤中的氮元素含量），而且5年内不会在同一块地上重复种植玉米，并把牲畜的粪便撒到玉米田中以回收养分。在化学肥料出现之前，土壤中的氮含量严格限制了单位面积的土地上玉米的生长量。因此虽然杂交改良玉米在20世纪30年代就问世了，但它们要到50年代化学肥料问世之后，产量才得以暴增。
人工合成氮肥的发明改变了一切，受影响的不只有玉蜀黍和农村，食物系统以及地球上生物的生活方式也受到波及。所有生物都需要氮，以便合成氨基酸、蛋白质和核酸；至于组成遗传指令并且让生命延续的遗传信息，也是以氮书写而成（所以科学家说氮提供了生命的“质”，而碳提供了生命的“量”）。但在地球上，可利用的氮数量却很有限。虽然大气中将近80%是氮元素，但这些氮原子两两紧密结合在一起，不会发生反应，所以没有用处。19世纪的化学家贾斯特斯·冯李比希（Justus von Liebig）曾说，大气中的氮“对其他物质都毫无反应”。这些紧密结合的氮原子得先分开，各自与氢原子结合之后，对动物和植物才有价值可言。从大气中分解出氮原子再结合成对生物有用的分子，科学家称这个过程为“固氮作用”。过去，地球上生物可用的氮元素只能由土壤中与豆科植物（例如豌豆、苜蓿与洋槐）共生的细菌来固定，偶尔也会通过闪电来进行固氮：闪电将空气中氮分子中的化学键打开，而下一场小小的肥料雨。至于人为的固氮方法，则要到1909年由德国犹太裔化学家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）发明出来。
地质学家瓦茨拉夫·斯米尔（Vaclav Smil）写过一本关于哈伯的精彩著作《滋养大地》（Enriching the Earth），他指出：“如果没有氮，作物和人体就无法生长。”在哈伯的发明出现之前，地球所能承载的生命总数（作物数量及其连带的人类数量）受限于细菌与闪电所能固定的氮的数量。1900年，欧洲的科学家便了解到，除非找到办法来增加自然界所固定的氮，否则人口增长很快就会陷入停滞状态。数十年后，中国科学家也产生同样的想法，中国因此实行改革开放。1972年美国总统尼克松访问中国之后，中国政府首要的订单就是建立13座巨大的肥料工厂。如果没有这些肥料工厂，中国可能已经陷入饥荒。
所以斯米尔才会说，“哈伯—博施”（博施让哈伯的方法能够商业化生产）的固氮法是20世纪最重要的发明，而这种说法可是一点儿也不夸张。他预估，如果哈伯没有发明这个方法，地球上有五分之二的人无法存活。斯米尔指出，这个世界倘若没有计算机或电力还容易想象，但如果没有化肥，地球上就有数十亿人口根本不会诞生。不过这个数字也意味着，当哈伯赐予我们固氮的力量时，人类就像是在和大自然进行魔鬼般的交易了。
哈伯是谁？我从没听说过，尽管他曾因“提升农业标准与人类福祉”而在1920年获得诺贝尔奖。不过他的默默无名并不是因为他的重大贡献，而是他一生中扭曲而丑陋的事迹，而这也让我们再度想起现代战争与产业化农业之间的可疑联结。第一次世界大战期间，哈伯为德军效力，他的化学发明让德国对胜利一直抱有希望。当时英国切断了德国从智利矿区的硝酸来源（此乃制作炸药的主要成分），是哈伯的技术让德国能自行合成硝酸以持续制造炸药。后来，当德军与法军陷入壕沟战中僵持不下时，哈伯又将自己的聪明才智用来研制毒气，首先是氨气，然后是氯气（他随后还发明了希特勒在集中营使用的毒气齐克隆B[14]）。斯米尔写道，1915年4月22日，哈伯“在前线指挥了军事史上第一次的毒气攻击”，他的捷报传回柏林，但是几天之后这项胜利就蒙上了阴影：同为化学家的妻子因厌恶丈夫把所长贡献在战争上，便用丈夫的军用手枪自尽了。此后，虽然哈伯改信了基督教，但依然因其犹太人身份而在20世纪30年代被迫离开**德国，并于1934年穷困潦倒地死于瑞士巴赛尔的旅馆房间。或许因为科学史都由胜利者所写，因此20世纪的历史都未提及哈伯的故事，甚至哈伯在德国卡尔斯鲁厄大学（University of Karlsruhe）做出伟大发现的地点，连一块纪念牌匾也没有。
哈伯的故事具体呈现了科学上的矛盾：人类对于自然的操控犹如一把双刃剑，不仅是同一人，甚至是同一项发明，都可以同时带来好处和坏处。哈伯的发明为生命带来了极重要的养分来源，但也为世界带来了极可怕的新武器。正如他的传记作者所写：“不论好坏，都来自同一个人的同项科学发明。”不管是将他视为农业的贡献者或是化学武器制造者，这种二分法是极不恰当的，何况哈伯的贡献的确是有利有弊。
土壤要肥沃，原本是完全仰赖太阳的能量，但是当人类得到固氮的力量之后，能量来源就改由化石燃料提供了。哈伯—博施法需要在高温高压的条件下，再经由催化剂的帮助，才能使氮气与氢气化合。高温高压都得耗费庞大电力，至于氢气则来自石油、煤或目前最普遍的天然气，而这些都是化石燃料。没错，这些化石燃料也是数十亿年前由太阳的能量所产生，但化石燃料无法再生，受阳光滋养的豆科植物肥料却可以再生。（豆科植物中的氮其实是由寄居在豆科植物根部的根瘤菌所固定，这些根瘤菌提供植物所需的氮，而植物则以一些糖类作为回报。）
20世纪50年代的某一天，奈勒的父亲首次喷洒了硝酸铵肥料，他的农场生态自此开始了一场宁静革命。在当地由阳光驱动的肥料循环模式（以豆类固氮增加玉米种植土壤的养分，玉米喂养牲畜，牲畜的粪便为玉米提供养分）就此打破。由于不需要豆类和动物粪便的滋养，奈勒现在每年都可以种玉米，而且想种多少就种多少。他可以购买一袋袋肥料，而这些肥料的半成品（化石燃料），早在10亿年前就分布在世界各地了。
从旧世界的生物限制中解放出来之后，农场现在可以套用工业化生产模式，将原料转换成产品：化肥是原料，产品就是玉米。有了合成肥料，农场就不再需要养育各种生物以保持土地肥沃，农民自此可以大量种植单一作物，把工厂经济的规模与机械化生产的效率引入大自然。就如同有人曾说的，倘若农业代表人类首次从自然的状态中堕落，那么发明合成肥料就是第二次的急速堕落了。人为固氮作用让食物链脱离了生物学逻辑，转而拥抱工业逻辑。人类本来只靠着太阳的能量生存，现在开始啜饮石油了。
玉米出色地适应了新的工业化体制，消耗了庞大的化石燃料能源，然后转变成更加庞大的食物能源。目前全球一半的合成氮肥都用在玉米上，而且比起其他植物，杂交改良玉米更能利用合成氮肥。就生物学的观点来看，所谓种植玉米一直都是把阳光的能量转化成食物，但目前这个程序已经有很大部分是将化石燃料转化成食物。这样的转变同时也说明了大地颜色的转变，格林县每年有一半的时间不再翠绿，因为购买合成肥料的农民，无须一直种植农作物以便全年吸收阳光的能量，他们已经接上了新的能量来源。当你可以用天然气来制作肥料，然后以化石燃料来制作农药、驱动拖拉机，甚至收割、烘干和运送玉米，你会发现，每生产25千克的产业化玉米，就得消耗约1～1.3升的石油，也就是说每公顷地要消耗约470升的石油（有些估值甚至更高）。换句话说，生产单位热量的食物，需消耗高于单位热量的化石燃料。但在化学肥料出现之前，奈勒农场投入一单位的能量，就能得到两单位能量的食物。就工业效率的观点而言，人类不能直接喝石油，真是可惜啊。
然而从生态上而言，这种制造食物的方式简直是浪费，不过“生态”已不再是农场运作的准则了。只要化石燃料够用又够便宜，这种生产玉米的方式就有利可图。从阳光滋养玉米的老方法，就生物学来说，可能是一顿免费的午餐，但是这顿午餐上得太慢、分量又不足。在工厂中，时间就是金钱，产量就是一切。
和生物系统相较，工厂的问题在于会产生污染。杂交改良玉米虽然贪吃，但农民所施予的肥料量仍远超过玉米所能吸收的容量。农民所买的肥料大部分都浪费掉了，原因可能是在错误的时间施肥，也可能是被雨水冲走，也可能是农民觉得多施点肥比较保险。奈勒有点儿不好意思地解释道：“他们说每公顷地只需110千克肥料，但我也不知为什么，会施放到200千克。我不希望因为施肥不足而出问题，这就像是给产量买个保险吧。”
