對(duì)于喜歡米飯的人來(lái)說(shuō)，這可能是一個(gè)噩耗：由于溫室氣體排放的增加，世界上最主要的糧食作物之一水稻，可能正面臨品質(zhì)下滑的局面。
近日，一項(xiàng)發(fā)表于美國(guó)權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》子刊《科學(xué)進(jìn)展》上的重大研究表明，高濃度的二氧化碳環(huán)境會(huì)導(dǎo)致水稻營(yíng)養(yǎng)不足：蛋白質(zhì)、鐵、鋅以及維生素B1、B2、B5和B9都呈現(xiàn)出不同程度的下降。
更為糟糕的是，這對(duì)于以稻米為主要糧食的眾多貧困國(guó)家和地區(qū)而言，可能會(huì)引發(fā)一場(chǎng)關(guān)乎公眾健康的潛在災(zāi)難。
喜憂(yōu)參半
在此之前，氣候變化懷疑論者一直堅(jiān)持一個(gè)觀點(diǎn)，即二氧化碳濃度的上升對(duì)全球植被（包括作物）只有積極的影響。
比如，美國(guó)眾議院科學(xué)、空間與技術(shù)委員會(huì)主席Lamar Smith就是這種觀點(diǎn)的堅(jiān)定擁護(hù)者。他在去年夏天發(fā)表的一篇文章中指出，更多的二氧化碳會(huì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)，并刺激“更高的產(chǎn)量和更好的品質(zhì)”。
然而，這項(xiàng)最新研究和此前的一些研究一道，合力駁斥了這種觀點(diǎn)。
“我們有幾種水稻品種對(duì)二氧化碳更加敏感，并且它們可以將這些二氧化碳轉(zhuǎn)化到種子中，這一點(diǎn)可能是好的。”新研究的通訊作者、美國(guó)農(nóng)業(yè)部科學(xué)家Lewis Ziska表示，“但另一方面，這些種子的質(zhì)量也下降了。”
在這項(xiàng)新研究中，由中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所、東京大學(xué)、華盛頓大學(xué)和美國(guó)農(nóng)業(yè)部等單位組成的國(guó)際研究小組，在中國(guó)和日本的自由開(kāi)放式二氧化碳增加（FACE）試驗(yàn)田里，評(píng)估了18 種常見(jiàn)的水稻品種對(duì)環(huán)境中二氧化碳濃度增加的反應(yīng)。
目前大氣中二氧化碳濃度均值大約在405~410ppm，研究人員在試驗(yàn)區(qū)水稻季節(jié)測(cè)定的濃度約為390ppm。實(shí)驗(yàn)中，研究人員選擇對(duì)照+200ppm的處理方式，將環(huán)境二氧化碳濃度提升到了568~590ppm。但需要注意的是，全球大氣中的二氧化碳濃度始終呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，如果不加以控制，那么到本世紀(jì)末將達(dá)到本研究中所采用的最高水平。
與實(shí)際環(huán)境中的二氧化碳濃度相比，實(shí)驗(yàn)中稻米內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都遭受到高二氧化碳濃度的影響。平均而言，這些稻米的蛋白質(zhì)水平下降了10%，鐵含量下降了8%，鋅含量下降了5%。研究人員同時(shí)發(fā)現(xiàn)，稻米中的維生素B1、B2、B5和B9也都有所下降，且減幅與維生素氮含量相關(guān)。在高二氧化碳濃度下，只有維生素 E的含量上升了。
有趣的是，研究人員指出，稻米中蛋白質(zhì)的下降其實(shí)是有助于口感的。“蛋白質(zhì)的降低會(huì)讓稻米的結(jié)構(gòu)變得更松散，這樣煮飯時(shí)水分就更容易滲入，米粒也會(huì)變得蓬松柔軟，口感會(huì)相對(duì)變好。”此項(xiàng)工作的第一作者、中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所研究員朱春梧告訴記者。
朱春梧等人的研究一經(jīng)發(fā)表，立刻引發(fā)了業(yè)內(nèi)學(xué)者的廣泛響應(yīng)。
“這項(xiàng)研究證實(shí)了我們之前的工作，即二氧化碳濃度的升高改變了水稻中蛋白質(zhì)、鐵、鋅的含量。并且我們的研究還顯示，其他主要糧食作物的情況也同樣如此。”美國(guó)哈佛大學(xué)氣候變化與人類(lèi)健康專(zhuān)家Samuel Myers表示。
此前，Myers曾與其他人合作研究得到相似的結(jié)論，即二氧化碳濃度升高導(dǎo)致了水稻、小麥、大麥、大豆等全球重要作物營(yíng)養(yǎng)成分的降低。不過(guò)，Myers的研究主要聚焦于作物內(nèi)部蛋白質(zhì)、鋅和鐵的表現(xiàn)，但朱春梧等人的研究首次評(píng)估了二氧化碳對(duì)作物維生素含量的影響，并且得到了相似的結(jié)果。
如今，越來(lái)越多有關(guān)作物與二氧化碳濃度關(guān)系的研究均表明未來(lái)并不樂(lè)觀。盡管更多的二氧化碳可以促進(jìn)一些植物的生長(zhǎng)并提高產(chǎn)量，但如果作物營(yíng)養(yǎng)成分含量降低，那么就算谷粒再大，對(duì)人類(lèi)社會(huì)也不見(jiàn)得是件好事。
此外，Myers還指出，近期的一些研究表明高濃度二氧化碳對(duì)作物生長(zhǎng)的刺激作用可能會(huì)在達(dá)到一定程度之后停滯，再加之由溫室氣體排放所引發(fā)的氣溫升高、降水模式改變等其他各種氣候因素，這些都將危害農(nóng)業(yè)健康。
因此在Myers看來(lái)，“‘二氧化碳濃度的升高對(duì)全球作物有利無(wú)害’的觀點(diǎn)純屬無(wú)稽之談。”
“隱性饑餓”
農(nóng)作物尤其像是稻米這種主要糧食作物營(yíng)養(yǎng)的下降明顯提高了人們對(duì)公眾健康的擔(dān)憂(yōu)。目前，科學(xué)家們?nèi)栽谠噲D弄清楚營(yíng)養(yǎng)下降究竟會(huì)帶來(lái)多大的麻煩。
在之前的研究中，Myers和同事利用模型模擬了世界各地人們的飲食，以及他們從這些食物中攝取的營(yíng)養(yǎng)和二氧化碳濃度提高后的營(yíng)養(yǎng)降低情況。而一些研究顯示某些地區(qū)的人可能會(huì)在未來(lái)面臨營(yíng)養(yǎng)缺乏。2015 年，權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《柳葉刀》中一個(gè)備受矚目的研究也指出，到 2050 年，全球預(yù)計(jì)將有1.4億多人面臨缺鋅的困擾。
水稻產(chǎn)量增加，但是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值卻在降低，這就會(huì)造成所謂的“隱性饑餓”。
“‘隱性饑餓’指的是人在獲取相同質(zhì)量的食物后，其所需的能量是足夠的，但營(yíng)養(yǎng)卻是不夠的。”朱春梧解釋。這就意味著稻米“營(yíng)養(yǎng)赤字”產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)，將可能波及全球大約6億貧困人群。
這絕非聳人聽(tīng)聞。朱春梧等人的研究聚焦了世界上大米消耗量最大的10個(gè)國(guó)家，比較了其大米消耗量、高二氧化碳帶來(lái)的營(yíng)養(yǎng)流失與人均 GDP之間的關(guān)系。研究人員發(fā)現(xiàn)，在人均 GDP 較低的國(guó)家，大米在日常飲食結(jié)構(gòu)中占據(jù)的比重相對(duì)越大，而他們受到高二氧化碳濃度的影響也就越大。
朱春梧介紹，在一些以水稻為主食的發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，如日本、韓國(guó)及我國(guó)東部，由于人們的食物來(lái)源豐富，營(yíng)養(yǎng)充足，因此稻米營(yíng)養(yǎng)下降對(duì)這些國(guó)家和地區(qū)的人口來(lái)說(shuō)影響是有限的。
但對(duì)于印度、東南亞、中國(guó)西部等這些相對(duì)貧困的國(guó)家和地區(qū)而言，影響卻非常大。因?yàn)榈久讕缀跏沁@些國(guó)家和地區(qū)人民食物的全部來(lái)源，蛋白質(zhì)、微量元素以及維生素的缺乏將會(huì)造成人體各種免疫能力降低，嬰幼兒發(fā)育遲緩、受限等一系列問(wèn)題。
“這些研究結(jié)果表明，二氧化碳的增加對(duì)稻米質(zhì)量的不良影響，可能是一個(gè)基本但不被重視的、與人為氣候變化相關(guān)的人類(lèi)健康問(wèn)題。”朱春梧在文章中這樣寫(xiě)道。
正因如此，科學(xué)家們呼吁農(nóng)學(xué)家、流行病學(xué)家、生理學(xué)家、營(yíng)養(yǎng)學(xué)家等研究人員要齊心協(xié)力，加強(qiáng)合作，準(zhǔn)確量化二氧化碳誘導(dǎo)的人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)狀況的變化及相應(yīng)健康風(fēng)險(xiǎn)，并找出消除或減少的方法。
幸運(yùn)的是，研究也表明并非所有水稻品種都會(huì)遭到“襲擊”。研究者認(rèn)為，尋找并推廣營(yíng)養(yǎng)成分不受大氣二氧化碳濃度變化影響的品種，成為一項(xiàng)主要任務(wù)。在未來(lái)二氧化碳升高的條件下，農(nóng)業(yè)學(xué)家需要通過(guò)品種選擇，達(dá)到產(chǎn)量增加而養(yǎng)分品質(zhì)不下降或者下降在可控范圍內(nèi)的雙贏效果。
從營(yíng)養(yǎng)效果和健康效應(yīng)來(lái)看，這種影響的本質(zhì)還有待觀察，新研究帶來(lái)的公眾健康問(wèn)題還需要通過(guò)更細(xì)致的建模研究進(jìn)行全面評(píng)估。
最后，研究人員還希望能夠弄清溫室氣體排放在過(guò)去幾十年里對(duì)作物營(yíng)養(yǎng)成分變化的影響，因?yàn)檫@也許能讓我們進(jìn)一步了解未來(lái)農(nóng)作物對(duì)碳排放會(huì)有怎樣的反應(yīng)�！�