二氧化碳濃度過高對稻米產量不利，還會降低其營養價值

發表在《科學進展》雜誌上的一項新研究表明，不斷上升的二氧化碳水平有可能降低主要農作物的營養價值。這將成為造成產量直接減少外，二氧化碳對糧食安全的另一種威脅。

據聯合國糧食及農業組織統計，2017 年，世界上有約 8.15 億人長期處於營養不良的狀態，而這個數字在 2015 年還是 7.77 億。在過去十多年裡，這一問題曾有好轉態勢，飢餓人口一度穩步下降，但近兩年又重新抬頭。

該統計報告稱，預計到 2050 年，世界人口將增至約 100 億。為了給這麼多的人口提供糧食，全球食品產能需要增值 50％ 以上。

但是目前看來，大氣中不斷上升的二氧化碳水平正在讓這個問題變得越來越難解決。

2009 年，發表在《科學》雜誌上的一篇研究文章指出，每一株植物都有其特定的、決定生長溫度範圍的基因，在這個溫度範圍內，它的生長速度是最快的，但是如果超出了這個範圍，植物的生命周期就會遭到嚴重破壞。

該文章預測，到本世紀末，二氧化碳會讓熱帶和亞熱帶地區的地表溫度嚴重增加，這將使水稻和玉米產量減少 20% - 40%。

而且現在看來，問題有可能會變得更糟。新的研究發現，過高的二氧化碳濃度會使農作物的營養成分下降。

一個由中國、日本、澳大利亞和美國研究人員組成的團隊在中國長江三角洲和日本茨城縣的兩塊種植區進行了實驗，他們將這兩處的水稻暴露於高濃度的二氧化碳之中，其標準是預計本世紀末的空氣將達到的程度（約410ppm）。

分析結果證明，水稻的蛋白質、鐵和鋅元素都有所下降，另外下降的還有維生素B1（硫胺素）、B2（核黃素）、B5（泛酸）和B9（葉酸）等。但維生素 E 含量卻有所增加。

論文解釋稱，「高濃度的二氧化碳會影響植物建立含氮分子的能力，所以含氮的 B 族維生素含量會趨於下降，而富含碳的維生素 E 含量會因此增加。」

植物的大多數營養成分和元素來自土壤，但植物也會從大氣中吸收二氧化碳，以合成碳水化合物等。由於較高的二氧化碳會增加碳水化合物含量，植物的離子交聯聚合物將會失衡。類似於水稻的情況也會發生在大豆和高粱等主要農作物上。

對於以這些農作物為主要食物的人口來說，這將成為一個大問題。因為正如CDC指出的那樣，「微量營養素不能在人體內自動產生，它們必須來自於飲食。」

從大背景下來看，大氣中二氧化碳濃度的升高既有正面也有反面效應。它一方面能促進陸地生態系統光合產物積累，增加土壤碳儲量，形成土壤的固碳效應；另一方面，又會增加陸地生態系統甲烷和氧化亞氮等溫室氣體排放，加劇溫室效應（次生溫室效應）。

南京農業大學鄒建文教授課題組今年在《生態學快報》上發表的研究結果稱，二氧化碳濃度升高導致溫室氣體的年排放量增加了 27.6 億噸二氧化碳當量，超過了土壤年吸收增量 24.2 億噸二氧化碳當量。所以是「反面效應大於正面效應」，二氧化碳含量需要被控制。

2015 年 12 月巴黎氣候變化大會通過了《巴黎協定》，當時的目標是，將本世紀全球升溫幅度控制在 2 攝氏度之內，最好能爭取 1.5 攝氏度。

聯合國氣候變化組織本月發表報告稱，2017 年，由於全球經濟增長加快、化石能源成本相對較低以及提高源效措施減弱等因素，全球與能源有關的二氧化碳排放量增加了 1.4%。而且自 2015 年以來，全球能源利用率增速一直在放緩，2017 年的成績是 1.7％。《2018中期世界經濟情況與展望報告》評論稱，這個水平距離《巴黎協定》的目標連一半都達不到。

本月，國際可再生能源署、聯合國統計司等國際機構聯合發布的《追蹤可持續發展目標七：能源進展情況報告》指出，中國對全球能耗降低貢獻率超過 35%，高於美國的 13% 和印度的 8%。

與開發可再生能源、提高能源利用率同時進行的，是一項名為碳捕獲與存儲的事業（CCS，Carbon Capture and Storage），它曾被看作是減少大氣中二氧化碳含量的新希望。但目前看來，關於它的幾個核心問題仍然難以解決。

首先，是這項技術的成本過於昂貴。彭博社本月統計，目前全球有 20 多個大型 CCS 項目，還有幾十個小規模實驗室，而這已經是整個產業發展了近半世紀的成績。其中最「出名」的是密西西比州的一家公司，該工廠配置碳捕獲設備，花的錢比預算 24 億美元高出了三倍以上，而且現在已經放棄了這項業務。

今年 2 月，美國國會為刺激該產業的發展，通過了一項名為 45Q 的碳捕獲稅務減免優惠政策。然而，該政策並沒有激發參與者的熱情，彭博社稱，大部分業內人士認為該技術仍然過於昂貴，而且缺乏足夠的政策驅動力。

其次，是這項技術的真正實力仍有爭議。相比巨量的碳排放，昂貴而進展緩慢的碳捕捉產業似乎是杯水車薪。從現在到 2100 年，我們需要消除 800 多億噸二氧化碳。荷蘭皇家殼牌公司表示，按照目前的產能，我們需要一萬個大型 CCS 工廠，才能達到升溫小於 2 攝氏度的目標。

但目前看來，除了 CCS，似乎也沒有更好的經濟手段能減少二氧化碳含量。本月，全球 CCS 研究所歐洲執行顧問 John Scowcroft 在接受 Government Europa 採訪時稱：「如果沒有 CCS，為了達到 2°C 的目標，人類需要付出的成本會高出 138％ 以上。我們認為，CCS 可以發揮關鍵作用……這可能是我們以經濟手段實現《巴黎協定》目標的唯一希望。「

題圖/visualhunt

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