二氧化碳浓度过高对稻米产量不利，还会降低其营养价值

发表在《科学进展》杂志上的一项新研究表明，不断上升的二氧化碳水平有可能降低主要农作物的营养价值。这将成为造成产量直接减少外，二氧化碳对粮食安全的另一种威胁。据联合国粮食及农业组织统计，2017 年，世界上有约 8.15 亿人长期处于营养不良的状态，而这个数字在 2015 年还是 7.77 亿。在过去十多年里，这一问题曾有好转态势，饥饿人口一度稳步下降，但近两年又重新抬头。该统计报告称，预计到 2050 年，世界人口将增至约 100 亿。为了给这么多的人口提供粮食，全球食品产能需要增值 50％ 以上。但是目前看来，大气中不断上升的二氧化碳水平正在让这个问题变得越来越难解决。2009 年，发表在《科学》杂志上的一篇研究文章指出，每一株植物都有其特定的、决定生长温度范围的基因，在这个温度范围内，它的生长速度是最快的，但是如果超出了这个范围，植物的生命周期就会遭到严重破坏。该文章预测，到本世纪末，二氧化碳会让热带和亚热带地区的地表温度严重增加，这将使水稻和玉米产量减少 20% - 40%。而且现在看来，问题有可能会变得更糟。新的研究发现，过高的二氧化碳浓度会使农作物的营养成分下降。一个由中国、日本、澳大利亚和美国研究人员组成的团队在中国长江三角洲和日本茨城县的两块种植区进行了实验，他们将这两处的水稻暴露于高浓度的二氧化碳之中，其标准是预计本世纪末的空气将达到的程度（约410ppm）。分析结果证明，水稻的蛋白质、铁和锌元素都有所下降，另外下降的还有维生素B1（硫胺素）、B2（核黄素）、B5（泛酸）和B9（叶酸）等。但维生素 E 含量却有所增加。论文解释称，“高浓度的二氧化碳会影响植物建立含氮分子的能力，所以含氮的 B 族维生素含量会趋于下降，而富含碳的维生素 E 含量会因此增加。”植物的大多数营养成分和元素来自土壤，但植物也会从大气中吸收二氧化碳，以合成碳水化合物等。由于较高的二氧化碳会增加碳水化合物含量，植物的离子交联聚合物将会失衡。类似于水稻的情况也会发生在大豆和高粱等主要农作物上。对于以这些农作物为主要食物的人口来说，这将成为一个大问题。因为正如CDC指出的那样，“微量营养素不能在人体内自动产生，它们必须来自于饮食。”从大背景下来看，大气中二氧化碳浓度的升高既有正面也有反面效应。它一方面能促进陆地生态系统光合产物积累，增加土壤碳储量，形成土壤的固碳效应；另一方面，又会增加陆地生态系统甲烷和氧化亚氮等温室气体排放，加剧温室效应（次生温室效应）。南京农业大学邹建文教授课题组今年在《生态学快报》上发表的研究结果称，二氧化碳浓度升高导致温室气体的年排放量增加了 27.6 亿吨二氧化碳当量，超过了土壤年吸收增量 24.2 亿吨二氧化碳当量。所以是“反面效应大于正面效应”，二氧化碳含量需要被控制。2015 年 12 月巴黎气候变化大会通过了《巴黎协定》，当时的目标是，将本世纪全球升温幅度控制在 2 摄氏度之内，最好能争取 1.5 摄氏度。联合国气候变化组织本月发表报告称，2017 年，由于全球经济增长加快、化石能源成本相对较低以及提高源效措施减弱等因素，全球与能源有关的二氧化碳排放量增加了 1.4%。而且自 2015 年以来，全球能源利用率增速一直在放缓，2017 年的成绩是 1.7％。《2018中期世界经济情况与展望报告》评论称，这个水平距离《巴黎协定》的目标连一半都达不到。本月，国际可再生能源署、联合国统计司等国际机构联合发布的《追踪可持续发展目标七：能源进展情况报告》指出，中国对全球能耗降低贡献率超过 35%，高于美国的 13% 和印度的 8%。与开发可再生能源、提高能源利用率同时进行的，是一项名为碳捕获与存储的事业（CCS，Carbon?Capture and Storage），它曾被看作是减少大气中二氧化碳含量的新希望。但目前看来，关于它的几个核心问题仍然难以解决。首先，是这项技术的成本过于昂贵。彭博社本月统计，目前全球有 20 多个大型 CCS 项目，还有几十个小规模实验室，而这已经是整个产业发展了近半世纪的成绩。其中最“出名”的是密西西比州的一家公司，该工厂配置碳捕获设备，花的钱比预算 24 亿美元高出了三倍以上，而且现在已经放弃了这项业务。今年 2 月，美国国会为刺激该产业的发展，通过了一项名为 45Q 的碳捕获税务减免优惠政策。然而，该政策并没有激发参与者的热情，彭博社称，大部分业内人士认为该技术仍然过于昂贵，而且缺乏足够的政策驱动力。其次，是这项技术的真正实力仍有争议。相比巨量的碳排放，昂贵而进展缓慢的碳捕捉产业似乎是杯水车薪。从现在到 2100 年，我们需要消除 800 多亿吨二氧化碳。荷兰皇家壳牌公司表示，按照目前的产能，我们需要一万个大型 CCS 工厂，才能达到升温小于 2 摄氏度的目标。但目前看来，除了 CCS，似乎也没有更好的经济手段能减少二氧化碳含量。本月，全球 CCS 研究所欧洲执行顾问 John Scowcroft 在接受 Government Europa 采访时称：“如果没有 CCS，为了达到 2°C 的目标，人类需要付出的成本会高出 138％ 以上。我们认为，CCS 可以发挥关键作用……这可能是我们以经济手段实现《巴黎协定》目标的唯一希望。“题图/visualhunt