新聞標題【民報】【專欄】環境逆境對糧食生產的影響
寄件人 E-mail
收件人 E-mail

【專欄】環境逆境對糧食生產的影響

2019-11-11 10:39
提升農作物對惡劣環境的承受力與適應力是當務之急。示意圖/Pixabay
提升農作物對惡劣環境的承受力與適應力是當務之急。示意圖/Pixabay

依最近聯合國氣候組織的研究顯示,本世紀底前全球氣溫將可能增加至4℃,對糧食作物的生育影響更加嚴重。尤其是處於南北回歸線以內的地區(熱帶、亞熱帶),平日作物生產的環境氣溫已高,未來氣溫如再提高,將對作物生育造成嚴重的威脅,因此是糧食安全風險最高的區域,台灣正處於此高風險的區域之內,一定要積極因應。

環境逆境對糧食生產所影響的比例,其中非生物逆境(abiotic stress,旱、澇、熱、寒)是造成減產的主要原因;值得一提的地方是,高溫會增加植物的蒸散量,因而加劇乾旱逆境的嚴重程度。此外,氣候變遷及異常氣象也會改變作物田間之病、蟲、及雜草的發生型式(即所謂的生物性逆境),增加防治的困難,甚正可因病蟲害造成災難性的糧食減產。近年來類似的非生物性、生物性逆境、或氣候異常現象所造成的糧食作物減產,在許多國家中發生的頻率呈現增加的趨勢,衝擊全球的糧食安全狀態,甚至威脅到社會經濟及政治的安定。

以全球的角度來說,溫度增加會造成蒸散量增加,可能會改變熱平衡系統,進而改變降雨帶的分布,使得原本該降雨的地區發生乾旱,而原本乾旱的地方卻發生水災。對糧食作物生產而言,不僅溫度改變了,也可能造成作物在需要水分的季節無法獲得水分(旱)、或反之獲得過多水分(澇),明顯降低作物的生產。尤其對人類主要糧食作物影響最大。

水稻最主要面臨的問題是溫度上升,氣候變遷下溫度上升會使得北方地區目前每年只種植一期稻作的區域提升至兩期作,因而提高產量,但總產量仍是下降的趨勢。中國是最明顯的例子,近年來中國東北地區(如黑龍江)的水稻生產面積因氣候暖化而顯著增加,已成為中國的稻米主要生產區。中國的糧食作物生產供應形勢也由過去的「南糧北運」轉而為「北糧南運」。

玉米不僅提供給人類食用,亦是重要的飼料作物及酒精汽油的原料。缺乏水分會影響植物的生理代謝,沒有足夠水分,植物細胞無法伸長、光合作用減緩,植株高度降低、葉片縮小,會使得後期玉米穎果生長的養分供給不足。而玉米的生殖生長期對水分最為敏感,乾旱環境下,玉米的穗數及每穗粒數都有下降的趨勢,導致最後產量下降。另外,乾旱環境下生長的玉米不僅纖維增加且養分比例低,而且會產生過多的硝酸態氮,對於反芻動物,很容易將硝酸轉換成亞硝酸,會抑制紅血球攜氧的能力,可能造成牲畜的健康危害,嚴重的影響其飼料品質。

就小麥品質而言,在高濃度二氧化碳環境下,澱粉濃度增加而蛋白質及其他礦物質如鉀、磷的濃度卻是下降的,因而降低了小麥粉的製麵包或其他麵食的品質。

研究顯示,在臭氧逆境下,大豆的葉面積指數(Leaf Area Index, LAI )、光合作用導度及葉綠素皆降低;澱粉、蛋白質、脂肪的合成都會減少,並且增加呼吸作用,及耗費更多能量合成抗氧化物以抵抗臭氧的攻擊。光合作用產物減少,並且耗費吸收的光能轉換成其他保護的物質,最終產量也因此下降。

綜合言之,目前的研究顯示,大氣環境的二氧化碳濃度增加是有利於光合作用的提升,但是二氧化碳濃度增加所導致的氣候暖化及異常氣象,卻可顯著的損害作物的生長及產量,最後反而造成糧食生產的降低。

氣候變遷會造成我們的糧食生產上面臨偌多困境,不僅僅只是溫度的改變和雨量的分布不均,也會改變病蟲害的發生,是非常複雜的課題。糧食的減產伴隨著糧價攀升也會造成社會的動盪,像是2011年的「阿拉伯之春」的導火線之一就是高糧價威脅了民生經濟,並且未來世界人口預估會繼續增加,無疑的也加劇糧食生產的壓力及衝擊社會經濟的發展。

加強作物育種及栽培科技

現在國際的農業科學家已經對於各種環境逆境進行了許多研究。像是研究不同作物對於逆境的生理反應機制,再進一步探討基因表現及分子標誌,並進一步運用到育種層面,育成各種耐逆境的作物,如耐熱品種、耐旱品種、耐淹品種...等,可維持氣候變遷下的作物生產潛力。在作物栽培方面,積極發展與生態融合式的永續型農業,如聯合國農糧組織推動的「氣候智慧型農業,Climate-smart Agriculture,CSA」,就是融合節省資源(水、肥、能源等),降低溫室氣體排放,又能維持作物產量及品質的農業操作。CSA 的目標是提升糧食安全和改善農夫的生計,在符合永續的範圍內使用農業資源(包括農藥和肥料)與科技(包括科學及農夫知識) 提高農作物生產量。此外,也發展各種預測及預警科技,可導引農業相關單位及人員提早採取適當的因應措施。

農業在氣候變遷下的角色相當複雜,不單同時牽涉到減緩(mitigation)與調適(adaptation)兩個面向,也關乎氣候變遷下的糧食供給、人權議題以及非工業國家的社會發展。除此之外,農業也同時與生物多樣性、生態系的健康、土壤的侵蝕和惡化、水質與水量問題、空氣品質、森林破壞等議題息息相關。強調生態農業,整合性地思考農業生產中環境、社會、文化、經濟和政治各個面向,不以產量和利潤極大化為目標。才是農業在氣候變遷下的良策。

總之,氣候變遷對糧食生產的影響是多方面的,由農業到國民消費者都是風險的承擔者,因此必須全體社會共同努力,方能降低它所造成的衝擊,維持永續的發展。


專欄屬作者個人意見,文責歸屬作者,本報提供意見交流平台,不代表本報立場。

留言板
相關新聞列表