【專欄】全球暖化對農業的影響

氣候變遷會造成我們的糧食生產上面臨很多困境，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」（阿拉伯世界的一次革命浪潮）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。

威脅到世界糧倉

到2050年，世界人口將增至97億，加上生活水準提高和飲食改善，食物到時將要增加50%。氣候的變化，可能會幫助撒哈拉沙漠沿邊地帶和東亞部分地區，改善過去不適合耕地，可滿足他們的糧食需求。可是美國的玉米和大豆得大量增產。聯合國糧農組織，預期美國到2050年，要輸出三倍以上現在的農產來應付短缺，大豆至少提升50%。這些龐大的額外產量，在有限土地上生產，即需作物在單位面積上提高產量，這是令人擔憂的事。 

氣候變化，文獻上大概顯示出，產量會減少。除非發現新方法，讓作物能適應乾旱、巨大的溫度變化和極端天氣。這似乎是再過幾十年就會到來！如果我們不作事前預籌的話，將會遭遇極大困境。

在1970年代，許多世界領袖們，他們擔心在21世紀人口增加、污染增加和食品上漲時，將發生慢性糧食危機。幾年之後，高産量作物，廣泛使用灌慨、農業機械化和使用綜合肥料和農藥，導致「綠色革命」（Green Revolution），在世界許多地方，積極增加農作產量。

現在生產步伐，已經緩慢下來。在許多地方，缺水限制灌溉的擴充，甚至意料不到，需要更多的肥料和農藥。令人懷疑，繼續投資這些技術和管理，能夠增產？滿足將來的需求？以應付氣候變遷？一位史丹佛大學經濟學家提出這樣疑問。氣候變遷是事實，我們將面臨嚴峻的考驗和挑戰。

許多經濟學家已經關注到，1980到2018之間，溫度變化與作物產量的關聯性。他們發現玉米產量下降3.8%，而小麥掉了5.5%。增加熱天和夜間的天數，影響到半數玉米的變化。大致在華氏50度到80度之間，有助玉米生產，但高過於此，產量下滑。根據美國過去經驗，當玉米產量下降25%和大豆產量10%時，全世界食物會減產4%至5% ，而價格上漲30%。 

地球變暖，天氣型態變化，影響農作物。如美國達哥塔（Dakota）州，土壤鹽化增加，過去是小麥、甜菜、亁草和油菜輪作。現增加轉種玉米和大豆，這種新作物，難以適應早春的濕度，且提高地下水面的高度和蒸發，反而破壞土壤，致使美國穀倉帶的產量減少提早爆發。國家又沒有良策，在極端天氣之下，作物克服氣候變化，專家改向精進的基因求發展。研究玉米、小麥和大豆的基因，來適應它們將面對的環境。

糧食作物中，以稻米最成功。稻可以忍受某程度的水患，有時也會因它而受惠，因水患殺滅其他草類。只要稻莖桿能伸出水面，稻就可呼吸所需的空氣，就能存活。可是稻的頂部若被湮沒的話，就會窒息。在南亞有一種新品稻種叫Sub1（基因編碼的蛋白質），它的基因可容忍湮沒。當作物在水底下，它會轉向停留狀態，一旦出水，它又恢復常態，產量不受影響。

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。此外，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。

跟稻米抗水相比，玉米得找出抗旱基因，拜耳（Bayer）公司已在墨西哥找出耐熱和抗旱，高產量的玉米，且導入美國。2012年美國中西部乾旱，該新品種產量竟比1988年產量增加一倍。但這只能維持一段時期，如果天氣更熱、更乾旱的話，作物遭受更大的壓力時，就破功了！若在開花時，遇到極端高溫的話，也一定會減產。

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。

所以，尋找適應天氣變化和生長條件的基因研究是很重要。降水類型、極端的熱、天氣劇變、新的蟲害等都得專注。所以，想吃得飽，這正處在關鍵時刻，我們別無選擇。

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