大气CO2浓度升高，作物营养价值降低

导  读

研究人员发现，随着大气中的CO₂浓度的提高，作物中的营养价值降低。如研究观察到CO₂提高让稻米的蛋白质平均减少10%，铁减少8%，锌减少5%。四种重要的 B 族维生素减少了 13% 到 30%，但并非所有指标都同步降低，如维生素E含量增加了，反映出CO₂升高对作物的营养价值的影响还有其他因素参与，如有人认为二氧化碳水平的上升改变了水在植物中的流动方式。

编译/陈能场（中国土壤学会科普工作委员会主任，广州科普基地发展研究会（副会长）土壤健康工作委员会）

原文：Merrit Kennedy（https://www.npr.org/sections/thesalt/2018/06/19/616098095/as-carbon-dioxide-levels-rise-major-crops-are-losing-nutrients）

大田中八角形内开展的是不同二氧化碳水平下水稻种植实验。Toshihiro Hasegawa，日本国家农业和食品研究机构

植物需要二氧化碳才能生存，但它对植物的影响是复杂的。

由于人类活动，空气中的二氧化碳含量不断上升，科学家们正试图确定我们食用的植物如何受到影响。

越来越多的证据表明，许多关键植物在较高的二氧化碳水平下会失去营养价值，科学家们正在世界各地进行实验，试图找出其影响。

在华盛顿特区外的美国农业部适应性作物系统实验室，一排排看起来有点像工业冰箱的植物培养箱正在测试植物如何对不同水平的二氧化碳做出反应。

最近的一个下午，美国农业部的植物生理学家 Lewis Ziska展示了一项对我们许多人都很重要的作物——咖啡的实验。

植物培养箱非常明亮，可以模拟太阳。箱内生长着几排整齐的绿色咖啡植物，箱内空气中的二氧化碳含量与大约 250 年前的工业化前时代大致相同。

穿过大厅，我们可以看到这些生长的作物，在一个植物生长箱中，其CO₂浓度设定为本世纪末的水平。

“有些品种，你看得出他们长得大一些，”齐斯卡说。它们生长的时间相同，但二氧化碳浓度高，咖啡植物更大一些。额外的二氧化碳似乎使它们生长得更快。

科学家们已经注意到，在许多植物中，较高的二氧化碳会让作物长得更大一些，这听起来是件好事。

但是有一个问题。更大并不一定意味着更好。虽然他们仍在测试这对咖啡质量的影响，但科学家们已经看到其他作物在较高的二氧化碳条件下失去了一些营养价值。

一个例子是大米，超过 20 亿人以它作为主要食物来源。

Ziska 最近与一个国际科学家小组合作，研究高二氧化碳是否对大米的营养产生影响。 “它不仅改变了植物的生长方式，还改变了植物的质量。”他问。

Ziska 说，他们测试了 18 种不同种类的水稻对本世纪末预测的二氧化碳水平的反应，这是基于保守的估计。

Ziska 解释说，他们使用的技术称为自由空气中增加CO₂浓度 (Free-AirCO₂ Enrichment)试验，即FACE试验。FACE试验他们能够种植水稻，并在田地中间使用一个大箍将二氧化碳添加到植物周围的空气中。他们在日本和中国的设施中这样做了多年。

效果很明显：较高的二氧化碳降低了大米营养价值的多项关键指标。在不同类型的大米中，他们观察到蛋白质平均减少10%，铁减少8%，锌减少5%。四种重要的 B 族维生素减少了 13% 到 30%。该研究最近发表在《科学进展》（见附后参考文献）上。

更高的二氧化碳不仅影响大米。有证据表明，这个范围要大得多。哈佛大学的山姆迈尔斯研究气候变化对营养的影响，他使用相同的FACE试验测试了二氧化碳对许多主要作物的蛋白质、铁和锌的影响。

“我们食用的大多数粮食作物都显示出这些营养成分的减少，”迈尔斯说。

影响有所不同——他说小麦的蛋白质、铁和锌含量下降，大豆和豌豆的铁和锌含量下降。玉米和高粱受影响较小。

他说，这些研究足以引起人们对它对人类健康影响的担忧。

“在什么情况下这会是一个大问题？”他说，最有可能的情况是，某人“生活在相对接近营养不足阈值的地方，因此您几乎无法获得足够的特定营养。”其次，当这个人从正在失去营养价值的作物中获得大量的营养时，它会更有害。

“全球对这些影响的脆弱性非常高，我们很可能会看到这些营养变化对健康产生真正重大的影响，”他补充道。

与此同时，美国农业部贝尔茨维尔人类营养研究中心主任深川直美说，这对健康的确切影响仍不清楚，他是水稻研究团队的成员。她说，很难知道混合饮食中特定食物的营养质量变化会如何影响一个人的健康。“我们还没有得到所有的答案，”她说。

但如果发现这确实对人们的健康产生负面影响，她说，“那么我们需要知道的是，在他们饮食中有没有一些习俗，可以弥补这些差异？”

齐斯卡说，尽管科学家们有一些理论，但科学家们也不明白是什么导致二氧化碳含量过高，以至于降低植物的营养。

“对于可能发生的事情，我们没有一个简单的解释，”他说。一种可能性是它可能是一种简单的稀释效应——“随着植物生长得更多，它们变得富含碳但营养不足。”

然而，迈尔斯指出，如果这是原因，所有的营养物质都会以大致相同的速度减少。而事实并非一定如此。例如，在最近的大米研究中，测试的大多数矿物质和维生素下降了，但维生素 E 含量上升了。

Ziska 说，另一个理论是二氧化碳水平的上升改变了水在植物中的流动方式，这也可能影响一些营养物质。

“关于这一点，我们还有很多不明白的地方，”他说。“并且必须从对食品质量，当然对人类健康的潜在影响来理解这一点。”

 编译水平有限，有错误之处敬请指正

文献：

Chunwu Zhu, Kazuhiko Kobayashi, Irakli Loladze, Jianguo Zhu, Qian Jiang, Xi Xu, Gang Liu, Saman Seneweera, Kristie L. Ebi, Adam Drewnowski, Naomi K. Fukagawa, and Lewis H. Ziska. 2018. Carbon dioxide (CO2) levels this century will alter the protein, micronutrients, and vitamin content of rice grains with potential health consequences for the poorest rice-dependent countries. Science Advances. 4(5): eaaq1012. DOI: 10.1126/sciadv.aaq1012

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