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二氧化碳浓度升高对作物产量的影响:短期刺激与长期挑战分析

 2025年03月03日  阅读 18

摘要:本文大概:1149字阅读需要:4分钟我们知道,温室气体以二氧化碳为代表,其浓度升高会导致全球气候变化。并且,二氧化碳是作物进行光合作用所必需的原料。二氧化碳具有两面性。人类活动持续变化,近200年大气中二氧化碳浓度大幅升高,从工业革命前到现在已有所...

本文大概:1149 字

阅读需要:4分钟

我们知道,温室气体以二氧化碳为代表,其浓度升高会导致全球气候变化。并且,二氧化碳是作物进行光合作用所必需的原料。

二氧化碳具有两面性。人类活动持续变化,近 200 年大气中二氧化碳浓度大幅升高,从工业革命前到现在已有所增加,且增长趋势仍在持续。尽管全球都在积极采取减排措施,但在可预见的将来,二氧化碳等温室气体的排放仍难以得到根本遏制。

二氧化碳是作物光合作用的基本原料之一。它的含量升高,在短期内会刺激作物的光合效率。同时,也会增加作物干物质的合成。这些都利于提高作物的产量。然而,在二氧化碳浓度升高的情况下,虽然作物的产量有所增加,但是其营养价值却在降低。这样容易导致作物出现“隐性饥饿”的情况。

2009 年,《科学》杂志上发表了一篇研究文章。这篇文章指出,每一株植物都拥有特定的基因,这些基因决定了植物生长的温度范围。在这个温度范围内,植物的生长速度最快。然而,如果超出了这个温度范围,植物的生命周期就会受到严重的破坏。

5 月 23 日,美国《科学进展》杂志刊登的一项研究成果表明,大气中二氧化碳浓度上升或许会致使大米中 B 族维生素以及蛋白质等营养元素的含量降低。

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中国、日本、澳大利亚和美国的研究人员组成了一个团队。这个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。他们把这两处的水稻暴露在高浓度的二氧化碳中,这个高浓度二氧化碳的标准是预计本世纪末的空气将达到的程度(约)。

分析结果表明,水稻的蛋白质有所下降,铁元素有所下降,锌元素也有所下降。同时,维生素 B1(硫胺素)有所下降,维生素 B2(核黄素)有所下降,维生素 B5(泛酸)有所下降,维生素 B9(叶酸)也有所下降。然而,维生素 E 的含量却有所增加。

论文解释称,高浓度的二氧化碳会对植物建立含氮分子的能力产生影响。因为此影响,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。

植物的大部分营养成分和元素来源于土壤。同时,植物还会从大气里吸收二氧化碳,用于合成碳水化合物等物质。因为较高的二氧化碳会使碳水化合物的含量增加,所以植物的离子交联聚合物会失去平衡。

也就是说,稻子可能过量吸收了碳,这使得它对维生素原料和矿物质的吸收变得困难。类似地,在大豆和高粱等主要农作物上也会发生类似水稻的情况。

国内专家指出,稻米中蛋白质下降对口感有益。蛋白质的存在会使稻米结构更致密,导致煮饭时水分难以渗入,难以形成蓬松柔软的口感,这样煮出的大米饭可能会有嚼夹生饭的感觉。

口感会相对变好,然而稻米存在营养赤字,其产生的健康风险会波及全球约 6 亿相关贫困人群。因为在很多国家,稻米是食物的代名词。

设想中,解决这一问题的方法有:多吃肉类和蔬菜,以实现营养来源的多元化;通过向农地施肥来补充矿物质。研究表明,不是所有的水稻品种都会受到影响,所以未来研究人员应该致力于寻找营养成分不会因大气二氧化碳浓度变化而受到影响的品种。

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