對于喜歡米飯的人來說，這可能是一個噩耗：由于溫室氣體排放的增加，世界上最主要的糧食作物之一水稻，可能正面臨品質下滑的局面。
近日，一項發表于美國權威學術期刊《科學》子刊《科學進展》上的重大研究表明，高濃度的二氧化碳環境會導致水稻營養不足：蛋白質、鐵、鋅以及維生素B1、B2、B5和B9都呈現出不同程度的下降。
更為糟糕的是，這對于以稻米為主要糧食的眾多貧困國家和地區而言，可能會引發一場關乎公眾健康的潛在災難。
喜憂參半
在此之前，氣候變化懷疑論者一直堅持一個觀點，即二氧化碳濃度的上升對全球植被（包括作物）只有積極的影響。
比如，美國眾議院科學、空間與技術委員會主席Lamar Smith就是這種觀點的堅定擁護者。他在去年夏天發表的一篇文章中指出，更多的二氧化碳會促進植物生長，并刺激“更高的產量和更好的品質”。
然而，這項最新研究和此前的一些研究一道，合力駁斥了這種觀點。
“我們有幾種水稻品種對二氧化碳更加敏感，并且它們可以將這些二氧化碳轉化到種子中，這一點可能是好的。”新研究的通訊作者、美國農業部科學家Lewis Ziska表示，“但另一方面，這些種子的質量也下降了。”
在這項新研究中，由中國科學院南京土壤研究所、東京大學、華盛頓大學和美國農業部等單位組成的國際研究小組，在中國和日本的自由開放式二氧化碳增加（FACE）試驗田里，評估了18 種常見的水稻品種對環境中二氧化碳濃度增加的反應。
目前大氣中二氧化碳濃度均值大約在405~410ppm，研究人員在試驗區水稻季節測定的濃度約為390ppm。實驗中，研究人員選擇對照+200ppm的處理方式，將環境二氧化碳濃度提升到了568~590ppm。但需要注意的是，全球大氣中的二氧化碳濃度始終呈增長趨勢，如果不加以控制，那么到本世紀末將達到本研究中所采用的最高水平。
與實際環境中的二氧化碳濃度相比，實驗中稻米內的營養物質都遭受到高二氧化碳濃度的影響。平均而言，這些稻米的蛋白質水平下降了10%，鐵含量下降了8%，鋅含量下降了5%。研究人員同時發現，稻米中的維生素B1、B2、B5和B9也都有所下降，且減幅與維生素氮含量相關。在高二氧化碳濃度下，只有維生素 E的含量上升了。
有趣的是，研究人員指出，稻米中蛋白質的下降其實是有助于口感的。“蛋白質的降低會讓稻米的結構變得更松散，這樣煮飯時水分就更容易滲入，米粒也會變得蓬松柔軟，口感會相對變好。”此項工作的第一作者、中國科學院南京土壤研究所研究員朱春梧告訴記者。
朱春梧等人的研究一經發表，立刻引發了業內學者的廣泛響應。
“這項研究證實了我們之前的工作，即二氧化碳濃度的升高改變了水稻中蛋白質、鐵、鋅的含量。并且我們的研究還顯示，其他主要糧食作物的情況也同樣如此。”美國哈佛大學氣候變化與人類健康專家Samuel Myers表示。
此前，Myers曾與其他人合作研究得到相似的結論，即二氧化碳濃度升高導致了水稻、小麥、大麥、大豆等全球重要作物營養成分的降低。不過，Myers的研究主要聚焦于作物內部蛋白質、鋅和鐵的表現，但朱春梧等人的研究首次評估了二氧化碳對作物維生素含量的影響，并且得到了相似的結果。
如今，越來越多有關作物與二氧化碳濃度關系的研究均表明未來并不樂觀。盡管更多的二氧化碳可以促進一些植物的生長并提高產量，但如果作物營養成分含量降低，那么就算谷粒再大，對人類社會也不見得是件好事。
此外，Myers還指出，近期的一些研究表明高濃度二氧化碳對作物生長的刺激作用可能會在達到一定程度之后停滯，再加之由溫室氣體排放所引發的氣溫升高、降水模式改變等其他各種氣候因素，這些都將危害農業健康。
因此在Myers看來，“‘二氧化碳濃度的升高對全球作物有利無害’的觀點純屬無稽之談。”
“隱性饑餓”
農作物尤其像是稻米這種主要糧食作物營養的下降明顯提高了人們對公眾健康的擔憂。目前，科學家們仍在試圖弄清楚營養下降究竟會帶來多大的麻煩。
在之前的研究中，Myers和同事利用模型模擬了世界各地人們的飲食，以及他們從這些食物中攝取的營養和二氧化碳濃度提高后的營養降低情況。而一些研究顯示某些地區的人可能會在未來面臨營養缺乏。2015 年，權威學術期刊《柳葉刀》中一個備受矚目的研究也指出，到 2050 年，全球預計將有1.4億多人面臨缺鋅的困擾。
水稻產量增加，但是營養價值卻在降低，這就會造成所謂的“隱性饑餓”。
“‘隱性饑餓’指的是人在獲取相同質量的食物后，其所需的能量是足夠的，但營養卻是不夠的。”朱春梧解釋。這就意味著稻米“營養赤字”產生的健康風險，將可能波及全球大約6億貧困人群。
這絕非聳人聽聞。朱春梧等人的研究聚焦了世界上大米消耗量最大的10個國家，比較了其大米消耗量、高二氧化碳帶來的營養流失與人均 GDP之間的關系。研究人員發現，在人均 GDP 較低的國家，大米在日常飲食結構中占據的比重相對越大，而他們受到高二氧化碳濃度的影響也就越大。
朱春梧介紹，在一些以水稻為主食的發達國家和地區，如日本、韓國及我國東部，由于人們的食物來源豐富，營養充足，因此稻米營養下降對這些國家和地區的人口來說影響是有限的。
但對于印度、東南亞、中國西部等這些相對貧困的國家和地區而言，影響卻非常大。因為稻米幾乎是這些國家和地區人民食物的全部來源，蛋白質、微量元素以及維生素的缺乏將會造成人體各種免疫能力降低，嬰幼兒發育遲緩、受限等一系列問題。
“這些研究結果表明，二氧化碳的增加對稻米質量的不良影響，可能是一個基本但不被重視的、與人為氣候變化相關的人類健康問題。”朱春梧在文章中這樣寫道。
正因如此，科學家們呼吁農學家、流行病學家、生理學家、營養學家等研究人員要齊心協力，加強合作，準確量化二氧化碳誘導的人類營養狀況的變化及相應健康風險，并找出消除或減少的方法。
幸運的是，研究也表明并非所有水稻品種都會遭到“襲擊”。研究者認為，尋找并推廣營養成分不受大氣二氧化碳濃度變化影響的品種，成為一項主要任務。在未來二氧化碳升高的條件下，農業學家需要通過品種選擇，達到產量增加而養分品質不下降或者下降在可控范圍內的雙贏效果。
從營養效果和健康效應來看，這種影響的本質還有待觀察，新研究帶來的公眾健康問題還需要通過更細致的建模研究進行全面評估。
最后，研究人員還希望能夠弄清溫室氣體排放在過去幾十年里對作物營養成分變化的影響，因為這也許能讓我們進一步了解未來農作物對碳排放會有怎樣的反應。■