過去一年間,英國的土豆價格上漲了20%、胡蘿卜價格上漲了38%,橄欖油價格更是上漲了40%,而一些巧克力的價格幾乎翻了一倍。盡管造成物價上漲的原因很復雜,但氣候變化是其中最關鍵的因素之一。
就眼前來看,氣候變暖引發的極端天氣事件給農業生產帶來了巨大破壞。人類為彌補歉收所采取的補救措施,諸如砍伐森林以擴大耕地、施用化肥提高作物產量等,又加劇了生物多樣性喪失、二氧化碳排放增加等問題。面對多重糧食危機,我們該如何應對?
模型局限,多少“意外風險”未被考慮
每種作物都有其適宜的生長條件,科學家用計算機模型來模擬未來氣候變暖對作物產量的影響。
早期模型認為,因已接近耐熱極限,赤道附近的作物未來產量將下降,而較高緯度地區的作物產量則可能上升。2007年,聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的一份報告指出,得益于大氣中二氧化碳濃度升高對植物的“施肥效應”,糧食總產量將在全球升溫超3℃前保持上升趨勢,之后才會下降。
然而,在納入更多參數后,模型預測結果早已不容樂觀。IPCC在2022年發布的報告顯示,全球變暖及其引發的極端天氣事件將日益威脅糧食安全,帶來“意外風險”。
美國航空航天局(NASA)戈達德太空研究所的氣候科學家喬納斯·耶格邁爾團隊最近發表的一項模擬研究顯示,假設農民維持現有耕作方式,在高排放情景下,到2100年小麥產量或將增長18%,玉米產量則可能下降24%。
不過,當前模型也存在明顯局限。耶格邁爾指出,氣候模型在預測極端天氣事件方面能力有限,而作物模型往往低估這些極端事件的破壞力,且大多數模型并未將病蟲害因素納入考量。
英國埃克塞特大學的丹·貝伯警告稱,在作物生長條件改善的同時,全球變暖變濕還在加劇病蟲害的威脅,比如助長其擴散。自2013年意大利普利亞大區發現“橄欖樹殺手”苛養木桿菌后,該地區已有超1/3的橄欖樹被摧毀,致使橄欖油價格飆升。
美國斯坦福大學的大衛·洛貝爾指出,目前模型研究往往聚焦于小麥、玉米等主糧,而忽視了可可、咖啡等特色作物,對此類風險預估嚴重不足。而特色作物由于種植區域集中,供應鏈更易受極端天氣沖擊。例如,全球約3/4的可可產自西非,近期接連的干旱、暴雨和腫芽病毒暴發導致其收成銳減,巧克力價格也因此而暴漲。
可可等特色作物易受極端天氣事件沖擊。
排除農業技術進步等因素,氣候變化的負面影響已然顯現。洛貝爾指出,早期研究對通過改良品種規避風險的預期過于樂觀。他的研究表明,若無氣候變化影響,當前小麥和玉米的產量本可再多出幾個百分點。而目前全球糧食總產量的增長,部分歸因于化肥和農業機械的廣泛應用。貝伯指出,這意味著我們為了維持相同產量,正消耗更多能源。
臨界點將至,“養活全球”任務更艱巨
更令人擔憂的是,糧食增產的另一個原因是全球耕地面積快速擴張。但這通常以砍伐森林為代價,會對生物多樣性造成災難性打擊。同時,毀林還會釋放大量二氧化碳,使本就已占全球溫室氣體排放約1/3的農業碳足跡雪上加霜。這似乎正讓人類陷入一個惡性循環:全球變暖使農業生產困難增加,因此農業必須加大碳排放以維持產量,反過來又加劇氣候變暖。
氣溫上升還將放大海洋酸化、地下水資源枯竭、土壤流失等威脅——例如,高溫會迫使農民更多依賴地下水灌溉。洛貝爾指出,目前面臨的風險不僅關乎糧食系統,更危及整個氣候系統和全球生態系統。
眼下,最大的問題或許并不是高收入群體會否挨餓,而是我們是否會在維持超市貨架充足的同時,進一步破壞地球生態。2022年的IPCC報告已發出警告:多地同時遭遇極端天氣,可能引發嚴重的糧食危機。對低收入人群來說,形勢遠比這嚴峻。數據顯示,2023年全球約有超過7億人處于饑餓狀態,比2019年增加1.5億人。隨著全球變暖加劇,這一數字還將持續攀升。耶格邁爾認為,關鍵不僅在于生產出更多食物,而在于能否在有需要的地方,以人們可負擔的價格生產食物。
如果地球跨越了某些潛在的氣候臨界點,保障全球糧食供應將更加困難,而我們或許正迅速接近這一邊界。巴西圣保羅大學卡洛斯·諾布雷指出,因改建牧場,目前亞馬遜雨林的毀林率已接近18%,這導致該地區更加干熱。巴西糧食產量占全球總量10%,包括全球半數大豆出口和1/3牛肉出口。研究表明,若亞馬遜雨林的毀林率達20%—25%且全球升溫超過2℃,雨林將越過消亡臨界點,由此造成的氣候影響會嚴重沖擊全球糧食生產。
被焚毀的亞馬遜雨林
洛貝爾表示,化解糧食危機沒有單一解決方案,需依靠多元化創新舉措齊頭并進。
重要對策之一是減少肉類消費。貝伯指出,當前全球大量糧食被用于飼料,若將這部分糧食用于人類,則可提高土地利用效率,使諸多問題迎刃而解。不過,迄今全球乳制品和各種肉類產量持續增長且無放緩跡象。而且,迄今未有國家嘗試通過征收反映環境成本的肉類稅來扭轉這一趨勢。
提高現有糧食利用率同樣關鍵。聯合國2024年的一份報告顯示,2022年進入商店、餐館和消費者手中的食物有1/5遭浪費——這些食物的生產造成了全球8%的溫室氣體排放,且在垃圾填埋時還將進一步排放溫室氣體。英國是2015年聯合國減廢目標的簽署國,已在2007年至2021年間成功減少18%的食物浪費。今年10月,該國將實施垃圾食品廣告禁令,以推廣健康食品并減少食物浪費。
加碼創新,重塑全球糧食系統韌性
科技創新無疑為應對糧食危機提供了更多工具。
科學家正致力于培育更耐高溫、抗旱、抗病蟲害的作物,同時還試圖將豆科植物從大氣中固氮的本領“移植”到其他作物上——若實現則可大幅減少化肥施用,在減少溫室氣體排放的同時降低食品價格。
提高作物光合效率,也是科研人員的研究重點。目前,小麥最終只能將約0.3%的陽光能量轉化為可收割的糧食,效率顯然過低。2022年,美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的斯蒂芬·朗團隊曾報告,通過基因改良提升大豆光合效率可使其產量增加1/3。雖然這一結果尚存爭議,但若能成功,其影響將非常巨大:通過結合多種光合效率提升手段,作物增產幅度有望超過50%。而近年來育種進展最明顯的大豆和玉米,年均增產也不過1%—2%。
此外,精準農業技術與農業機器人可以更精確地施用氮肥,不僅能減少溫室氣體排放,也有助于緩解農業化學物質對河流和水域的污染。還有不少科學家和企業在嘗試擺脫傳統農業的土地依賴,在可控環境中種植作物以抵御極端天氣的影響,但這通常耗能較大。
麥田里的農業機器人
更新穎的做法是在發酵罐中培育食物。例如,通過微生物生產蛋白質制品,不過目前這類技術還面臨成本高昂的問題。而且,這些細胞所需的養分往往仍依賴傳統農業提供原材料,因此其整體環境影響尚未明顯優于傳統食物。
能不能不再依賴植物光合作用,直接用能源與原材料合成營養物質?2024年初,芬蘭公司太陽能食品首次實現了這類食物的商業化生產。他們利用電解水制氫,并以此喂養“食氫”細菌,最終產生一種可用于制作多種食品的富含蛋白質的黃色粉末,目前已有產品在新加坡上市。據該公司稱,與植物生產相同數量的蛋白質相比,該技術僅需其碳排放量的1/5、土地使用量的1/20,用水量甚至僅需其1%——即使僅作為動物飼料,這類新型蛋白源也可能產生深遠影響。
從技術上看,我們確實有能力讓糧食系統變得更高效、更具韌性,同時減少對環境的破壞,但任何改變都不可能一蹴而就。洛貝爾指出,各國政府應加大投入以促進創新,讓糧食安全跑在氣候變化風險加劇的前面。
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