氣候變化威脅糧食安全……科技“上桌”，能否跑贏糧食危機(jī)？

全球升溫幅度正迫近《巴黎協(xié)定》設(shè)定的1.5℃閾值，熱浪、干旱等極端天氣事件對(duì)全球糧食安全、能源安全的威脅日益加劇。通過(guò)多元化創(chuàng)新和社會(huì)協(xié)同，人類正努力構(gòu)建更具韌性的糧食和能源體系。走向碳中和，過(guò)程雖然艱難，但仍有可能趕在氣候變化臨界點(diǎn)到來(lái)之前。

過(guò)去一年間，英國(guó)的土豆價(jià)格上漲了20%、胡蘿卜價(jià)格上漲了38%，橄欖油價(jià)格更是上漲了40%，而一些巧克力的價(jià)格幾乎翻了一倍。盡管造成物價(jià)上漲的原因很復(fù)雜，但氣候變化是其中最關(guān)鍵的因素之一。

就眼前來(lái)看，氣候變暖引發(fā)的極端天氣事件給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了巨大破壞。人類為彌補(bǔ)歉收所采取的補(bǔ)救措施，諸如砍伐森林以擴(kuò)大耕地、施用化肥提高作物產(chǎn)量等，又加劇了生物多樣性喪失、二氧化碳排放增加等問(wèn)題。面對(duì)多重糧食危機(jī)，我們?cè)撊绾螒?yīng)對(duì)？

模型局限

多少“意外風(fēng)險(xiǎn)”未被考慮

每種作物都有其適宜的生長(zhǎng)條件，科學(xué)家用計(jì)算機(jī)模型來(lái)模擬未來(lái)氣候變暖對(duì)作物產(chǎn)量的影響。

早期模型認(rèn)為，因已接近耐熱極限，赤道附近的作物未來(lái)產(chǎn)量將下降，而較高緯度地區(qū)的作物產(chǎn)量則可能上升。2007年，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）的一份報(bào)告指出，得益于大氣中二氧化碳濃度升高對(duì)植物的“施肥效應(yīng)”，糧食總產(chǎn)量將在全球升溫超3℃前保持上升趨勢(shì)，之后才會(huì)下降。

然而，在納入更多參數(shù)后，模型預(yù)測(cè)結(jié)果早已不容樂(lè)觀。IPCC在2022年發(fā)布的報(bào)告顯示，全球變暖及其引發(fā)的極端天氣事件將日益威脅糧食安全，帶來(lái)“意外風(fēng)險(xiǎn)”。

美國(guó)航空航天局（NASA）戈達(dá)德太空研究所的氣候科學(xué)家喬納斯·耶格邁爾團(tuán)隊(duì)最近發(fā)表的一項(xiàng)模擬研究顯示，假設(shè)農(nóng)民維持現(xiàn)有耕作方式，在高排放情景下，到2100年小麥產(chǎn)量或?qū)⒃鲩L(zhǎng)18%，玉米產(chǎn)量則可能下降24%。

不過(guò)，當(dāng)前模型也存在明顯局限。耶格邁爾指出，氣候模型在預(yù)測(cè)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(shù)模型并未將病蟲(chóng)害因素納入考量。

英國(guó)?？巳卮髮W(xué)的丹·貝伯警告稱，在作物生長(zhǎng)條件改善的同時(shí)，全球變暖變濕還在加劇病蟲(chóng)害的威脅，比如助長(zhǎng)其擴(kuò)散。自2013年意大利普利亞大區(qū)發(fā)現(xiàn)“橄欖樹(shù)殺手”苛養(yǎng)木桿菌后，該地區(qū)已有超1/3的橄欖樹(shù)被摧毀，致使橄欖油價(jià)格飆升。

美國(guó)斯坦福大學(xué)的大衛(wèi)·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(duì)此類風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估嚴(yán)重不足。而特色作物由于種植區(qū)域集中，供應(yīng)鏈更易受極端天氣沖擊。例如，全球約3/4的可可產(chǎn)自西非，近期接連的干旱、暴雨和腫芽病毒暴發(fā)導(dǎo)致其收成銳減，巧克力價(jià)格也因此而暴漲。

排除農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步等因素，氣候變化的負(fù)面影響已然顯現(xiàn)。洛貝爾指出，早期研究對(duì)通過(guò)改良品種規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)期過(guò)于樂(lè)觀。他的研究表明，若無(wú)氣候變化影響，當(dāng)前小麥和玉米的產(chǎn)量本可再多出幾個(gè)百分點(diǎn)。而目前全球糧食總產(chǎn)量的增長(zhǎng)，部分歸因于化肥和農(nóng)業(yè)機(jī)械的廣泛應(yīng)用。貝伯指出，這意味著我們?yōu)榱司S持相同產(chǎn)量，正消耗更多能源。

臨界點(diǎn)將至

“養(yǎng)活全球”任務(wù)更艱巨

更令人擔(dān)憂的是，糧食增產(chǎn)的另一個(gè)原因是全球耕地面積快速擴(kuò)張。但這通常以砍伐森林為代價(jià)，會(huì)對(duì)生物多樣性造成災(zāi)難性打擊。同時(shí)，毀林還會(huì)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(nóng)業(yè)碳足跡雪上加霜。這似乎正讓人類陷入一個(gè)惡性循環(huán)：全球變暖使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)困難增加，因此農(nóng)業(yè)必須加大碳排放以維持產(chǎn)量，反過(guò)來(lái)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(huì)迫使農(nóng)民更多依賴地下水灌溉。洛貝爾指出，目前面臨的風(fēng)險(xiǎn)不僅關(guān)乎糧食系統(tǒng)，更危及整個(gè)氣候系統(tǒng)和全球生態(tài)系統(tǒng)。

眼下，最大的問(wèn)題或許并不是高收入群體會(huì)否挨餓，而是我們是否會(huì)在維持超市貨架充足的同時(shí)，進(jìn)一步破壞地球生態(tài)。2022年的IPCC報(bào)告已發(fā)出警告：多地同時(shí)遭遇極端天氣，可能引發(fā)嚴(yán)重的糧食危機(jī)。對(duì)低收入人群來(lái)說(shuō)，形勢(shì)遠(yuǎn)比這嚴(yán)峻。數(shù)據(jù)顯示，2023年全球約有超過(guò)7億人處于饑餓狀態(tài)，比2019年增加1.5億人。隨著全球變暖加劇，這一數(shù)字還將持續(xù)攀升。耶格邁爾認(rèn)為，關(guān)鍵不僅在于生產(chǎn)出更多食物，而在于能否在有需要的地方，以人們可負(fù)擔(dān)的價(jià)格生產(chǎn)食物。

如果地球跨越了某些潛在的氣候臨界點(diǎn)，保障全球糧食供應(yīng)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(xué)卡洛斯·諾布雷指出，因改建牧場(chǎng)，目前亞馬遜雨林的毀林率已接近18%，這導(dǎo)致該地區(qū)更加干熱。巴西糧食產(chǎn)量占全球總量10%，包括全球半數(shù)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(dá)20%—25%且全球升溫超過(guò)2℃，雨林將越過(guò)消亡臨界點(diǎn)，由此造成的氣候影響會(huì)嚴(yán)重沖擊全球糧食生產(chǎn)。

洛貝爾表示，化解糧食危機(jī)沒(méi)有單一解決方案，需依靠多元化創(chuàng)新舉措齊頭并進(jìn)。

重要對(duì)策之一是減少肉類消費(fèi)。貝伯指出，當(dāng)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(wèn)題迎刃而解。不過(guò)，迄今全球乳制品和各種肉類產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)且無(wú)放緩跡象。而且，迄今未有國(guó)家嘗試通過(guò)征收反映環(huán)境成本的肉類稅來(lái)扭轉(zhuǎn)這一趨勢(shì)。

提高現(xiàn)有糧食利用率同樣關(guān)鍵。聯(lián)合國(guó)2024年的一份報(bào)告顯示，2022年進(jìn)入商店、餐館和消費(fèi)者手中的食物有1/5遭浪費(fèi)——這些食物的生產(chǎn)造成了全球8%的溫室氣體排放，且在垃圾填埋時(shí)還將進(jìn)一步排放溫室氣體。英國(guó)是2015年聯(lián)合國(guó)減廢目標(biāo)的簽署國(guó)，已在2007年至2021年間成功減少18%的食物浪費(fèi)。今年10月，該國(guó)將實(shí)施垃圾食品廣告禁令，以推廣健康食品并減少食物浪費(fèi)。

加碼創(chuàng)新

重塑全球糧食系統(tǒng)韌性

科技創(chuàng)新無(wú)疑為應(yīng)對(duì)糧食危機(jī)提供了更多工具。

科學(xué)家正致力于培育更耐高溫、抗旱、抗病蟲(chóng)害的作物，同時(shí)還試圖將豆科植物從大氣中固氮的本領(lǐng)“移植”到其他作物上——若實(shí)現(xiàn)則可大幅減少化肥施用，在減少溫室氣體排放的同時(shí)降低食品價(jià)格。

提高作物光合效率，也是科研人員的研究重點(diǎn)。目前，小麥最終只能將約0.3%的陽(yáng)光能量轉(zhuǎn)化為可收割的糧食，效率顯然過(guò)低。2022年，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的斯蒂芬·朗團(tuán)隊(duì)曾報(bào)告，通過(guò)基因改良提升大豆光合效率可使其產(chǎn)量增加1/3。雖然這一結(jié)果尚存爭(zhēng)議，但若能成功，其影響將非常巨大：通過(guò)結(jié)合多種光合效率提升手段，作物增產(chǎn)幅度有望超過(guò)50%。而近年來(lái)育種進(jìn)展最明顯的大豆和玉米，年均增產(chǎn)也不過(guò)1%—2%。

此外，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)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(nóng)業(yè)化學(xué)物質(zhì)對(duì)河流和水域的污染。還有不少科學(xué)家和企業(yè)在嘗試擺脫傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的土地依賴，在可控環(huán)境中種植作物以抵御極端天氣的影響，但這通常耗能較大。

更新穎的做法是在發(fā)酵罐中培育食物。例如，通過(guò)微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)制品，不過(guò)目前這類技術(shù)還面臨成本高昂的問(wèn)題。而且，這些細(xì)胞所需的養(yǎng)分往往仍依賴傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)提供原材料，因此其整體環(huán)境影響尚未明顯優(yōu)于傳統(tǒng)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)？2024年初，芬蘭公司太陽(yáng)能食品首次實(shí)現(xiàn)了這類食物的商業(yè)化生產(chǎn)。他們利用電解水制氫，并以此喂養(yǎng)“食氫”細(xì)菌，最終產(chǎn)生一種可用于制作多種食品的富含蛋白質(zhì)的黃色粉末，目前已有產(chǎn)品在新加坡上市。據(jù)該公司稱，與植物生產(chǎn)相同數(shù)量的蛋白質(zhì)相比，該技術(shù)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(dòng)物飼料，這類新型蛋白源也可能產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

從技術(shù)上看，我們確實(shí)有能力讓糧食系統(tǒng)變得更高效、更具韌性，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的破壞，但任何改變都不可能一蹴而就。洛貝爾指出，各國(guó)政府應(yīng)加大投入以促進(jìn)創(chuàng)新，讓糧食安全跑在氣候變化風(fēng)險(xiǎn)加劇的前面。（劉琦）