Facebook   RSSRss 订阅   列印此页 列印
二零一九年四月二十四日

中大学者提出可行且可持续的农耕方法以解决日益严峻的粮食短缺及空气污染问题



香港中文大学(中大)地球系统科学课程戴沛权教授及生命科学学院林汉明教授组成研究团队,研究在中国全面以「间套作」(Intercropping)耕种法取代现行「单作」方式的可行性。他们利用先进的电脑模型进行实验,结果显示此改变可以增加收成,同时又减少使用化学肥料,因此可以降低空气污染物从土壤中挥发的机会,有望帮助中国维持稳定的粮食产量及改善全国空气质素。有关研究结果最近于国际科学期刊 — 《环境研究快报》(Environmental Research Letters)发表。 

粮食危机与出路 

随著全球人口增长,加上部份国家人民偏向肉食的饮食习惯,联合国预测在2050年,人类几乎需要生产多一倍的粮食才足以应付需求。但另一方面,发展农业 — 不论是种植作物,或是饲养禽畜,都可能会带来环境问题,例如:砍伐森林以扩充耕地会破坏生态及影响生物多样性、过度耕种会造成土地贫瘠、过量施肥会令具挥发性的阿摩尼亚轻易释放到空气中,情况不容轻视。 

在中国,大气中的阿摩尼亚有接近九成半来自农业。阿摩尼亚与其他酸性空气污染物,如:二氧化硫及硝酸盐,会产生化学反应,变成悬浮微粒,乃造成雾霾的主因。雾霾不仅会降低能见度,亦对人体心肺系统有害,长时间曝露在高浓度的雾霾中,甚至会引致早死(premature death)。有研究指按照现时情况,在2050年,农业阿摩尼亚排放量将比现时增加至少10%。若缺乏有效的管制,提高粮食生产量的同时,或会危害环境及人类健康。 

团队发现到有部分中国农民会利用「间套作」耕种法,他们善用大豆等豆科植物的固氮特性,将豆科种子散播在已经种在田里生长一段时间的非豆科作物之间,希望透过让它们在同一片田里争夺土壤中的养分,以加快豆科植物的固氮作用,将空气中更多的氮气转化成泥土中的氨基盐,制造额外的养分。「间套作」耕种法可减少化学肥料用量,但由于有关方法要求作物在不同时间播种及收割,增加了操作成本,加上城市化的影响,农民数量减少,令到使用「间套作」的农田大减。研究团队察觉到这个情况,决定著手检视利用「间套作」取代现时普遍的单作种植的利与弊,希望能为粮食危机提供一条出路。

间套作」耕种法有望协助中国甚全球面对粮食挑战 

团队首先以由四川农业大学的合作伙伴的田间实验数据作为基础,改良一款名为DNDC (DeNitrification-DeComposition)的电脑模型,以计算出在相同的天气、土质及种植时间下,比较「间套作」与「单作」两个耕种法,所产出的粟米与大豆的数量、化肥的用量及在种植期间的阿摩尼亚排放量。 

然后,团队用这套模型去预测在中国不同省份实施这套粟米(非豆科)—大豆(豆科)「间套作」耕种法组合时的表现。结果显示,在原本只是种植粟米或大豆的农田上,「间套作」耕种法可以少用42% 肥料去产出相同产量的粟米(每公顷4,300–16,000公斤),但同时亦可带来额外的大豆收成(每公顷2,800–5,000公斤)。 

另一方面,在施肥量减少及作物生长提升的情况下,阿摩尼亚排放量平均可以减少达45%。团队进一步使用立体大气化学模型GEOS-Chem去计算各省份阿摩尼亚排放的下降如何影响悬浮微粒的形成。模拟结果显示,全年平均悬浮微粒浓度可减少达每立方米1.5微克(或减少2.3%),主要受惠地区为东及东北省份。 

研究最后以「间套作」耕种法的成本效益分析作结,假设全中国正在种植粟米或大豆的农田,都改用粟米—大豆「间套作」耕种法方法取代「单作」,即使预算「间套作」耕种法将需要比现时多一倍的营运成本,但却可以为国家带来比现时多670多亿美元的年收入,当中包括590多亿的产作物销售增值,与及减免了130多亿美元与空气污染相关的公共医疗开支。 

戴沛权教授指出:「结果证明大规模采用『间套作』耕种法对中国的经济、环境及人民的健康均有裨益。我们希望此项研究可以作为其中一个范例,让政府人员、机构及各国的政策制定者可以运用科研成果作为理据,去检视各种可持续耕种方法的成效,有效分配资源去协助推行可行的方法,以解决不久将来全球人类需要共同面对的环境及粮食问题。」

戴沛权教授(右一)、林汉明教授(右二)及其研究团队。
戴沛权教授(右一)、林汉明教授(右二)及其研究团队。

在全中国实施玉米 - 大豆「间套作」耕种法组合的成本效益分析。
在全中国实施玉米 - 大豆「间套作」耕种法组合的成本效益分析。

搜寻新闻稿

专题


香港中文大学55周年
香港中文大学55周年