Facebook    RSSRss 訂閱    列印此頁 列印
二零一九年四月二十四日

中大學者提出可行且可持續的農耕方法以解決日益嚴峻的糧食短缺及空氣污染問題



香港中文大學(中大)地球系統科學課程戴沛權教授及生命科學學院林漢明教授組成研究團隊,研究在中國全面以「間套作」(Intercropping)耕種法取代現行「單作」方式的可行性。他們利用先進的電腦模型進行實驗,結果顯示此改變可以增加收成,同時又減少使用化學肥料,因此可以降低空氣污染物從土壤中揮發的機會,有望幫助中國維持穩定的糧食產量及改善全國空氣質素。有關研究結果最近於國際科學期刊 — 《環境研究快報》(Environmental Research Letters)發表。 

糧食危機與出路 

隨著全球人口增長,加上部份國家人民偏向肉食的飲食習慣,聯合國預測在2050年,人類幾乎需要生產多一倍的糧食才足以應付需求。但另一方面,發展農業 — 不論是種植作物,或是飼養禽畜,都可能會帶來環境問題,例如:砍伐森林以擴充耕地會破壞生態及影響生物多樣性、過度耕種會造成土地貧瘠、過量施肥會令具揮發性的阿摩尼亞輕易釋放到空氣中,情況不容輕視。 

在中國,大氣中的阿摩尼亞有接近九成半來自農業。阿摩尼亞與其他酸性空氣污染物,如:二氧化硫及硝酸鹽,會產生化學反應,變成懸浮微粒,乃造成霧霾的主因。霧霾不僅會降低能見度,亦對人體心肺系統有害,長時間曝露在高濃度的霧霾中,甚至會引致早死(premature death)。有研究指按照現時情況,在2050年,農業阿摩尼亞排放量將比現時增加至少10%。若缺乏有效的管制,提高糧食生產量的同時,或會危害環境及人類健康。 

團隊發現到有部分中國農民會利用「間套作」耕種法,他們善用大豆等豆科植物的固氮特性,將豆科種子散播在已經種在田裡生長一段時間的非豆科作物之間,希望透過讓它們在同一片田裡爭奪土壤中的養分,以加快豆科植物的固氮作用,將空氣中更多的氮氣轉化成泥土中的氨基鹽,製造額外的養分。「間套作」耕種法可減少化學肥料用量,但由於有關方法要求作物在不同時間播種及收割,增加了操作成本,加上城市化的影響,農民數量減少,令到使用「間套作」的農田大減。研究團隊察覺到這個情況,決定著手檢視利用「間套作」取代現時普遍的單作種植的利與弊,希望能為糧食危機提供一條出路。

間套作」耕種法有望協助中國甚全球面對糧食挑戰 

團隊首先以由四川農業大學的合作夥伴的田間實驗數據作為基礎,改良一款名為DNDC (DeNitrification-DeComposition)的電腦模型,以計算出在相同的天氣、土質及種植時間下,比較「間套作」與「單作」兩個耕種法,所產出的粟米與大豆的數量、化肥的用量及在種植期間的阿摩尼亞排放量。 

然後,團隊用這套模型去預測在中國不同省份實施這套粟米(非豆科)—大豆(豆科)「間套作」耕種法組合時的表現。結果顯示,在原本只是種植粟米或大豆的農田上,「間套作」耕種法可以少用42% 肥料去產出相同產量的粟米(每公頃4,300–16,000公斤),但同時亦可帶來額外的大豆收成(每公頃2,800–5,000公斤)。 

另一方面,在施肥量減少及作物生長提升的情況下,阿摩尼亞排放量平均可以減少達45%。團隊進一步使用立體大氣化學模型GEOS-Chem去計算各省份阿摩尼亞排放的下降如何影響懸浮微粒的形成。模擬結果顯示,全年平均懸浮微粒濃度可減少達每立方米1.5微克(或減少2.3%),主要受惠地區為東及東北省份。 

研究最後以「間套作」耕種法的成本效益分析作結,假設全中國正在種植粟米或大豆的農田,都改用粟米—大豆「間套作」耕種法方法取代「單作」,即使預算「間套作」耕種法將需要比現時多一倍的營運成本,但卻可以為國家帶來比現時多670多億美元的年收入,當中包括590多億的產作物銷售增值,與及減免了130多億美元與空氣污染相關的公共醫療開支。 

戴沛權教授指出:「結果證明大規模採用『間套作』耕種法對中國的經濟、環境及人民的健康均有裨益。我們希望此項研究可以作為其中一個範例,讓政府人員、機構及各國的政策制定者可以運用科研成果作為理據,去檢視各種可持續耕種方法的成效,有效分配資源去協助推行可行的方法,以解決不久將來全球人類需要共同面對的環境及糧食問題。」

戴沛權教授(右一)、林漢明教授(右二)及其研究團隊。
戴沛權教授(右一)、林漢明教授(右二)及其研究團隊。

在全中國實施玉米 - 大豆「間套作」耕種法組合的成本效益分析。
在全中國實施玉米 - 大豆「間套作」耕種法組合的成本效益分析。

搜尋新聞稿

專題


網上錄像分享平台
網上錄像分享平台