【驚人科普】稻米會排放大量溫室氣體,科學家在古代亞洲的農耕模式中找到解決方案

稻米是台灣人最常見的主食,不過很多人卻不知道,稻米的溫室氣體排放量,卻是所有糧食中最高。近來 美國研究 顯示,稻米若採取間歇性淹水種植,乾濕交錯的土地將成為製造「氧化亞氮」(N2O)的微生物生存的環境;而採取水田耕種的稻田,則會製造適合更多「產生甲烷」的微生物生存的環境。

吃「白飯」為什麼造成溫室效應?

單看水稻本身,其實並不會製造溫室氣體。不過就如同其他農產品一樣,因稻米種植在隔絕的空氣的泥地裡,這時候溫室氣體如二氧化碳,會透過稻田底部的水進入稻根、通過氣體輸送管道、最後傳到葉子上,排放到大氣。

但除了排放二氧化碳,科學雜誌《WIRED》還指出,種稻也會增加其他影響更大的溫室氣體:甲烷、氧化亞氮。這讓科學家過去都低估了種稻所影響的溫室氣體效應。

由 Patagonia 贊助的美國非營利組織「資源更新研究所」(Resource Renewal Institute, RRI)針對稻田研究,原來是泥地的低氧環境吸引了各種產生甲烷的細菌。 只要採取原來的方式種稻,就會不斷產生對全球有害的溫室氣體。

(編按)戶外運動服飾品牌 Patagonia 創辦人 Yvon Chouinard 是一位攀岩家、也是積極的環保倡議者。他在 1972 年創辦 Patagonia,並發起著名的「1% for the Planet」計畫,號召企業將 1% 營業額或 10% 淨利提撥給環保組織,40 年來持續關注在地環境的小型環保團體。

科學家參考古亞洲智慧,用「稻魚共生」減少 64% 甲烷排放量

亞洲國家種稻幾千年文化中,早就有人嘗試過「稻魚共生」或「稻魚輪作」。這種方法是在田裡養魚,讓魚以水裡的生物為食,不需餵養,長大後變能增加糧食收穫。只不過過去農業專家大多是針對蟲害做研究,並沒有針對 溫室氣體的排放量做影響估計。

(編按)台灣農業曾利用過「魚茭共生」重組生態鏈,放養 紅尼羅魚 以降低福壽螺數量。

而這次科學家則深入研究養魚對溫室氣體的排放量,發現養魚不但能建立更穩定的水下生態系,更能夠減低甲烷排放量。

主導「養魚與排放甲烷」研究的 RRI 機構在 2015 年決定引進養魚計畫。此時,「養魚」還是一個很空泛的詞。養什麼魚?什麼規模?RRI 的院長 Moskowitz 陷入了苦惱,直到他發現知名期刊《Nature Communications》的一篇論文「Top consumer abundance influences lake methane efflux」。

論文中,芬蘭教授 Shawn Devlin 研究湖中生態系,點明了「魚」跟溫室氣體的關係。他做了一個實驗:在一個池塘中間置放圍籬,兩側分別為有魚、及沒有魚。沒想到研究結果非常驚人,相比沒魚的一測,有魚的一側,甲烷排放量減少了 90%!

RRI 機構的首席邀請了 Devlin 教授,著手設計另一個針對稻田的實驗。他們選擇了加州的稻田,在田裡放了身軀細小的魚類「鰷魚」(minnow)。研究結果同樣驚人– 稻田減少了 64% 的甲烷量!他們認為兩個實驗結果的成因是一致的:養魚真的能夠減少稻田中,甲烷的排放量。

在稻田養魚製造骨牌效應,養成更大食物網

一般的稻田是這樣:隔者水,泥地裡的環境是低氧狀態,此時的土壤裡有很多厭氧細菌,當然也包含了能夠消耗甲烷的細菌,這些細菌們的天敵則是浮游生物。

如果在稻田裡養魚,食物鏈則會產生如「多米諾骨牌效應」的結果。 魚的將浮游生物作為主食,當魚變多了、浮游生物少了,而原本被大量吃掉的細菌,則會因此變多。換去話說,當稻田增加了「魚」,越多「細菌」會存活下來。在這些細菌中,甲烷氧化菌,就能夠順利吸收甲烷氣體、氧化成二氧化碳、並釋放到大氣中。

科學家將「生物多樣性」延伸在減碳計劃中

科學家的實驗帶出了一項很重要的減碳新觀念:類似禁止、消滅、減少等的負面做法,在改善全球溫室氣體排放時能做的有限,若人類能更佳善用原本大自然的環境,重視「生物多樣化」的概念,則可以嘗試出更適合環境的方式。

或許地球本身就存在著拯救環境的解方。美國耶魯大學生態學教授 Oswald Schmitz 說:「我們看地球的生物,像是在看這艘沈船的過客;然而實際上,他們才是領航員。」

目前科學家還在加州嘗試不同的魚種,測試減少甲烷的排放量,能否達到更高。

參考資料:

《WIRED》The Fishy Fix to a Methane-Spewing Crop
《Flathead Lake, Bio Station》Fish in the Fields

(首圖來源:Pixabay

(本文提供合作夥伴轉載。)

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