“两面派”二氧化碳将带来“隐性饥饿”

你可能没有意识到，在未来，在高浓度二氧化碳的环境下，你吃的食物，如大米和小麦，可能不那么“有营养”。

研究表明，二氧化碳是农作物的“双重交易者”。一方面，二氧化碳浓度的增加会增加水稻、小麦、马铃薯、大麦和其他作物的产量，但不同作物和地区的产量增加程度不同。另一方面，二氧化碳浓度的增加将导致粮食作物中铁、锌、蛋白质和其他营养物质的减少，从而影响人类健康。

然而，二氧化碳浓度的增加会减少多少作物的营养成分？世界不同地区的影响程度有什么不同？许多问题仍然不清楚。

最近，由国际粮食政策研究所和美国国家环境保护局组成的国际研究小组总结了2050年前气候变化、经济变化和二氧化碳浓度对主要农产品营养成分和产量的影响，从而更全面地评估了气候变化对全球粮食安全的影响。他们预测，气候变化将显著降低全球农作物中蛋白质、铁和锌的含量，并减缓未来几十年减少“隐性饥饿”的进程。该结果发表在《柳叶刀——行星健康》杂志上。

越来越多的谷物，但营养正在下降。

吃得太多并不意味着吃得有营养。

研究表明，世界上有数亿人摄入了足够的卡路里，但许多人由于缺乏某些对健康至关重要的营养而患有疾病和营养不良，这也被称为“隐性饥饿”。

世界粮食及农业组织的统计数据显示，在经历了近10年的下降后，2015年全球营养不良人数开始上升。其中，蛋白质、铁、锌等营养素摄入不足已成为营养不良的主要原因。

该研究指出，世界上25%~30%的人至少缺乏一种关键的微量营养素。其中，10%~15%有缺铁的危险，17%有缺锌的危险，12%有蛋白质缺乏的危险。与此同时，不断增加的人口和营养需求以及气候变化的影响可能会加剧对全球粮食安全的威胁。

此外，儿童和孕妇是营养不良发生率高的人群，微量营养素缺乏会限制生长和组织修复，导致出生体重低、发育迟缓和其他健康问题。据估计，每年约有220万儿童死于营养不良。

“饮食中缺乏微量营养素会导致代谢、免疫系统、认知能力和生长发育等负面影响，这些影响可能不会立即出现，也不容易被发现。”该论文的作者、国家环境保护局的环境科学家Allison Crimmins说。

先前的研究预测，只要农业产出增加，人均粮食供应就会改善。然而，这些模型的目标是主要农产品的生产和消费，但并不直接评估单个营养素的可用性。

Crimmins认为，气候变化对粮食作物生产力的潜在影响以及二氧化碳浓度对食物营养成分变化的潜在影响是由多种因素造成的。他们首次整合了所有相关的影响因素，并结合了农业部门对2050年前农业产量、价格、收入和贸易的预测，以准确估计作物养分含量的变化。

“结果显示，我们对未来全球食品安全和饮食健康的预测可能过于乐观。”克里明斯说。

二氧化碳的负面影响抵消了人类的努力。

二氧化碳可以作为一种“肥料”来增加作物产量，而其他因素保持不变，这就是所谓的“二氧化碳施肥效应”。温室等设施农业通常用它来增加产量。

然而，人们经常忽略的是，二氧化碳等温室气体浓度的增加将导致温度、降水的变化以及极端天气事件的频繁发生，这将导致粮食生产的放缓和全球饥饿的加剧。

与此同时，尽管全球膳食蛋白质、铁和锌的供应量将通过技术变革和二氧化碳施肥效应而增加，但这被气候变化对作物产量的负面影响和“碳惩罚”对养分的负面影响所“抵消”。

据估计，二氧化碳浓度对作物营养的影响在2.5%至4.1%之间。二氧化碳浓度的增加导致作物中蛋白质、铁和锌等营养物质的减少，抵消了“二氧化碳施肥效应”带来的任何好处。

这也意味着人们消除饥饿的长期努力可能会很困难。

那么，二氧化碳是如何导致作物营养“损失”的呢？

中国科学院南京土壤研究所研究员、土壤利用与环境变化研究中心主任朱春武告诉《中国科学日报》，根据现有研究，二氧化碳浓度的变化通过三种方式影响作物营养变化。首先，二氧化碳被用作光合作用的“养分”来源，其浓度增加有利于植物生物量的富集，从而“稀释”氮、铁、锌等养分含量。第二，在高浓度二氧化碳下，植物的气孔导度和蒸腾拉力降低，使土壤中的营养液流入植物的效率降低。第三，就像吃更多碳水化合物的人会发胖，运动能力会下降，植物长得太快，根系活动和吸收能力会逐渐下降。

根据二氧化碳浓度的综合效应，该研究预测全球作物中蛋白质、铁和锌含量的增长将会减缓。如果没有技术进步和市场增长，到2050年，全球农作物中蛋白质、铁和锌的含量将分别下降19.5%、14.4%和14.6%。

“有明确的证据表明，二氧化碳会导致矿物质含量的减少，而维生素含量是否减少仍不确定。营养成分的变化可能导致人体营养摄入的变化，从而影响健康。”作者之一、国际粮食政策研究所的资深科学家蒂莫西·苏尔泽告诉《中国科学》。

朱春武说，这项研究对于了解二氧化碳对人体膳食营养的影响具有重要意义，并且有其自身的特点和方法上的创新。“人们想知道不同浓度的二氧化碳如何影响作物养分，这项研究给出了一个精确的答案。”

探索如何应对“隐性饥饿”

该研究还发现，在中东和北非、撒哈拉以南非洲和南亚等低收入和中等收入地区，二氧化碳排放对当地居民的健康有着深远的影响。然而，在高收入国家，蛋白质、铁或锌等营养素平均摄入量的减少可能对大多数人口影响不大。对于“营养过剩”的人群来说，减少一些微量营养素甚至会带来积极的影响。

朱春武指出，“富人”有更多样化的食物选择来源，如肉类、家禽、海鲜、水果、蔬菜和主食，而“穷人”选择较少，通常依赖主食。"然而，二氧化碳浓度升高对人类健康的影响仍有待进一步模拟."

“当然，除了食物消费，还有许多影响营养和健康结果的因素需要考虑，如卫生设施、疾病发病率、饮用水供应和教育。”克里明斯说。

那么，如何应对“隐性饥饿”的挑战呢？

Sulser指出，通过不同方法向作物或食物中添加营养素被认为是提高饮食中营养素利用率的最有效方法，包括生物强化(通过传统作物育种)、农业强化(通过向肥料中添加特定营养素)、传统食物强化(例如向面粉中添加铁)等。"这些方法的效果目前正在研究中。"

然而，一些专家表示，营养强化食品的价格会更高，低收入群体是否有能力购买也是一个值得考虑的问题。

朱春武指出，国内科学家正在根据二氧化碳的特性寻找利与弊的方法。“我们正与营养学家、育种学家、植物遗传学家等合作。通过遗传改良和品种筛选，获得对二氧化碳更敏感、营养成分更少的品种。这样，在未来高二氧化碳浓度的环境中，可以实现高产优质。”

相关论文:https://doi.org/10.1016/s2542-5196(19)30094-4