全球暖化對農業一定是壞事?

作者:謝宗廷
091501圖片來源:CIAT, 2DU Kenya122

隨著全球暖化的情況日漸增長,越來越多人開始擔心暖化對於食物產量的影響。但你知道到底為什麼暖化會對農業產生影響嗎?

談到全球暖化的議題時,通常包含大氣二氧化碳量增加和全球平均溫度增加這兩個面向。但其實但就這兩種因素來看,「暖化」對於農業的發展未必全是壞事;事實上二氧化碳濃度的增加反而可能促進植物的生長。對於C3植物如小麥、大豆、及稻米來說,由於二氧化碳濃度增加可以增加其光合作用的效率,對於植物會產生一種「碳施肥」(carbon fertilization)的效果1,但對於佔全球農作產量25%的C4植物(如玉米、甘蔗)來說,二氧化碳濃度則對生長沒有什麼影響2。而談到溫度上升造成的影響時,延長的年均可耕作時間和高緯度地區可耕地面積的增加都使得全球暖化的效應未必全是壞事。

但事情當然也有反面。在正常溫度區間內,植物的生長速率和溫度的增加成正比,但當超過溫度的臨界值(threshold)時,植物反而會因為過快的成長使得果實重量降低,甚至無法存活3。因此雖然對於高緯度地區的土地而言氣溫升高有助於農作產量的增加,但對於已經處於高溫的赤道及副熱帶地區氣溫的升高反而

有害於農作的產量。另外氣溫增加也會加速植物的蒸散作用和地表的水分蒸發(合稱為evapotranspiration),因此雖然暖化可以增加全球降雨量,但根據歷史經驗模擬出的數據,蒸發的速度會大於雨量的增加4,因此對於農作產量也會帶來負面的影響。如果進一步探討溫度增加對於蜜蜂等對於植物有益的昆蟲的影響,情況就更不樂觀了。

事實上暖化對於農業的影響,必須從全球的層面來看才有意義。目前全球開發中國家多集中於亞洲、非洲、南美洲的低緯度地區,也是最容易受到暖化造成負面效應的地區;但偏偏農業占開發中國家的GDP比重也較高,隨著這些地區人口的快速增長,糧食問題恐怕會進一步惡化。

091502圖片來源:William Cline, Global Warming and Agriculture

有論者認為,根據人類過往發展的歷史,科技的發展終將讓農作生長效率的增加大過氣候變遷對於植物生長的損害,但數據卻不支持這個假設。根據聯合國糧食及農業組織(UN Food and Agriculture Organization)的調查,全球糧食作物的增長率在1960~1970年維持著2.6%的增加,但在過去30年來卻僅有1.7%5,換句話說,農產量的增幅正在減緩,科技是否真能追上氣候變遷的腳步仍是未知之數。

全球暖化對於農業一定是壞事嗎?至少目前看來並不樂觀。

1 詳情可參考William Cline(2008.3), “Global Warming and Agriculture”, IMF. https://www.imf.org/external/pubs/ft/fandd/2008/03/pdf/cline.pdf

2 C3植物在光合作用的過程中,需要藉由Rubisco這種酵素來進行固碳作用。由於氧氣會抑制此酵素與二氧化碳的化學反應,大氣中二氧化碳濃度的增加可以其固碳效率並進一步促進光合作用的效率。但對於不使用Rubisco固碳的C4植物來說,大氣中二氧化碳的濃度則對生長效率沒有影響。

3 Qunying Luo(2011), “Temperature thresholds and crop production: a review”, Climatic Change. http://www.locean-ipsl.upmc.fr/~ESCAPE/luo2011.climaticchange.pdf