稻米会排放大量温室气体,科学家在古代亚洲的农耕模式中找到解决方案

稻米是最常见的主食之一,不过很多人却不知道,稻米的温室气体排放量,却是所有粮食中最高。近来美国研究显示,稻米若采取间歇性淹水种植,干湿交错的土地将成为制造“氧化亚氮”(N2O)的微生物生存的环境;而采取水田耕种的稻田,则会制造适合更多“产生甲烷”的微生物生存的环境。

吃“白饭”为什么造成温室效应?

单看水稻本身,其实并不会制造温室气体。不过就如同其他农产品一样,因稻米种植在隔绝的空气的泥地里,这时候温室气体如二氧化碳,会通过稻田底部的水进入稻根、通过气体输送渠道、最后传到叶子上,排放到大气。

但除了排放二氧化碳,科学杂志《WIRED》还指出,种稻也会增加其他影响更大的温室气体:甲烷、氧化亚氮。这让科学家过去都低估了种稻所影响的温室气体效应。

由Patagonia赞助的美国非营利组织​“资源更新研究所”(Resource Renewal Institute, RRI)针对稻田研究,原来是泥地的低氧环境吸引了各种产生甲烷的细菌。只要采取原来的方式种稻,就会不断产生对全球有害的温室气体。

户外运动服饰品牌Patagonia创办人Yvon Chouinard是一位攀岩家、也是积极的环保倡议者。他在1972年创办Patagonia,并发起著名的“1% for the Planet”计划,号召企业将1%营业额或10%净利拨备计提给环保组织,40年来持续关注当地环境的小型环保团体。

科学家参考古亚洲智能,用“稻鱼共生”减少64%甲烷排放量

亚洲国家种稻几千年文化中,早就有人尝试过“稻鱼共生”或“稻鱼轮作”。这种方法是在田里养鱼,让鱼以水里的生物为食,不需喂养,长大后变能增加粮食收获。只不过过去农业专家大多是针对虫害做研究,并没有针对温室气体的排放量做影响估计。

而这次科学家则深入研究养鱼对温室气体的排放量,发现养鱼不但能创建更稳定的水下生态系统,更能够降低甲烷排放量。

主导“养鱼与排放甲烷”研究的RRI机构在2015年决定引进养鱼计划。此时,“养鱼”还是一个很空泛的词。养什么鱼?什么规模?RRI的院长Moskowitz陷入了苦恼,直到他发现知名期刊《Nature Communications》的一篇论文“Top consumer abundance influences lake methane efflux”。

论文中,芬兰教授Shawn Devlin研究湖中生态系统,点明了“鱼”跟温室气体的关系。他做了一个实验:在一个池塘中间放置围篱,两侧分别为有鱼、及没有鱼。没想到研究结果非常惊人,相比没鱼的一测,有鱼的一侧,甲烷排放量减少了90%!

RRI机构的首席邀请了Devlin教授,着手设计另一个针对稻田的实验。他们选择了加州的稻田,在田里放了身躯细小的鱼类“鲦鱼”(minnow)。研究结果同样惊人–稻田减少了64%的甲烷量!他们认为两个实验结果的成因是一致的:养鱼真的能够减少稻田中,甲烷的排放量。

在稻田养鱼制造骨牌效应,养成更大食物网

一般的稻田是这样:隔者水,泥地里的环境是低氧状态,此时的土壤里有很多厌氧细菌,当然也包含了能够消耗甲烷的细菌,这些细菌们的天敌则是浮游生物。

如果在稻田里养鱼,食物链则会产生如“多米诺骨牌效应”的结果。鱼的将浮游生物作为主食,当鱼变多了、浮游生物少了,而原本被大量吃掉的细菌,则会因此变多。换去话说,当稻田增加了“鱼”,越多“细菌”会存活下来。在这些细菌中,甲烷氧化菌,就能够顺利吸收甲烷气体、氧化成二氧化碳、并释放到大气中。

科学家将“生物多样性”延伸在减碳计划中

科学家的实验带出了一项很重要的减碳新观念:类似禁止、消灭、减少等的负面做法,在改善全球温室气体排放时能做的有限,若人类能更佳善用原本大自然的环境,重视“生物多样化”的概念,则可以尝试出更适合环境的方式。

或许地球本身就存在着拯救环境的解决方案。美国耶鲁大学生态学教授Oswald Schmitz说:“我们看地球的生物,像是在看这艘沉船的过客;然而实际上,他们才是领航员。”

目前科学家还在加州尝试不同的鱼种,测试减少甲烷的排放量,能否达到更高。

参考资料:

《WIRED》The Fishy Fix to a Methane-Spewing Crop

《Flathead Lake, Bio Station》Fish in the Fields

(首图来源:Pixabay)