焦點故事
同時種植粟米大豆對糧食供應與環境均具更大效益
公佈於2021年03月03日

隨著全球人口增長,糧食安全、土地短缺和土壤退化的挑戰日益增加,加上含氮肥料帶來的環境污染問題,因此,我們有必要盡快研發可持續、有效的耕種法。

香港中文大學大氣科學家戴沛權博士(2012年裘槎博士後研究獎學金得主)與生命科學家組成研究團隊,研究以「間套作」(intercropping)的耕種法取代傳統的「單一耕作」方式。「單一耕作」耕種法可引致多種環境問題,包括由農田釋放的氨氣所引致的空氣污染和霧霾問題。

「間套作」耕種法是指在同一片田裡栽種兩種或以上的農作物。不過,由於「間套作」耕種法比「單一耕作」需要更大的機器與人力成本,以致中國農村較少利用「間套作」耕種法。

科學家利用先進的電腦模型,發現「間套作」耕種法可以增加作物收成,同時減少使用化學肥料,間接減低因過度使用化學肥料而產生的氨氣與其生成的空氣污染物,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。

研究團隊以由中國四川農業大學合作夥伴的田間實驗作為基礎,改良了一款名為DNDC (DeNitrification-DeComposition)的電腦模型,以比較「間套作」與「單一耕作」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氨氣排放量。

團隊利用電腦模型預測在中國各個省份實行這套粟米(非豆科)—大豆(豆科)「間套作」耕種法組合的效果。結果顯示,在原本只是種植粟米或大豆的農田裏,「間套作」耕種法不止產出相同產量的粟米(每公頃4,300–16,000公斤),還能但同時亦可帶來額外的大豆收成(每公頃2,800–5,000公斤)。除此之外,「間套作」耕種法可以少用42% 肥料,而且氨氣排放量可以減少45%。

團隊把數據輸入大氣化學模型GEOS-Chem,以計算各省份氨氣排放的下降如何影響懸浮微粒的形成。模型估計,全國全年平均懸浮微粒濃度可減少達每立方米1.5微克(約2.3%),空氣質素改善成效最顯著的地區為華東及東北省份。

研究最後以粟米—大豆「間套作」耕種法的成本效益分析作結,與現行的「單一耕作」作比較。雖然「間套作」耕種法需要更多人力和機器,營運成本可能比現時多出一倍,但「間套作」耕種法卻可以為國家帶來比現時多670億美元的年收入,當中包括590億美元的農作物銷售增值,以及減免約130億美元與空氣污染相關的公共醫療開支。

戴博士指出結果顯示大規模採用「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展示利用科學框架協助各國的政策制定者、政府人員及其他機構,去檢視各種可持續耕種方法的成效,有效分配資源去解決不久將來的環境及糧食問題。」

戴沛權博士現為香港中文大學地球系統科學課程及地球與大氣科學學部的助理教授。他於2012年獲得裘槎博士後研究獎學金,到美國麻省理工學院土木與環境工程系進行有關氣候變化及空氣污染影響的博士後研究。

延伸閱讀:

  1. 戴博士的個人專頁(裘槎基金會):https://scholars.croucher.org.hk/scholars/amos-p-k-tai
  2. 戴博士的個人專頁(香港中文大學):https://www.cuhk.edu.hk/sci/essc/people/tai_pk-Amos.html
  3. 戴博士於2019年刊登在《環境研究快報》的學術論文(只提供英文版本):https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aafc8b
  4. 香港中文大學的新聞稿:https://www.cpr.cuhk.edu.hk/tc/press_detail.php?id=3032