大田研究显示随着CO2升高粮食品质将下降

发表日期：2014-04-08 04:52AM 阅览次数：

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美国加利福尼亚州戴维斯
2014年4月6日

田间试验第一次表明二氧化碳水平升高抑制植物的硝酸盐合成蛋白质。这表明当气候变化加剧时，粮食作物的营养品种将出现问题。

由加州大学戴维斯分校植物科学家领导进行的小麦田间试验研究发现发表在4月6日的《Nature Climate Change》。

论文主要作者、植物科学系教授Arnold Bloom说：“粮食品质随着我们正在经历的大气中的二氧化碳水平上升而下降”。

他说：“对粮食品质下降已经提出了一些解释。但是，这是第一次通过田间试验表明大气二氧化碳浓度升高抑制硝酸盐转化成蛋白质。”

氮素的同化或加工在植物生长和生产力上起着关键作用。在粮食作物中，因为植物利用氮来产生对人类营养的至关重要的蛋白质，所以该过程特别重要。特别是小麦提供了全人类饮食中近四分之一的蛋白质。

以前，许多实验室研究已经表明，大气二氧化碳升高抑制谷物和非豆科植物的叶子中硝酸盐的同化，但是这种关系一直没有在田间进行验证。

小麦田间研究

为了观察小麦对大气不同浓度的二氧化碳水平的反应，研究人员检测了1996年和1997年种植在靠近亚利桑那州凤凰城马里科帕农业中心的小麦样品。

当时，在测试小区释放富含二氧化碳的空气，以便创造类似于预计将在未来的几十年里出现的二氧化碳的水平。为处理的对照小区，小麦生长在当前环境的二氧化碳浓度下。

从各个小麦试验小区收获的叶片样品被立即置于冰上，然后在烘箱中烘干，并保存在真空密封的容器中，以尽量减少各种氮化合物随时间的变化。

Bloom和他的研究团队发现：随着时间的推移，在当时小麦植株收获时还不能进行的化学分析，经过10多年的发展成为可能。

在最近的研究中，研究人员发现三种不同硝酸盐同化的测定值确认了在田间种植的小麦中，升高的二氧化碳水平抑制硝酸盐同化成蛋白质。

Bloom说：“这些田间结果与以前的实验室研究一致。这表明，在叶子中有几种负责二氧化碳抑制硝酸盐同化的生理机制。

3 ％的蛋白质预期下降

Bloom指出，其他研究也已经表明，当大气中的二氧化碳浓度升高，在小麦、水稻和大麦的子粒中、以及在马铃薯块茎中蛋白浓度下降，平均约为8 ％。

Bloom说：“当大气中二氧化碳达到预期在未来几十年中达到的水平时，考虑到人类的饮食来自多种作物，人类饮食中的总体蛋白质水平将下降约3 ％。“

他说：虽然重施氮肥可以部分弥补这一粮食品质下降趋势，同时也会产生消极后果，包括更高的成本、更多的硝酸盐淋溶到地下水和增加温室气体一氧化二氮的排放。

除了Bloom，参加该研究的成员还有目前在加州大学戴维斯分校的土地、空气和水资源系的Martin Burger和位于亚利桑那州马里科帕的美国农业部旱地农业研究中心的Bruce A Kimball和Paul J. Pinter。

这项研究是由美国国家科学基金会和美国农业部粮食及农业国家研究所的国家研究项目竞争性拨款计划提供资助。