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減少空氣汙染可提高農作物產量

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科技產業資訊室 (iKnow) - 周媛韻 發表於 2022年6月13日
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圖1、各地區作物暴露於不同程度的NO2

加州史丹佛大學的研究人員發現在中國作物生長的季節及地區發現了最高含量的氮氧化物(Nitrogen Oxides)。氮氧化物影響農作物的產量主要有兩種方式,氮氧化物是一種植物性毒素(phytotoxin)會直接損害植物細胞,同時它也是形成臭氧等其他汙染物的關鍵因素,也會對植物造成損傷。
 
為了量化氮氧化物這種強效溫室氣體對農作物的影響,研究人員分析了2018年至2020年之間美國、中國、印度、西歐及南美洲的農作物衛星雲圖。他們還評估了圖像中的綠色程度,這是因為過去研究發現,透過衛星測量的農作物綠色程度與作物的生長及產量有密切的關係。
 
接著,他們將綠色程度與來自衛星數據的各地區氮氧化物濃度資料進行比較,可以用於追蹤氣體獨特的光譜特徵。這是因為二氧化氮是一組高反應性的氣體,是很好衡量氮氧化物濃度的指標,
 
研究團隊透過這些數據模擬了二氧化氮汙染若減少到目前排放量的5%,每個地區的作物產量會發生甚麼變化。該團隊預估了中國的情況,並得出了5%排放量的減少,將會使作物冬天的產量增加28%而夏天則增加了17%。作物產量在季節上的差異是由於冬天氮氧化物的濃度往往較高。而在所有分析的區域中,中國在減少氮氧化物汙染有最大的影響。

圖2、NO2濃度越高作物產量越低
 
此外,透過這個預測模型,研究人員還發現了西歐的冬季及夏季作物產量增加了將近10%,而印度冬季作物的產量也增加了6%,夏季的作物產量則增加8%。在北美洲及南美洲氮氧化物濃度與作物產量之間的關聯性最小,主要的原因是因為美洲的都市地區擁有更高濃度的汙染物,且都較遠離於農業地區。

 
研究人員認為將氮氧化物汙染減少至背景濃度(background level)的最主要方法是改變全球能源及交通系統。此研究同時提供了關於永續氮管理的,還強調了研擬歐洲太空總署發射Nitrosat任務的重要性,透過結合二氧化氮及氨的高解析度的運算,以幫助研究人員更好的理解及量化這項研究探索的影響等。該研究發表在Science Advances期刊上。(738字;圖2)

 
參考資料:
Cutting air pollution could boost crop yields by up to 28 per cent. New Scientist,2022/6/1
Globally ubiquitous negative effects of nitrogen dioxide on crop growth. Science Advances,2022/6/1
 
 
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