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转基因农业有助应对全球变暖
发布时间:2012年07月24日 点击数: 【字体: 收藏 打印文章
 

减少碳排有大功

根据政府间气候变化专门委员会2007年的报告,农业的温室气体排放量占总排放量的1/4,可见农业生产对全球气候的影响还是很大的。而转基因技术可以大大地减少空气中的温室气体排放。

  转基因作物对减少温室气体排放主要体现在节省能源和免耕技术这两方面。现在转基因作物的两种主要性状是抗虫和抗除草剂。抗虫的性状能减少农药的使用,减少和喷药相关的能源消耗。而抗除草剂技术可以让作物不被除草剂杀死,所以可以用除草剂有效防除农田杂草。以往农民需要用把土地翻开的耕地法来除草,由于抗除草剂作物的使用和免耕技术推广,所以农民可以减少翻耕,大幅减少由于机械作业而产生的二氧化碳和其他温室气体。

  根据国际农业生物技术应用服务组织2010年全球生物技术/转基因作物商业化发展态势》一文提供的数据,转基因作物可促进减少温室气体排放,减缓气候变化。

  首先,通过减少使用矿物燃料、杀虫剂和除草剂,永久地减少二氧化碳的排放。2009年预计减少了13.6亿公斤二氧化碳排入(相当于路上行驶的汽车减少了60万辆);第二,由于转基因粮食、饲料以及纤维作物的保护性耕作(由耐除草剂转基因作物推广应用及和转基因作物配套应用的少耕或免耕技术),使得2009年土壤减少向空气排放163亿公斤的二氧化碳(相当于减少720万辆路上行驶的汽车)。因此在2009年,永久性和额外地减少共计176亿公斤的二氧化碳,相当于减少780万辆在路上行驶的汽车。

  转基因作物对缓解温室效应的另一个重大贡献是间接地减少了耕地需要量,从而保护了森林。森林作为立体生长的植物,可以积累大量的碳,从而减少空气中的二氧化碳总量。据数据显示,如果在1996年至2009年期间转基因作物没有产出2.29亿吨额外的粮食、饲料和纤维,那么需要增加7500万公顷土地种植传统作物以获得相同的产量,这额外的7500万公顷中的一部分将极有可能需要耕作生态脆弱的贫瘠土地(不适合作物生产的耕地)和砍伐热带雨林。

  另外,转基因技术还可以提高替代化石燃料的生物燃料的产量。国际能源机构于2011421日发布路线图指出,到2050年,生物燃料有望提供世界总的运输燃料需求量的27%,尤其将会对柴油、煤油和喷气燃料替代作出贡献。这将使生物燃料的使用从目前5500万吨石油当量(占运输燃料2%)增加到20507.5亿吨石油当量。当生产实现可持续性时,预计使用生物燃料可望每年避免约21亿吨的二氧化碳排放。

  虽然生物燃料的生产因为和人争口粮而备受争议,但转基因技术能够提高粮食总产量,从而增加生物燃料的潜力是不争的事实。另外,转基因技术还能够开发全新的生物燃料作物。美国科学院2010年发布的《转基因作物对美国农业可持续性的影响》一文就明确指出,开发更适合作为可再生能源原料的植物是未来转基因技术的重要发展方向。

  或许有人会提出,作为一种高科技产业,转基因工业本身也要耗费能源,向空气中排放二氧化碳,会不会得不偿失呢?

  首先,相比起育种所需要耗费的能量,农业生产所耗费的能量要大得多,这一点可以从种业和农业的产业规模中看出来。据Cropnosis咨询公司估计,2009年转基因作物的全球市场价值为105亿美元,而转基因作物收获产品价值为1300亿美元,超出十倍还多。

  另一方面,育种是农业增产的最重要方式之一,如果不用转基因的方式,也要采用传统方式育种,而杂交是最重要的传统育种方式。事实上,用转基因的方法得到稳定性状之后,其种子生产方式就和传统育种没有任何区别。而就研发过程来说,传统育种同样需要大量的时间和投入,耗费一定的能源。转基因育种和传统育种的难易程度很难简单比较,转基因技术的开始阶段,需要大量的技术摸索,但是掌握了相关的技术之后,进程会相当迅速。而杂交育种具有很强的不确定性,新作物的研发速度不可能有本质提高,杂交育种获得稳定的性状往往需要七八年,而转基因方法获得稳定的性状只需要两三年。转基因育种在获得复合性状的方面尤其具有优势。

抗旱基因减少用水

温室效应带来的气候变化的最大影响之一是全球降水重新分配,一些地方的旱情将会更加严重。与此同时,淡水资源的危机在不断加剧。根据国际农业生物技术应用服务组织的数据,农业目前使用世界上超过70%的淡水,随着全球人口从目前的70亿,增长到2050年的超过90亿,地下水位迅速下降的国家,供水会继续减少。

  而应对这种危机的最重要方法就是培育能够抗旱、减少用水量的作物,可惜这样的抗旱基因在传统作物中很难找到。转基因方法可以把其他生物的基因转到作物中,从而达到很好的抗旱效果。

  孟山都公司的抗旱玉米“MON 87460”主要是转入了土壤中常见的细菌枯草杆菌的一个基因序列,产生一种叫冷激蛋白B”的蛋白质,可以让它在缺水的情况下仍然能够保持机体结构不被破坏。现在该玉米已经在美国和智利试验种植并获得美国法规监管部门的批准。

  2010年,抗旱玉米在非洲国家肯尼亚和乌干达试种。玉米是非洲国家重要的粮食,其减产的主要原因在于干旱,如果抗旱转基因玉米大量种植,和非抗旱品种相比预计能够增产30%。同时,转基因玉米商业化种植之后,其种子不会比传统玉米贵很多。

  其他很多公司和组织也在研究抗旱转基因作物。仅仅在南非,就有好几家大学和组织在研究抗旱的转基因作物。南非科学家发现在一种叫复活草的植物中,含有能够抵御旱灾的基因,这种植物可以经受长时间的无水生活,在重新获得水份的时候能够在2472小时内重新获得正常的新陈代谢功能。开普敦大学的科学家找到了复活草的复活基因,并且成功地把这种基因转入到了两种不耐旱的模式植物中,下一步要将这种基因转入到同为禾本科的小麦和玉米中。在另一个旱情十分严重的国家澳大利亚,抗旱转基因小麦也在试验中。

  另外,正在研制之中的提高作物的氮肥合用效率,改善植物光合作用效率等转基因技术也可以大幅增加粮食产量,减少碳排放,减少砍伐森林的可能性。

为了未来,不能放弃转基因

 自从地球诞生以来,气候一直处在变化过程中,经历了无数次冷热交替,造成了生物的大量死亡。人类社会产生之后,这个过程并未中止。比如说,大约15世纪初开始,全球气候进入一个寒冷时期,通称为小冰期。小冰期期间全球范围频繁出现饥荒,直到比小麦、水稻等谷类作物更耐寒的新大陆作物:马铃薯、玉米等被广泛种植之后情况方得以改善。

  虽然地球上的气候变化并未达到破坏整个生物圈的程度,但是对人类生活却会产生巨大影响。在现代社会,大规模的饥饿是不可以被接受的,所以必须要以技术手段保证全球的粮食供应。

  而转基因正是最有效的技术手段之一,正如英国伦敦皇家学会200910月发表的题为《获得巨大的效益——科学与可持续集约化农业》的报告中所说的:鉴于粮食安全面临挑战的规模,没有哪种技术是不能考虑的,不同地区和情况下要因地制宜。

作者:刘 铮 来源:云南科技报
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