产量更高的农作物，营养却更少：气候变化的隐性代价

大多数关于气候变化对粮食生产影响的研究都集中在作物产量上，但如果营养价值低下，丰收的规模就意义不大。英国利物浦约翰摩尔斯大学的博士生吉塔·乌格瓦·埃克勒表示：「我们的工作超越了数量，着眼于我们所吃食物的质量。」

气候变化的持续影响必将给全球植物带来毁灭性且不可逆转的后果。埃克勒女士的研究主要探索粮食作物的营养成分如何受到气候变化相关的二氧化碳（CO₂）浓度上升与气温升高双重作用的影响。她指出：「这些环境变化会影响从光合作用、生长速率到作物养分合成与储存的方方面面。」

埃克勒女士强调：「理解这些影响至关重要，因为我们摄食的内容决定了自身构成，而植物作为生态系统的主要生产者，是食物网络的基础。通过研究这些相互作用，我们能更准确预测气候变化如何塑造食物的营养格局，并努力减轻这些影响。」

埃克勒女士的研究聚焦于羽衣甘蓝、芝麻菜和菠菜等常见叶菜类蔬菜。该项目在利物浦约翰摩尔斯大学的环境控制生长室中培育这些作物，通过调节CO₂浓度和温度水平模拟英国未来的预测气候情景。「作物生长期间评估叶绿素荧光与量子产率等光合标记物，收获时记录产量和生物量数据。」埃克勒女士解释道。

作物在模拟气候变化条件下培育后，采用高效液相色谱法（HPLC）和X射线荧光光谱分析技术检测其糖分、蛋白质、酚类、黄酮类、维生素及抗氧化剂的浓度以评估营养品质。

项目初步结果显示，大气CO₂浓度升高虽能加速作物生长并增大体积，却无益于健康。「经过一段时间，作物中钙等关键矿物质及特定抗氧化化合物的含量明显下降。」埃克勒女士指出。

温度上升进一步加剧了这种变化。「CO₂与高温胁迫的交互作用产生复杂效应——作物生长速度减缓、体积缩小，营养品质衰退更趋严重。」埃克勒女士表示。

早期关键发现是不同作物对这些气候变化胁迫因子的反应存在差异，部分物种的响应更为强烈。「这种反应多样性表明我们无法对作物进行笼统概括。其复杂性既引人入胜又充满挑战，提醒我们必须同步研究多重胁迫因子。」埃克勒女士说。

这种营养失衡对人类健康构成严重威胁。CO₂浓度升高虽能增加作物糖分浓度，却会稀释必需蛋白质、矿物质和抗氧化剂。「这种失衡可能导致饮食热量增高而营养价值降低，」埃克勒女士警示，「作物糖分含量增加——尤其是果蔬类——可能加剧肥胖症和2型糖尿病风险，对已受非传染性疾病困扰的人群影响尤甚。」

营养贫瘠的作物还会导致必需蛋白质和维生素缺乏，损害人体免疫系统并加剧既有健康问题——这在低收入和中等收入国家尤为突出。埃克勒女士强调：「这不仅关乎粮食产量，更关乎食物内涵及其对人类长期健康的支撑作用。」

尽管本研究模拟英国的气候变化预测，其影响具有全球性。「全球北部的粮食系统已因天气模式转变、生长季不可预测及热浪频发而面临挑战，」埃克勒女士分析道，「热带和亚热带地区还需应对干旱、病虫害与土壤退化等叠加胁迫，这里生活着数百万直接依赖农业获取食物和收入的人群。」

埃克勒女士及其团队期待与农业、营养学和气候政策领域的科研同仁深化合作。「将植物科学与人类福祉宏观议题关联至关重要。随着气候持续变化，我们必须整体规划未来粮食体系——不仅要实现充足产量，更要促进健康、公平与韧性。」埃克勒女士总结道，「食物不仅是卡路里来源，更是人类发展与气候适应的基石。」

本研究将于2025年7月8日在比利时安特卫普举行的实验生物学协会年度会议上发表。