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  • 客觀日本

    在土壤中混合椰子殼,利用螨蟲抑制農田的N2O排放

    2021年06月07日 農林牧漁

    一氧化二氮(N2O)可以從土壤中產生,是一種難以削減的溫室氣體。東京大學的妹尾啟史教授等人發現,可以利用螨蟲將N2O的排放量減少一半。這些“小工人” 或許能成為實現日本政府制定的2050年溫室氣體凈零排放目標的撒手锏。

    一聽到溫室氣體這個詞,我們首先想到的是二氧化碳(CO2),但實際上還有很多氣體都在影響全球變暖。日本環境省的數據顯示,2019年度N2O占日本溫室氣體總量的1.6%。雖然CO2(91.4%)占絕大多數,但N2O的占比僅次于氫氟烴類(4.1%)和甲烷(2.3%)。

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    通過讓螨蟲食用土壤中的霉菌,可以抑制N2O排放(圖片由東京大學妹尾教授提供)

    N2O對全球變暖的影響約為CO2的300倍,而且會破壞臭氧層。削減N2O的困難之處在于,人類活動排放的N2O約有60%來自生產農作物的農田,與工業領域排放的CO2等相比,缺少有效的削減對策。農田等施用的氮肥會在霉菌等微生物的作用下改變形態,產生N2O。

    世界人口增長可能會導致糧食短缺,而增加農作物生產的話,N2O排放量也會增加。為此,東京大學的妹尾教授與新潟縣農業綜合研究所企劃調整室的白鳥豐室長等人一直在嘗試開發可以削減N2O排放量的農業技術。

    在開發過程中科研團隊偶然發現,將椰殼的“椰棕(Coconut Husk)”部分與土壤混合能削減N2O的生成量。詳細調查發現,椰棕的縫隙中棲息著大量食用霉菌的甲螨,土壤整體的甲螨數量增至平時的5倍。

    “在椰子上繁殖的螨蟲會吃掉土壤中的霉菌,由此即使施肥也不容易產生N2O”。研究團隊提出了這個假設,并從2016年開始全面進行土壤實驗。

    研究團隊比較了混有椰棕的土壤和除椰棕外還噴了除螨劑的土壤,發現噴除螨劑的土壤產生的N2O沒有減少。另外,還拍攝了螨蟲實際食用霉菌的情況,并通過PCR檢測確認螨蟲捕食了產生N2O的霉菌等,證明了提出的假說。

    據研究團隊介紹,通過繁殖螨蟲可以將N2O排放量削減約一半。將纖維狀椰棕混合到土壤中還可以改善土壤的透氣性,因此過去一直將其作為土壤改良材料使用。在東南亞地區,椰棕直接被丟棄,所以采購來源很容易。

    作為削減土壤排放的N2O的方法,以前有向土壤中播撒特殊化學品的方法等。但削減效果不大,目前并未廣泛普及。

    新技術的課題也在于如何普及,妹尾教授等人正與從事微生物產品業務等的生物初創企業Rom(札幌市)合作,開發并銷售將食用霉菌的微生物與植物的生長促進和病害抑制效果相結合的農業材料。

    農業領域的溫室氣體削減動向與預測
    2009年 旨在削減農業溫室氣體的研究網絡“全球研究聯盟”成立
    2015年 《聯合國氣候變化框架公約》第21屆締約方會議(COP21)提出將全球土壤表層的CO2封存到土壤中的“4‰倡議”
    2021年 東京大學的妹尾教授等人宣布可以利用螨蟲削減N2O
    2030年之前 日本擴大有助于回收和儲存碳的“生物炭”的應用
    2040年前后起 日本培育出抑制甲烷排放的牛,削減牛打嗝排放的甲烷和N2O
    2050年 日本政府實現溫室氣體凈零排放目標的年份

    農業領域也加速脫碳

    一氧化二氮(N2O)的排放量呈持續增加的趨勢。據日本氣象廳運營的世界氣象組織(WMO)“世界溫室氣體數據中心”分析,2019年大氣中的N2O濃度為332PPB(PPB為10億分之1),同比增加0.9PPB。與實現工業化的1750年以前的270PPB相比升高了23%。

    日本國立環境研究所和海洋研究開發機構等2020年10月整理的調查結果顯示,過去幾十年來自人類活動的N2O排放量增加了30%。受到了農業領域大量使用化肥等的影響。

    關于典型的溫室氣體CO2,利用可再生能源和氫等的脫碳技術開發不斷取得進展。而關于N2O削減,有人認為“只能減少化肥的使用”。

    除了東京大學此次的成果外,東北大學與農業食品產業技術綜合研究機構還發現,提前把能將N2O轉化為氮氣的根瘤菌附著到大豆種子上,可以削減大豆田中產生的N2O量。

    農業領域2月份也成立了針對脫碳的全國協議會。隨著全球的脫碳行動不斷加速,農業領域也需要進行各種技術創新。

    日文:落合修平、《日經產業新聞》,2021/05/28
    中文:JST客觀日本編輯部