一项新的研究表明，富含二氧化碳的大气可能会剥夺重要粮食作物的营养。
小麦、水稻、大麦和某些豆类（如大豆）被归类为 C3 植物，这对应于它们作为植物将二氧化碳转化为能量的能力。实验表明，在人为提高二氧化碳浓度的实验中，这些 C3 草类和豆类会损失高达 15% 的锌和铁，这两种是人体中最重要的矿物质。这些元素对于健康的免疫系统、细胞发育、血红蛋白生成和大脑功能至关重要。
该论文的第一作者、哈佛公共卫生学院的医生和研究科学家塞缪尔·迈尔斯说：“全球缺铁和缺锌是一个巨大的公共卫生问题。” 迈尔斯说，饮食中缺乏足够的锌和铁每年导致大约 6300 万人年的生命损失。
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研究人员将 C3 作物以及玉米和高粱等 C4 作物放置在美国、澳大利亚和日本的自由空气二氧化碳富集 (FACE) 实验中的开放式顶棚室内。 FACE 室内充满了高达 584 百万分率浓度的富含二氧化碳的空气。目前大气中二氧化碳的浓度约为 400 ppm。
众所周知，二氧化碳可以促进植物生长，但其对作物其他方面的影响尚不清楚。在许多情况下，大气中二氧化碳增加带来的好处将被与气候变化相关的热胁迫、干旱和极端天气所抵消。 最近发表在《环境研究快报》上的一篇论文发现，玉米作物关键开花期期间高于正常水平的天气可能会抵消与二氧化碳相关的任何好处 ( ClimateWire，3月20日)。
尽管 C4 作物受到的影响小于 C3 作物，但后者的营养价值仍然受到影响。C3 作物的产量往往会随着二氧化碳浓度的增加而增加，因为它们在利用二氧化碳方面不如 C4 植物有效，因此从这种增长中获益更多。 但产量的增加不太可能与相对较低的营养物质含量有关，因为不同品种的反应差异很大。
例如，某些类型的水稻变得稍微更有营养。
该论文的共同作者、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的植物生理学副教授安德鲁·利基说：“这不像稀释那么简单。”
其他未知的因素
利基说，这意味着还有其他因素在起作用，尽管它们仍然是一个谜，也是未来有希望的研究领域。这篇论文代表了伊利诺伊大学进行的此类实验的第一个大规模数据集。
迈尔斯说，大约有 24 亿人至少 60% 的食物来自 C3 作物。就全球消耗的卡路里而言，C3 和 C4 植物之间的分解取决于个人的地理位置。美国人和非洲人吃更多的玉米、高粱和小米等 C4 作物，而亚洲人的饮食主要由水稻（一种 C3 草）组成。
利基说：“在确定了问题之后，这是我们应该集中精力解决的问题。”
目前正在努力开发能够提供更多铁和锌以及其他必需营养素的作物，迈尔斯说。 但利用植物育种技术、基因工程和更好的作物管理实践来强化作物是一个复杂的过程。
非营利研究组织 HarvestPlus 的研究员穆拉德·穆尔西说，在过去的几年里，作物中的营养物质生物强化取得了长足的进步。 HarvestPlus 已成功开发出富含维生素 A 的甘薯、富含铁的豆类以及为非洲和亚洲消费者提供更高锌含量的小麦和水稻。在某些情况下，营养素的含量可以增加 70%。
穆尔西在解释这些作物的开发时说：“我们并不是为了专门应对气候变化的影响。” “这确实是为了在减少发展中国家营养不良的工具箱中提供另一种工具。”
HarvestPlus 在 2012 年收到了捐助者提供的 2950 万美元。穆尔西说，对基因工程的限制可能会限制进展。
穆尔西说：“我们希望尽可能提高 [营养水平]”，但由于对向亚洲和非洲发送转基因作物的监管和贸易限制，HarvestPlus 使用传统方法。
这篇论文昨天发表在《自然》杂志上。
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