科學綠野仙蹤

進行科學研究就像綠野仙蹤裡面的冒險人物一樣,需要勇氣、智慧、心,王教授帶大家以這些特質進行觀察、假設、驗證,來探討全球因氣候變遷、糧食危機,而延伸出的解決辦法。

講者|台灣大學農藝學系教授 王淑珍教授
撰文|葉洹君

●科學綠野仙蹤

綠野仙蹤的故事裡,獅子、稻草人、錫人分別想要獲得心、智慧、勇氣,而這三者也是我們在追尋科學時,必須具備的條件。首先,我們必須了解什麼叫科學?廣泛來講,其實科學就是問事情的真相,藉由觀察、假設、驗證,來得到答案。觀察,也就是要多看、多聽,並記錄下來;假設,則是對於自己的疑問做出預測;驗證就是把預測、預想的點子實驗在真實世界裡,試圖證明自己的假設。「看起來好像是對的」、「好像合理」,這種模稜兩可的說法,顯示出自己並不完全理解,這都不是真正的科學。所以我們必須要用心觀察,有智慧的假設,並且有勇氣去嘗試,瞭解事情的真相,這才是科學。

●糧食危機

在日常生活中,處處與農產品有關係,例如:糧食、衣物、能源……。不過隨著人口增加、全球氣候變遷,糧食危機漸漸浮上檯面。

人口增加造成糧食需求上升,導致部分地區有糧食不足的情況。根據研究,未來很可能發生大規模糧荒。預估在40年內,必須再增加一倍的糧食作物才足以使在地球上的人們得到溫飽。因此,如何餵飽未來的人?如何增加糧食?這些問題都成了當務之急。

全球氣候變遷,極端的強降雨、颱風發生頻率增加,造成農產品生產力下降一至兩成,尤其是「雨育農業」的情況更加嚴重,產量驟降了五成。由於日夜溫差大有益於作物生長,其於夜溫較低時,呼吸作用較緩。因此夜溫的上升,導致水稻總產量下降,平均每上升1℃將帶來一成的農損。隨著全球暖化,估計臺灣未來夏季最高溫>32℃的日數將大幅增加,糧食危機終越演越烈。

近年來,氣候的急遽變化對作物影響甚巨,使得世界各國皆發生了許多糧食災害。例如:2009年,台東、花蓮水稻抽穗期間,受低溫影響,陸續出現不稔實的情況。在2011年,冬季持續低溫,出現農作物凍傷、寒害。2012年的美國旱象,造成78%玉米、11%大豆受到重創,又由於全球化的關係,各地農產品價格看漲,主要農產品漲幅在一成到三成之間,這也導致了全球經濟蕭條。

●水資源V.S農業

水稻為半水生植物,平均一公斤的米,需要使用三千到五千公升的水來灌溉,其用水量可達生產小麥、玉米的兩到三倍。近年來,水稻重要產區缺水,造成了嚴重的農損。且水資源的問題不僅僅是缺水,還有淹水危機。例如:連日的降雨造成稻作倒伏,或者颱風帶來豪雨,沖毀農作物,造成農民上億元的損失。

●氣候變遷的因應之道

面對氣候變遷,我們要如何應變呢?我們可以從作物、環境、技術方面來想出因應之道。作物方面,可以進行基因轉殖或是育種,例如:耐旱稻。環境方面,我們可以發展室內栽培設施,例如:日本企業於大樓內種植稻作、設立植物工廠等,使得作物生長不受天候影響;再加上立體化生產,一層一層的「蔬架」不但節省栽種空間,產量也可以因此提升。而技術方面,可以向自然界取法,使菌物和植物互利共生,例如:用益生菌幫助水稻生長。這些方法,其實都是為了培育出保命作物。

什麼是保命作物呢?保命作物就是身處於惡劣的環境之中仍能生長的作物,其特徵如:有高度的環境逆境忍受度、低耗能之生產系統、生長週期短……等。像是樹薯,它不屈於逆境,且易於生長的特質使其成為眾人積極改良的主要糧食。

保命作物的外表即便不是最漂亮、最顯眼的,卻能在極度劣勢中成長茁壯。這就如同人生一般,在這一路的風風雨雨中,即便自己並非最耀眼、最優秀的,但若能頂住壓力,不被壓垮,頑固、堅持的走下去,就能像這些保命作物一樣,在極差的環境下,活出自己最獨特的價值,使他人另眼相看!

●從自然中學習

科學最重要的就是「會觀察」,並永遠保持著好奇心。就拿遺傳學之父孟德爾來作舉例,無論他是因為了解豌豆的生命週期短,能夠有足夠的數據來做子代的推演,或者是幸運的隨手拿了一株豌豆來實驗,無可否認的是,他一定花了很多時間觀察。在仔細觀察過後,你會發現,自然界中有許多值得學習的事物,例如:水稻會預先儲存澱粉,在抽穗時分解成醣類以提供能量,不只是依賴光合作用所提供的養分,這就和我們常說的「不要把雞蛋放在同一個籃子裡」是相同的道理。只要用心觀察,生活周遭處處皆是科學!

●科學的內涵

科學,講述的是一種實事求是的精神。在日常生活中,倘若只是提出假設,僅有空想而不身體力行,那麼社會進步的便會是渺小的;若是能夠勇於假設、實際驗證,不被一次又一次的失敗所阻擋,直至最終開花結果,如此就是追尋科學的真諦。

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日期: 2016/12/14(三) 講師頭銜: 臺灣大學農藝學系教授 講題: 科學綠野仙蹤 地點: 南投-竹山高中 活動照片: 當天講座照片