全球升溫3°C等同每天少一餐 氣候危機為何讓食物營養變低、糖分增加？
氣候變化、溫度上升 糧食系統負荷增
植物跟動物不一樣，沒辦法單靠其細胞和組織維持最適合生長的溫度，因此植物的生長和代謝與環境溫度關係密切，當氣候變遷帶來極端天氣變化的同時，農作物的收成量便進而受影響。除了產量可能下跌，作物也可能因為二氧化碳濃度上升而加速生長，讓單一農產的營養價值下降，已經惡化的糧食安全情況更加糟糕。
波士頓諮詢公司（BCG）指出，全球糧食系統正處於「舉步維艱」的困境，全球生產的糧食中有高達1/3被浪費或是未能抵達餐桌就出現損失。世界衛生組織（WHO）預估，全球人口中，每11個人就有一個人面臨糧食不安全問題，更不必說地緣政治不穩定加劇導致的農業生產中斷，以及氣候變遷下，氣溫上升、極端天氣頻率增加帶來的生長季節難以預測問題，也會對現有的農產產區造成進一步傷害。
發佈在《自然》期刊（Nature）的一份研究顯示，全球均溫每上升1°C，農業產能減少的量換算下來相當於每人每天減少120卡路里，約占當今全球平均消費量的4.4%，而照這個規律計算，史丹佛大學杜爾永續發展學院的研究作者項中君（Solomon Hsiang）指出，假設到2100年升溫3°C，基本上等於地球上的每個人都放棄吃早餐。而此時的全球農業減產將下降達24%。
現階段的地球均溫，已經比工業化前高出約1.5°C，即使農民提早預警、投資更好的肥料、灌溉技術甚至是更適合生長的種子品種，為期更久的乾旱和熱浪，以及難以預測的降水頻率和強度仍會持續「吃掉」產量，在最好的情況下，至本世紀末前，調適措施也僅能彌補全球產量損失的1/3。
不只產量降低 作物營養價值也下降
研究分析了54個國家、1.2萬個地區中，提供人類2/3以上熱量的六種主要作物（玉米、大豆、稻米、小麥、木薯、高粱）。研究發現，除了水稻可能受益於夜間較高的氣溫，產量有50%機率增加外，其他重要的糧食作物如小麥、玉米、大豆和大麥等，本世紀末前產量下降的可能性仍高達70%至90%。
研究也發現，世界上許多國家的高價值作物將受到特別嚴重的影響，美國、中國東部、中亞、非洲南部和中東等糧食產區的玉米產量可能下降40%；美國、中國、俄羅斯和加拿大的小麥產量可能下降40%，而美國的大豆產量可能下降50%。其中一些最富裕的國家將受到最嚴重的打擊，像是美國除稻米以外的主要農作物都將減產40%至50%。
即使對那些當氣候變化發生後，生長得更快、更大的作物來說，這也並非是一個好消息，在《工程學》（Engineering）期刊發表的另一份研究即揭示了，二氧化碳變化「有得必有失」的複雜作用。
該研究指出，對於水稻、玉米、小麥等大多數植物來說，較高的二氧化碳濃度確實會增強光合作用並提高生長率，但是這並非毫無代價，因為這意味著氮含量將減少，並削弱植物生產蛋白質和胺基酸的能力。一段時間後，作物體內的鈣等關鍵礦物質和抗氧化化合物的成分就會開始減少，導致營養成分下降。
其他磷、硫、鐵等礦物質和小麥內的蛋白質含量，則會因二氧化碳含量升高，提升了作物中糖的濃度而遭到稀釋。在同樣的餐飲條件之下，長期下來，卡路里升高、蛋白質和維生素變少，會損害人體免疫並影響健康，甚至會蔓延至以作物為食的牲畜，產出營養價值低的肉、奶或蛋，對蛋白質營養不良和微量元素缺乏症已很嚴重的貧窮地區帶來衝擊。
各國「麵包籃」大受衝擊 糧食體系應全面審視
如果產量減少、營養價值減少還不夠糟，那人們有沒有辦法透過增加耕地來解決呢 ？
根據一份發佈在《自然食物》（Nature Food）期刊上的研究，與當前氣候相比，在比工業化前高出1.5°C、2°C、3°C及4°C的四種暖化情境下，在僅升溫1.5°C時，30種主要作物中就有近一半面臨潛在宜耕種土地銳減的威脅，升溫超過2°C後，在某些情境下，部分耕地減少比例甚至會超過50%。
事實上，溫度對於作物產量的變化雖然很顯著，但其實並非線性，全球產量下降最多的並不是本來最炎熱的區域，反而是平均氣溫適中、位於統計數據中間50%的區域，會面臨最大的產量損失。主要原因是因為炎熱地區的作物多半已較為適應高溫，當溫度進一步升高時，所受影響會減少，而寒冷的地區則會得利於暖化。
這些中間區域大多落在高收入國家，並且是許多被稱為「麵包籃」的重要農業產區，受到氣候變遷的影響更大、適應性更為有限，也造成了全球更大的糧食安全風險。
當然，部分氣候變遷風險衍伸自固化的農業生產策略，如採購對象為單一的主要種植區、容易受氣候和病蟲害影響的「單一品種陷阱」（Single-Variant Trap），以及缺乏技術創新的科技停滯問題等。波士頓諮詢公司指出，決策者可透過積極推動創新、開創氣候智慧農業、引入預測性人工智慧（Predictive Al），以及改善物流、減少對脆弱作物和地區的依賴性以強化多元性產品組合等方式，來增加供應鏈韌性並減少衝擊。
儘管如此，調適做得再好再多，最後仍須面對氣候變遷的不爭事實。英國利物浦約翰摩爾斯大學的博士生埃克勒（Jiata Ugwah Ekele）強調，人們必須全面思考生產足量且促進健康、公平和韌性的新糧食體系，因為食物不僅僅是卡路里，也是人類發展和氣候調適的基礎。
參考資料
- Impacts of climate change on global agriculture accounting for adaptation, Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09085-w
- Exploring the Impacts of Elevated CO2 on Food Security: Nutrient Assimilation, Plant Growth, and Crop Quality , Engineering, DOI: https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.12.018
- Climate change threatens crop diversity at low latitudes, Science, DOI: https://doi.org/10.1038/s43016-025-01135-w
- BCG（2025年5月1日），Building Resilience in Agrifood Supply Chains
- Carbon Brief（2025年4月3日），Half of global croplands could see a drop in suitable crops at 2C of warming
- Earth.com（2025年7月11日），Climate change is making our food less nutritious
- ScienceDaily（2025年7月10日），Bigger crops, fewer nutrients: The hidden cost of climate change d
- Cosmos（2025年6月19日），Climate change is eating into our food supply – and adaptation might not be enough
- Cosmos（2025年3月15日），Rising CO2 threatens crop nutrition and global food security
- CNN（2025年6月18日），Children born now may live in a world where the US can only produce half as much of its key food crops
- Forbes（2025年6月18日)，U.S. And Europe Face 40% Drop In Food Production, Scientists Warn
※本文轉載自《低碳生活部落格》，內容由台達電子文教基金會及環境資訊中心共同企劃。原文標題：〈全球升溫3°C等同每天少一餐 氣候危機為何讓食物營養變低、糖分增加？〉，文：李昱德
