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技術突破!向化學肥料說掰掰

文章提供:諾丁漢大學(The University of Nottingham)

譯/威.法

諾丁漢大學的新技術讓作物能從空氣中吸收氮元素,擺脫危害環境又昂貴的化學肥料

植物生長存活和必要的氮元素(Nitrogen),主要是經由固氮作用(Nitrogen fixation)將氮元素轉化成氨(Ammonia),但是只有非常少數的植物,例如豆科植物(豌豆、綠豆、扁豆等),能夠將空氣中的氮氣經由固氮細菌轉換成氨。絕大多數的植物必須從土壤中獲得氮元素,包括了目前世界上廣植的大部分作物,而這意謂著農業必須仰賴化學合成的肥料。

諾丁漢大學的作物固氮中心主任愛德華寇丁(Edward Cocking)教授,發展出一項能將固氮菌殖入植物根部的獨家技術。他從甘蔗上找到了一株特別的固氮菌,可以生存在所有作物的細胞間質。這項發現的重大突破在於植物所有部位的細胞,都將擁有從空氣中進行固氮作用的潛力。對於農業而言,這項技術的影響力將是空前絕後,所有植物都將獲得大量的氮肥。

身為氮肥與植物科學的首席專家,寇丁教授始終相信我們應該嚴肅的面對化學氮肥造成的環境污染。硝酸鹽(Nitrate)的污染首當其衝,其次是大氣中的氨氣和氮氧化物(Oxides of nitrogen)污染。其中,硝酸鹽對人體健康直接有害,而且也造成河川和海洋的優養化。最近的研究指出,歐洲每一年的硝酸鹽污染造成六百億至兩千八百億歐元的損失。

對於這項稱作「N-Fix」的新技術,寇丁教授說:「讓植物吸收天然的氮肥,可以穩定世界糧食安全的問題。人類是時候該放下石化原料合成的氮肥了,我們對化肥的依賴日益增加,代價卻是更可觀的環境污染以及能源的消耗。」

N-Fix 既不是基因改造,也不是遺傳工程。天然的固氮細菌本身就具有利用空氣中氮元素的能力,我們將這種細菌放置在植物的種子(細胞間質),讓植物的每一個細胞都能夠進行固氮作用。植物的種子會被包覆在一層固氮菌的裹衣裡,讓固氮菌的共生自然發生。互利共生一旦建立,氮肥就自然的產生了。N-Fix 其實就是種子批衣(Seed coating)的固氮技術,解決的我們對化肥的濫用以及氮污染。這個方法對環境友善,而且可以應用在各種作物上,在過去的十年裡,諾丁漢大學進行了全面性的研究,在實驗室、培養室以及溫室,建立了這項技術的原理與應用方法。

諾丁漢大學植物與作物科學的研究在國際上享有盛譽,這裡是基礎兼應用科學的研究核心,研究成果支撐著農學、糧食生產、作物品質和環境保育的發展。這裡也是英國最大的植物學家交流中心。諾丁漢大學商業智庫中心(Intellectual Property Commercialisation)的主任 蘇珊哈克絲塔勃(Susan Huxtable)博士認為,N-Fix 技術將會刷新農業史。「N-Fix 技術可以應用在很多作物上,所以國際市場也會很龐大。N-Fix 技術將會讓農業轉型,同時藉由減少對肥料的依賴,也會讓農民的開支大幅降低。這將會是大學的研究如何改善世界的最好實例。」她說。

諾丁漢大學與氨佐克(Azotic Technologies)生技公司擁有 N-Fix 技術的專利。他們目前正研發著如何將 N-Fix 技術應用在所有作物上並推向全世界。「農業必須轉型,而 N-Fix 技術將會是這個正面轉型的推手。N-Fix 技術有無限的潛力,它將能夠養活世界上貧困地區的人們,而且在這個轉型過程中,還會大量的降低世界對化學合成肥料的需求。」氨佐克生技公司的執行長 彼得布列薩德(Peter Blezard)說。

這個理想已經被實際地成功驗證。實驗室裡的試驗作物被證實提高了氮元素的吸收與固定,氨佐克生技公司正進行著田間試驗,預期將能獲得強而有力的正面結果。氨佐克生技公司接著向英國、歐盟、美國、加拿大和巴西等國家提出技術許可的申請。這些流程預計只需要兩到三年,N-Fix 技術指日可待。

資料來源:World changing technology enables crops to take nitrogen from the air

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