豆類作物當綠肥還是輪作？問問老祖先吧！—— 2016國際豆類年

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

• 作者 / 保羅．納斯爵士（Sir Paul Nurse）
• 譯者 / 邱佳皇

編按：筆者是知名遺傳學家和細胞生物學家，致力於控制細胞複製的研究工作，也就是所有生物生長和發展的基礎。於 2001 年獲頒諾貝爾生理學／醫學獎（Nobel Prize in Physiology or Medicine），同時也是阿爾伯特．愛因斯坦世界科學獎、拉斯克獎與皇家學會科普利獎章的獲獎者。

在本書中，保羅．納斯用優美、詼諧的語調幫讀者上了一堂生物學簡史，引領我們思考科學家長久以來追尋的生命之謎，讓讀者彷彿身歷其境、穿梭在各個時代的實驗室裡，感受那些科學發現過程的挫敗和欣喜。並除了學術理解，更希望帶給讀者哲學性的思考能力。

我有兩個女兒和四個孫子，他們所有人都極為與眾不同。比方說，我其中一個女兒莎拉是一名電視製作人，另一個女兒艾蜜莉是物理學教授。但她們有些特徵還是會和彼此、和她們的孩子或我與妻子相同。家人之間的相似度可能很高或只有部分相似，相似的地方包括身高、眼珠顏色、嘴巴或鼻子曲線，甚至一些特別的習性或臉部表情等。家人之間也會有很多差異，但無法否認的是，每代之間都有延續性。

所有生物的父母和子女間，一定會有某種程度的相似，那是亞里斯多德和其他古典時期思想家很久之前就認證的理論，但生物遺傳的基礎一直是個難解之謎。多年來出現過各種解釋，但有些解釋在今日看來有些古怪。比方說亞里斯多德就認為母親對孩子的影響只有在腹中的成長，就像某種土壤品質對植物的影響，只有從種子到發芽的階段而已。有些思想家則是認為遺傳基礎是來自「血液的混合」，也就是說孩子是從雙親那邊獲得平均的特徵。

直到發現基因後，我們才更加了解遺傳的運作方式。基因不只幫助我們理解家人間複雜的相似性和獨特性，也是生命用來建造、維持和繁殖細胞的關鍵訊息來源。更進一步說，基因也是細胞製造的有機體的關鍵訊息來源。來自現位於捷克布爾諾修道院的孟德爾（Gregor Mendel），是第一位解開遺傳學神祕面紗的人。但他的研究標的並不是人類費解的遺傳型態，而是用豌豆這種植物進行謹慎的實驗，而他所研究出來的概念，最終引導我們發現目前稱之為基因的遺傳單位。

孟德爾不是第一個用科學實驗來探究遺傳學的人，甚至不是第一個用植物來尋找答案的人，有些更早期的植物育種家描述了植物的某些特徵如何以不如我們預期的方式代代相傳。兩種不同的親株植物混種後的下一代，有時候看起來會像兩種的混合。比方說，將紫色花和白色花混合後可能會產生粉紅色的花；但有些特徵則會在某個世代中扮演主宰角色，比方說紫色花和白色花的下一代是開出紫色的花。早期的研究先驅集合了許多有趣線索，但當中沒有人能完全解釋基因如何在植物中發揮遺傳效用，更別說如何在所有生物，包括人類上，發揮效用了，而那正是孟德爾在豌豆實驗中所開始揭露的事情。

在 1981 年冷戰中期，我進行了一場自己的朝聖之旅，前往位於布爾諾的奧古斯丁教派修道院，看看孟德爾曾經工作的地方，那是當地成為如今的觀光勝地前很久的事。當時野草叢生的花園大得驚人，我能輕易想像孟德爾曾經在那裡種植著一排排豌豆的情景。他曾經在維也納大學攻讀自然科學，雖沒有成為合格教師，但他並沒有遺忘自己在物理學方面所受的訓練。他明白自己需要很多資料，因為龐大的樣本更有可能發現重要的模式。他有些實驗包含了一萬多種不同的豌豆植物，在他之前未曾有植物育種家採行過如此縝密和大量的方式來進行研究。

為了降低實驗的複雜度，孟德爾只專注在有顯示明確差異的特徵上。他多年來小心記錄他所設計的混種結果，並發現了其他人沒注意到的模式。更重要的是，他觀察到在這些豌豆中會有特定比例出現某些特徵，特定比例缺少某些特徵，像是特定花色或種子形狀等。關鍵之一就是孟德爾用了數學級數的方式來描述這些比例，這讓他可以主張豌豆花內的雄性花粉和雌性胚珠含有他稱為「元素」的事物，這些元素就和親株的不同特徵有關聯。當這些元素透過受精結合，就會影響下一代植物的特徵。但孟德爾當時並不知道這些元素是什麼，或者會怎麼運作。

當時有個有趣的巧合，另一位知名的生物學家達爾文（Charles Darwin）大約在同一時間也在研究金魚草這種植物的混種，他觀察到類似的比例，但並沒有試著解釋那些數值可能代表的意義。總之，孟德爾的研究幾乎被當代完全忽視，直到一整個世代後，才有人認真看待他的研究。

接著，在約莫 1900 年時，有一些獨立研究的生物學家重複了孟德爾的研究，將這些研究進一步發展，並開始對於遺傳如何運作這件事做出更明確的預測，進而促進為了紀念孟德爾而命名的「孟德爾定律」和遺傳學的誕生，世界開始注意到這個議題。

──本文摘自三采文化《生命之鑰：諾貝爾獎得主親撰　一場對生命奧祕的美麗探索》/ 保羅．納斯爵士，2021 年 12 月，三采。

• 作者 / 彼得．渥雷本
• 譯者 / 王榮輝

當我們擁抱一棵樹，沒有任何電氣作用發生——因為我們和樹木具有相同的電壓，這是截至目前為止可以確定的。然而，樹木難道不能至少以其他某種方式，來感知人類的觸碰嗎？

它只是想保護自己

有一種可能發生在幼樹身上的現象—— 向觸性形態發育（thigmomorphogenesis），即植物在被觸摸後，生長會變得較為緩慢。舉例來說，只要每天撫摸自己種植的番茄幾分鐘，就會造成減緩增高且形成較粗的莖軸的現象。

風也會在植物身上引發相同的行為模式：較低的高度能降低風作用在根部的槓桿力，此外，較粗的莖也更有益於穩定番茄株。這當然也適用於動物擦身而過時所造成的活動，因為較不穩固的植物便容易因此曲折。因此，番茄或其他小型的樹木很有可能在它們的遺傳清單中，有著對這種接觸（不僅僅是對風）的反應。

科學家發現，被如此觸碰的受試樣本會產生更多的茉莉酸（jasmonic acid）。這種酸不僅會改變高度的增長，還會刺激植物，促使莖條變粗，讓植物更加穩固。特別是太少受到光線照射的室內植栽，往往會有根單薄、不穩固的主幹，這種現象就更明顯。

如果期待擁抱一棵樹後能獲得正面的回應，那麼以上這些資訊肯定令人大失所望。因為，前述的反應其實只是某種防禦策略，用來對抗不利於植物的外部影響。此外，如果樹木得要從中察覺些什麼，必然要能感受壓力，應該要能感受到圍住其樹皮的手臂。一定程度的壓力敏感度確實是有，只不過範圍、大小不盡相同。舉例來說，如果有棵相鄰的樹木或有根金屬柱壓在某棵樹的樹幹上，這棵樹就會開始繞過障礙物生長。不過，所施加的力必須很大，尤其還要持久——人類的擁抱無法滿足這兩個因素。特別是大型樹木，還具備厚實樹皮，這些樹皮在較外圍的區域裡僅由死去的細胞組成，因此所能有的感覺，恐怕和我們的頭髮差不了太多。

如大腦一般的樹根，討厭壓力

相反地，我們倒是能在另一個完全不同的區域找到很多感覺，那就是樹根：樹木會利用具有類似大腦結構的根尖在地底延伸，根尖會觸碰、品嘗、檢查並決定，往哪與如何繼續前行。譬如說有塊石頭擋住了路，感知構造就會察覺到它，從而另闢蹊徑。因此，愛樹者所尋覓的觸感不是在樹幹上，而是在土地裡。如果聯繫能成功，那麼樹根該是第一個位址。此外，樹根還有其他的優點，不僅相對易達，而且有別於樹在地面上的部位，它們連在冬日裡也一樣活躍。只不過，樹根既不喜歡壓力、也不喜歡新鮮空氣；所以，硬把那些脆弱的構造從地下掘出來沒有什麼意義，因為光在陽光下待上十分鐘，就宣告了樹根組織的死亡。

不過，最新的科學知識倒還有其他可供參考的建議，例如樹木的脈搏。脈搏？樹木當然沒有人類的這種心臟，但也需要類似的東西，否則樹木體內最重要的一些流程便無法運作。

樹木也會日出而作，日落而息！

血液之於人類，正如水之於樹木。關於如何將水運上樹冠，這一切究竟是如何發生的，迄今仍是未解之謎。

任職於匈牙利蒂豪尼（Tihany） 巴拉頓湖沼學研究所（Balaton Limnological Institute）的安德拉斯．茲林斯基（Andrάs Zlinszky）博士，倒是讓這個幽暗的謎團露出一絲曙光。早在幾年前，他就和來自芬蘭和奧地利的同事一起觀察到，樺樹會在夜間休息：科學家在無風的夜晚裡用雷射測量樺樹，發現樹枝下垂達十公分；而隨著太陽升起，樺樹會再度甦醒，研究人員便稱此為樹木真正的睡眠行為。

這項發現顯然讓安德拉斯．茲林斯基大為振奮，因為他又繼續與同僚安德斯．巴弗德（Anders Barfod）研究了另外 22 種不同的樹木。他再次發現到樹枝的起伏，只是節奏會有所不同；樹枝不僅會在晝夜變化時發生起伏，每三到四個小時，也會有所起伏。採取這種策略的原因會是什麼呢？科學家把目光聚焦於水的運輸上——樹木會在這些時間間隔裡進行泵水運動，這合乎邏輯嗎？畢竟，其他的研究人員在此之前已經確定，樹幹的直徑會定期縮小 0.05 公釐，藉以再次擴大。科學家是否發現了某種脈搏的蹤跡，其會藉由收縮將水逐步向上推送？這是不是一種緩慢到我們迄今都未曾察覺的樹木脈搏呢？茲林斯基與巴弗德提出了這種假設，作為對自身觀察的合理解釋，從而也將樹木往動物界推了一步。

遺憾的是，每三、四小時一次的脈搏跳動實在太慢，即便是最最敏感的人，在擁抱樹木時也不可能感受到，因此我們在這裡也不會發現任何可感知的樹木信號。

植物聽得到我們說話嗎？

接下來，我想再仔細觀察一下與樹木聯繫的最後一種可能，那就是：我們的聲音。這是人類最重要的溝通工具，有不少人會嘗試與樹木或自己所栽種的室內植株交談。「嘗試」是什麼意思？意思就是：他們這麼做，而且期望植物能以某種方式回應。此外，也有一些葡萄農會在果園裡播放各式各樣的音樂，而且認為自己知道，哪一種音樂類型有助提高葡萄的產量。

在所有這一切的背後，是否存在真相的核心——植物究竟能否聆聽？

對後面那個問題，我可以大聲地回答：「能！」早在幾年前，研究人員就對阿拉伯芥（Arabidopsis thaliana）做過這方面的實驗。研究結果顯示：阿拉伯芥的根部會依循頻率為 200 赫茲的敲擊聲定向，並朝相應的方向生長，同時也能產生如摩斯電碼般運作的聲響。

豌豆可以分辨聲音的真偽？！

西澳大學（University of Western Australia）的莫妮卡．加利雅諾（Monica Gagliano）發現，豌豆可用根部聽到在地底下流淌的水，為此在土地裡埋了三根管子：第一根管子裡只有錄音帶播放出的沙沙聲、第二根管子裡有實際的水流、第三根管子裡則有人為的流水聲——受試植物並未受到愚弄，只會扎根於真正的水上；但如果它們不渴，就不會表現出任何活動。然而，這真的算是聆聽嗎？加利雅諾及其團隊認為，在這種情況下，根部應該確實有受到潺潺聲響的刺激，這也正是他們所觀察到的。

植物（從而也包括樹木）是聽得到的。正如人類，它們也會針對性地運用自己的能力。就像我們之所以很少聽到超音波，是因為我們並不需要，植物同樣也只會去傾聽那些對它們來說重要的事物，例如地下的流水。然而，前面所提到的，那些播放古典樂來刺激葡萄生長的報導，該怎麼解釋？那些和樹木說話的經驗談，又該怎麼說？如果冷靜地進行科學觀察，那麼根部的聽覺能力對此恐怕毫無貢獻，因為它們是埋在地下的，所以相對受到了良好的隔音。因此，我們必須環顧其上的區域，仔細審視樹幹、枝條與葉片，可有任何對聽覺有反應的跡象嗎？

被阿拉伯芥已讀不回

西德廣播公司（WDR）的一個團隊在利希研究中心（Forschungszentrum Jülich），讓向日葵持續數日暴露於不同的聲響下，其中也包括了古典音樂。結果顯示：暴露於不同聲響下的植物之間，並無任何生長差異。也許音樂是錯誤的切入點——應該尋找對植物來說真正重要的聲響。

譬如說毛毛蟲的啃咬聲，又會如何呢？這對綠色植物來說，意味某種致命的危險。這正是美國密蘇里大學（University of Missouri）所研究的主題：研究人員將毛毛蟲置於阿拉伯芥的樣本上，藉助微小的雷射反射鏡探得同樣也讓莖有所震動的那些微小波動。如果研究人員利用這些波動去欺騙其他未受蟲害的受試植物，它們就會產生出在遭受攻擊時，會特別大量產出的防禦物質。相反地，對相同頻率的風聲或其他聲響，受試植物則是「無動於衷」。

所以阿拉伯芥是聽得見的，這也完全有道理可循。透過聲音的警告，甚至可以在一定距離外提前察覺危險，進而做好相應的準備。特別重要的是：它們會忽略不會構成威脅的聲響——這可能包括了人類的言語，還有各種不同類型的音樂。真可惜！要不然，那些報導農作物能欣賞古典樂和搖滾樂的新聞，其實還挺美妙的。

不過，在音樂中是否存在著近似毛毛蟲啃咬的部分，倒是有待釐清。如果真是這樣，那麼這種事情或許就能說得通了；不過，如此一來，莫扎特的音樂就不是被植物所欣賞，而只是遭到誤解罷了！

我完全可以理解與樹木交流的必要性。坐在這些龐然大物底下，撫摸著樹皮，安全感倍增；如果對於我們的存在、甚或我們的觸碰，樹木能有什麼主動或被動的回應，那麼這一切就都圓滿了。我不會否認，這種事情是可能的；只不過，至少保守的科學，迄今對此尚無證據。

不過，即使這是事物的最終狀態，難道一定非得要有個回應不可嗎？難道不會是，人類與樹木活在完全不同的世界裡？畢竟，在樹木存在於地球上的那些年年歲歲中，我們人類存在的時間僅僅只占了 0.1%。雖然樹木顯然對所有的這一切無感，但反過來說，在人體裡卻肯定會有某種反應；關於這點，我將在後頭進一步的說明。就目前的情況來說，如果我們在與樹木接觸時能有良好的感覺，而且，在最好的情況下，能讓樹木好好過著它們的野生生活，這暫時也就足夠了。

豆類作物可以作為綠肥（green manure），這在農業上已經廣被應用了。事實上，中國在漢朝時便已經發展出複雜的輪作系統，將土地分成三份，第一年夏天第一塊地種黍、第二塊地種小米、第三塊地種大豆；每一塊地以黍→小麥→大豆→小米的順序輪作，田地的養分會因為有大豆加入輪作而不至於缺氮，而每年都可以有小米、黍、大豆、小麥可吃（參 1）。

不過，近代的綠肥，卻是將豆類作物（pulse crop，泛指一年生的豆科植物，參 2）種在田地裡，在開花後、結子前將它們的莖與葉割下後，將莖葉耕入土中或是留在土壤表面作為覆蓋。等到次年在田地裡種植其他非豆類作物時，去年的豆類作物便「化做春泥更護花」了！

在這樣的操作下，所選擇的豆類作物便不一定要是大豆、蠶豆這類可以食用的豆類作物了；只要是豆科一年生的植物都可以採用。

可是，這樣的操作，在種植綠肥的那段時間，農夫是沒有收入的。難道綠肥真的就只能夠當作肥料使用嗎？與漢朝的老法子相比，究竟是把豆類拿來輪作好，還是直接當作綠肥好呢？

加拿大農業及農業食品部萊斯布里奇研究中心（Agriculture and Agri-Food Canada Lethbridge Research Centre）的研究團隊，比較將豌豆（Pisum sativum）、蠶豆與野豌豆（chickling vetch，Lathyrus sativus）作為綠肥，或是列入輪作系統，兩種不同的操作對於往後數年土壤中氮與碳含量變化的影響（參 3）。

研究發現，以豆類植物作為綠肥時，超過百分之八十的氮與碳都在第一年釋放到土壤中了。第三年以後，只有百分之三到五的氮與碳釋放出來。相對的，當我們把豆類植物列入輪作系統時，雖然第一年釋放的氮與碳較少（百分之七十的碳、百分之六十三的氮），但是到了第三年，還是有不少的氮與碳（氮百分之十三到十六，碳百分之九到十八）釋放到土壤裡。而且，比較豌豆與蠶豆發現，輪作能提供的碳與氮，相較於綠肥要多一倍。

除此之外，豌豆、蠶豆與野豌豆裡面，固氮效果最好的是蠶豆與野豌豆；尤其當把蠶豆納入輪作時，能固定的氮量更高。考慮到蠶豆是很好的食物（對蠶豆症患者除外），研究團隊建議可以把蠶豆納入輪作系統，而非只充作綠肥使用。如此一來，農夫可以有蠶豆作為收成的一部分，比單純將豆類作物當作綠肥的收益更高；且蠶豆在種植後數年，都會持續釋放出氮與碳，農夫也可以調整肥料的使用量，降低成本；再加上輪作可以使得單一作物的害蟲無法持續繁殖，真的是一舉數得唷！

我們不知道為何古人選擇輪作而非綠肥，畢竟古代的中國人並沒有將實驗數據一一整理留下的習慣；不過，看到加拿大的研究團隊的成果，不論古人是湊巧也好、是實驗後刻意的選擇也好，看來老祖宗們還真的走了一條經濟又方便的路呢！

參考文獻

1. T.R. Sinclair,C.J. Sinclair. 2010. Bread, Beer and the Seeds of Change：Agriculture’s Imprint on World History. ISBN：9781845937058
2. Wikipedia. Pulse (legume).
3. Newton Z. Lupwayi and Yoong K. Soon. 2015. Carbon and Nitrogen Release from Legume Crop Residues for Three Subsequent Crops. Soil Science Society of America Journal. 79 (6): 1650 DOI: 10.2136/sssaj2015.05.0198

編按：「紅豆！大紅豆！（芋頭！）ㄘㄨㄚˋㄘㄨㄚˋㄘㄨㄚˋ，你要加什麼料？」各種豆類不只是吃銼冰的好配料，它們默默成為我們生活中無比重要的一部分。 2016 年是國際豆類年，臺灣大學科學教育發展中心（CASE）針對各種常見豆類的基因體密碼作介紹，讓我們能更了解其中的「豆」知識。

本文原出自臺灣大學科學教育發展中心，其他單位需經同意始可轉載。