農業革命的綠葉學者

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Jean-Baptiste Boussingault 肖像。 圖片來源:Wellcome Trust

今天農業技術日新月異,現代化自動化增加農產以滿足全球不斷膨脹的糧食需求。其實,在此之前,科學家經歷過漫長的接力長跑,尋找促進農業生產,增加產量的方法。而在芸芸學者中,法國化學家 Jean-Baptiste Boussingault 承先啟後,糾正前人研究謬誤,去蕪存菁,為大量生產化肥、確立光合作用方程式,乃至開創食物營養學,下了重要的一著。

Boussingault 出生於 1802 年 2 月 2 日,本業原是礦物學家,30 多歲才投身農業化學及植物生長學研究。這時被後人稱為「肥料工業之父」的 Justus von Liebig 在研究有機化學上已小有成就,並於 1840 年發表「有機化學在農業和生理學中的應用」,講述化學肥料如何提高農作物產量和質素,後來更發現氮對於植物生長至關重要,立下重要里程碑。毫無疑問 Liebig 的成就對農業發展居功至偉,但他的論點其實不盡正確:他誤會了植物吸收氮氣的來源。

Boussingault 的實驗農場。 圖片來源:Wikimedia Commons

1837 年,Boussingault 成為首個展開實驗驗證氮在光合作用中的角色的學者。此後他在法國亞爾薩斯建立了全球史上第一個農業試驗站,在那裡進行大量實驗,包括不同食物中的氮含量、各種小麥中的麩質含量、動物身體能否自行代謝碳水化合物成脂肪等等。最終他證實動物只能透過進食吸收氮;而與前者相反,植物實際上可直接透過呼吸吸收空氣中的氮 —— 推翻了 Liebig 此前認為植物只能從土壤中吸收氮的說法。

Boussingault 葬於法國著名的拉雪茲神父公墓內。

這一連串實驗,不單為日後的營養學研究領航,幫助確立氮循環概念雛型,亦因為他發現大氣中的氮能被植物取用,開啟了無土水耕,啟發德國化學家 Fritz Haber 於 1910 年創出結合大氣氮氣與氫氣合成為氨的「哈伯法」,氮肥因而得以大量生產,輾轉成為打開高產量農業時代的契機,撐起其後急速擴張的全球人口食物供應。不得不提的是,大量應用氮肥最終遺患不少,例如造成死亡海域、土壤酸化等,而這也是後話了。

及至 1864 年,Boussingault 又在已有眾多學者涉足的光合作用研究中獲得突破。他量度植物在光合作用中釋放氧氣及吸收二氧化碳,發現兩者比例約莫均等,他的發現催生了光合作用化學方程式,準確反映植物如何利用二氧化碳、水和光能量轉換成供應能量的葡萄糖,並釋放氧氣。

作為化學及農業研究先驅,Boussingault 的成就並非最突出,亦始終不若其他學者為人熟悉,然而他為農業革命奠基,卻是功不可沒的一塊綠葉。