为什么仙人掌那么耐旱（仙人掌可成新生质能源）

许多仙人掌类植物外形可爱讨喜，组合成疗愈的多肉盆栽后能给多肉迷生活增添许多乐趣（注）。多肉植物可不仅止于此，美华达大学里诺分校研究人员最近发布一项研究指出，仙人掌既耐热又耐旱，将可在极端气候期间为人类提供燃料和食物，是继大豆和玉米之后另一种重要经济作物。

气候变迁改变对作物的需求

根据气候变迁模型（climate change models）预测，全球各地遭遇长期干旱的天数与强度都将逐年增加，导致气温升高且供水量减少。由于许多经济作物如稻米、玉米和大豆等，生长都有温度上限也需要足够水分，内华达大学生物化学暨分子生物学系教授约翰库什曼（John Cushman）指出，由于气候变迁，干旱地区将更为缺水，最终会影响玉米和大豆等农作物之产量。

华尔街日报今年（2021）1月报道，美国中西部气候干旱引发粮灾，美国玉米、大豆价格已飙升至6年来最高点，人类有必要寻求其他耐旱又耐高温的新兴经济作物，以应对全球气候变迁考验。

仙人掌为何能耐热又耐旱？

仙人掌是如何适应沙漠干旱炎热的气候条件呢？多数植物在白天进行光合作用时气孔会打开以吸收二氧化碳，并利用阳光能量将二氧化碳转化为糖类、淀粉，但此时水分会由叶片气孔蒸散流失，气温愈高水分丧失愈多，因此需水量高又不耐炎热。

仙人掌则只在夜间打开气孔吸收二氧化碳，由于此时气温较低，所以能大幅降低水分流失量；而仙人掌于夜晚所吸收的二氧化碳会先以苹果酸形式存储于细胞液泡内，待白天再释放出二氧化碳并参与光合作用。

墨西哥人对仙人掌的利用

到过澎湖旅游的朋友应该品尝过仙人掌冰，事实上在墨西哥等干旱地区，早已培育出可食用的“蔬菜”仙人掌品种，并发展出凉拌、清炒、煎烤等料理方式；而仙人掌的果实成熟后，色泽鲜艳水分充足又富含营养价值，已被当成水果食用。此外，有墨西哥农场企业开发仙人掌果发酵以产生沼气（生质燃料，biofuel）为自家农机提供动力，节省约三分之一燃料成本。

替代化石燃料的第一项长期田间试验

借鉴墨西哥的经验，内华达大学库什曼教授团队进行了一项为期5年的研究计划，调查将仙人掌作为经济作物之各项特性。该研究由内华达农业实验站（Nevada Agriculture Experiment Station）和美国农业部国家粮食暨农业研究所（US Department of Agriculture’s National Institute of Food and Agriculture）共同出资，是美国针对仙人掌属物种作为发展“生物能源”（bioenergy）原料、以替代化石燃料的第一项长期田间试验。

研究结果表明，梨果仙人掌（学名：Opuntia ficus-indica，又名食用仙人掌）的果实产量相当高，且耗水量仅有现行生物能源作物（玉米、甘蔗）五分之一，该研究成果已发布于今年（2021）一月的《全球生物变迁──生质能源》（Global Change Biology-Bioenergy）期刊。

由于仙人掌的效益与玉米、甘蔗相当，消耗水量很少又具高耐热性，这使它们成为更具气候适应性的作物。

推动进一步的研究

2019年，库什曼教授在美国农业部干旱土地植物遗传资源中心（National Arid Land Plant Genetic Resources Unit）就已展开一项研究计划，寻找重要的仙人掌遗传特征及种源，希望培育出产量更好的新品种并优化栽培条件。

任何事物都需要精益求精，库什曼说：“我们需要一种能快速生长并产出大量生质能源的仙人掌。”此外，库什曼还希望能利用仙人掌基因来提高其他农作物抗旱的能力。由于仙人掌保留水分的方法之一是在白天关闭气孔以防止水分流失，他希望能将相关基因植入其他作物之中，以提高其抗旱性。

全世界约有42%土地为不适合多数作物生长的半干旱或干旱地区，若能用来种植仙人掌，将能提供庞大的生质能源；如不采收，更可以从空气中吸收二氧化碳，成为对抗地球暖化的生力军。台湾近来遭遇60年来最缺水旱象，水稻、梨、桃、葡萄和西瓜以及茶叶等对缺水敏感之作物生产遭遇严峻考验，研发耐旱作物品种将成为必须正视的课题。

注：多肉植物是一类植物统称，用来代表有胖胖的叶子或茎的植物，它们分别属于不同科的植物（如大戟科、番杏科等），仙人掌则专指来自于仙人掌科家族的植物。

（首图来源：pixabay）