科學期刊《自然－通訊》（Nature Communications）於2023年9月26日公布的最新研究指出，蚯蚓在全球糧食生產中扮演相當重要的角色，這種被分類在環節動物門（Annelida）的無脊椎動物，對糧食年產量的貢獻幾乎與產糧大國俄羅斯一樣多。
該研究團隊表示，若將蚯蚓看作是一個國家，其每年能產出1.4億噸糧食，等於「蚯蚓國」可成為全球第四大糧食生產國。而俄羅斯2022年的糧食生產量為1.5億噸，今（2023）年的產量預估落在1.2億噸左右，即蚯蚓在2023年的糧食產量還可能略高於俄羅斯。
研究另透露，蚯蚓所貢獻的1.4億噸糧食產量約佔全球玉米、稻米、小麥與大麥總產量的6.5％，以及大豆、碗豆、扁豆、鷹嘴豆等豆類產量的2.3％，而蚯蚓對於豆類的貢獻較小，推測與豆科植物具備固氮作用（Nitrogen fixation）能力有關，因此對於蚯蚓的依賴較小，較不會同稻米、小麥等穀物一樣從蚯蚓對土壤有機氮素礦化（Mineralization）的過程中受益。
《衛報》（The Guardian）闡明，科學家其實很早就觀察到蚯蚓可以讓農作物生長的更好，英國博物學家達爾文（Charles Darwin）於1881年便已記錄下這一發現，但當時並沒有研究表明蚯蚓對土壤及作物究竟能帶來多大的益處。
科羅拉多州立大學（CSU）首席研究員、該研究通訊作者豐特（Steven Fonte）對此表示：「土壤是一個相當複雜的生物棲息地，但實際上很少人有仔細去了解土壤生物多樣性對全球農作物產量帶來的正向影響。」
「據我所知，這是全球第一次利用土壤多樣性的角度研究蚯蚓為農作物帶來的益處，我們現在可以肯定的說：『這就是蚯蚓的價值，這是他對全球糧食帶來的重要貢獻。』」豐特補充說道。
蚯蚓如何促進農作物收成？
《衛報》解釋，蚯蚓在土壤挖洞和進食期間，會分解土層內的有機物並使土壤透水、透氣，此舉能有效提高土壤肥力且為更小的有機體供應營養來源，在蚯蚓活動的過程中也有助於改善土壤品質及保存水分。
該研究強調，土壤中的生物群落是支持人類糧食生產及維持生態系統的重要功臣，尤其蚯蚓更是生態系中的工程師，蚯蚓透過改善土壤結構、捕獲及保存更多水分、促使有機物循環以及提升養分的可利用性來幫助植物生長。
此外，蚯蚓也被證實可以促進植物生長激素的產生，同時增強作物對常見土壤病原體的有效免疫反應。然而，雖然蚯蚓和其他土壤中的生物被認為是土壤健康的指標物種，但人們對於這個全球農業生產的重要貢獻者所知甚少。若能更深入的了解蚯蚓對土壤生態系的影響，便有機會構建出更健康的農業生態系統（Agricultural ecosystems）。
《衛報》亦闡明，本研究即是透過分析全球土壤酸鹼度與質地等土壤特性、作物類型、化肥施用量以及各區域的作物產量圖，再與蚯蚓這類物種的全球分布及最新個體數量圖疊加，進而研究出蚯蚓對穀物及豆類收成的潛在影響。
蚯蚓對每個地區的糧食生產量貢獻皆相同嗎？
研究人員指出，蚯蚓對南半球地區的糧食產量貢獻可能比北半球更大，尤其撒哈拉以南非洲（Sub-Saharan Africa）地區有10％的穀物產量、3.2％豆類產量要歸功於蚯蚓，而拉丁美洲及加勒比海（Caribbean）地區亦有8％的穀物生產、3.1％的豆類產量由蚯蚓貢獻。
據悉，蚯蚓對南半球國家作物產量影響較大的結果可能與該區域土壤酸鹼值較低、黏土含量較高以及農民使用較少的化學肥料與農藥有關，更多的時候農民採用糞便和腐爛的有機物取代化肥，此舉有助於增加蚯蚓在生態系中的豐度。
《衛報》另轉述此研究的發現表示，蚯蚓在歐洲及東亞、東南亞對作物生產的影響也具有一定程度的貢獻，這些地區有7.4％的穀物生產量可歸因於蚯蚓的活動，推測與蚯蚓在歐洲的物種個體數量較高、東南亞土壤酸鹼值低於全球平均有關。
至於全球其他地區受蚯蚓影響的結果則較不明顯，研究團隊相信該現象可歸咎於蚯蚓在其他區域的豐度較低、化學肥料使用率較高，以及土壤特性有關，這些因素皆會影響研究團隊基於「蚯蚓對作物收成效用」的觀察。
蚯蚓既然有益農作收成，是否該於不存在蚯蚓的土地引入蚯蚓？
《衛報》指出，全球有高達95％的糧食皆產自於土壤的表土層，《美國國家科學院院刊》（PNAS USA）近期的研究亦發現，土壤蘊含多元且豐富的生命，全世界有90％的真菌、85％的植物以及超過50％的細菌以土壤為家，但由於對土壤的研究當前較為缺乏，所以實際數字恐會更高，這也顯示土壤是地球生物多樣性最豐富的棲息地。
豐特及其研究團隊闡述，土壤的永續管理和土壤整體的健康狀況是農業集約化模式得以進行的關鍵要素，然而土壤的生物多樣性歷來皆被低估。「土壤就如同一個巨大的黑盒子，我們迄今還未完全理解，但我們的研究展示了土壤多樣性是提高農業生產力的重要推手。」豐特這般提及。
豐特也強調，以土壤多樣性的角度來看，儘管蚯蚓對土壤的影響相當顯著，但其他土壤生物亦可能同樣重要，這需要更進一步的研究來佐證。
不過，該研究團隊認為有一點可以肯定的是，團隊專家並不主張在當前不存在蚯蚓的地區廣泛引進蚯蚓，因為該舉措很可能對當地或鄰近的自然生態產生嚴重的不良後果，進而破壞該區土壤生態系的平衡。
該研究建議，若想提升永續農業力度，則外界應將資源投入在農業生態管理及實踐，以此對蚯蚓在內的土壤生物群落有更深入且通盤的認識，這樣才有機會為農業的永續性及土壤復原力帶來改善。
※ 本文經授權轉載自《關鍵評論網》，原文標題〈研究：蚯蚓每年貢獻1.4億噸糧食堪比俄羅斯，「蚯蚓國」可成為全球第四大糧食生產國〉。不適用CC共創授權條款。
參考資料
- Steven, J. F., Marian, H. & Nathaniel, D. M. （2023），《Nature Communications》，Earthworms contribute significantly to global food production
- 衛報（2023年9月29日），Earthworms help produce as much grain as Russia, say researchers
- 衛報（2023年8月7日），More than half of Earth’s species live in the soil, study finds
- 衛報（2022年11月25日），Humans v nature: our long and destructive journey to the age of extinction
