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有了它,干旱地區(qū)種田也可以有

2018-02-02 08:49:42   

土地和淡水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開(kāi)的兩大要素。

目前,全球可用耕地中只有約三分之一(37%)種植著糧食作物。盡管尚有潛在的耕地可以開(kāi)發(fā),但這些土地由于缺乏基礎(chǔ)設(shè)施、森林覆蓋或存在保護(hù)措施而未被開(kāi)發(fā)。

除土地資源的缺乏,水資源短缺也是大問(wèn)題。

雖然地球表面70%由水覆蓋,但其絕大部分都是海水,只有3%是淡水資源,大部分還以冰的形式存在于冰川和極地冰蓋之中。也就是說(shuō),地球雖然水資源豐富,但只有0.5%是可用的。而這其中有三分之二的水用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

如果我們要減少用水量,就必須促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)朝著更可持續(xù)和高效方向發(fā)展。隨著全球人口的不斷增長(zhǎng),人類需要在更少的耕地面積上用更少的水生產(chǎn)出更多的糧食。

而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)將助力農(nóng)業(yè)可持續(xù)和高效的發(fā)展。

利用海水和無(wú)土栽培

如何用更少的土壤和淡水生產(chǎn)糧食呢?

選擇之一是從儲(chǔ)備的海水中去除鹽分得到淡水。澳大利亞南部的農(nóng)場(chǎng)利用太陽(yáng)能來(lái)提取海水,經(jīng)脫鹽處理后產(chǎn)生淡水,并用于大型溫室的作物種植。不僅如此,這類溫室還通過(guò)水培系統(tǒng)種植作物,無(wú)需土壤,因此可以推廣到土壤貧瘠地區(qū)。這將會(huì)極大地減少炎熱和干旱地區(qū)的淡水使用量。

如果種植者能夠利用更少的水,同時(shí)還能保持同樣的產(chǎn)量,那么水資源的短缺問(wèn)題也將得到極大的緩解。雖然搭建溫室的成本仍是問(wèn)題,但這一選擇對(duì)干旱多發(fā)地區(qū)尤為重要。

超越傳統(tǒng)農(nóng)業(yè):植入抗旱基因

另外一個(gè)選擇即是通過(guò)基因工程的方法讓作物具有抗旱能力。

植物科學(xué)家們正在努力尋找那些能夠讓植物在干旱和半干旱條件下依然生長(zhǎng)良好的基因。比如,是什么基因讓旱稻能夠在干旱的土壤中生存,而水稻則需要在灌溉充足的水田中才能生長(zhǎng)?

一旦確定了抗旱的關(guān)鍵基因,科學(xué)家們就可以利用基因工程的方法將這些基因引入到作物中去。一直以來(lái),種植者都是通過(guò)緩慢而艱苦的選擇育種和多代雜交的方法來(lái)得到抗旱作物品種,而基因工程則可以提供一種捷徑。

最近的一項(xiàng)研究,在不同的鷹嘴豆品種中發(fā)現(xiàn)了多樣化的根系結(jié)構(gòu)。人們希望在未來(lái)的研究中,能夠找出其中使某些根系結(jié)構(gòu)在干旱土壤中獲取水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)方面表現(xiàn)更高效的基因。一旦確定了遺傳因素,科學(xué)家們就能夠直接將這類基因引入植物中,提高植物獲取水分的能力。

植物能夠抗旱的一個(gè)關(guān)鍵因素是一種名為脫落酸(ABA)的植物激素,它能夠提高干旱條件下植物的水分利用效率。不過(guò),脫落酸同時(shí)也會(huì)降低光合作用效率,長(zhǎng)期來(lái)看會(huì)影響植物生長(zhǎng),導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

然而植物并不總是有取有舍:現(xiàn)代作物已經(jīng)失去了一個(gè)能夠讓早期陸生植物(如苔蘚)耐受極度干旱條件的關(guān)鍵基因。正是這個(gè)基因讓早期植物能夠在5億多年前從淡水環(huán)境轉(zhuǎn)移到陸地上來(lái)?,F(xiàn)代沙漠地區(qū)的苔蘚類植物也還會(huì)通過(guò)葉片收集水分,幫助它們?cè)诟稍锏沫h(huán)境中生存。

這是植物科學(xué)家們面臨的最大挑戰(zhàn)。為了得到能夠在最低灌溉條件下生長(zhǎng)、最終有助于緩解水資源匱乏問(wèn)題的改良作物,我們將不得不重新引入這套許多“高等”植物已經(jīng)失去而苔蘚類作物賴以生存的耐旱系統(tǒng)。

全面的科學(xué)研究均得出結(jié)論:目前市場(chǎng)上通過(guò)安全評(píng)價(jià)的基因工程作物是安全的。

然而,一些對(duì)于基因工程的顧慮仍然存在:這其中的部分原因是溝通不順暢。在地球人口大爆炸的今天,人類將面臨諸如糧食危機(jī)、資源緊缺等諸多問(wèn)題,而潛力巨大的基因工程作物不應(yīng)該被忽視。

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