海水農(nóng)業(yè)的研究與展望

繆錦來 鄭 洲 李光友

摘要海水農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢,具有重大戰(zhàn)略意義。介紹了國內(nèi)外海水農(nóng)業(yè)的研究現(xiàn)狀及鹽生植物的加工利用情況,并展望了海水農(nóng)業(yè)的發(fā)展模式。

關(guān)鍵詞海水農(nóng)業(yè);鹽生植物;展望

中圖分類號F323.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739(2009)22-0354-01

早在1949年,生態(tài)學(xué)家雨果·博伊科(Hugo Boyko)和園藝學(xué)家伊利莎白·博伊科(Elizabeth Boyko)就提出了海水農(nóng)業(yè)(Seawater agriculture)的概念,當(dāng)時稱之為鹽水農(nóng)業(yè)(Salt-water Agriculture)[1]。半個世紀(jì)以來,各國科學(xué)家為開發(fā)耐鹽經(jīng)濟(jì)植物,發(fā)展海水農(nóng)業(yè),進(jìn)行了不懈的努力。我國從20世紀(jì)60年代開始,先后在鹽生植物的選育、引種馴化和利用生物技術(shù)培育新品種等方面做了大量試驗性研究工作,但由于人力、物力的限制,至今未能形成一定的生產(chǎn)能力。近年來,隨著可耕地面積減少及淡水資源匱乏狀況的加劇,對海水農(nóng)業(yè)的研究已引起國內(nèi)外的重視。

1海水農(nóng)業(yè)研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)40年代以來,在鹽堿土壤上引種和培育有經(jīng)濟(jì)價值的鹽生植物和耐鹽植物研究已取得很大進(jìn)展,為品種選育和大規(guī)模種植積累了豐富的經(jīng)驗。美國亞利桑那大學(xué)環(huán)境研究實驗室,從20世紀(jì)70年代中期開始了海篷子的研究開發(fā)工作,從搜集到的800余種鹽生植物中,成功選育出生存力強(qiáng)、產(chǎn)量高的海篷子品種。海篷子全海水澆灌的大規(guī)模試驗,已在沙特阿拉伯、墨西哥、阿聯(lián)酋、印度等國擴(kuò)大種植。另外,以色列從20世紀(jì)70年代開始,利用遠(yuǎn)緣雜交(普通番茄和契斯曼番茄)培育了一系列耐鹽的番茄品系,并已建成利用海水澆灌生產(chǎn)番茄的規(guī)?；S。加拿大耐鹽、耐寒的紫羊茅品系;美國全海水大麥(CM72和GH619),耐50%海水的春小麥品種,耐70%海水的番茄;印度耐80%海水的春小麥等,都是利用現(xiàn)代生物技術(shù),對現(xiàn)有作物品種經(jīng)海水馴化,逐步淘汰選擇,提高其抗鹽性,最后選育出來的抗鹽品種。

利用培育的植物細(xì)胞或愈傷組織,通過鹽脅迫誘導(dǎo)耐鹽突變體,已在主要農(nóng)作物、牧草、草坪草、煙草、果樹(蘋果、柑橘、小櫻桃等)及林木上取得了成功。對許多蔬菜作物(甘薯、番茄、馬鈴薯、洋蔥、大蒜、茄子、甜椒、菜瓜、豌豆、花椰菜、薺菜、金針菜、胡蘿卜等)也進(jìn)行了相關(guān)耐鹽性的研究,包括耐鹽性的鑒定、評價、生產(chǎn)應(yīng)用論證以及耐鹽突變體的篩選,并已取得一定結(jié)果,但有關(guān)抗鹽耐海水蔬菜突變體的研究和鹽堿灘涂栽培蔬菜應(yīng)用方面的報道仍然很少。

我國早在20世紀(jì)60年代,就從英國引進(jìn)了一種抗鹽植物——大米草;20世紀(jì)80年代以來,又從英國、美國、澳大利亞、意大利等國引種馴化了40余種鹽生植物,現(xiàn)正在進(jìn)行種植試驗,并開展了對野生鹽生植物的調(diào)查與人工栽培試驗,包括鹽地堿蓬、海篷子、黃蒿、單葉蔓荊等濱海鹽生植物,通過人工馴化與選育,培育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)的新品種。利用生物技術(shù)培育抗鹽耐海水蔬菜研究取得可喜進(jìn)展,已獲10余種抗鹽蔬菜品系。

2鹽生植物加工利用研究現(xiàn)狀

盡管開展海水農(nóng)業(yè)的研究和開發(fā)具有重大意義,但其發(fā)展的關(guān)鍵是能否取得好的經(jīng)濟(jì)效益。除了要有好的品種、用較低的成本獲得較高的產(chǎn)量外,一個很重要的環(huán)節(jié)就是要使種植的作物有很好的用途,因此開展鹽生植物的加工利用,特別是深加工技術(shù)研究,提高其附加值,是海水農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。

2.1鹽生植物莖葉的利用

目前,鹽生植物的莖葉主要用作飼料。許多鹽生植物莖葉含有豐富的蛋白質(zhì)和碳水化合物,可以作為家畜、家禽的飼料。除了用莖葉直接作為動物飼料外,還可以從葉子中提取葉蛋白再加以利用。濱藜(Atriplex numularia)鮮葉的蛋白質(zhì)含量為4.7%,干物質(zhì)為18.7%。提取的葉蛋白中,粗蛋白含量可達(dá)55.42%,具有較高的營養(yǎng)價值。鹽生植物的葉子也可作為蔬菜食用,我國沿海居民很早就有食用堿蓬葉的歷史,在國外,嫩的海篷子葉作為食品,稱為“海萵苣”。

2.2鹽生植物種子的開發(fā)利用

有些鹽生植物的種子含有很高的脂肪,其最主要的用途是提取油脂。海篷子(Salicornia bigelovii)種子含有30%的脂肪。鹽生植物的籽油含有豐富的不飽和脂肪酸,海篷子和堿蓬籽油不飽和脂肪酸含量達(dá)90%以上,其中亞油酸含量達(dá)70%左右,還含有α-亞麻酸和油酸等,都是營養(yǎng)價值很高的營養(yǎng)保健油。在我國,利用堿蓬(suaeda salsa)籽提取植物油也已開發(fā)成功。國家海洋局活性物質(zhì)重點實驗室已成功地利用堿蓬籽油制備出共軛亞油酸(CLA)。此外,鹽生植物種籽提取油脂后,其籽粕中含有豐富的蛋白質(zhì),海篷子籽粕中粗蛋白含量為35%左右,堿蓬籽約30%,是很好的飼料蛋白源。

2.3鹽生植物生物活性物質(zhì)的研究

目前對鹽生植物生物活性物質(zhì)研究還較少。以色列的科學(xué)家報告了地中海濱藜的灰具有降低血糖、增加胰島素的功能[2]。埃及科學(xué)家發(fā)現(xiàn)地中海濱藜的不同提取物對蚊蟲幼體、蚜蟲和棉葉蟲有較強(qiáng)的殺滅作用。木堿蓬(Suaeda fruticosa)的提取物具有降血糖、降血壓的作用,血漿胰島素、總膽固醇、LDL膽固醇、VLDL膽固醇、氧化低密度脂蛋白、甘油三脂和游離脂肪酸都有顯著的降低[3],以色列把這種植物列為治療糖尿病的藥用植物。

3展望

通過科學(xué)家的多年研究,利用海水或咸水灌溉,發(fā)展海水農(nóng)業(yè)已取得突破性進(jìn)展,有些國家已建立了實驗農(nóng)場,但還沒有進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)階段。作為未來農(nóng)業(yè)的一種新模式,海水農(nóng)業(yè)值得繼續(xù)深入研究。海篷子只是目前發(fā)現(xiàn)的一種很有前途的可用海水灌溉的經(jīng)濟(jì)植物,其實像海篷子這樣的植物還有很多,我國的鹽地堿蓬就是一種類似海篷子的鹽生植物,其抗鹽性接近海水,營養(yǎng)價值也很大。如果采用海水灌溉經(jīng)過選育和馴化,其抗鹽性還可以提高,在人工培育下其營養(yǎng)成分也會相應(yīng)提高,是一種很有前途的可用海水灌溉的經(jīng)濟(jì)鹽生植物,而且它既可以在亞熱帶生長也可以在溫帶生長,其適應(yīng)性超過海篷子,應(yīng)用前景廣闊。

除了發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)以外,還應(yīng)開展一般鹽漬土壤上種植模式的研究,即所謂鹽土農(nóng)業(yè)。如何在鹽漬土壤上種植農(nóng)作物,對中國和世界來說更具有重要意義,用海水灌溉無法解決這部分鹽漬土壤的利用問題。在開展鹽土農(nóng)業(yè)的研究中,應(yīng)從種植有經(jīng)濟(jì)價值的野生鹽生植物入手,通過選育、馴化選擇出適合不同含鹽量鹽堿土壤種植的有一定經(jīng)濟(jì)價值的植物,以便充分利用我國和世界上的鹽漬土地,這樣成功率會更高。利用生物技術(shù)培育耐海水的傳統(tǒng)作物研究,在不遠(yuǎn)的將來,也會像抗蟲轉(zhuǎn)基因棉一樣,走向商業(yè)化。

根據(jù)世界淡水資源缺乏、耕地減少、人口增多的形勢,未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向,必然要走海水灌溉農(nóng)業(yè)以及鹽土農(nóng)業(yè)的道路。根據(jù)世界海水農(nóng)業(yè)和鹽土農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢及我國目前研究、開發(fā)情況,若從發(fā)展戰(zhàn)略上引起重視,加大適宜我國種植品種的研究、引進(jìn)和綜合開發(fā)力度,并在產(chǎn)業(yè)化開發(fā)上有大的突破,將為我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

4參考文獻(xiàn)

[1] BOYKO H,BOYKO E. Seawater irrigation,a new line of research on a bioclimatic plant-soil complex[J].International Journal of Biometeoro-logy,1959(3):1-17.

[2] MERTZ W,ROGINSKI EE,GORDON WA,et al.In-Vitro Poten-tiation of Insulin by Ash from Saltbush Atriplex-Halimus[J].Archives Internationales de Pharmacodynamie et de Therapie,1973,206(1):121-128.

[3] BENNANI-KABCHI NE,BOUAYADI F,KEHEL L,et al. Effect of Suaeda fruticosa aqueous extract in the hypercholesterolaemic and insulin-resistant sand rat[J].Therapie,1999(54):725-730.