我国的盐碱地有15亿亩,大家有没有想过如果用来种粮食,可以创造多少的食物?要知道我国的耕地总共才有20亿亩!
但是最近,盐碱地问题似乎有了较为光明的前途!我国的科学家们找到了耐碱基因!这是不是意味着今后将可以吃到盐碱地种出的粮食?在继续探讨这个问题之前,让我们先来了解一下中国土壤盐碱化问题!
土壤盐碱化有多“讨厌”?
盐碱地由盐碱土壤组成,是指土壤中盐分和碱性物质过多,导致土壤呈现出碱性或中性的一种土地类型。盐碱土壤与我们想象的乌黑、油润、松软的土壤不同,其特点可以归为以下五个字“瘦、死、板、冷、渍”。
首先,该土壤肥力有限“太瘦了”,植物难以存活,其次由于土壤特殊的PH值环境,微生物也极为罕见,这就是“死”,因而无法发挥分解有机物的重要作用,进一步减小了土壤肥力。其次是“板”,土壤出现板结,比较坚硬,内部空气含量少,因而水的通透性较低。
渍则是由于盐碱土壤内部的水分蒸发,有可能导致内部的碱分析出,土壤出现白渍。因而从外观上来,盐碱土多呈黄白色,质地坚硬。总体而言,盐碱土由于具有上述的特性,尤为不适合种植。
盐碱土如此“讨厌”,那它主要是由于什么因素导致的呢?
盐碱土的形成原因
为什么盐碱土分布如此广泛呢?一部分是由于气候原因。我国的内陆地区远离海洋,海洋水汽受到高山阻挡,无法到达,因而内陆地区水分较少,土壤出现积盐现象。
另一方面主要是受到了地下水的影响。地下水深藏于土地之下,通常盐分含量较高,土壤通过毛细作用吸收地下水,因而土壤盐分富集。最后,平原、洼地等地形,由于地势没有明显起伏,因而水无法流动导致的排水不畅也是土壤盐碱化的一个重要原因。
近些年来,随着人类活动的不断加强,其不合理灌溉以及过度依赖化石燃料的行为也使得盐碱土范围不断扩大。那么人类该怎么做呢?难道要坐以待毙,等待着肥沃的土地之间被蚕食吗?
我们该如何治理土壤盐碱化?
我国古代的先民就有处理盐碱土的方法,包括因地制宜选择作物以及用引水种稻洗盐等,我国农业还有“盐随水去”的俗语,主要是通过挖掘排水渠使得洪水可以把盐分淋洗走,但这方法较为原始,难以取得比较明显的功效。
常言道:“科学技术是第一生产力。”在盐碱土治理层面,我国培养的各种人才也在积极建言献策。
中国科学院新疆生态与地理研究所的科研人员提出在盐碱地种植耐盐作物的方法可以有效降低土壤的含盐量。
这些耐盐作物在吸收土壤水分的同时,也会将土壤盐分吸走,据所内研究员介绍,经过筛选的“吃盐植物”,每亩可以产生1.8吨干物质,带走400多公斤盐,也成为了未来治理盐碱土壤的有效方法,但另一方面,这一方法成本较高,难以得到大面积的应用。
此外,部分有商业头脑的人将盐碱地变为盐碱池塘,因而池塘内部的水分含盐量较高,适合养殖各种海鱼。也有人在平坦开阔的盐碱地来建设发电厂等等。那这些,真的能使得盐碱土地得到充分的应用吗?
有关于盐碱土的“新进展”
直到今年三月,国际顶级学术期刊《Science》发表了一篇来自中科院遗传与发育生物学研究所的学术论文,中国科学家宣布通过基因序列探测,他们找到了植物的耐碱基因。那什么是耐碱基因呢?耐碱基因有哪些用处?
这项研究的价值毋庸置疑,不管是对于我国广阔土地的增产增收,还是根据联合国粮食及农业组织(FAO)的数据,目前有超过10亿公顷的土地受到盐碱化的威胁。因此,有关盐碱土的修复、改进有广阔的应用前景。
在土地上做文章往往要耗费大量的时间及物力资源对土地进行改良。因而科学家把目光转向了改良作物,当前我们往往通过基因编辑方法。提升其耐盐碱的能力成为了当前研究的新方向。
当前已有众多关于植物耐盐性的研究,取得了一定程度的成果,但耐碱性的相关研究少有涉及,也未接触到改良作物的本质。盐碱土尽管常被当作同一个问题,但事实上,盐土和碱土仍然存在一定的差异。
盐土的pH值小于8.5,而碱土的PH值大于8.5,盐土含有的微生物数量也显著高于碱土,因而理论上,碱土会比盐土更难治理。
他们这篇论文主要针对碱土治理。为了了解同一种类植物对盐碱耐受的差异为何存在不同,本次实验选取了高粱作为实验作物。
这主要是由于高粱起源于非洲,它可以在恶劣的环境中生长。不同种类的高粱往往对盐碱有着不一样的耐受性,一些高粱品种甚至可以在pH值高达10.0的碱土中生存,具有较强的耐盐碱能力。
中国的这一研究团队选取了世界上352种高粱品种,通过对不同程度盐碱耐受的高粱进行DNA检测实验,来辨别是哪个基因影响了高粱对盐碱的耐受能力。
在实验中,为了制造与自然环境中相似的盐碱条件,实验组对所使用土壤进行了多次调整。最后使用了最优的混合碱(碳酸钠t:碳酸氢钠=1:5)体系,这个体系最为稳定,效果较好。
实验发现耐盐碱的高粱在DNA上存在着特别之处,准确来说,AT1/GS3在植物耐盐碱作用中起着副作用,当敲除掉该基因后,高粱的耐盐碱性有了较大的提升。
为了证实这个实验结果,实验人员敲除了小麦、水稻、玉米、小米等作物DNA的AT1/GS3基因,将其种植于盐碱地之上,均出现增产的实验结果,因而通过一系列实验该基因被证实可以调节植物的耐盐碱度。
结语
这个发现是基础学科领域的一项重大突破。如未来可以大面积培育敲除AT1/GS3基因的作物,那么我国的15亿亩盐碱地资源就有较大的利用价值。据介绍,吉林省白城市的部分农田已经开始种植经过人工培育的“耐碱作物”。
科研人员预测,如果全球20%盐碱地种植耐碱作物,可每年为全球增产至少2.5亿吨粮食,从而提高盐碱地的作物产能。我国也将会有更多的地方会飘扬起丰收的喜悦,我们也希望这项发现可以为我国带来更多的粮食储备,以备不时之需!