海水农业的研究与展望

缪锦来 郑 洲 李光友

摘要海水农业是农业发展的必然趋势,具有重大战略意义。介绍了国内外海水农业的研究现状及盐生植物的加工利用情况,并展望了海水农业的发展模式。

关键词海水农业;盐生植物;展望

中图分类号F323.2文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)22-0354-01

早在1949年,生态学家雨果·博伊科(Hugo Boyko)和园艺学家伊利莎白·博伊科(Elizabeth Boyko)就提出了海水农业(Seawater agriculture)的概念,当时称之为盐水农业(Salt-water Agriculture)[1]。半个世纪以来,各国科学家为开发耐盐经济植物,发展海水农业,进行了不懈的努力。我国从20世纪60年代开始,先后在盐生植物的选育、引种驯化和利用生物技术培育新品种等方面做了大量试验性研究工作,但由于人力、物力的限制,至今未能形成一定的生产能力。近年来,随着可耕地面积减少及淡水资源匮乏状况的加剧,对海水农业的研究已引起国内外的重视。

1海水农业研究现状

20世纪40年代以来,在盐碱土壤上引种和培育有经济价值的盐生植物和耐盐植物研究已取得很大进展,为品种选育和大规模种植积累了丰富的经验。美国亚利桑那大学环境研究实验室,从20世纪70年代中期开始了海篷子的研究开发工作,从搜集到的800余种盐生植物中,成功选育出生存力强、产量高的海篷子品种。海篷子全海水浇灌的大规模试验,已在沙特阿拉伯、墨西哥、阿联酋、印度等国扩大种植。另外,以色列从20世纪70年代开始,利用远缘杂交(普通番茄和契斯曼番茄)培育了一系列耐盐的番茄品系,并已建成利用海水浇灌生产番茄的规模化工厂。加拿大耐盐、耐寒的紫羊茅品系;美国全海水大麦(CM72和GH619),耐50%海水的春小麦品种,耐70%海水的番茄;印度耐80%海水的春小麦等,都是利用现代生物技术,对现有作物品种经海水驯化,逐步淘汰选择,提高其抗盐性,最后选育出来的抗盐品种。

利用培育的植物细胞或愈伤组织,通过盐胁迫诱导耐盐突变体,已在主要农作物、牧草、草坪草、烟草、果树(苹果、柑橘、小樱桃等)及林木上取得了成功。对许多蔬菜作物(甘薯、番茄、马铃薯、洋葱、大蒜、茄子、甜椒、菜瓜、豌豆、花椰菜、荠菜、金针菜、胡萝卜等)也进行了相关耐盐性的研究,包括耐盐性的鉴定、评价、生产应用论证以及耐盐突变体的筛选,并已取得一定结果,但有关抗盐耐海水蔬菜突变体的研究和盐碱滩涂栽培蔬菜应用方面的报道仍然很少。

我国早在20世纪60年代,就从英国引进了一种抗盐植物——大米草;20世纪80年代以来,又从英国、美国、澳大利亚、意大利等国引种驯化了40余种盐生植物,现正在进行种植试验,并开展了对野生盐生植物的调查与人工栽培试验,包括盐地碱蓬、海篷子、黄蒿、单叶蔓荆等滨海盐生植物,通过人工驯化与选育,培育出优质高产、抗逆性强的新品种。利用生物技术培育抗盐耐海水蔬菜研究取得可喜进展,已获10余种抗盐蔬菜品系。

2盐生植物加工利用研究现状

尽管开展海水农业的研究和开发具有重大意义,但其发展的关键是能否取得好的经济效益。除了要有好的品种、用较低的成本获得较高的产量外,一个很重要的环节就是要使种植的作物有很好的用途,因此开展盐生植物的加工利用,特别是深加工技术研究,提高其附加值,是海水农业持续发展的关键之一。

2.1盐生植物茎叶的利用

目前,盐生植物的茎叶主要用作饲料。许多盐生植物茎叶含有丰富的蛋白质和碳水化合物,可以作为家畜、家禽的饲料。除了用茎叶直接作为动物饲料外,还可以从叶子中提取叶蛋白再加以利用。滨藜(Atriplex numularia)鲜叶的蛋白质含量为4.7%,干物质为18.7%。提取的叶蛋白中,粗蛋白含量可达55.42%,具有较高的营养价值。盐生植物的叶子也可作为蔬菜食用,我国沿海居民很早就有食用碱蓬叶的历史,在国外,嫩的海篷子叶作为食品,称为“海莴苣”。

2.2盐生植物种子的开发利用

有些盐生植物的种子含有很高的脂肪,其最主要的用途是提取油脂。海篷子(Salicornia bigelovii)种子含有30%的脂肪。盐生植物的籽油含有丰富的不饱和脂肪酸,海篷子和碱蓬籽油不饱和脂肪酸含量达90%以上,其中亚油酸含量达70%左右,还含有α-亚麻酸和油酸等,都是营养价值很高的营养保健油。在我国,利用碱蓬(suaeda salsa)籽提取植物油也已开发成功。国家海洋局活性物质重点实验室已成功地利用碱蓬籽油制备出共轭亚油酸(CLA)。此外,盐生植物种籽提取油脂后,其籽粕中含有丰富的蛋白质,海篷子籽粕中粗蛋白含量为35%左右,碱蓬籽约30%,是很好的饲料蛋白源。

2.3盐生植物生物活性物质的研究

目前对盐生植物生物活性物质研究还较少。以色列的科学家报告了地中海滨藜的灰具有降低血糖、增加胰岛素的功能[2]。埃及科学家发现地中海滨藜的不同提取物对蚊虫幼体、蚜虫和棉叶虫有较强的杀灭作用。木碱蓬(Suaeda fruticosa)的提取物具有降血糖、降血压的作用,血浆胰岛素、总胆固醇、LDL胆固醇、VLDL胆固醇、氧化低密度脂蛋白、甘油三脂和游离脂肪酸都有显著的降低[3],以色列把这种植物列为治疗糖尿病的药用植物。

3展望

通过科学家的多年研究,利用海水或咸水灌溉,发展海水农业已取得突破性进展,有些国家已建立了实验农场,但还没有进入大规模生产阶段。作为未来农业的一种新模式,海水农业值得继续深入研究。海篷子只是目前发现的一种很有前途的可用海水灌溉的经济植物,其实像海篷子这样的植物还有很多,我国的盐地碱蓬就是一种类似海篷子的盐生植物,其抗盐性接近海水,营养价值也很大。如果采用海水灌溉经过选育和驯化,其抗盐性还可以提高,在人工培育下其营养成分也会相应提高,是一种很有前途的可用海水灌溉的经济盐生植物,而且它既可以在亚热带生长也可以在温带生长,其适应性超过海篷子,应用前景广阔。

除了发展海水灌溉农业以外,还应开展一般盐渍土壤上种植模式的研究,即所谓盐土农业。如何在盐渍土壤上种植农作物,对中国和世界来说更具有重要意义,用海水灌溉无法解决这部分盐渍土壤的利用问题。在开展盐土农业的研究中,应从种植有经济价值的野生盐生植物入手,通过选育、驯化选择出适合不同含盐量盐碱土壤种植的有一定经济价值的植物,以便充分利用我国和世界上的盐渍土地,这样成功率会更高。利用生物技术培育耐海水的传统作物研究,在不远的将来,也会像抗虫转基因棉一样,走向商业化。

根据世界淡水资源缺乏、耕地减少、人口增多的形势,未来农业的发展方向,必然要走海水灌溉农业以及盐土农业的道路。根据世界海水农业和盐土农业发展趋势及我国目前研究、开发情况,若从发展战略上引起重视,加大适宜我国种植品种的研究、引进和综合开发力度,并在产业化开发上有大的突破,将为我国农业的可持续发展作出应有贡献。

4参考文献

[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.