海水灌溉农业的内涵、特征及发展对策建议

王金环 韩立民

（中国海洋大学水产学院，山东青岛 266003）

随着耕地资源减少与的人口增长之间的矛盾日益突出，粮食安全已成为全球关注的重点问题之一。海洋是保障人类粮食安全的最后防线，向蓝色海洋进军，建立“蓝色粮仓”，利用海洋资源拓展食品来源，为解决人类粮食安全问题提供了新的路径。

长期以来，水资源成为制约灌溉农业发展的重要因素，随着科学技术的不断突破与发展，海水灌溉农业成为世界农业发展的新趋势。近些年来国内外一系列海水灌溉耐盐农作物种植试验的成功及推广，使得蓝色海洋能够为人类提供水产品以外的蔬菜、油料等农产品，不仅缓解了淡水和耕地资源匮乏的压力，也极大地丰富了“蓝色粮仓”的内涵，成为“蓝色粮仓”新的增长点。

一、海水灌溉农业的涵义及特征

滨海滩涂是处于海陆交界的湿地生态系统，是人类最早成功开发和利用的海洋资源，具有陆地与海洋双重属性，为人类提供了双向开发的可能——改造成良田种植农作物或者底播养殖水产动物。改造盐碱滩涂投入高、耗时长、见效慢，因此，长期以来我国滨海滩涂主要用于收益较快的贝类增养殖。

传统的海水用于农业生产主要是借助反渗透膜的功能或其他物理学原理的技术获得淡化的海水，但是海水淡化的核心技术尚不成熟，工程建设复杂，而且还伴随着难处理的高盐度水等问题。海水灌溉农业打破传统思路，从生物角度出发，耦合海陆资源，借助生物技术等手段发掘生物的耐海水潜力，直接利用海水浇灌作物，避免了传统海水利用的问题，从而为建设“蓝色粮仓”提供了新途径。

广义的海水灌溉农业包括关于植物耐盐性的一切试验和种植活动，包括作物在沿海盐碱滩地的种植、在淡水灌溉的基础上或灌溉海水或用低浓度海水喷灌、直接用海水浇灌或漫灌。[1]狭义的海水灌溉农业是指以海水资源、海岸湿地资源和耐盐碱植物为劳动对象的特殊农业，即以海岸湿地为载体，选育或通过现代生物技术培育盐碱农作物进行栽培，并用海水直接浇灌的种植业或林业。[2]

海水灌溉农业有效地组合利用了三大资源，即滨海滩涂、海水资源和耐盐植物,其终极目的是实现这三类资源的合理配置，也就意味着将广袤的生产力低下的盐碱滩涂用于种植耐盐经济作物，引取之不尽、用之不竭的海水进行灌溉，具体见图1。因此，海水灌溉农业具有三方面的特性：首先，海水灌溉农业属于战略性新兴产业。海水灌溉农业典型特征是节约淡水、节约耕地、依靠现代生物技术解决选种育种问题，产业发展过程中对于科学技术水平要求较高，符合可持续发展的战略需求。其次，海水灌溉农业产品市场收益良好。海水高盐特性使在作物生长过程中免用农药、化肥，市场价格高但平均产量普遍低于同类淡水种植的品种，市场供给的局限性为海水灌溉农业提供了利好条件。最后，海水灌溉农业属于资金密集型产业。海水灌溉农业从前期摸索到规模化试验，再到产业化生产，资金投入量大，回收周期长，收益风险高，回报效益高，具有“三高”属性。

图1 海水灌溉农业与“蓝色粮仓”

二、海水灌溉农业与“蓝色粮仓”建设

“蓝色粮仓”是指依托丰富的海洋生物资源，通过人工增养殖、捕捞作业以及后续的渔业企业加工等生产行为，安全地提供可食用海洋动植物蛋白的蓝色海洋及其近岸滩涂区域。[3]发展海水灌溉农业既丰富了“蓝色粮仓”的内涵，又拓展了“蓝色粮仓”的外延，具有深远的战略意义。

（一）海水灌溉农业可丰富“蓝色粮仓”内涵

据山东师范大学生物系多年调查，我国有盐生植物424种，隶属于66科200属，其抗盐能力在海水的百分之几到2倍不等，长期处于自发生长状态，为发展海水灌溉农业提供了丰富的种质库和基因库。海水灌溉农业的兴起与发展，可以有效地发掘种类繁多的盐生经济植物，例如耐盐蔬菜、耐盐粮油作物、耐盐能源植物等。海水灌溉农业的发展极大地丰富了“蓝色粮仓”粮食输出的种类，拓展了“蓝色粮仓”的产业链条。同时，海水灌溉农业增加了“蓝色粮仓”的内容，使之既包括以获得水产品为目的的作业类型，又包括依托滨海滩涂、耐盐作物以及海水灌溉的种植业，海水灌溉农业开辟了海陆资源互补、综合开发利用海洋资源的新方向。

目前，通过国外引进、国内收集筛选、胁迫培育相结合等方法，我国已获得一系列较高经济价值的耐海水作物，包括海水蔬菜、油料作物、牲畜草料、医药原料等。海水蔬菜主要有海蓬子、海英菜、红菊苣、橄榄、豌豆、番茄、黄瓜、芹菜、蒲公英、海水芹、甘蓝等品种，一些品种也可脱水后用作食品配料，还可开发保健饮料和化妆品。海水蔬菜所含的盐分属于生物盐，深加工后提取物可作为保健品。此外，海水蔬菜的种植无需化学农药、化学肥料、植物激素等，是公认的无污染食品，经济价值很高。

（二）海水灌溉农业有效增加了“蓝色粮仓”的面积及仓储量

我国拥有丰富的有利于发展海水灌溉农业的滩涂资源，海岸带和滩涂的盐渍土有670万ha[4]。江苏、山东、广东、浙江、福建等沿海省份的滨海滩涂分布成片集中，为我国海水灌溉农业新品种和新技术的推广提供了诸多便利。此外，辽河、滦河、海河、黄河、淮河、长江等大中河流，积年累月从内陆携带大量泥沙入海，在波浪、海流、潮汐、风力等物理因素作用以及人类活动的影响下，滨海滩涂面积仍在不断扩大，每年以2×104～3×104ha 的速度增加[5]。

20世纪90年代以来，我国在荒碱地和沿海滩涂上陆续开展了耐盐经济作物的种植，取得了一定成效，耐盐小麦产量约为5t/ha，海水蔬菜则为15t/ha左右[6]，按照此产量计算，将现有滨海滩涂的1/10用于发展海水灌溉农业，则可产出小麦335万吨或者蔬菜1005万吨。因此，如果能将广袤的盐碱滩涂与取之不尽用之不竭的海水利用起来发展耐盐农作物种植，能够显著增加“蓝色粮仓”为人类贡献的粮食仓储。此外，我国的生物质燃料目前主要集中在玉米、甘蔗、甜菜等传统粮食作物，占用大量耕地，在一定意义上存在与人争粮问题。假设在盐碱地种植盐生生物质能植物，将以粮食为主要生物质能原料向非粮食植物为主要生物质能原料转型，可以减少粮食损耗，间接增加“蓝色粮仓”的储存量，见图1。

（三）海水灌溉农业有利于生态效益的提高

在滨海滩涂上种植耐盐作物，形成绿色植被，即人造“人工湿地”，不但能够起到封土、固沙的作用，而且能够净化入海污水，保护海洋生态环境。绿色植被大量吸收二氧化碳，减少“温室效应”。随着耐盐植物长期扎根滩涂，原本板结的土壤会逐渐松化，经过脱盐处理后，盐碱地可以演变成为生产性能较强的良田，实现盐渍土生态系统的良性循环。

随着滩涂养殖历史的延长、养殖种类的增加和养殖规模的扩大，海水养殖自身对环境的影响愈加严重，病原生物大量滋生，残留饵料和渔药等形成大量养殖废水。发展滨海盐碱滩涂种植业，可利用海水养殖废水浇灌耐盐作物，通过植物吸收和土壤过滤、吸附作用等有效去除水体中大量的悬浮固体物、有机物、氮、磷和微生物等，利用耐盐植物吸收利用废水中的营养盐成分，既有助于海水灌溉农业的发展，又可以起到部分净化养殖废水的作用。因此，海水养殖与海水农业灌溉相互结合，耦合发展，有利于提高沿海滩涂的生态效益。

三、国内外海水灌溉农业发展概况

海水富含约80余种化学元素，尤其是植物生长所必需的氮、磷、钾等元素，而且海水中的浮游生物及动物的尸体和排泄物还可转化为有利于农作物的生长的有机肥料，因此，从理论上讲，用海水或者混合海水灌溉作物具有可行性。另外，基于植物起源于海洋的系统进化理论和植物细胞的全能性理论，植物是可以通过驯化培育或者基因改造适应海水环境的。因此，世界各国科学家在探索海水灌溉农业时，大多致力于两个方向的探索：一是广泛搜集耐海水的作物品种；二是利用盐生植物的基因改造淡水陆地作物品种。

早在20世纪70年代，一些国家就前瞻性地进行耐盐农作物杂交培育试验，科研人员对培育粮、油、蔬菜等的耐盐品种做了大量研究工作。20世纪90年代，美国与以色列的科学家联合攻关，筛选驯化出优质耐海水兼作油料作物和蔬菜的海蓬子（Salicornia Bigelovii Torr），在沙特、墨西哥、以色列、阿联酋、印度、法国等国大面积试验获得了成功，现已引种到包括中国在内的多个沿海国家进行产业化生产，标志着海水灌溉农业取得了突破性进展。此后，在蔬菜作物、能源作物、饲料牧草、粮食作物以及药用作物等领域均有培育成功的品种。

菊芋是目前海水灌溉研究较多的能源作物，我国南京农业大学对其展开了一系列盐碱胁迫试验，选育出耐盐碱的南芋1号菊芋，已在江苏、山东、辽宁的沿海滩涂以及黑龙江、河南、青海等内陆盐碱地进行推广种植，有望成为我国非耕地主要能源作物品种之一。[7]在蔬菜作物方面，美国已培育出耐混合海水的番茄和黄瓜；意大利用海水浇灌白菜、甜菜等作物，长势良好且含糖量增加；墨西哥培育出完全用海水灌溉的“海芦笋”（学名盐角草），生产过程中无需使用农药和化肥，并且产品除含有丰富的维生素、矿物质和蛋白质等营养物质外，还含有可降低胆固醇的亚麻酸，出口到许多国家。中国科学院植物研究所搜集数百份蔬菜种质资源进行大规模的鉴定和筛选，驯化培育出芹菜、油菜、叶用甜菜等20多种能够耐受10‰NaCl蔬菜品系。2006年江苏盐城建成以海水蔬菜为主题的种植基地——“耐盐海水蔬菜科技园”，经过大规模种植试验后已进入产业化生产阶段，年产北美海蓬子、芹菜、蒲公英等10多种海水蔬菜6000吨，亩产量达到2600公斤以上。在粮食作物方面，目前已有耐海水品种培育成功，但尚未推广大规模种植。美国较早在海水灌溉的条件下对大量的农作物种质资源进行了筛选，已经培育出2种可耐全海水灌溉的小麦、29种耐50%海水的春小麦；印度也培育出了耐80%海水的春小麦。[8]在牧草饲料作物方面，日本人用海水灌溉苜蓿等技术世界领先[9]；加拿大也已培育出耐盐、耐寒的紫羊茅品系[10]。

从全球看，沙特阿拉伯和墨西哥等国已成为发展海水灌溉农业的大国，其他各国纷纷加快进军海水灌溉农业的步伐。我国的海水灌溉农业尚处于起步阶段，海水灌溉农业发展历史较短，在发展过程中尚存在着诸多不稳定因素，表现在：

第一，海水灌溉农业前期投入巨大。传统经济作物基本起源于淡土植物，面积广袤的盐碱滩涂并不适宜其生长需求。耐盐经济作物的寻找与实验推广成为发展海水灌溉农业的需要解决的首要问题，从技术攻关到产业规模化发展，都需要大量的资金和人力投入。

第二，海水灌溉农作物的市场需求优势尚未显现。目前海水农业的品种和质量还不能满足市场的要求，市场竞争力弱，很难形成规模经济效益，而且与发展滩涂养殖相比，经济效益十分有限，因此直接用海水浇灌的品种许多还停留在小规模试验阶段。

第三，海水灌溉农业技术上存在难以解决的难题。海水灌溉不同于淡水灌溉，需要克服海水漫灌引起的土壤盐渍化加重等问题，加之不同地区滨海滩涂类型不一，适宜种植的经济作物种类也不同。因此，摸索适合不同地区条件的海水灌溉模式需要较长的试验周期，这也是长期以来海水灌溉农业进展尤为缓慢的原因之一。

四、我国发展海水灌溉农业的对策建议

（一）从战略高度重视和扶持海水灌溉农业发展

确立海水灌溉农业在沿海地区经济社会发展中的战略地位。海水灌溉农业加强了对海水利用，有效替代了淡水资源，同时，在强化对其他产业的支撑、保障用水安全以及恢复湿地生态系统等方面具有战略意义。因此，我们应从开发海洋新领域，缓解土地资源和水资源短缺的压力、改善国民膳食结构，特别是基于对海洋生态环境的保护和改善的长远角度出发，大力发展海水灌溉农业，充分发掘“蓝色粮仓”潜力，将海水灌溉农业的研究开发列入国家和省市科技发展计划，并出台相应的扶持政策。

（二）加大对海水灌溉农业的科技投入

加大技术研发和资金投入力度，广泛搜集耐盐的野生植物和作物的近缘野生种；组织基础性研究，解译丰富的耐盐基因，建立经济盐生植物基因库，为利用基因工程手段培育抗盐植物提供素材；设立专项科研资金，组织科研力量进行联合攻关，筛选一些开发潜力大的耐盐经济植物，进行海水驯化培育试验。在此基础上进一步研究不同经济用途的盐生植物品种的精深加工（植物萃取、医药与工业原料等）和产品系列开发等问题。

（三）加强海水灌溉技术的推广与示范

加快海水灌溉的技术研发和示范步伐，建立产学研合作平台，推动以企业为主体的科技创新模式。鼓励高校科研单位与企业联盟合作，支持耐海水作物的优选、育苗以及进一步推广种植。在适宜发展海水灌溉农业的滨海滩涂区，建立不同耐盐经济作物的海水灌溉示范园区或试验生产基地，并通过示范生产基地试验，建立海水灌溉作物的种植技术标准和管理规范，并为沿海地区大面积发展海水灌溉作物提供苗种及技术支持，以点带面，逐步推广，使海水灌溉农业尽快形成规模化生产。

（四）科学规划使用滩涂，统筹海水灌溉与水产养殖

依据我国不同地区滩涂资源的不同类型，科学合理规划开发利用滩涂，专门划分出适用于发展海水灌溉农业的区域，并在承包农业种植滩涂的政策上予以优惠扶持。各省市、区（县）在制定出台养殖水域滩涂规划时要统筹海水灌溉与水产养殖用地，保障一定面积的海水灌溉农业专用滩涂，尤其鼓励将水产养殖与滩涂种植有机结合起来，实现多种开发利用形式并存。

（五）加强对外交流和国际合作

密切跟踪国际海水灌溉农业研究进程，提高国际合作意识。一方面，积极引进国际先进的成果和技术，包括优良耐海水品种及基因工程育种技术。充分学习和吸收国外成功的种植经验，包括国外在适宜灌溉的土壤和作物以及田间管理等方面做的大量研究工作，尤其是预防土壤盐渍化加重的灌溉模式，为我国大面积推广海水灌溉提供有益的借鉴；另一方面，加大招商引资力度，吸引外资参与我国沿海滩涂的海水灌溉种植事业，以突破产业初期发展的资金瓶颈。

[1]周洪军.我国海水利用业发展现状与问题研究[J].海洋信息,2009(4):19-23.

[2]丁建伟,夏献荣,翁良才.舟山市发展海水灌溉农业初探[J].浙江海洋学院学报：自然科学版,2002,21(2):278-281.

[3]卢昆,周娟枝,刘晓宁.蓝色粮仓的概念特征及其演化趋势[J].中国海洋大学学报:社会科学版,2012(2):35-39.

[4]叶利民,徐芬芬,徐卫红,等.海水灌溉农业[J].生物学教学,2010,35(6):6-8.

[5]刘兆普,沈其荣,尹金来.滨海盐土农业[M].北京:中国农业科技出版社,1998.

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[7]王少杰,孟雨吟,孙士青,等.菊芋研究进展[J].山东科学,2011,24(6):62-66.

[8]刘春辉.海水灌溉芦荟活性成份分析及多糖的研究[D].大连：大连理工大学,2007.

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[10]林栖凤,李冠一.海水灌溉农业和盐土农业研究概况和进展[C]//2005年全国海洋高新技术产业化论坛论文集.2005.