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海水稻为什么可以用海水浇灌?

2017-03-09单少杰

科学大众·小诺贝尔 2017年2期
关键词:盐浓度盐碱地海水

单少杰

“锄禾日当午,汗滴禾下土。谁知盘中餐,粒粒皆辛苦。”水稻可谓是“劳苦功高”,它养活了全世界1/3的人口。我们知道,水稻都是种植在淡水中的,不过今天要介绍的这种海水稻不但可以种在盐碱地里,还能直接用海水浇灌,甚至被海水泡一段时间都没问题。2016年10月,袁隆平院士频频为海水稻发声,并设定了一个小目标:亩产300千克。那么,问题来了:海水稻为什么可以用海水灌溉?专家们为何对海水稻如此青睐?它究竟有何神通?

盐碱地和海水为什么不能种地?

海水稻和普通水稻最大的不同之处就在于它可以生长在盐碱地,还可以用海水浇灌。那么,为什么盐碱地和海水不适合种地呢?

盐碱地和海水有个共同之处,就是“盐”多。这里的“盐”并不仅仅指食盐——氯化钠,还包括很多其他的盐,如氯化钙等。虽然盐是生物生存的必须物质,但是过犹不及,盐多了也是一种危害。

一般的土壤,土壤溶液里的含盐量低,细胞内含盐量高,水是从土壤向细胞方向流动,植物才能喝饱水,生长的过程中能够充分吸收水分。而在盐碱地或者海水里,细胞外的盐浓度高于细胞内,水反而是从细胞内向细胞外流动的,这样即使周围环境不缺水,植物的根也吸不到水,植物就这样慢慢地渴死了。就像你吃东西一样,吃什么吐什么,而且还把胃里仅存的东西吐出来,很容易就会饿死、渴死。此外,随着时间的推移,植物根系的细胞膜逐渐被破坏,环境中大量的盐离子涌入细胞内,会打破细胞正常的新陈代谢,引起植物中毒,导致植物畸形或死亡。所以,普通水稻不能种在盐碱地或用海水浇灌。

海水稻是怎么在海水里生存的?

那么,海水稻是怎么在盐碱地和海水里生存的呢?它究竟是如何应对这一不利条件的呢?

植物应对高盐的办法不是没有:一是减少失水,二是降低盐毒。

前面说过,植物在高盐环境中失水是因为环境的盐浓度高于细胞内的盐浓度,那么假如植物提高细胞内的物质浓度,就能在一定程度上降低细胞的失水。这样,植物就能吸收水了。对于有毒的盐离子,有的植物选择“避鹽”,即想办法把进入细胞的盐离子排出去,有的植物则选择“耐盐”,即将进入细胞的盐离子集中储存在液泡等地方或做别的处理,不让它们在细胞内四处捣乱。

至于海水稻的耐盐机理,虽然对它的研究还没有那么透彻,但也不外乎以上的手段。

海水稻是转基因生物吗?

最后,也是普罗大众最关心的问题,海水稻是转基因作物吗?

当然不是!据有“海稻之父” 之称的陈日胜介绍,1986年,他和农学教授罗文烈在海边散步,他偶遇了一株比人还高、看着像芦苇却结着穗的植物。罗教授上前察看后认为这是生长在盐碱地里的野生水稻。于是,陈日胜取下了那株野生“海水稻”上结下的522粒种子,开始了漫长的育种工作。30年的时间,陈日胜从当初的522粒稻种扩展到如今的3 000亩,全国多个地区开始了试种工作。

那么,最初的这株海水稻又是怎么来的呢?生物在进化中存在着一定的基因变异,变异的基因又有可能会让生物出现新的性状。如果这种性状有利于植物的生长,那么这种变异就会被保留下来,如果不利于生长,这种变异就将被淘汰。

盐碱地虽然不适合稻谷生长,但假如有一株水稻恰好发生了基因突变,适应了这种环境,就能在盐碱地里顺利生长下去了。这株变异的水稻就是最早的海水稻。如果你仔细观察就会发现,即使在不适合植物生长的盐碱地还是有大量的植物,而这些盐生植物的祖先都是通过基因变异才获得了耐盐碱的本领。

海水稻,妙处多

海水稻非常的神奇。它的米粒颜色和普通水稻不同,是红色的,含有大量的天然可溶性红色素、淀粉膳食纤维、氨基酸、蛋白质、钙,更含有硒、锌、镁、铜、铁、钼、锰等微量元素,且含量高于普通水稻,营养价值非常高。还有,海水稻的成功种植,也就意味着盐碱地和滩涂只要善加改造,就能种植了,这将大大增加我国的耕地面积。

海水稻还能改善环境呢。为了防治病害、增加产量,农民伯伯会喷洒大量的农药和化肥,一旦使用过度,就将会对环境造成非常大的困扰,而盐碱地本身有一定的肥力,海水灌溉还能杀死很多病菌、害虫,避免了大量农药、化肥使用。生长在滩涂地的海水稻根系深 30~40 厘米,还能起到防风消浪、促淤保滩、固岸护堤、净化海水和空气的作用。

提到海水稻,就不能不提它的科研价值。海水稻之所以不怕盐碱和海水,说到底是因为它具有耐盐碱的特殊基因,如果能把这些基因转入其他蔬菜内,说不定我们还能研究出“海水菠菜”“海水油菜”呢!

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