海水農業的研究與展望

繆錦來 鄭 洲 李光友

摘要海水農業是農業發展的必然趨勢,具有重大戰略意義。介紹了國內外海水農業的研究現狀及鹽生植物的加工利用情況,并展望了海水農業的發展模式。

關鍵詞海水農業;鹽生植物;展望

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

早在1949年,生態學家雨果·博伊科(Hugo Boyko)和園藝學家伊利莎白·博伊科(Elizabeth Boyko)就提出了海水農業(Seawater agriculture)的概念,當時稱之為鹽水農業(Salt-water Agriculture)[1]。半個世紀以來,各國科學家為開發耐鹽經濟植物,發展海水農業,進行了不懈的努力。我國從20世紀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,對海水農業的研究已引起國內外的重視。

1海水農業研究現狀

20世紀40年代以來,在鹽堿土壤上引種和培育有經濟價值的鹽生植物和耐鹽植物研究已取得很大進展,為品種選育和大規模種植積累了豐富的經驗。美國亞利桑那大學環境研究實驗室,從20世紀70年代中期開始了海篷子的研究開發工作,從搜集到的800余種鹽生植物中,成功選育出生存力強、產量高的海篷子品種。海篷子全海水澆灌的大規模試驗,已在沙特阿拉伯、墨西哥、阿聯酋、印度等國擴大種植。另外,以色列從20世紀70年代開始,利用遠緣雜交(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番茄的規模化工廠。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,都是利用現代生物技術,對現有作物品種經海水馴化,逐步淘汰選擇,提高其抗鹽性,最后選育出來的抗鹽品種。

利用培育的植物細胞或愈傷組織,通過鹽脅迫誘導耐鹽突變體,已在主要農作物、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)也進行了相關耐鹽性的研究,包括耐鹽性的鑒定、評價、生產應用論證以及耐鹽突變體的篩選,并已取得一定結果,但有關抗鹽耐海水蔬菜突變體的研究和鹽堿灘涂栽培蔬菜應用方面的報道仍然很少。

我國早在20世紀60年代,就從英國引進了一種抗鹽植物——大米草;20世紀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,現正在進行種植試驗,并開展了對野生鹽生植物的調查與人工栽培試驗,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,培育出優質高產、抗逆性強的新品種。利用生物技術培育抗鹽耐海水蔬菜研究取得可喜進展,已獲10余種抗鹽蔬菜品系。

2鹽生植物加工利用研究現狀

盡管開展海水農業的研究和開發具有重大意義,但其發展的關鍵是能否取得好的經濟效益。除了要有好的品種、用較低的成本獲得較高的產量外,一個很重要的環節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,特別是深加工技術研究,提高其附加值,是海水農業持續發展的關鍵之一。

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)鮮葉的蛋白質含量為4.7%,干物質為18.7%。提取的葉蛋白中,粗蛋白含量可達55.42%,具有較高的營養價值。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90%以上,其中亞油酸含量達70%左右,還含有α-亞麻酸和油酸等,都是營養價值很高的營養保健油。在我國,利用堿蓬(suaeda salsa)籽提取植物油也已開發成功。國家海洋局活性物質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,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的研究

目前對鹽生植物生物活性物質研究還較少。以色列的科學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]。埃及科學家發現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

通過科學家的多年研究,利用海水或咸水灌溉,發展海水農業已取得突破性進展,有些國家已建立了實驗農場,但還沒有進入大規模生產階段。作為未來農業的一種新模式,海水農業值得繼續深入研究。海篷子只是目前發現的一種很有前途的可用海水灌溉的經濟植物,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,營養價值也很大。如果采用海水灌溉經過選育和馴化,其抗鹽性還可以提高,在人工培育下其營養成分也會相應提高,是一種很有前途的可用海水灌溉的經濟鹽生植物,而且它既可以在亞熱帶生長也可以在溫帶生長,其適應性超過海篷子,應用前景廣闊。

除了發展海水灌溉農業以外,還應開展一般鹽漬土壤上種植模式的研究,即所謂鹽土農業。如何在鹽漬土壤上種植農作物,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。在開展鹽土農業的研究中,應從種植有經濟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濟價值的植物,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。利用生物技術培育耐海水的傳統作物研究,在不遠的將來,也會像抗蟲轉基因棉一樣,走向商業化。

根據世界淡水資源缺乏、耕地減少、人口增多的形勢,未來農業的發展方向,必然要走海水灌溉農業以及鹽土農業的道路。根據世界海水農業和鹽土農業發展趨勢及我國目前研究、開發情況,若從發展戰略上引起重視,加大適宜我國種植品種的研究、引進和綜合開發力度,并在產業化開發上有大的突破,將為我國農業的可持續發展作出應有貢獻。

4參考文獻

[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.