2018-02-02 08:49:42
土地和淡水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開(kāi)的兩大要素。
目前，全球可用耕地中只有約三分之一（37%）種植著糧食作物。盡管尚有潛在的耕地可以開(kāi)發(fā)，但這些土地由于缺乏基礎(chǔ)設(shè)施、森林覆蓋或存在保護(hù)措施而未被開(kāi)發(fā)。
除土地資源的缺乏，水資源短缺也是大問(wèn)題。
雖然地球表面70%由水覆蓋，但其絕大部分都是海水，只有3%是淡水資源，大部分還以冰的形式存在于冰川和極地冰蓋之中。也就是說(shuō)，地球雖然水資源豐富，但只有0.5%是可用的。而這其中有三分之二的水用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
如果我們要減少用水量，就必須促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)朝著更可持續(xù)和高效方向發(fā)展。隨著全球人口的不斷增長(zhǎng)，人類(lèi)需要在更少的耕地面積上用更少的水生產(chǎn)出更多的糧食。
而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)將助力農(nóng)業(yè)可持續(xù)和高效的發(fā)展。
利用海水和無(wú)土栽培
如何用更少的土壤和淡水生產(chǎn)糧食呢？
選擇之一是從儲(chǔ)備的海水中去除鹽分得到淡水。澳大利亞南部的農(nóng)場(chǎng)利用太陽(yáng)能來(lái)提取海水，經(jīng)脫鹽處理后產(chǎn)生淡水，并用于大型溫室的作物種植。不僅如此，這類(lèi)溫室還通過(guò)水培系統(tǒng)種植作物，無(wú)需土壤，因此可以推廣到土壤貧瘠地區(qū)。這將會(huì)極大地減少炎熱和干旱地區(qū)的淡水使用量。
如果種植者能夠利用更少的水，同時(shí)還能保持同樣的產(chǎn)量，那么水資源的短缺問(wèn)題也將得到極大的緩解。雖然搭建溫室的成本仍是問(wèn)題，但這一選擇對(duì)干旱多發(fā)地區(qū)尤為重要。
超越傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)：植入抗旱基因
另外一個(gè)選擇即是通過(guò)基因工程的方法讓作物具有抗旱能力。
植物科學(xué)家們正在努力尋找那些能夠讓植物在干旱和半干旱條件下依然生長(zhǎng)良好的基因。比如，是什么基因讓旱稻能夠在干旱的土壤中生存，而水稻則需要在灌溉充足的水田中才能生長(zhǎng)？
一旦確定了抗旱的關(guān)鍵基因，科學(xué)家們就可以利用基因工程的方法將這些基因引入到作物中去。一直以來(lái)，種植者都是通過(guò)緩慢而艱苦的選擇育種和多代雜交的方法來(lái)得到抗旱作物品種，而基因工程則可以提供一種捷徑。
最近的一項(xiàng)研究，在不同的鷹嘴豆品種中發(fā)現(xiàn)了多樣化的根系結(jié)構(gòu)。人們希望在未來(lái)的研究中，能夠找出其中使某些根系結(jié)構(gòu)在干旱土壤中獲取水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)方面表現(xiàn)更高效的基因。一旦確定了遺傳因素，科學(xué)家們就能夠直接將這類(lèi)基因引入植物中，提高植物獲取水分的能力。
植物能夠抗旱的一個(gè)關(guān)鍵因素是一種名為脫落酸（ABA）的植物激素，它能夠提高干旱條件下植物的水分利用效率。不過(guò)，脫落酸同時(shí)也會(huì)降低光合作用效率，長(zhǎng)期來(lái)看會(huì)影響植物生長(zhǎng)，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。
然而植物并不總是有取有舍：現(xiàn)代作物已經(jīng)失去了一個(gè)能夠讓早期陸生植物（如苔蘚）耐受極度干旱條件的關(guān)鍵基因。正是這個(gè)基因讓早期植物能夠在5億多年前從淡水環(huán)境轉(zhuǎn)移到陸地上來(lái)?，F(xiàn)代沙漠地區(qū)的苔蘚類(lèi)植物也還會(huì)通過(guò)葉片收集水分，幫助它們?cè)诟稍锏沫h(huán)境中生存。
這是植物科學(xué)家們面臨的最大挑戰(zhàn)。為了得到能夠在最低灌溉條件下生長(zhǎng)、最終有助于緩解水資源匱乏問(wèn)題的改良作物，我們將不得不重新引入這套許多“高等”植物已經(jīng)失去而苔蘚類(lèi)作物賴(lài)以生存的耐旱系統(tǒng)。
全面的科學(xué)研究均得出結(jié)論：目前市場(chǎng)上通過(guò)安全評(píng)價(jià)的基因工程作物是安全的。
然而，一些對(duì)于基因工程的顧慮仍然存在：這其中的部分原因是溝通不順暢。在地球人口大爆炸的今天，人類(lèi)將面臨諸如糧食危機(jī)、資源緊缺等諸多問(wèn)題，而潛力巨大的基因工程作物不應(yīng)該被忽視。
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