海水灌溉农业策略

1海水灌溉农业的概念和特点

笔者1978年曾经撰文,把海洋渔业称为“海水农业”,把农业划分为陆地农业和海洋农业。海水农业或海洋农业是人类利用生物机能在海洋环境中将物质能量转换为使用价值的社会生产部门。包括海洋动物采捕和养殖业、海洋林业和海水灌溉耐盐作物业。海水灌溉农业基本上相当于“海水灌溉耐盐作物业”,还包括需要人工增水的滨海湿地的海洋林业。从大农业系统的结构看,海水农业是农业的一个分支;而海水灌溉农业又是海水农业的一个分支。海水灌溉农业的不但区别于一般陆地农业,而且区别于其他海水农业。它区别于其他海水农业的特点有两点:一是用海水或者与淡水混合的水进行灌溉。世界上的植物能与海水相容的很多,由于地球上的海水是淡水的近百倍,海水植物的数量应该超过淡水植物。但是大多数的海水植物直接生活在海水环境中,如海带等藻类,红树林等木本植物,它们无须人工灌溉。灌溉是指通过渠道和管道把水引进田间以满足作物对水需求的生产活动,包括地面灌溉、地下灌溉和空中灌溉——喷灌、滴灌、人工降雨等。目前需要和能够用海水灌溉的植物只是植物王国的极小部分。二是其生物资源可以是海中植物,也可以是陆上植物,我们追求的更高目标是用海水灌溉陆上植物。因此,可以给出这样一个简单的界定:“海水灌溉农业是以海水资源、沿海滩涂资源和耐盐植物为劳动对象的特殊农业。”海水灌溉农业明显的特点是海陆两大地理单元的资源交叉组合。陆地农业的水、土、苗都是陆地体系的:海洋农业中的海藻种植、红树林栽培,水、土、苗是纯海洋的;而海水灌溉农业中的水、土是海洋的,植物却可以是陆生的。这种资源体系的二元化则海水灌溉农业本质的特征。它体现着海水灌溉农业节水、产品独特等优点,也直接制约着产业的分布,将其限制在沿海岸线的狭长地带,并可能是不连续的(被基岩海岸割断),土地高程一般不高于海平面。

2中国发展海水灌溉农业的重要性

2.1人均土地资源和淡水的日益缺乏,使得海水灌溉农业成为合理的选择

自1985年以来,中国大陆每年净增人口1500—1800万,而耕地面积仅占大陆国土的14%,人均耕地不及世界平均数据的1/2,全国有666个县人均耕地低于联合国食物和农业组织确定的0.53hm2警戒线。耕地的质量也不高,分布在平原、盆地的仅占34%。中国人的食物主体是粮食,这种膳食结构制约着国民的体质状况,而即使在粮食方面,人均占有量也只有400kg,全国还有6000万人口没有完全脱贫。全国多年平均淡水资源总量为2.8×1012m3,居世界第6位,但人均占有量不足2400m3,为世界人均占有量的1/4,居世界第18位。农业是用水大户,约占用水总量的70%,但是我国还有61%的耕地没有水资源保证。因此,一个拥有大量闲置滩涂和海水的国家选择海水灌溉农业是合乎逻辑的。

2.2巨大的生态环境价值,决定了海水灌溉农业的地位

一般沿海地区生态环境脆弱,土地盐碱化、风沙化严重。其原因是地下水位高,矿化度大,随土地毛细管蒸发,水变成了蒸汽,而把盐碱留在地表。如果改地下水地表蒸发为通过植物叶片蒸腾,地下水中的盐分就积聚不到地面上来,耐盐作物植被覆盖了地面,抑制了风沙,腐败的枝叶和根部微生物活动还会提高土壤肥力。有些耐盐植物如大米草、互花米草等,具有良好的消浪、促淤、护滩作用。从江苏的经验看,大米草种植两年,就可以使草丛滩面抬高10cm。射阳县进行了互花米草保滩护岸生态工程试验,20km海岸每年可节约护岸工程费用200多万元。

2.3独特的产品使海水灌溉农业具有独特的经济价值

由于耐盐作物多数品种是陆地农业所没有的,即便与陆地共有的品种,性状也有较大区别,所以它们有独特的使用价值。据山东师范大学的李法曾教授研究,中国耐盐植物的经济价值有8个类型:药用76种,如补血草、枸杞、甘草、水麦冬等;牧草29种,如滨麦、海边香豌豆、苜蓿等;油脂类19种,如碱蓬、野大豆、月见草等;鞣料类16种,如海莲、红树、海桑等;纤维类20种,如芦苇、筛草、罗布麻等;芳香油类10种,如海州蒿、薄荷等;食物类26种,如大叶藻、珊瑚菜、地瓜苗、沙枣、海菖蒲等;绿化、建材及薪炭类27种,如大米草、芦苇、柽柳、红树、盐桦、海芒果等。美国亚利桑那州立大学的塔可逊环境研究实验室通过世界性网络,从800种耐盐植物中筛选出一种海蓬子,可用海水灌溉和漫灌,其种籽的含油量占重量的30%,油中含有73%的亚油酸,优于大豆,具有食用、药用价值,油饼还富含40%的蛋白质,是高营养饲料。

2.4海水灌溉农业的成功有可能为内陆盐碱地的农业利用开辟道路

除了沿海滩涂,中国还有大约3.7×107hm2的内陆盐碱荒地,包括咸水湖周边的滩涂。如果解决了海水灌溉的关键技术和农艺问题,尤其是培育出优良的抗盐作物,也就有可能给内陆盐碱荒地的农业利用提供启发和某些通用技术。或许这种连带的、扩展的经济、社会、生态价值更为可观,有可能为国家扶贫大业做出意外的贡献。

3中国发展海水灌溉农业的可行性

3.1自然资源丰富

海水灌溉农业必须的自然资源包括海水、滩涂和耐盐植物,这在中国都不缺乏。中国有大陆岸线18000km,海岛岸线14000km,可以利用海水的国土范围巨大。目前有沿海滩涂2077900hm2,由于入海江河携带大量泥沙,河口滩涂还以每年2.0-3.0×104hm2的速度继续淤长;我国的滩涂分布相对集中,为海水灌溉农业提供了广阔的用武之地。盐生植物即具有适应盐化生境形态和特性的植物区系。根据其对过量盐类的适应特点,又分为聚盐性植物,如海蓬子、海岸灯心草;泌盐性植物,如柽柳、大米草;不透盐或抗盐植物等。根据其生境特点,又分为沉水类即直接生活于海水中的,如大叶藻属、喜盐草属;湿生类即生于海岸滩涂的,如红树林、水麦冬等;旱生类即生于盐碱土地的,如假木贼属、猪毛菜属等。据山东师范大学生物系多年调查,确定我国有盐生植物424种,隶属于66科200属,为我们提供了丰富的种质库和基因库。

3.2技术问题已初步解决

20世纪60年代我国科学家开始进行耐盐植物栽培的研究。在引种优良耐盐品种、基因工程和细胞融合培育新品种等方面都取得了重要进展。例如:南京大学仲崇信教授等引进英国大米草成功,江苏省建成了我国第一个面积2000hm2的大米草牧场。1979年又引种了美国互花米草,生命力很强,粗蛋白含量10%,一般2—4m高,可以做畜、禽、鱼饲料,用做栽培香菇、造纸的原料,并可有效地保护侵蚀性海滩,现每年产量达万t。中国科学院海洋研究所邢军武从580年前的《救荒本草》关于碱蓬的记载受到启发,经多年观察、试验,筛选并成功培育出一种可在盐碱环境灌溉海水碱蓬品种,种子含油30%,不饱和脂肪酸占脂肪酸总量的91.8%,人体必须脂肪酸占80%,可用于生产蔬菜、食用油和保健品,已经取得专利并列入青岛市“火炬计划”项目。南京农业大学、江苏沿海地区农业科学研究所等单位,自20世纪80年代中期以来进行滨海盐土农业工程研究,在堤外滩涂根据生态位原理引进、栽培盐生植物,取得了可喜的进展。海南大学的林栖凤教授等,以盐生植物为供体,蔬菜为受体,运用花粉管通道技术,将海岸耐盐植物红树林DNA导入普通茄子、辣椒,获得了耐盐能力明显增强的后代。山东大学的夏光敏教授等,利用体细胞杂交技术培育耐盐小麦和牧草获得重要进展。他们用小麦的近缘植物、有高度耐盐性状的长穗高冰草与小麦作亲本,通过非对称融合技术,获得的杂种后代能够在0.7%—1%的盐土中生长。总之,全国已有一些高等院校和科研院所进行了长期研究试验,并取得了有价值的技术成果。现在要做的是对这些成果进行整理、提高,推向产业化。

4海水灌溉农业发展的限制因素

从理论上说,海水灌溉农业是极有发展前途的新兴产业,但是多少年来却徘徊不前,这说明存在某些制约因素。

4.1主观需求不足。沙特政府已经在第六个发展计划中,把“海水用于农业”放在国民经济技术的重要位置。这是他们国家的自然条件逼迫使然。中国虽然面临着12亿人口的巨大压力,但是内陆农业还有一定的潜力,尤其近年来粮食形势好转,不搞海水灌溉农业仍然过得去,愿望就不那么强烈了,何况这不是一件“短平快”见业绩的事,试验周期可能很长,结果如何也没把握,地方长官如果缺乏“前人栽树后人乘凉”的风格,往往不在任期内做部署。

4.2资源的匹配条件严格。中国虽然有海水、滩涂、盐生植物,但它们不是天然协调组合的。对某一地区来说,有海水不一定有滩涂;有滩涂不一定都用来搞海水灌溉农业,有海水和滩涂,不一定有适宜的作物品种,因为耐盐和抗盐的植物品种,耐盐的程度、生长的气候条件等,也有很大差别。用生物工程技术培养创新品种的工作还处于初始阶段,离理想的经济效果还有较大的差距。这就制约着生产的品种,相应地也制约着产品的用途、市场的规模等等。

4.3用海水漫灌,有可能引起土壤严重盐渍化、必须选择能灌能排的地方种植,并要求有廉价高效的防渗漏措施。

5加快海水灌溉农业发展的措施

5.1建立“官产研”结合的试验示范基地,把海水灌溉形成农艺海水灌溉农业越来越引起各级政府的重视,有关职能部门和地方政府多次召开有关的学术和工作会议进行研讨,将有关课题列入科技发展计划予以支持,但还没有列入国家产业计划。要高瞻远瞩,认识海水灌溉农业对于分担内陆农业压力,改善国民膳食结构,尤其是改造沿海生态环境的不可替代的作用。要看到它深远的科学价值。经济生活中很多事情是不能只看直接产出的。如城市绿化是一种消耗,但是因为创造了优美的环境而提高了劳动者的健康,促进了旅游业,并有利于吸引外资,这个经济帐怎么算?自古以来农作物都是用淡水浇灌,现在打破了这个常规,这就是一种进化,一种革命性的发展,它将带来什么样的关联性影响是难以估量的。所以,国家要作为一项特别工程,列入产业发展计划,超前部署。要对盐生植物尤其是稀有濒危品种实行迁地保护,建设盐生植物的种质库或基因库。山东东营市于1996年建立了中国第一个盐生植物园,占地3.5hm2,有525m2的玻璃温室和900m2的冬暖大棚,收集、保存耐盐植物150多种,引种国内外盐生植物80多种。近期拟扩大规模,最终建成集科研、观赏、示范为一体的试验园区,这是一个良好的开端。要在条件比较有利的江苏、山东、广东建立不同目标、品种的试验基地。不能只是科学家在试验室做这件事,农业部门要直接抓,要进大田,要形成生产管理的一套农艺。品种不一定多,选好突破口,成功了,介绍给农户,在更大的面积上推广。

5.2制定正确的技术路线,组织力量协作攻关海水灌溉农业顺利发展的条件中,海水、滩涂是现成的,难得的是符合需要的作物品种,产业突破的关键和技术核心是解决这个问题。有两条路子:①遗传工程,包括杂交、基因转换、克隆技术,前景十分诱人,彻底解决问题的希望可以就在这里,但是技术上难度不小。原因是全世界现有的200多种大宗农作物都不是抗盐品种,其亲缘植物也不抗盐,因此不经处理直接用海水或含海水的水灌溉是不现实的。通过传统杂交方法育种,抗盐能力的提高有限,而且品质退化的难题很大。基因转移的困难在于植物的抗盐基因不明,现在看不是单一基因,而是复合基因,彼此的关系也不清楚,将其导入作物并得到表达,还要继续努力。②选种移植。即从本国或外国现有耐盐植物中进行筛选、引种,逐步改良到能够用海水灌溉的水平。如邢军武选育的品种,美国和沙特选育的品种,他们都已经花费了大量时间和劳动,在此基础上引种应该是最容易、经济的办法。正确的技术路线应该是:近期以选种移植为主,加强耐盐植物的普查,继续寻找新品种,并进行栽培、移植试验,真正有前景的就扩大种植面积,形成规模;同时,在基因技术方面迎难而进,组织精干的技术班子进行联合攻关,在高技术领域寻求突破。

5.3开展国际合作,引进和消化先进技术和农艺发展海水灌溉农业是世界上许多国家面临的共同课题。许多国家在这方面都获得了一定的进展。据报道,美国已经培育出2种全海水小麦、29种半海水春小麦和耐2/3海水的番茄。沙特阿拉伯的拉斯扎乌尔以南2hm2种植场,使用SOS-10号种栽培海蓬子,收获油籽7t。阿拉伯盐水技术公司首期试种了250hm2获得成功,目前准备扩大到4500hm2,最终目标是在沿种植2×105hm2,年产1.2×105t植物油。他人经过许多试验获得的经验可以省去我们大量重复劳动。开展这一领域的国际合作,吸收先行者的经验教训和成功的技术,不仅是必要的,而且是明智的。中国是一个发展中国家,沿海土地盐渍化地区一般是欠发达地区,更需要引进国外资金和技术,把海水灌溉农业的开发结合起来。有些国家有与中国合作的意向,开展国际合作也是可能的。