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开发使用耐盐植物是盐土农业的未来偏向(1):几种耐盐粮食作物

Release time:2021-10-11 21:34viewed:times
本文摘要:进入21世纪,我国人口总量还在不停增加,人均耕地不停淘汰。据统计,我国近10年增加约7845万人,耕地面积约为1.22亿hm2(2011年),人均耕地面积约为0.09 hm2,远远低于世界平均水平,与此同时,我领土地盐碱化、次生盐渍化面积不停扩大,形势异常严峻。山东大学海水浇灌农业专家夏光敏教授指出,若在盐碱荒地和沿海滩涂种植耐盐作物,那么全国可多增耕地0.4亿hm2,相当于中国现有耕地面积的1/3,从而大幅度增加了可使用的土地面积。

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进入21世纪,我国人口总量还在不停增加,人均耕地不停淘汰。据统计,我国近10年增加约7845万人,耕地面积约为1.22亿hm2(2011年),人均耕地面积约为0.09 hm2,远远低于世界平均水平,与此同时,我领土地盐碱化、次生盐渍化面积不停扩大,形势异常严峻。山东大学海水浇灌农业专家夏光敏教授指出,若在盐碱荒地和沿海滩涂种植耐盐作物,那么全国可多增耕地0.4亿hm2,相当于中国现有耕地面积的1/3,从而大幅度增加了可使用的土地面积。

因此,生长海水浇灌农业,充实使用沿海滩涂,可以有效缓解我国人多地少的紧张状况,同时对土地改良,提高土地肥力也具有努力的作用。生长盐土农业有利于实现粮食和营养宁静的目的,在现有耕地面积基础上,依靠提高单产来提高粮食产出的空间逐渐缩小,而开发广袤的沿海滩涂,生长盐土农业,可有效增加农业生产面积和粮食产量,对保障国家粮食和营养宁静起到促进作用。据估算,生长盐土农业,我国每年可增产耐盐小麦、水稻、油料作物约1.5亿t,从而极大地降低粮食和营养风险,保障国家食品宁静。

一旦海水农业得以实现,以淡水浇灌的传统农业将发生庞大变化,巨量的海水和疏弃的滩涂转化为资源,农业生产将进入一个更为辽阔的空间。1. 盐草盐草(Distichlis palmer)为多年生C4植物,主要漫衍在北美加利福尼亚湾(Felger, 2000; Pearlstein et al., 2012)。其漫衍的中心是科罗拉多河三角洲的潮间带,那里的潮汐振幅为5m,天天被海水浇灌,盐草在这些泥滩里麋集生长,往往形成单一群落。

它是一种多年生植物,牝牡异株,雌株每年发生大量的种子。自然条件下盐草植株生长茂密,随着潮汐漫衍高度从15-45厘米。雌株和雄株漫衍犬牙交错,雌株或雄株绵延数百平方米。

这种漫衍说明植株主要靠根茎举行无性繁殖,而不是靠种子流传。植株在4月着花,五月成熟。

盐草种子发芽的盐度高达30 g/L-1 TDS(最高盐度测试)。盐草能够生长在淹水条件下,通过通气组织呼吸。

盐草有盐腺,叶外貌排泄NaCl,可以通过洗涤去除,纵然生长在高盐情况中,内部组织也不积累NaCl。盐草盐草的食用价值被生活在科科帕三角洲的人们发现(Castetter and Bell, 1951; Felger, 1976; Felger and Nabhan, 1978; Felger, 2000)。

他们收获在六月被热潮冲洗过的种子。种子被称为nipa,这个词也被用来首次向西方人先容小麦。将盐草作为现代作物的兴趣始于20世纪70年月 (Felger and Nabhan, 1978)。

我们的主要粮食作物都是一年生的,而盐草不需要每年重新播种(Glover et al.,2010)。在通例粮食作物中,只有水稻能够在厌氧条件下生长,其他的则需要水良好的好氧土壤。近年来,人们试图将谷物的种植规模扩大到缺氧条件的盐渍土(Barrett-Lennard, 2003; Colmer and Flowers, 2008)。而盐草是排水不良、土地贫瘠土壤的自然物种。

因此,能在水淹淹水条件下正常生长的能力使盐草作为土地改良作物具有显着的优势,使其有望在扩大在盐碱土上举行食品生产。Pearlstein通过观察盐草天然种群和温室试验来评估其粮食作物潜力(Pearlstein et al., 2012)。只管盐草种子生产量庞大,但没有新的幼苗漫衍。

盐草雌株茎密度约700-1100个/m2,每个茎约有11.6个成熟的种子,完整的谷穗有50.6%是空的。茎平均重3.02 g,干种子重0.139 g,收获指数(种子占总生物量比例)0.044。因此,推断生物量和种子产量划分为2.72公斤和0.125公斤/m2。

雌株的种子产量相当于1.25吨/公顷,这已经超出了粮食作物产量低限(美国农业部,2011)。可是,Yensen(2006)报道在野外条件下产量可以到达2-4吨/公顷。将盐草生长成为粮食作物最严重的障碍是缺乏相识控制粮食生产的影响因素,虽然盐草生产种子是可靠的,但现在为止我们还没有在温室条件下视察到大量着花结实。

现在,盐草作为粮食作物的潜力在田间试验条件下尚未取得乐成。藜麦藜麦(Chenopodium quinoa Willd)是藜科(Chenopodiaceae)藜属(Chenopodium) 一年生植物。

藜麦原产于南美洲安第斯山脉海拔2800-4500 m 的一种一年生草本的谷物,有长达7 000 多年的栽培历史(Vega-Gálvez A, et al., 2010)。藜麦名字里虽然有个“麦”,但它在植物分类学中与小麦、大麦、燕麦等禾本科植物并不是同一类,也不属于谷类作物,而是与菠菜、甜菜等同属藜科植物,有人称其为“假谷物”(pseudocereal)。玻利维亚是世界上最大的藜麦出口国,2009 年出口藜麦14280 吨,约为总产的51%,其中美国藜麦入口量占玻利维亚出口总量的45%。

凭据玻利维亚政府建议,团结国大会将2013年定为“国际藜麦年”。中国西藏农牧学院和西藏农科院早在1987年就开始了藜麦的引种栽培试验,随后在西藏境内小面积试种乐成(贡布扎西,旺姆, 1995)。现在,在中国境内,甘肃、青海、山西、陕西、浙江等地,都有小规模的适应性种植。藜麦藜麦是一年生草本,植株呈扫帚状,株高60-300厘米不等,茎木质粗壮直立,单叶互生,叶全缘或波状锯齿。

藜麦花序有穗状、圆锥和伞房等多种类型;花两性,自花授粉为主。藜麦根系庞大、须根多、气孔结构奇特及囊泡吸水性强因而抗旱性强,生育期90-225天。藜麦,主要食用种子,种子形状呈药片状,扁圆形,巨细与小米一样,颜色有乳白色、乳黄色、紫色等多种颜色,其营养价值极高。

藜麦是一种高度耐盐的盐生植物,Gómez-Pando等评价了182份藜麦资源的芽期耐盐性,发现其中15份资源在25 dS/m 的盐溶液中发芽率能到达60%(Gómez-Pando L R, Alvarez-Castro R, Barra E, 2010)。秘鲁藜麦品种Kancolla 在57 dS/m 的盐溶液中发芽率高达75%(Jacobsen S E, 2003)。在苗期,150 mmol /L NaCl 溶液对差别品种的藜麦幼苗的生长没有显著影响,但300 mmol /L NaCl 溶液处置惩罚幼苗,差别品种体现出差别耐受性(Ruiz-Carrasco K, et al., 2011)。

Mulica 等在盐水浇灌情况下发现藜麦耐酸碱值规模为4.8-9.5(Mulica A, 1994)。藜麦中含有大量的优质卵白,平均含量到达12%-23%(Abugoch L, 2008),与肉类及奶粉相当。与其他谷物相比,藜麦的卵白质含量高于大麦(11%)、水稻(7.5%)和玉米(13.4%),与小麦(15.4%)卵白质含量相当(Wright K H, 2002)。卵白质的营养品质由必须氨基酸的比例决议,藜麦中含有人体必须的9种氨基酸,比例适当且易于吸收,尤其富含其他植物中缺乏的赖氨酸,赖氨酸对促进免疫反映中抗体的形成、调治脂肪酸代谢、促进钙的吸收和转运、以及在到场细胞损伤修复和癌症预防等方面有重要作用。

单从氨基酸角度考量,藜麦的康健价值凌驾多数“全谷物”,这也是藜麦被认作是“康健食品”的最主要原因。种子含油量为6.58%-7.17%,其中不饱和脂肪酸高达89.42%,另外还富含类黄酮、B 族维生素和维生素E 等等多种有益化合物。

藜麦中富含的类黄酮和植物甾醇类物质,具有很强的抗氧化能力,能够防止皮肤老化(Graf B L, 2015; Laus M N, 2012)。藜麦膳食纤维的持水性强,在增强饱腹感方面的作用显着,适合减肥人群食用,是现在国际市场上盛行的减肥食品之一(Alan B, 2011)。近年来,由于藜麦所特有的功效特性与生物特性,受到越来越多人的关注,成为一种很是有前途的植物。在我国藜麦也获得了迅速生长,山西静乐县在2008 年引进种植,到2012年藜麦种植面积突破67 hm2,公顷产量平均在2250 kg 左右,最高可达4 500 kg/hm2,获得很是大的乐成。

基于藜麦的高卵白质水平,奇特的氨基酸模式,种种维生素、矿物质和生物活性物质,它将作为一种新型的全营养食品具有辽阔的应用前景。3. 海水稻海水稻是我国近期海水农业的热点。

海水稻为一年生禾本科稻属植物,介于野生稻和栽培稻之间,由海边滩涂的野生水稻繁育、海水浇灌生长结穗的水稻品种。稻苗生长长势快,再生能力强,高度可达1.8-2.3米以上,而普通水稻高度仅为1.2-1.3米。海水稻根系深,根深可达30-40厘米,具有抗倒伏的特点。灌浆期的海水稻,稻穗青白色,如芦苇荡。

稻谷具芒刺,稻米呈红色。2014年4月,陈日胜和农业推广研究员段洪波作为配合申请人,以“海稻86”为品种名,向农业部申请品种权。2014年9月1日“海稻86”通过农业部植物新品种掩护办公室颁布的农业植物新品种掩护公报。

2014年10月18日,专家组对海水稻举行了现场考察,一致认为:“鉴于海水稻耐盐、耐淹能力强,专家组一致认为是一种特异的水稻种质资源,具有很高的科学和研究价值,建议国家增强对海水稻资源的全面掩护,并鼎力大举支持开展系统研究”(陈启彪等, 2016)。海水稻海水稻的稻米也称海红米,米身呈赤红色,含有天然红色素,营养富厚。经由检测,海水稻稻米与普通精白米相比,氨基酸含量高4.71倍,硒含量高7.2 倍。硒是人体必须的微量元素之一,如果人体缺硒,容易患大骨节病、克山病、胃癌肝癌等。

从这些身分思量,海水稻的营养价值高于白稻。据统计,我国盐碱地面积达15亿亩左右,如果在盐碱地上种植海水稻,根据现在亩产约300斤盘算,年产量可达4000多亿斤,约为我国2013年粮食总产量12038.7亿斤的1/3。据估算,全世界有143亿亩盐碱地,如种上海水稻,可多产21450亿公斤粮食,大大缓解世界的粮食危机。通过改良海水稻的品种,提高海水稻的产量和口感问题,海水稻将会为破解人类粮食紧缺问题做出应有的孝敬。

4. 野大豆野大豆(Glycine soja Sieb.et Zucc.),俗称乌豆,野黄豆,属于豆科(Leguminosae)大豆属(Glycine)一年生草本植物,是国家二级重点掩护野生植物。植株各个部门疏生黄色绒毛,主根细长,茎柔软纤细,叶为三出羽状复叶,花冠为蝶形花冠,紫红色。果为荚果,长圆形,外被褐黄色的硬毛,成熟时开裂,种子椭圆形、长圆形或近圆形稍扁,玄色、黑褐色或者褐色,种子外被泥膜。

野大豆喜温且多漫衍于湿润的情况中,如河沟、河流沿岸、湖边、湿草地、沼泽四周。在世界上野大豆主要漫衍地在中国、朝鲜、日本以及苏联与我国东北部门相连的地域,其中以我国漫衍最多最为广泛,除新疆、宁夏、青海、西藏外,险些遍布全国。

野大豆野大豆耐盐碱,抗旱,耐贫瘠,在土壤pH 值4-9.2的情况中都能生长,但最适微酸性至中性土壤,pH 值凌驾8.5时生长有受抑现象;野大豆喜水耐湿,在苇塘和沼泽地等多湿情况中长势良好。研究发现,150 mmol/ L NaCl 溶液胁迫下,野大豆植株中作为渗透调治物质的脯氨酸和可溶性糖逐渐积累以反抗盐胁迫(张美云等, 2002)。

野大豆营养富厚,具有较高的食用和药用价值。周三等研究讲明野大豆中卵白质含量为42.71±3.67%,脂肪含量为8.92±1.74%,总异黄酮含量5660±973.87 ug·g-1(周三等, 2008)。大豆异黄酮是一类重要的植物雌激素,在自然界中资源十分有限,仅存在于豆科蝶形花亚科的少数植物中。

大豆异黄酮是大豆中一类多酚化合物的总称,是一类具有广泛营养学价值和康健掩护作用的非固醇类物质,主要包罗染料木黄酮(geni stein)、黄豆苷元(daidzein)和黄豆黄素(glycitein)。大豆异黄酮对于防止骨质疏松、预防心血管疾病、缓解更年期综合症、抗氧化衰老等都起到一定的作用(刘志胜, 李里特, 辰巳英三, 2000)。研究发现,染料木黄酮可以通过对酪氨酸激酶的抑制作用来抑制血小板激活和凝聚,抗血栓生成,从而预防心血管疾病(杨科峰, 蔡美琴, 2005)。Nagata对上千名日本妇女做了为期6年的跟踪观察,发现大豆异黄酮可显着减轻由于更年期潮热而引起的不适应症状(Nagata C, et al., 2001)。

野大豆籽粒中含有人体必须的不饱和脂肪酸,如亚油酸、油酸、亚麻酸等。郑琳从野生大豆中共检出12 种脂肪酸,其中不饱和脂肪酸含量为78.81%,以亚油酸、油酸、亚麻酸为主,其含量划分为47.33%、15.66%、15.40%,该油脂中还含有其它植物中很少见的脂肪酸十七烷酸,该油脂具有抗癌功效(郑琳,李孟良,刘健南, 2012)。不饱和脂肪酸对于合成磷脂、形成细胞结构、维持一切组织的正常功效、合成前列腺素都是必须的。

同时,它们能够使胆固醇脂化,从而降低体内血清和肝脏的胆固醇水平。野大豆的种子呈玄色,是因为它的种皮色素中含有极其富厚的花色苷类物质。研究讲明,野生大豆玄色种皮色素提取物的DPPH自由基清除能力和总抗氧化能力均优于栽培黑大豆,是一种天然抗氧化剂,具有很高保健价值(田萍等, 2008)。

野大豆作为一种营养价值很高的药食兼用型食品,生长前景辽阔。而且野大豆具有较强的抗逆性和繁殖能力,便于生长人工栽培和深加工,综合使用野大豆资源。

在开发使用野大豆的同时,应增强对其优良种质资源的掩护和杂交选育,确保将这一野生资源优势连续、有效地使用。


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