讓“吃鹽”植物改良鹽堿地

2012/5/23 10:43:17

和人一樣，植物有不愛“吃鹽”的，也有“嗜鹽如命”者。破解其中的秘密，讓瘠薄鹽堿地和荒漠草原里的植物“口味”變重，“吃掉”多余的鹽分，或者干脆不“吃鹽”，就有望改良和利用河西走廊地區(qū)以及內(nèi)蒙古草原等處大面積鹽漬化土壤，盡快恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。這是蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院教授王鎖民等人一項(xiàng)長達(dá)20年的系統(tǒng)研究“荒漠草原典型鹽生植物適應(yīng)逆境的機(jī)理研究”，該成果獲得2011年甘肅省自然科學(xué)一等獎。

　　我國是土壤鹽堿化最嚴(yán)重的國家之一，鹽漬化土地已超過1億公頃，約占全球鹽堿地面積的10%。特別是河西走廊等西北糧食主產(chǎn)區(qū)，因灌溉引起的土壤次生鹽漬化尤為突出，以致農(nóng)作物和牧草減產(chǎn)，生態(tài)環(huán)境不斷惡化。

　　鈉是鹽堿化土壤中造成植物傷害的最主要離子。以往，國際上研究植物抗鹽機(jī)理大多采用自身“拒鹽”的植物。因這些植物本身不吸收鹽，探尋“鹽怎么進(jìn)入植物體內(nèi)”的生理機(jī)制始終是國際性難題。

　　“上世紀(jì)90年代初，我參加了任繼周院士領(lǐng)銜的河西走廊荒漠綠洲交錯區(qū)草地培育優(yōu)化生態(tài)模式研究項(xiàng)目。在臨澤試驗(yàn)站開荒時發(fā)現(xiàn)，需要人工播種拒鹽小花堿茅的新墾地上，會自然生長出郁郁蔥蔥的草地�！毕肫甬�(dāng)年在鹽堿地上發(fā)現(xiàn)鹽地堿蓬時的情景，王鎖民眼里依然透著興奮。

　　這是世界上首次發(fā)現(xiàn)喜鹽植物的鈉吸收途徑。在漫長的研究過程中，王鎖民團(tuán)隊(duì)利用鈉離子放射性同位素標(biāo)記位置，發(fā)現(xiàn)植物根部“吃”入的鹽都積攢在枝、葉細(xì)胞的液泡中�！胺浅Ｓ腥�，當(dāng)外界鹽濃度不同時，根系吃鹽的蛋白也不同，鹽濃度低的時候用轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，高的時候用通道蛋白。”王鎖民說。他們發(fā)現(xiàn)，植物喜鹽是一種生理需要，“吃飽”了鹽，就可以從周圍的鹽堿化土壤里吸收更多的水分。同時，還證實(shí)了牧草小花堿茅抗鹽機(jī)理是根部加厚的內(nèi)皮層鈉限制，從而吸收大量生長所需的鉀。在任繼周院士草地系統(tǒng)學(xué)觀點(diǎn)指導(dǎo)下，王鎖民團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了定量鑒別抗鹽植物類型的生理指標(biāo)體系。研究成果修正了國際學(xué)術(shù)界關(guān)于高等植物鈉吸收機(jī)制的觀點(diǎn)，得到國家863計劃、自然科學(xué)基金、重大基礎(chǔ)研究專項(xiàng)的資助。

　　“沙漠含鹽量僅為鹽堿地的1/66。在阿拉善發(fā)現(xiàn)了含鹽量相當(dāng)于鹽地堿蓬的霸王和白刺，而梭梭體內(nèi)含鹽量更是兩倍于霸王�！焙罄m(xù)研究時，王鎖民團(tuán)隊(duì)在阿拉善沙漠瀚海里的發(fā)現(xiàn)令他們異常欣喜，證實(shí)梭梭和霸王由含鹽量很低的沙土中主動吸收鹽，鹽是植物生長不可或缺的。

　　以此為基礎(chǔ)，王鎖民團(tuán)隊(duì)成功研制了一種鈉復(fù)合肥，可以促進(jìn)梭梭、白刺、霸王和紅砂等旱生植物的生長。“施了鈉復(fù)合肥的梭梭，澆水減了兩次，但長勢更好，移栽成活率提高一倍”。據(jù)了解，在阿拉善右旗造林過程中，一年少澆一次水就意味著為國家節(jié)省400萬元。在另一項(xiàng)研究中，王鎖民團(tuán)隊(duì)成功克隆了霸王的抗旱功能基因，用于紫花苜蓿等優(yōu)良牧草抗逆性的遺傳改良，已由農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理辦公室批準(zhǔn)田間中試。

　　目前，王鎖民團(tuán)隊(duì)的研究仍在緊鑼密鼓地進(jìn)行中，不斷發(fā)現(xiàn)的成果必將對荒漠區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)重建、鹽漬化土壤改良利用、農(nóng)作物抗鹽性能改良產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。

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