海水灌溉農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵、特征及發(fā)展對策建議

王金環(huán) 韓立民

（中國海洋大學水產(chǎn)學院，山東青島 266003）

隨著耕地資源減少與的人口增長之間的矛盾日益突出，糧食安全已成為全球關注的重點問題之一。海洋是保障人類糧食安全的最后防線，向藍色海洋進軍，建立“藍色糧倉”，利用海洋資源拓展食品來源，為解決人類糧食安全問題提供了新的路徑。

長期以來，水資源成為制約灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素，隨著科學技術的不斷突破與發(fā)展，海水灌溉農(nóng)業(yè)成為世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新趨勢。近些年來國內(nèi)外一系列海水灌溉耐鹽農(nóng)作物種植試驗的成功及推廣，使得藍色海洋能夠為人類提供水產(chǎn)品以外的蔬菜、油料等農(nóng)產(chǎn)品，不僅緩解了淡水和耕地資源匱乏的壓力，也極大地豐富了“藍色糧倉”的內(nèi)涵，成為“藍色糧倉”新的增長點。

一、海水灌溉農(nóng)業(yè)的涵義及特征

濱海灘涂是處于海陸交界的濕地生態(tài)系統(tǒng)，是人類最早成功開發(fā)和利用的海洋資源，具有陸地與海洋雙重屬性，為人類提供了雙向開發(fā)的可能——改造成良田種植農(nóng)作物或者底播養(yǎng)殖水產(chǎn)動物。改造鹽堿灘涂投入高、耗時長、見效慢，因此，長期以來我國濱海灘涂主要用于收益較快的貝類增養(yǎng)殖。

傳統(tǒng)的海水用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要是借助反滲透膜的功能或其他物理學原理的技術獲得淡化的海水，但是海水淡化的核心技術尚不成熟，工程建設復雜，而且還伴隨著難處理的高鹽度水等問題。海水灌溉農(nóng)業(yè)打破傳統(tǒng)思路，從生物角度出發(fā)，耦合海陸資源，借助生物技術等手段發(fā)掘生物的耐海水潛力，直接利用海水澆灌作物，避免了傳統(tǒng)海水利用的問題，從而為建設“藍色糧倉”提供了新途徑。

廣義的海水灌溉農(nóng)業(yè)包括關于植物耐鹽性的一切試驗和種植活動，包括作物在沿海鹽堿灘地的種植、在淡水灌溉的基礎上或灌溉海水或用低濃度海水噴灌、直接用海水澆灌或漫灌。[1]狹義的海水灌溉農(nóng)業(yè)是指以海水資源、海岸濕地資源和耐鹽堿植物為勞動對象的特殊農(nóng)業(yè)，即以海岸濕地為載體，選育或通過現(xiàn)代生物技術培育鹽堿農(nóng)作物進行栽培，并用海水直接澆灌的種植業(yè)或林業(yè)。[2]

海水灌溉農(nóng)業(yè)有效地組合利用了三大資源，即濱海灘涂、海水資源和耐鹽植物,其終極目的是實現(xiàn)這三類資源的合理配置，也就意味著將廣袤的生產(chǎn)力低下的鹽堿灘涂用于種植耐鹽經(jīng)濟作物，引取之不盡、用之不竭的海水進行灌溉，具體見圖1。因此，海水灌溉農(nóng)業(yè)具有三方面的特性：首先，海水灌溉農(nóng)業(yè)屬于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。海水灌溉農(nóng)業(yè)典型特征是節(jié)約淡水、節(jié)約耕地、依靠現(xiàn)代生物技術解決選種育種問題，產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中對于科學技術水平要求較高，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求。其次，海水灌溉農(nóng)業(yè)產(chǎn)品市場收益良好。海水高鹽特性使在作物生長過程中免用農(nóng)藥、化肥，市場價格高但平均產(chǎn)量普遍低于同類淡水種植的品種，市場供給的局限性為海水灌溉農(nóng)業(yè)提供了利好條件。最后，海水灌溉農(nóng)業(yè)屬于資金密集型產(chǎn)業(yè)。海水灌溉農(nóng)業(yè)從前期摸索到規(guī)模化試驗，再到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，資金投入量大，回收周期長，收益風險高，回報效益高，具有“三高”屬性。

圖1 海水灌溉農(nóng)業(yè)與“藍色糧倉”

二、海水灌溉農(nóng)業(yè)與“藍色糧倉”建設

“藍色糧倉”是指依托豐富的海洋生物資源，通過人工增養(yǎng)殖、捕撈作業(yè)以及后續(xù)的漁業(yè)企業(yè)加工等生產(chǎn)行為，安全地提供可食用海洋動植物蛋白的藍色海洋及其近岸灘涂區(qū)域。[3]發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)既豐富了“藍色糧倉”的內(nèi)涵，又拓展了“藍色糧倉”的外延，具有深遠的戰(zhàn)略意義。

（一）海水灌溉農(nóng)業(yè)可豐富“藍色糧倉”內(nèi)涵

據(jù)山東師范大學生物系多年調查，我國有鹽生植物424種，隸屬于66科200屬，其抗鹽能力在海水的百分之幾到2倍不等，長期處于自發(fā)生長狀態(tài)，為發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)提供了豐富的種質庫和基因庫。海水灌溉農(nóng)業(yè)的興起與發(fā)展，可以有效地發(fā)掘種類繁多的鹽生經(jīng)濟植物，例如耐鹽蔬菜、耐鹽糧油作物、耐鹽能源植物等。海水灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展極大地豐富了“藍色糧倉”糧食輸出的種類，拓展了“藍色糧倉”的產(chǎn)業(yè)鏈條。同時，海水灌溉農(nóng)業(yè)增加了“藍色糧倉”的內(nèi)容，使之既包括以獲得水產(chǎn)品為目的的作業(yè)類型，又包括依托濱海灘涂、耐鹽作物以及海水灌溉的種植業(yè)，海水灌溉農(nóng)業(yè)開辟了海陸資源互補、綜合開發(fā)利用海洋資源的新方向。

目前，通過國外引進、國內(nèi)收集篩選、脅迫培育相結合等方法，我國已獲得一系列較高經(jīng)濟價值的耐海水作物，包括海水蔬菜、油料作物、牲畜草料、醫(yī)藥原料等。海水蔬菜主要有海蓬子、海英菜、紅菊苣、橄欖、豌豆、番茄、黃瓜、芹菜、蒲公英、海水芹、甘藍等品種，一些品種也可脫水后用作食品配料，還可開發(fā)保健飲料和化妝品。海水蔬菜所含的鹽分屬于生物鹽，深加工后提取物可作為保健品。此外，海水蔬菜的種植無需化學農(nóng)藥、化學肥料、植物激素等，是公認的無污染食品，經(jīng)濟價值很高。

（二）海水灌溉農(nóng)業(yè)有效增加了“藍色糧倉”的面積及倉儲量

我國擁有豐富的有利于發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)的灘涂資源，海岸帶和灘涂的鹽漬土有670萬ha[4]。江蘇、山東、廣東、浙江、福建等沿海省份的濱海灘涂分布成片集中，為我國海水灌溉農(nóng)業(yè)新品種和新技術的推廣提供了諸多便利。此外，遼河、灤河、海河、黃河、淮河、長江等大中河流，積年累月從內(nèi)陸攜帶大量泥沙入海，在波浪、海流、潮汐、風力等物理因素作用以及人類活動的影響下，濱海灘涂面積仍在不斷擴大，每年以2×104～3×104ha 的速度增加[5]。

20世紀90年代以來，我國在荒堿地和沿海灘涂上陸續(xù)開展了耐鹽經(jīng)濟作物的種植，取得了一定成效，耐鹽小麥產(chǎn)量約為5t/ha，海水蔬菜則為15t/ha左右[6]，按照此產(chǎn)量計算，將現(xiàn)有濱海灘涂的1/10用于發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)，則可產(chǎn)出小麥335萬噸或者蔬菜1005萬噸。因此，如果能將廣袤的鹽堿灘涂與取之不盡用之不竭的海水利用起來發(fā)展耐鹽農(nóng)作物種植，能夠顯著增加“藍色糧倉”為人類貢獻的糧食倉儲。此外，我國的生物質燃料目前主要集中在玉米、甘蔗、甜菜等傳統(tǒng)糧食作物，占用大量耕地，在一定意義上存在與人爭糧問題。假設在鹽堿地種植鹽生生物質能植物，將以糧食為主要生物質能原料向非糧食植物為主要生物質能原料轉型，可以減少糧食損耗，間接增加“藍色糧倉”的儲存量，見圖1。

（三）海水灌溉農(nóng)業(yè)有利于生態(tài)效益的提高

在濱海灘涂上種植耐鹽作物，形成綠色植被，即人造“人工濕地”，不但能夠起到封土、固沙的作用，而且能夠凈化入海污水，保護海洋生態(tài)環(huán)境。綠色植被大量吸收二氧化碳，減少“溫室效應”。隨著耐鹽植物長期扎根灘涂，原本板結的土壤會逐漸松化，經(jīng)過脫鹽處理后，鹽堿地可以演變成為生產(chǎn)性能較強的良田，實現(xiàn)鹽漬土生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

隨著灘涂養(yǎng)殖歷史的延長、養(yǎng)殖種類的增加和養(yǎng)殖規(guī)模的擴大，海水養(yǎng)殖自身對環(huán)境的影響愈加嚴重，病原生物大量滋生，殘留餌料和漁藥等形成大量養(yǎng)殖廢水。發(fā)展濱海鹽堿灘涂種植業(yè)，可利用海水養(yǎng)殖廢水澆灌耐鹽作物，通過植物吸收和土壤過濾、吸附作用等有效去除水體中大量的懸浮固體物、有機物、氮、磷和微生物等，利用耐鹽植物吸收利用廢水中的營養(yǎng)鹽成分，既有助于海水灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展，又可以起到部分凈化養(yǎng)殖廢水的作用。因此，海水養(yǎng)殖與海水農(nóng)業(yè)灌溉相互結合，耦合發(fā)展，有利于提高沿海灘涂的生態(tài)效益。

三、國內(nèi)外海水灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展概況

海水富含約80余種化學元素，尤其是植物生長所必需的氮、磷、鉀等元素，而且海水中的浮游生物及動物的尸體和排泄物還可轉化為有利于農(nóng)作物的生長的有機肥料，因此，從理論上講，用海水或者混合海水灌溉作物具有可行性。另外，基于植物起源于海洋的系統(tǒng)進化理論和植物細胞的全能性理論，植物是可以通過馴化培育或者基因改造適應海水環(huán)境的。因此，世界各國科學家在探索海水灌溉農(nóng)業(yè)時，大多致力于兩個方向的探索：一是廣泛搜集耐海水的作物品種；二是利用鹽生植物的基因改造淡水陸地作物品種。

早在20世紀70年代，一些國家就前瞻性地進行耐鹽農(nóng)作物雜交培育試驗，科研人員對培育糧、油、蔬菜等的耐鹽品種做了大量研究工作。20世紀90年代，美國與以色列的科學家聯(lián)合攻關，篩選馴化出優(yōu)質耐海水兼作油料作物和蔬菜的海蓬子（Salicornia Bigelovii Torr），在沙特、墨西哥、以色列、阿聯(lián)酋、印度、法國等國大面積試驗獲得了成功，現(xiàn)已引種到包括中國在內(nèi)的多個沿海國家進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，標志著海水灌溉農(nóng)業(yè)取得了突破性進展。此后，在蔬菜作物、能源作物、飼料牧草、糧食作物以及藥用作物等領域均有培育成功的品種。

菊芋是目前海水灌溉研究較多的能源作物，我國南京農(nóng)業(yè)大學對其展開了一系列鹽堿脅迫試驗，選育出耐鹽堿的南芋1號菊芋，已在江蘇、山東、遼寧的沿海灘涂以及黑龍江、河南、青海等內(nèi)陸鹽堿地進行推廣種植，有望成為我國非耕地主要能源作物品種之一。[7]在蔬菜作物方面，美國已培育出耐混合海水的番茄和黃瓜；意大利用海水澆灌白菜、甜菜等作物，長勢良好且含糖量增加；墨西哥培育出完全用海水灌溉的“海蘆筍”（學名鹽角草），生產(chǎn)過程中無需使用農(nóng)藥和化肥，并且產(chǎn)品除含有豐富的維生素、礦物質和蛋白質等營養(yǎng)物質外，還含有可降低膽固醇的亞麻酸，出口到許多國家。中國科學院植物研究所搜集數(shù)百份蔬菜種質資源進行大規(guī)模的鑒定和篩選，馴化培育出芹菜、油菜、葉用甜菜等20多種能夠耐受10‰NaCl蔬菜品系。2006年江蘇鹽城建成以海水蔬菜為主題的種植基地——“耐鹽海水蔬菜科技園”，經(jīng)過大規(guī)模種植試驗后已進入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段，年產(chǎn)北美海蓬子、芹菜、蒲公英等10多種海水蔬菜6000噸，畝產(chǎn)量達到2600公斤以上。在糧食作物方面，目前已有耐海水品種培育成功，但尚未推廣大規(guī)模種植。美國較早在海水灌溉的條件下對大量的農(nóng)作物種質資源進行了篩選，已經(jīng)培育出2種可耐全海水灌溉的小麥、29種耐50%海水的春小麥；印度也培育出了耐80%海水的春小麥。[8]在牧草飼料作物方面，日本人用海水灌溉苜蓿等技術世界領先[9]；加拿大也已培育出耐鹽、耐寒的紫羊茅品系[10]。

從全球看，沙特阿拉伯和墨西哥等國已成為發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)的大國，其他各國紛紛加快進軍海水灌溉農(nóng)業(yè)的步伐。我國的海水灌溉農(nóng)業(yè)尚處于起步階段，海水灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史較短，在發(fā)展過程中尚存在著諸多不穩(wěn)定因素，表現(xiàn)在：

第一，海水灌溉農(nóng)業(yè)前期投入巨大。傳統(tǒng)經(jīng)濟作物基本起源于淡土植物，面積廣袤的鹽堿灘涂并不適宜其生長需求。耐鹽經(jīng)濟作物的尋找與實驗推廣成為發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)的需要解決的首要問題，從技術攻關到產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展，都需要大量的資金和人力投入。

第二，海水灌溉農(nóng)作物的市場需求優(yōu)勢尚未顯現(xiàn)。目前海水農(nóng)業(yè)的品種和質量還不能滿足市場的要求，市場競爭力弱，很難形成規(guī)模經(jīng)濟效益，而且與發(fā)展灘涂養(yǎng)殖相比，經(jīng)濟效益十分有限，因此直接用海水澆灌的品種許多還停留在小規(guī)模試驗階段。

第三，海水灌溉農(nóng)業(yè)技術上存在難以解決的難題。海水灌溉不同于淡水灌溉，需要克服海水漫灌引起的土壤鹽漬化加重等問題，加之不同地區(qū)濱海灘涂類型不一，適宜種植的經(jīng)濟作物種類也不同。因此，摸索適合不同地區(qū)條件的海水灌溉模式需要較長的試驗周期，這也是長期以來海水灌溉農(nóng)業(yè)進展尤為緩慢的原因之一。

四、我國發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)的對策建議

（一）從戰(zhàn)略高度重視和扶持海水灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展

確立海水灌溉農(nóng)業(yè)在沿海地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展中的戰(zhàn)略地位。海水灌溉農(nóng)業(yè)加強了對海水利用，有效替代了淡水資源，同時，在強化對其他產(chǎn)業(yè)的支撐、保障用水安全以及恢復濕地生態(tài)系統(tǒng)等方面具有戰(zhàn)略意義。因此，我們應從開發(fā)海洋新領域，緩解土地資源和水資源短缺的壓力、改善國民膳食結構，特別是基于對海洋生態(tài)環(huán)境的保護和改善的長遠角度出發(fā)，大力發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)，充分發(fā)掘“藍色糧倉”潛力，將海水灌溉農(nóng)業(yè)的研究開發(fā)列入國家和省市科技發(fā)展計劃，并出臺相應的扶持政策。

（二）加大對海水灌溉農(nóng)業(yè)的科技投入

加大技術研發(fā)和資金投入力度，廣泛搜集耐鹽的野生植物和作物的近緣野生種；組織基礎性研究，解譯豐富的耐鹽基因，建立經(jīng)濟鹽生植物基因庫，為利用基因工程手段培育抗鹽植物提供素材；設立專項科研資金，組織科研力量進行聯(lián)合攻關，篩選一些開發(fā)潛力大的耐鹽經(jīng)濟植物，進行海水馴化培育試驗。在此基礎上進一步研究不同經(jīng)濟用途的鹽生植物品種的精深加工（植物萃取、醫(yī)藥與工業(yè)原料等）和產(chǎn)品系列開發(fā)等問題。

（三）加強海水灌溉技術的推廣與示范

加快海水灌溉的技術研發(fā)和示范步伐，建立產(chǎn)學研合作平臺，推動以企業(yè)為主體的科技創(chuàng)新模式。鼓勵高?？蒲袉挝慌c企業(yè)聯(lián)盟合作，支持耐海水作物的優(yōu)選、育苗以及進一步推廣種植。在適宜發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)的濱海灘涂區(qū)，建立不同耐鹽經(jīng)濟作物的海水灌溉示范園區(qū)或試驗生產(chǎn)基地，并通過示范生產(chǎn)基地試驗，建立海水灌溉作物的種植技術標準和管理規(guī)范，并為沿海地區(qū)大面積發(fā)展海水灌溉作物提供苗種及技術支持，以點帶面，逐步推廣，使海水灌溉農(nóng)業(yè)盡快形成規(guī)?；a(chǎn)。

（四）科學規(guī)劃使用灘涂，統(tǒng)籌海水灌溉與水產(chǎn)養(yǎng)殖

依據(jù)我國不同地區(qū)灘涂資源的不同類型，科學合理規(guī)劃開發(fā)利用灘涂，專門劃分出適用于發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)的區(qū)域，并在承包農(nóng)業(yè)種植灘涂的政策上予以優(yōu)惠扶持。各省市、區(qū)（縣）在制定出臺養(yǎng)殖水域灘涂規(guī)劃時要統(tǒng)籌海水灌溉與水產(chǎn)養(yǎng)殖用地，保障一定面積的海水灌溉農(nóng)業(yè)專用灘涂，尤其鼓勵將水產(chǎn)養(yǎng)殖與灘涂種植有機結合起來，實現(xiàn)多種開發(fā)利用形式并存。

（五）加強對外交流和國際合作

密切跟蹤國際海水灌溉農(nóng)業(yè)研究進程，提高國際合作意識。一方面，積極引進國際先進的成果和技術，包括優(yōu)良耐海水品種及基因工程育種技術。充分學習和吸收國外成功的種植經(jīng)驗，包括國外在適宜灌溉的土壤和作物以及田間管理等方面做的大量研究工作，尤其是預防土壤鹽漬化加重的灌溉模式，為我國大面積推廣海水灌溉提供有益的借鑒；另一方面，加大招商引資力度，吸引外資參與我國沿海灘涂的海水灌溉種植事業(yè)，以突破產(chǎn)業(yè)初期發(fā)展的資金瓶頸。

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