含氮化肥的過度使用加劇了全球氮污染情況,如何有效地應(yīng)對這一世界性難題一直困擾著科學(xué)家。如今,一種黏液玉米為我們帶來了一絲曙光。
據(jù)美國生活科學(xué)網(wǎng)站報道,一種黏液玉米或?qū)⒛軌蚪鉀Q地球上最大的污染問題。它可能看上去并不像你之前所見過的任何玉米物種,玉米莖稈高5米,大約是普通玉米的兩倍多,生長出指狀突起物,上面覆蓋著一層黏液。盡管這種玉米看上去非常怪異,但它具有一種令人震驚的特性——這是科學(xué)家迄今所知唯一可以直接從空氣中吸收氮,并利用氮生長的玉米品種。
氮是一種必需營養(yǎng)物質(zhì),這種黏液玉米能夠吸收改變?nèi)驓夂虻牡獨(dú)?,從而減少氮污染,目前氮污染已成為困擾全球的最大環(huán)境問題之一。因?yàn)檗r(nóng)作物無法將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為它們可以使用的形式,農(nóng)民必須以肥料的形式為它們提供固體氮。然而,農(nóng)民很難準(zhǔn)確評估需要多少肥料,從而導(dǎo)致肥料使用過度和浪費(fèi),馬里蘭大學(xué)環(huán)境科學(xué)家中心環(huán)境科學(xué)家家張新(音譯)稱,化肥中有57%的氮最終會污染地球環(huán)境。
《美國公共科學(xué)圖書館·生物學(xué)》雜志發(fā)表一篇最新研究報告稱,墨西哥瓦哈卡州塞拉米謝地區(qū)玉米上的黏液可以喂養(yǎng)一種特殊微生物,它們可以將空氣中的氮?dú)夤潭ㄏ聛怼1M管科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種玉米具有吸收氮的獨(dú)特作用,并對該現(xiàn)象感到興奮不已,但是它可能不會立即解決任何問題。美國加利福尼亞州大學(xué)戴維斯分校植物生物學(xué)家艾倫·本奈特(Alan Bennett)說:“當(dāng)然這種玉米在種植區(qū)產(chǎn)量很高,但是并不直接適用于傳統(tǒng)的玉米生產(chǎn)方式。首先,玉米成熟需要8個月,比傳統(tǒng)玉米3個月的成熟期要長?!?/p>
研究人員測量報告顯示,這種玉米固氮含量較低,與農(nóng)民對其施加氮肥相比,所吸收的氮量微不足道。但是這種玉米具有重要意義,研究它可能會幫助研究人員設(shè)計或者培育“固氮玉米”,這種改良農(nóng)作物要么依靠自身,要么獲取微生物的幫助,它將造福人類,可在減少施肥的情況下保證產(chǎn)量。但是研究人員表示,該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)性很大。
為了固定氮,微生物需要大量的能量,這就需要氧氣。但是氧氣會分解微生物用于固定氮的酶。豆科植物解決這個問題的方法是將微生物放置在植物根部,植物可以在根部控制微生物的氧氣吸收量。但是使玉米具有這種能力存在很大的挑戰(zhàn)。
本奈特對此非常樂觀,生物技術(shù)公司、農(nóng)業(yè)公司、初創(chuàng)公司,甚至蓋茨基金會都投入了大量資源開發(fā)固氮農(nóng)作物。他對此非常有信心,所有這些方法將在未來5~10年內(nèi)以某種方式融合趨同,我們可能會看到傳統(tǒng)玉米作物的氮元素固定水平顯著提升。
如果這樣的技術(shù)真的實(shí)現(xiàn),而且對其他農(nóng)作物也有效,這種收益將是巨大的。對于那些無力支付化肥費(fèi)用的貧窮農(nóng)民,例如:非洲南部農(nóng)民,通過該技術(shù)可以顯著提高農(nóng)作物產(chǎn)量。在最樂觀的情況下,全面采用植物固氮技術(shù)可在全球范圍內(nèi)節(jié)省170億~700億美元費(fèi)用。
研究人員還指出,這是一項(xiàng)革命性技術(shù),它將有助于農(nóng)民,有利于消費(fèi)者和環(huán)境。與此同時,農(nóng)民只能在必要的時間和地點(diǎn)采取措施提供肥料,作為“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的一部分,傳感器和無人機(jī)等新型技術(shù)正在幫助農(nóng)民提高產(chǎn)量。