高科技农业如何防止即将到来的全球水资源战争

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在玻利维亚山坡上生长的旱稻,远离任何稻田。 CAIT, 创用CC BY-SA

忘记石油或天然气 - 你应该担心的是讨论得不那么清楚,但是更重要的事实是世界上没有干净的饮用水。

我在加德满都写了这篇文章。 尼泊尔的首都和最大的城市有一个 严重缺水。 即使所有的房主都向政府交纳水费,每周只需要一次运行几小时。 然后绝望的居民被迫从私人供应商那里购买水。 虽然这对富裕人士来说是负担得起的,但对于中下阶层来说这是一个大问题。 对于发展中国家的许多人来说,水真正是繁荣和贫穷之间的差别。

全世界有十亿以上的人 没有合理的淡水供应。 发展中国家的大部分疾病都与水有关,每年造成数百万人死亡(估计一名儿童死于腹泻 每17秒).

鉴于此,在水资源短缺成为国际冲突的主要原因之前,我们必须快速解决全球用水问题。

我们绝大多数的水是在海洋中找到的。 只有3%是新鲜的,可以用于农耕和饮用,而且无论如何,大部分都是在冰川和极地冰盖上冻结的。 这意味着只有地球水的0.5% 无障碍 而在这方面,超过三分之二是 用于农业.

如果我们要减少用水量,我们必须把重点放在让我们的农场更加可持续和高效。 与全球人口 仍在增长,我们需要用更少的水,更少的农田生产更多的作物。


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在全球范围内,只有三分之一(37%)的可用于种植农作物的土地是 目前使用。 潜在的农田是可用的,但由于缺乏基础设施,森林覆盖或保护而没有开发。 到目前为止,缺乏土地并不是一个大问题 - 但水是。

超越传统农业

那么如何用更少的水来种植农作物呢? 一种选择是找到一种可持续的方法,从我们(基本上是无限的)的海水储备中去除盐。 该 农场在南澳大利亚 下面的图片使用太阳能来提取海水并淡化海水,创造淡水,可用于在大温室中种植农作物。

这些农场的基础是贫瘠的地区,植物种植的水培系统不需要土壤。 像这样一年四季种植的作物会大大减少炎热和干旱地区的淡水用量,但建立这些温室的成本仍然是一个问题。

如果农民能够简单地使用更少的水来生产相同的产量,水短缺也将大大缓解。 当然,说起来容易做起来难,但是这对干旱多发地区尤为重要。

世界各地的植物科学家正在忙于鉴定使干旱条件下植物生长的基因。 例如,这是什么使得 旱稻 在干旱的土壤中生长,而低地大米需要良好的灌溉稻田生长?

一旦确定了耐旱性的关键因素,就可以通过基因工程将其引入作物中(而不是,这不涉及食物中毒素的注入 Google图片搜索).

传统上,农民通过选择和跨越许多代的缓慢和艰苦的过程繁殖耐旱作物。 基因工程(GE)提供了一个捷径。

最近的一项研究确定了多样 根结构 系统在不同的鹰嘴豆品种。 未来的研究希望能够鉴定能够有效地从干旱土壤中捕获水分和营养物质的基因。 一旦确定了遗传因子,科学家就能够直接提供帮助植物捕获更多水分的基因。

植物耐旱的一个关键因素是植物激素脱落酸(ABA),它可以增加干旱时植物的水分利用效率。 但是ABA也会降低光合作用的效率,从而减少长期的植物生长,结果导致作物产量下降。

但是植物并不总是有这种权衡:现代作物已经失去了一个 关键基因,使早期的陆地植物 像苔藓耐受极度脱水。 这使得早期的植物能够在500m附近的淡水中殖民。 现代 沙漠苔藓 也通过他们的叶子收集水,帮助他们在干燥的条件下生长。

这是植物科学家面临的巨大挑战。 为了设计可以用最少的灌溉来种植的作物,并最终有助于缓解水资源短缺,我们必须重新引入许多“高等”植物已经失去的脱水耐受系统,但是苔藓等东西必须保留。

遗传工程仍然有争议,即使 广泛的科学研究 报告在市场上可以得到的转基因作物是 安全的消费。 这部分只是一个 通信失败。 但事实是,我们最终将需要使用所有可用的技术,而且GE作物有太多的潜力可以忽视。

关于作者

Rupesh Paudyal,博士后研究员(分子与细胞生物学), 英国利兹大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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