农科视窗(22)| 揭开耐盐碱植物的奥秘

农村大众记者 陈建志
2022-04-18 08:35:04     来源:大众报业·农村大众客户端

保障粮食安全,必须有足够面积的耕地。在当前持续城镇化、工业化,需要占用部分耕地的背景下,如何挖掘潜力,补充耕地,保持我国耕地总面积的占补动态平衡,是一个值得关注和研究的问题。

今年中央一号文件,即《中共中央 国务院关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见》提出,“积极挖掘潜力增加耕地,支持将符合条件的盐碱地等后备资源适度有序开发为耕地。研究制定盐碱地综合利用规划和实施方案。分类改造盐碱地,推动由主要治理盐碱地适应作物向更多选育耐盐碱植物适应盐碱地转变。”

盐碱地,因土壤中含有大量盐分而成为许多植物生存的禁区。普通植物假如置身这样的高渗环境,其根系不但不能吸收土壤中的水分,反而会失去自身的水分,呈现“干旱”的症状;再就是,钠离子等金属离子大量积累在植物细胞质中,会破坏细胞内的离子平衡,同时抑制细胞内生理生化代谢过程,叶绿体趋于分解,叶绿素被破坏,导致光合作用速率下降。到头来,叶片萎蔫,茎秆衰老,花朵凋谢。

因此,对于盐碱地,绝大多数植物望而生畏,望而却步。耐盐碱植物,尤其是土生土长的盐生植物却毫无畏惧,可谓禁区里的勇士。它们是如何适应盐碱地环境的?仰仗的是什么法宝?随着科研的进展,人们逐步解开了其中的奥秘。

01

拒之门外

假如土壤中含有过量的盐分,会阻碍植物对水分的吸收。倘若一棵植物能把盐分“拒之门外”,当然不管土壤中含有多高浓度的盐分,这棵植物都可高枕无忧,正常吸收水分,进行生理活动。经过千万年的进化,拒盐植物便拥有如此高超的本领。

田菁。(图片源自网络)

拒盐植物都具有发达的根系,拥有结构独特的组织器官。比如田菁,初秋时节绽开淡黄色的蝶形花冠。盐分“偷入”其根系尚不困难,但若想挺进叶片,必遇“红灯”禁行。因而,富含盐分的环境,奈何它不得,它身处逆境,依然长势旺盛,生机勃勃。

02

驱逐出境

从辽宁锦西出发,沿海岸南行,一直走到广东电白,在沿海省份的滩涂上可以领略到“天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊”的景观。不过,这里的草不是大西北的牧草,而是名叫大米草的一种外来植物。1963年,大米草从英国跨越千山万水来到我国,安家落户。如今,它的子孙遍及我国60多个沿海县(市、区)的滩涂。

大米草,是一种多年生草本植物,根状茎发达,高30厘米至150厘米不等,叶片狭长,分株繁殖极易成活。凡涨潮时海水抵达之处,皆是它的良好生活环境。它的叶子正反表面和叶脉上均密布盐腺。每个盐腺由两个细胞组成,细胞外形酷似一盏横放的酒精灯,里面的基细胞硕大且有一个狭窄的颈部,外边的帽细胞个头较小,好像套在颈上。盐腺堪称大米草御盐防身的法宝。从土壤或海水中吸收的大量盐分,先由基细胞尽心收集,再经帽细胞驱逐体外。

大米草。(图片源自网络)

在山东省入海口的滨州沾化、东营利津等地境内,有一种草本植物,当地人称之为盐灰菜。仔细观察它那银灰色的叶背,可见密密匝匝、成千上万的粒状突起,这些是泡状毛盐腺。盐灰菜有一项奇特的本领,体内过多的氯化钠逐渐蓄积在盐腺细胞的液泡里面,当达到一定含量时,液泡自动破裂,盐分随水流倾泻而出。同时,新生盐腺细胞取而代之,并不影响植物的生命。

生长在潮湿盐碱土壤中的海韭菜,长着很多须根。通过须根吸收来的盐分,只有少量供给幼茎嫩叶需求,大部分暂时被送到衰老叶片的“仓库”里聚集起来,然后随着叶子的脱落送归大地母亲的怀抱。

大米草、盐灰菜、海韭菜都属于泌盐植物。

03

吸水稀释

有些盐生植物,既无拒盐植物的拒盐能力,又无泌盐植物的泌盐本领,它们则用增大肉质、快速生长的绝招,来对付高盐分的生境。植物学家把它们叫作稀盐植物。

盐地碱蓬,山东人称之为黄须菜,隶属黎科,茎叶肉质肥厚、贮水组织发达,细胞内设有专门贮存盐分的“仓库”——盐泡。即使土壤含盐量超过2%,它长势依旧,照样悠哉游哉地生活。

黄须菜。(图片源自网络)

盐角草,叶退化,茎发达,为肉质,摄入盐分的同时吸收大量的水分,体内盐分绝对量与日俱增,但盐泡中的盐分浓度却能始终控制在一定水平之下,不至于对植物造成伤害。生长于盐生环境中的红树,生长时期每天平均吸收17毫克当量的氯离子,但其叶片细胞液中氯离子的浓度却奇迹般地始终保持在每升510至560毫克当量。它依仗的法宝,便是快速生长、增大体积、稀释盐分的特异功能。

04

排入液泡

盐碱地中含有大量盐分,会对普通植物造成严重危害。

盐生植物却不惧土壤中的盐分。比如柽柳、碱茅,可以降低根系对土壤中离子的吸收,即使根系吸收了,还可阻止离子向茎叶的运输。有些盐生植物还具有一种本领,能够把细胞质中的钠离子排入液泡,以降低细胞质中的钠离子浓度,减少危害。

柽柳。(图片源自网络)

环境选择生物,生物也在适应环境。现今丰富多彩的自然界正是二者相互作用、相互适应的产物,拒盐植物、泌盐植物、吸盐植物亦不例外。

如此说来,单靠大水漫灌来稀释盐碱地中的盐分,然后栽植普通作物,来生产粮食,难以为继。选育耐盐碱的作物,来适应盐碱地的生存环境,方为长久之计,才能可持续发展。

大众报业·农村大众记者 陈建志

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责任编辑:段书强    
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