一位加州的花卉种植者疑惑地看着潺潺流向他辛勤种植花卉的清水。这些水虽看起来还算清澈,但并不是家中使用的自来水,而是经过净化的再生水。他担心这样的水中含有过多的盐分和其他会影响花卉生长的成分,危及刚刚萌发的幼弱花苗。
在缺水的美国西部各州,使用含有杂质较多的水灌溉农田已经司空见惯。这些水一般灌溉过其他作物,其盐分浓度通常会比较高,会影响其他作物的生长。而在加州海岸附近的苗圃还面临着海水污染地下淡水的问题,他们的灌溉用水的含盐量也常常高于一般水平。
美国农业科学研究院(ARS)植物学研究所(Plant Science R esearch Unit)河边实验室(Riverside laboratory)的植物生理学家凯瑟琳·格莉芙(Catherine M.Grieve)在植物耐盐方面已经进行了20多年的研究。她曾对多种粮食作物、果树和蔬菜的耐盐性进行过评估。
最近,格莉芙把的研究方向转向了观赏植物,她发现不少观赏植物对盐具有很好的耐受性,有的甚至很适宜在高盐的环境中生长。
大约6年前,格莉芙涉足到了观赏植物领域,那时美国的花卉苗木业正处于迅速发展时期,花卉种植者需要知道花卉对盐分的耐受性。
由于收益颇丰,很多小规模的种植者都投入到了花卉生产中来,使美国的花卉业在短时间内获得了很大发展。但在发展的同时,种植者也遇到了很多问题,比如外来病虫害的侵袭、栽培技术的缺乏以及水源的不足。
在美国加州,切花和切叶每年的销售额可达3亿美元,但缺水的问题一直困扰着种植者。城市和乡村对高质量水源的竞争不断加剧,这就意味着农业生产往往不得不更多地依赖于含有更多杂质的低质量水源。这样的水有时已经循环使用了两至三次,其盐分水平已经相当高。
在加州海岸附近的种植者还面临着另一个问题,就是海水对于洁净地下水源的污染,这个问题在加州南部尤为显著。海水往往侵入当地的土壤的蓄水层,人们只得开采更深层的地下水,使地下水透支严重。
为此,格莉芙在实验室开始研究什么品种的花卉可以耐受比较高浓度的盐分,而且可以在高盐环境中良好生长,以便帮助种植者有效地节约水资源,降低成本和提高效率。
同时,种植这样的花卉对环境和公众都是有利的。将温室中排放出的废水进行再利用,不但可以有效地降低肥料造成的污染,提高肥料的利用率;同时也可以降低无机盐、杀虫剂等对当地水源和地表水的污染。
这个想法虽然不新鲜,但是非常明智。大约一个多世纪以前,美国中西部的农民就采用过这种手段。他们当时把不耐盐的作物如小麦替换成了比较耐盐的大麦。但是多年以来,人们一直把耐盐作物的研究局限在粮食和蔬菜方面,在花卉苗木方面一直没有进行过深入研究。
做这项研究的第一项工作就是配制出不同浓度的盐溶液。尤其是要配制出针对某一种花卉灌溉用的盐溶液。这项工作由盐分实验室主任唐纳德·舒瓦茨(Donald L.Suarez)负责,他是预测高盐水源中化学成分变化的专家。
盐在植物生长的过程中扮演了重要角色,但是太多的盐分往往会对植物的生长产生副作用,甚至杀死植物,一些盐分过量还会导致植物的缺素症。
配制盐溶液是这项研究的关键步骤,只有配制出与实际情况相符的盐溶液,研究才有意义。不同地区灌溉用水中所含盐的成分和浓度各不相同,其成分往往因地质条件等因素而异,比如加州山谷中的水与加州海岸附近的水,盐分水平虽说都很高,但其所含成分就有很大区别。
舒瓦茨说,被海水污染的水源中,含有过多的钠离子和氯离子,而经过浓缩的科罗拉多河水以及常用的再生水就含有较多的镁离子和硫酸根离子。
在试验中,研究人员首先用高质量的水(含盐分很少)来培育植物幼苗。当幼苗逐渐长大后,逐渐用人工配制的盐溶液灌溉,溶液中的离子浓度不断提高,这些离子包括氯离子、硫酸根离子、钙离子、镁离子、钠离子以及钾离子。在实验室中的沙槽中,装满了清洗过的河沙,用以支撑植物和模拟商业化的温室生产环境。
格莉芙用于试验的第一种植物是补血草,这是一种花瓣如纸颜色丰富的切花类作物。其花朵有一个特点,就是经久不谢,而且可以一直保持比较鲜艳的颜色。在美国,补血草是一种生产量比较大的切花, 1998年的产量达370万束,价值450万美元。格莉芙在试验中用了两种补血草,分别是Limonium perezii的品种‘蓝色海洋(Blue Seas )’以及L.sinuatum的品种‘美国美人(American Beau
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