第267次香山科学会议聚焦生物节水技术让农作物为自己“解渴”

当前，发展节水农业是各国应对淡水资源短缺的共同选择。农业节水除有效的工程节水、农艺节水等措施外，以提高植物自身水分利用效率为主的生物节水正显示出巨大的潜力。近日，以“生物节水技术及发展前景”为主题的第267次香山科学会议在北京举行，与会的40位农业专家共同探讨了我国农业生物节水的研究方向和发展前景。

孕育节水新突破

会议执行主席、中国农业大学石元春院士介绍说，农业生产中从引水到农业产出是个多环节、长过程的活动，包括引水、输水、灌水等非生物性的水消耗过程，也包括作物根系从土壤中吸水、传输、蒸腾等过程中的生物性水消耗过程。现在，人们比较熟悉的农业节水是通过渠道衬砌防渗、管道输水、喷灌微灌等工程性措施，而生物节水却往往被忽视了。

石元春说，节水是手段，农业产出是目的。而农业产出主要是在生物性耗水过程中形成的。生物性节水，是指利用和开发生物自身的生理和基因潜力，在同等水供应条件下以获得更多的农业产出。

与会专家认为，以减少输水过程中无效损失为目标的工程性节水，其技术性强、研究开发程度高，工作重点在于产业化开发和相关技术研究。而生物性节水面对的是复杂的生物体，其特点是研究难度大、开发程度低，且投入小、效益高、前景广阔。石元春说，分子生物学和生物技术的兴起为生物节水带来了巨大活力，正孕育着新的突破。

一个未知数最多的领域

会议执行主席、中国科学院水利部水土保持研究所山仑院士对记者说，由于农业用水量约占全国用水总量的70%，因此，发展节水农业是一种必然选择。农业节水是一项集多学科理论和技术于一体的系统工程，要解决的中心问题是提高水的利用率和利用效率，从而实现“既节水，又增产”的双重目标。工程节水措施由于技术规范、作用显著，成为不同国家推行节水农业的首选；但当水的蒸发、渗漏等得到有效控制，水的时空调节得到最大限度利用之后，提高植物自身水分利用和抗旱性就显得更为重要，成为进一步节水增产的潜力所在，也是节水农业中未知数最多的一个研究领域。

山仑说，生物节水可通过生理调控、群体适应和遗传改良等多个途径来实现，但其中许多问题有待研究和解决。如在生理调控方面，根据适度水分亏缺下可以产生补偿效应的原理，建立有限灌溉制度，将是节水农业面向未来的一项必然选择。但在大田里推行有限灌溉是有风险的，如果掌握不好，将有可能造成农作物的大面积减产。而水肥关系是节水灌溉和旱作农业一个需要长期研究的主题，需进一步加强对水肥耦合关系及其量化调控的研究。

石元春说，生物节水中的一些重要的理论问题，如电波传递的生理功能及其与化学信号之间的关系、根系对环境信息感知传递和作物响应机理等都有待进一步揭示。

关键性核心目标

山仑说：“生物节水可通过生理调控等多个技术途径来实现，而培育抗旱节水的高产新品种和新类型则是这一研究的‘核心目标’。”

部分与会专家强调，虽然已经有上百个与植物耐旱性有关的基因被克隆，但单个耐旱基因的作用是有限的。作物抗旱性不但是多基因控制的，而且是通过多个途径实现的，耐旱性和丰产性之间往往存在矛盾。因此，从分子水平上阐明作物抗旱性和高水分利用效率的物质基础及其生理功能，通过基因工程手段进行基因重组，以创造节水耐旱与丰产兼备的新品种，无疑将是缺水区农业发展中一个关键性的核心目标。

山仑认为，挖掘节水耐旱种质资源是做好植物抗旱性和水分利用效率遗传改良的前提。另外，要重视不同层次上节水耐旱育种的相对独立作用及其相互关系，实行多学科协作，应将常规育种和基因工程育种有效结合起来。他建议，当前应将获得耐旱节水转基因植物的研究重点“锁定”在林草植物上，因为与一年生农作物相比，林草植物丰产性与耐旱性的矛盾较小、生态效益更优，一旦存活下来就有机会实现其防护和产出的目标。

石元春指出，近20年来，我国年均旱灾面积3.4亿亩，损失粮食5000万～6000万吨。如果通过各种生物性节水措施，将有望低投入、高产出地减少因干旱给我国农业造成的损失，实现农业的稳产高产。生物性节水和工程性节水两者相辅相成，不可替代，二者的结合将成为有中国特色的农业节水之路。(本报记者潘锋)

[科学时报]