В момента селското стопанство използва седемдесет процента от сладките води в световен мащаб. Наличните източници на сладка вода няма да са достатъчни, за да увеличат производството на храни за изхранване на нарастващото население през следващите десетилетия. Ето защо има съгласувани усилия за отглеждане на култури с морска вода. Учените засилено изследват различните предизвикателства, свързани с отглеждането на растения със солена морска вода. Те включват оранжерийни и полеви експерименти, които изискват множество измервания и изискващи прецизни полеви инструменти.
Морска вода за напояване.
FAO изчислява, че до 2050 г. светът ще трябва да произвежда шестдесет процента повече храна, за да изхрани нарастващото човешко население. Ще трябва да има увеличение с петдесет процента в напояването за отглеждане, което ще изисква деветнадесет процента повече глобалните водни ресурси. В момента има изчисление за достатъчно прясна вода стигаща при десет процента увеличение на земеделските нужди.
Морската вода причинява солен стрес в растенията.
Използването на морска вода за напояване е възможно решение, въпреки това, не е без сериозна проява на проблеми. Корените на растенията могат да абсорбират водата, когато е умерено солена, но трябва да работят усилено, за да го направят. Ако водата е твърде солена, тя ще излезе от растенията и ще се върне в почвите. Растенията абсорбират вода от земята чрез осмоза, процес, при който водата се движи от място с ниска концентрация на сол към място с висока концентрация, за да изравни нивата на соленост. Ако водата за напояване е много солена, тогава тя ще привлече вода от растенията и растенията ще страдат от воден стрес.
Освен това високите нива на солни йони, като хлорид и натрий, както и бикарбонати, могат да бъдат токсични за растенията.
Проблемите, причинени от солеността, могат да повлияят на растежа на растенията и да причинят значителна загуба на добив. Дългосрочното земеделие със солена вода може да увеличи солеността на почвата.
Стратегии на растенията срещу солеността.
Растенията имат естествени начини да понасят солеността чрез избягване или толерантност.
- Избягване – растенията използват различни методи, за да гарантират, че солите не достигат до местата, където могат да причинят вреда. Тези процеси включват изключване на солта, екструзия, разреждане и разделяне на йони.
- Толерантност – растенията възприемат различни физиологични пътища, като регулиране на осмозата и производство на хормони, за да се укрепят срещу солевия стрес.
Някои растения са по-чувствителни към солеността от други, следователно изборът на култури, които се отглеждат в райони, напоявани със солена вода, трябва да бъде внимателно подбран.
- Зърнените култури обикновено са толерантни към соленост, с изключение на ориза и царевицата. Зърнените култури са по-чувствителни към солеността в ранните вегетативни стадии, но показват по-голяма толерантност, когато пораснат.
- Зеленчуците са умерено чувствителни и високата соленост може да ги забави и да намали добива. Доматите, морковите и аспержите са изключение и всъщност се възползват от повишената соленост.
- Овощните дървета са много чувствителни към токсичността на солните йони, която се влошава с напредване на възрастта.
Изследователите проучват начини, по които могат да използват естествените стратегии на растенията, за да направят културите по-устойчиви на солена вода. Често въздействието на солеността върху растенията се използва за проследяване на промените във физиологията на растенията.
Измерванията на листната площ отразяват здравето.
Една от основните области на изследване на солеността е да се тестват видове и сортове за толерантност.
В Египет учените искат да разберат дали тревата за тревни площи и голф игрища може да се отглежда със солена вода, за да се пести прясна вода за напояване и други цели. Те тестват поносимостта на бермудската трева и морския паспалум към напояване с разредена морска вода с нула до осемдесет процента наличие на морска вода.
Тревите се справят със солеността, като развиват допълнителни корени, които изключват солта или развиват сочност, за да разредят концентрациите на сол в тъканите. Въпреки това, те могат да страдат от намален растеж, промяна в общите протеини и увреждане на листата, като изгаряне по листата или покафеняване.
Експериментът измерва растежа на издънките, площта на листата, сочността на растенията, количеството хлорофил, растежа на корените, сухото тегло и разчита на химически анализи на ензими.
Степента на фотосинтезата като индикатор за физиологичен стрес.
Слънчогледовите култури могат да се напояват със солена вода, но дългосрочната употреба може да доведе до засоляване на почвата.
Слънчогледовите култури могат да претърпят пет процента загуба на добив поради токсичност на натриеви и хлоридни йони намиращи се в морската вода. Много физиологични процеси се влияят от солеността, като фотосинтеза, транспирация, усвояване на вода и хранителни вещества, протеинов синтез и действие на ензимите.
Слънчогледите натрупват пролин или калиеви и калциеви йони като защита срещу солна токсичност. Пролинът защитава протеиновата структура, което има ефект на поддържане целостта на клетъчната мембрана.
Когато за напояване се използва само солена морска вода, има сто процента повече абсорбция на натрий и повече от седем пъти по-голямо натрупване в листата, отколкото когато се използва сладка вода. Всички физиологични процеси са повлияни негативно.
Третирането с калиеви йони и органични вещества намалява солеността. Например, докато солена вода намалява фотосинтезата с петдесет и осем процента, използването на органична материя като добавка заедно със солената вода, напълно избягва този отрицателен ефект.
Калиевите йони изместват натриевите йони в почвата и растенията и предотвратяват соления стрес в културите. Това от своя страна намалява или спира всякакъв ефект върху физиологичните им процеси.
Учените са идентифицирали нови култури и специфичните сортове в различни растения, които имат солеустойчивост. Те също така експериментират с различни земеделски практики, като промени в почвата и присаждане, за да намерят начини за подобряване на толерантността към солеността. Тези експерименти са подпомогнати от скорошната наличност на преносими полеви инструменти, които успешно замениха много дълги и скъпи лабораторни оценки на физиологията и морфологията на растенията.
Чрез производството на прецизни и лесни за използване инструменти, проследяването на терен е много по-лесно и надеждно, което от своя страна дава предимство за навременни реакции и контрол.
Дали морската вода е бъдещето за земеделското напояване, не може да се говори на този етап поради дълготрайните вреди, които нанася засоляването в обработваемите площи. Въпреки това показателите са оптимистични! Нуждата от стратегия предизвиква все по-голямо усилие в тази посока, а сладката вода, приоритетно би била насочвана за питейни цели.
Моника Господинова
