土地和淡水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開的兩大要素。

目前，全球可用耕地中只有約三分之一（37%）種植著糧食作物。盡管尚有潛在的耕地可以開發(fā)，但這些土地由于缺乏基礎(chǔ)設(shè)施、森林覆蓋或存在保護(hù)措施而未被開發(fā)。

除土地資源的缺乏，水資源短缺也是大問題。

雖然地球表面70%由水覆蓋，但其絕大部分都是海水，只有3%是淡水資源，大部分還以冰的形式存在于冰川和極地冰蓋之中。也就是說，地球雖然水資源豐富，但只有0.5%是可用的。而這其中有三分之二的水用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

如果我們要減少用水量，就必須促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)朝著更可持續(xù)和高效方向發(fā)展。隨著全球人口的不斷增長，人類需要在更少的耕地面積上用更少的水生產(chǎn)出更多的糧食。

而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)將助力農(nóng)業(yè)可持續(xù)和高效的發(fā)展。

利用海水和無土栽培

如何用更少的土壤和淡水生產(chǎn)糧食呢？

選擇之一是從儲備的海水中去除鹽分得到淡水。澳大利亞南部的農(nóng)場利用太陽能來提取海水，經(jīng)脫鹽處理后產(chǎn)生淡水，并用于大型溫室的作物種植。不僅如此，這類溫室還通過水培系統(tǒng)種植作物，無需土壤，因此可以推廣到土壤貧瘠地區(qū)。這將會極大地減少炎熱和干旱地區(qū)的淡水使用量。

如果種植者能夠利用更少的水，同時(shí)還能保持同樣的產(chǎn)量，那么水資源的短缺問題也將得到極大的緩解。雖然搭建溫室的成本仍是問題，但這一選擇對干旱多發(fā)地區(qū)尤為重要。

超越傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)：植入抗旱基因

另外一個(gè)選擇即是通過基因工程的方法讓作物具有抗旱能力。

植物科學(xué)家們正在努力尋找那些能夠讓植物在干旱和半干旱條件下依然生長良好的基因。比如，是什么基因讓旱稻能夠在干旱的土壤中生存，而水稻則需要在灌溉充足的水田中才能生長？

一旦確定了抗旱的關(guān)鍵基因，科學(xué)家們就可以利用基因工程的方法將這些基因引入到作物中去。一直以來，種植者都是通過緩慢而艱苦的選擇育種和多代雜交的方法來得到抗旱作物品種，而基因工程則可以提供一種捷徑。

最近的一項(xiàng)研究，在不同的鷹嘴豆品種中發(fā)現(xiàn)了多樣化的根系結(jié)構(gòu)。人們希望在未來的研究中，能夠找出其中使某些根系結(jié)構(gòu)在干旱土壤中獲取水分和營養(yǎng)物質(zhì)方面表現(xiàn)更高效的基因。一旦確定了遺傳因素，科學(xué)家們就能夠直接將這類基因引入植物中，提高植物獲取水分的能力。

植物能夠抗旱的一個(gè)關(guān)鍵因素是一種名為脫落酸（ABA）的植物激素，它能夠提高干旱條件下植物的水分利用效率。不過，脫落酸同時(shí)也會降低光合作用效率，長期來看會影響植物生長，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

然而植物并不總是有取有舍：現(xiàn)代作物已經(jīng)失去了一個(gè)能夠讓早期陸生植物（如苔蘚）耐受極度干旱條件的關(guān)鍵基因。正是這個(gè)基因讓早期植物能夠在5億多年前從淡水環(huán)境轉(zhuǎn)移到陸地上來?，F(xiàn)代沙漠地區(qū)的苔蘚類植物也還會通過葉片收集水分，幫助它們在干燥的環(huán)境中生存。

這是植物科學(xué)家們面臨的最大挑戰(zhàn)。為了得到能夠在最低灌溉條件下生長、最終有助于緩解水資源匱乏問題的改良作物，我們將不得不重新引入這套許多“高等”植物已經(jīng)失去而苔蘚類作物賴以生存的耐旱系統(tǒng)。

全面的科學(xué)研究均得出結(jié)論：目前市場上通過安全評價(jià)的基因工程作物是安全的。

然而，一些對于基因工程的顧慮仍然存在：這其中的部分原因是溝通不順暢。在地球人口大爆炸的今天，人類將面臨諸如糧食危機(jī)、資源緊缺等諸多問題，而潛力巨大的基因工程作物不應(yīng)該被忽視。