據(jù)美國生活科學網(wǎng)站報道,，一種黏液玉米能夠解決地球上最大的污染問題嗎？它可能看上去并不像你之前所見過的任何玉米物種,，玉米莖桿高5米,，大約是普通玉米的兩倍多,，生長出指狀突起物，上面覆蓋著一層黏液,。

盡管這種玉米看上去非常怪異,，像是來自外星球，但它原產(chǎn)地是墨西哥瓦哈卡州塞拉米謝地區(qū),，當?shù)厝碎L期種植并食用這種玉米,，它還有另一種令人震驚的特性——這是科學家迄今所知唯一可以直接從空氣中吸收氮，并利用氮生長的玉米品種,。

氮是一種必需營養(yǎng)物質，這種黏液玉米能夠吸收改變?nèi)驓夂虻牡獨?，從而減少氮污染,，目前氮污染已成為困擾全球的最大環(huán)境問題之一。

固氮的作用是什么,？

地球所有生物都需要氮,，例如：它們需要氮構造蛋白質，使生物體能夠正常生長,。雖然大氣中78%是氮,，但是動物和大多數(shù)植物都無法獲得。美國加利福尼亞州大學戴維斯分校植物生物學家艾倫·本奈特(Alan Bennett)說：“這是因為我們空氣中的氮是由兩個緊密結合在一起氮原子構成,，這需要大量的能量才能進行分解,。”

在農(nóng)作物中,，只有大豆,、黃豆和苜蓿等豆科植物才能吸收氮，而且它們只有在微生物的幫助下才能實現(xiàn),。本奈特說：“微生物利用一種酶,，將大氣中的氮轉化為可用形式，例如：氨(氮分子與3個氫分子結合)或者硝酸鹽(氮分子與3個氮分子結合),。

依據(jù)美國明尼蘇達大學農(nóng)作物生態(tài)學家福特·丹尼遜(R. Ford Denison)的觀點,，小麥、水稻和玉米等大多數(shù)農(nóng)作物都無法將大氣中的氮轉化為可用營養(yǎng)物質,。

為什么會存在氮污染呢,？

因為農(nóng)作物無法將空氣中的氮轉化為他們可以使用的形式，農(nóng)民必須以肥料的形式為他們提供固體氮,。20世紀初,，德國科學家弗里茨·哈博(Fritz Haber)研制了一種叫做“哈博爾-博世(Haber-Bosch)”的技術，能夠將大氣中的氮轉化為氨，這是合成肥料的基礎,，全球近一半的農(nóng)民都在使用合成肥料,。如果沒有生產(chǎn)合成肥料的能力，我們就無法提供滿足全球居民生活的食物,。

然而,，存在的問題是農(nóng)民很難準確評估需要多少肥料，從而導致肥料使用過度和浪費,，馬里蘭大學環(huán)境科學家中心環(huán)境科學家家張新(音譯)稱,，化肥中有57%的氮最終會污染地球環(huán)境。

肥料中固體氮流入將干擾地球正常的自然氮循環(huán),，通常情況下,，這些氮物質再循環(huán)再次進入土壤之中。例如：植物中的氮是一種可用營養(yǎng)形式,，所以當植物葉子脫落、種子成熟或者死亡時,，氮物質將再次返回土壤中,，為其它植物提供營養(yǎng)。動物也會通過尿液和糞便的方式將可用氮返回土壤,，丹尼遜說：“關鍵問題在于沒有人能夠將固體氮運送到很遠的地方,。”

當農(nóng)作物運輸至全球各地,，氮物質并不會充分循環(huán),，從而迫使農(nóng)民通過施放肥料對農(nóng)作物補充氮物質。

這有什么大不了的,？

2009年出版的《自然：世界主要環(huán)境問題》雜志中一篇分析文章指出,，研究人員發(fā)現(xiàn)氮污染已經(jīng)超過了可能導毀滅性影響的臨界點。依據(jù)科學分析,，地球還存在另外兩個問題,，那就是氣候變化和生物多樣性減少。

例如：在美國,，化肥中過量的氮最終流入河流和水道,，匯入墨西哥灣。藻類以氮作為食物,，隨著藻類大量繁殖,，氮物質數(shù)量也逐漸增多。然而,，一旦海洋藻類死亡,，將使分解藻類的微生吞噬海水中所有氧氣，形成所謂的“海洋死區(qū)”，能夠殺死海洋生命,。美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)評估稱,，墨西哥灣的“海洋死區(qū)”面積相當于美國新澤西州大小。

同時,，硝酸鹽也將以毒性物質流入水域,，一些氮可以釋放到空氣中，形成一氮化二氮(2個氮分子和1個氮分子結合),，從而消耗臭氧層,，產(chǎn)生導致全球氣候轉暖的溫室氣體。

化肥制造本身也是一個能源密集型過程,，可以制造出溫室氣體,。加利福尼亞州大學伯克利分校農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學家戴維·齊爾伯曼(David Zilberman)稱，化肥價格昂貴,，在全球范圍內(nèi)會造成高達數(shù)十億美元的浪費,。

聯(lián)合國預測稱，到2050年,，全球總人口將接近100億,，對于食物和氮的需求只會加劇。

這種黏糊糊的玉米能夠拯救我們嗎,？

8月7日《美國公共科學圖書館·生物學》雜志發(fā)表一篇最新研究報告稱,，墨西哥瓦哈卡州塞拉米謝地區(qū)生長玉米上的黏液喂養(yǎng)一種特殊微生物，它們可以將空氣中的氮氣固定下來,。盡管科學家發(fā)現(xiàn)這種玉米具有吸收氮的獨特作用,，并對該現(xiàn)象感到興奮不已，但是它可能不會立即解決任何問題,。本奈特說：“當然這種玉米在種植區(qū)產(chǎn)量很高,，但是并不直接適用于傳統(tǒng)的玉米生產(chǎn)方式。首先,，玉米成熟需要8個月,，比傳統(tǒng)玉米3個月的成熟期要長?！?/p>

研究人員測量報告顯示,，這種玉米固氮含量較低，與農(nóng)民對施加氮肥相比,，所吸收的氮量微不足道,。但是這種玉米具有重要意義，研究它可能會幫助研究人員設計或者培育“固氮玉米”,，這種改良農(nóng)作物要么依靠自身,，要么獲取微生物的幫助,，它將造福人類，可在減少施肥的情況下保證產(chǎn)量,。但是丹尼遜表示,，該技術實現(xiàn)的挑戰(zhàn)性很大。

為了固定氮,，微生物需要大量的能量,，這就需要氧氣。但是氧氣會分解微生物用于固定氮的酶,。豆科植物解決這個問題的方法是將微生物放置在植物根部,，植物可以在根部控制微生物的氧氣吸收量。但是使玉米具有這種能力存在很大的挑戰(zhàn),。丹尼遜說：“估計在我有生之年,，是不會看到這項技術的實現(xiàn)?！?/p>

本奈特對此非常樂觀,，生物技術公司、農(nóng)業(yè)公司,、初創(chuàng)公司,，甚至蓋茨基金會都投入了大量資源開發(fā)固氮農(nóng)作物。他指出,，我對此非常有信心,，所有這些方法將在未來5-10年內(nèi)以某種方式融合趨同,，我們可能會看到傳統(tǒng)玉米作物的氮元素固定水平顯著提升,。

如果這樣的技術真的實現(xiàn)，而且對其他農(nóng)作物也有效,，這種收益將是巨大的,。齊爾伯曼說：“對于那些無力支付化肥費用的貧窮農(nóng)民，例如：非洲南部農(nóng)民,，通過該技術可以顯著提高農(nóng)作物產(chǎn)量,。在最樂觀的情況下，全面采用植物固氮技術可在全球范圍內(nèi)節(jié)省170-700億美元費用,?！?/p>

他還指出，這是一項革命性技術,，它將有助于農(nóng)民,，有利于消費者和環(huán)境。與此同時,，農(nóng)民只能在必要的時間和地點采取措施提供肥料,，作為“精準農(nóng)業(yè)”的一部分，傳感器和無人機等新型技術正在幫助農(nóng)民提高產(chǎn)量。