據(jù)美國生活科學(xué)網(wǎng)站報(bào)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(dāng)?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(xué)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(zhì)，這種黏液玉米能夠吸收改變?nèi)驓夂虻牡獨(dú)?，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(gòu)造蛋白質(zhì)，使生物體能夠正常生長,。雖然大氣中78%是氮,，但是動(dòng)物和大多數(shù)植物都無法獲得。美國加利福尼亞州大學(xué)戴維斯分校植物生物學(xué)家艾倫·本奈特(Alan Bennett)說：“這是因?yàn)槲覀兛諝庵械牡怯蓛蓚€(gè)緊密結(jié)合在一起氮原子構(gòu)成,，這需要大量的能量才能進(jìn)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(shí)現(xiàn),。本奈特說：“微生物利用一種酶,，將大氣中的氮轉(zhuǎn)化為可用形式，例如：氨(氮分子與3個(gè)氫分子結(jié)合)或者硝酸鹽(氮分子與3個(gè)氮分子結(jié)合),。

依據(jù)美國明尼蘇達(dá)大學(xué)農(nóng)作物生態(tài)學(xué)家福特·丹尼遜(R. Ford Denison)的觀點(diǎn),，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(zhuǎn)化為可用營養(yǎng)物質(zhì),。

為什么會(huì)存在氮污染呢,？

因?yàn)檗r(nóng)作物無法將空氣中的氮轉(zhuǎn)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(jì)初,，德國科學(xué)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(shù)，能夠?qū)⒋髿庵械牡D(zhuǎn)化為氨,，這是合成肥料的基礎(chǔ)，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(zhǔn)確評(píng)估需要多少肥料,，從而導(dǎo)致肥料使用過度和浪費(fèi)，馬里蘭大學(xué)環(huán)境科學(xué)家中心環(huán)境科學(xué)家家張新(音譯)稱,，化肥中有57%的氮最終會(huì)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(zhì)再循環(huán)再次進(jìn)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(dāng)植物葉子脫落、種子成熟或者死亡時(shí),，氮物質(zhì)將再次返回土壤中,，為其它植物提供營養(yǎng)。動(dòng)物也會(huì)通過尿液和糞便的方式將可用氮返回土壤,，丹尼遜說：“關(guān)鍵問題在于沒有人能夠?qū)⒐腆w氮運(yùn)送到很遠(yuǎn)的地方,。”

當(dāng)農(nóng)作物運(yùn)輸至全球各地,，氮物質(zhì)并不會(huì)充分循環(huán),，從而迫使農(nóng)民通過施放肥料對(duì)農(nóng)作物補(bǔ)充氮物質(zhì)。

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(dǎo)毀滅性影響的臨界點(diǎn)。依據(jù)科學(xué)分析,，地球還存在另外兩個(gè)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(zhì)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(píng)估稱，墨西哥灣的“海洋死區(qū)”面積相當(dāng)于美國新澤西州大小,。

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

化肥制造本身也是一個(gè)能源密集型過程,，可以制造出溫室氣體。加利福尼亞州大學(xué)伯克利分校農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家戴維·齊爾伯曼(David Zilberman)稱，化肥價(jià)格昂貴,，在全球范圍內(nèi)會(huì)造成高達(dá)數(shù)十億美元的浪費(fèi),。

聯(lián)合國預(yù)測(cè)稱，到2050年,，全球總?cè)丝趯⒔咏?00億,，對(duì)于食物和氮的需求只會(huì)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(xué)圖書館·生物學(xué)》雜志發(fā)表一篇最新研究報(bào)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?dú)夤潭ㄏ聛?。盡管科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種玉米具有吸收氮的獨(dú)特作用,，并對(duì)該現(xiàn)象感到興奮不已，但是它可能不會(huì)立即解決任何問題,。本奈特說：“當(dāng)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(gè)月,，比傳統(tǒng)玉米3個(gè)月的成熟期要長?！?/p>

研究人員測(cè)量報(bào)告顯示,，這種玉米固氮含量較低，與農(nóng)民對(duì)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(huì)幫助研究人員設(shè)計(jì)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(shù)實(shí)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(huì)分解微生物用于固定氮的酶。豆科植物解決這個(gè)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(jì)在我有生之年，是不會(huì)看到這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn),?！?/p>

本奈特對(duì)此非常樂觀，生物技術(shù)公司,、農(nóng)業(yè)公司,、初創(chuàng)公司，甚至蓋茨基金會(huì)都投入了大量資源開發(fā)固氮農(nóng)作物,。他指出,，我對(duì)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(huì)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(shù)真的實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)其他農(nóng)作物也有效,，這種收益將是巨大的,。齊爾伯曼說：“對(duì)于那些無力支付化肥費(fèi)用的貧窮農(nóng)民，例如：非洲南部農(nóng)民,，通過該技術(shù)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(shù)可在全球范圍內(nèi)節(jié)省170-700億美元費(fèi)用,?！?/p>

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