第八章
離開土壤種莊稼
種莊稼不用土，是人類創造出的一個奇跡。所以，當1929年，美國人利用營養液種出了一棵75米高的西紅柿，並收獲果實14公斤時，整個世界都轟動了。人們把無土栽培看做是20世紀最偉大的科學進步之一。
1945年，駐紮在伊拉克和巴林的英國空軍，發現這裏的土壤不適合種糧食後，改用無土栽培法，為自己解決了吃飯的大問題。
如今，無土栽培技術已廣泛應用於大田作物、蔬菜、水果、花卉、藥用植物，甚至牧草的生產。荷蘭是全球最大的鮮花生產國，它的國土不僅大片地種植鮮花，還推廣發展無土栽培技術。用這個方法培養出的香石竹香味濃鬱，開花時間長，花還特別多，葉片也似乎更結實強健。無土栽培對荷蘭的鮮花生產仿佛神力相助，使它的出口更受歡迎。誰都知道，各國對生物的環境有著嚴格的規定，不僅花、果要嚴格檢疫，連根部所帶的土壤都受到限製，因為這裏也很可能隱藏著危害極大的昆蟲、細菌和病毒等，所以，人們日益希望進口無土栽培的鮮花。我國要想大量出口花卉，也必須走無土栽培的道路。
無土栽培生產的水果、蔬菜不但個大、色豔、口味好，又因不施農藥而成為無公害產品，最宜生吃。無土栽培節水節肥，和它相比，在土壤裏種植莊稼要多耗7倍以上的水和2倍以上的肥料。無土栽培法因供給植物充足的水肥，產量遠遠高於土壤栽培，如西紅柿每畝收幾萬公斤，是土植法的20倍左右；豌豆畝產近1500公斤，亦為土植法的9倍之多。小地塊出高效益，總的來看，省工省力，節約能源。另外，這種種植方法是把農業生產工業化了，不受季節和地理條件的限製，還能向空中和地下發展。說不定有朝一日，人們會在潛水艇和宇宙飛船裏用無土栽培法種莊稼呢!
人工種子
農業生產中使用的天然種子，一般都是由種被、胚乳和胚3部分構成。種皮通常在種子的外層起保護作用；胚乳含有大量的營養物質，是種苗萌發生長不可缺少的營養來源；胚由胚芽、胚軸、胚根和子葉構成，將來發成植株。農業生物技術的發展，通過組織培養技術，可把植物組織的細胞培養成在形態及生理上與天然種子胚相似的胚狀體，也叫作體細胞胚。科學家把體細胞胚包埋在膠囊內形成球狀結構，使其具備種子機能。所以，人工種子是一種人工製造的代替天然種子的顆粒體，可以直接播種於田間。從廣義上講，人工種子技術包括體細胞胚生產、體細胞包裹、人工種子貯藏、人工種子製造機械等眾多技術內容。從狹義範圍講，人工種子技術隻包括體細胞胚生產和體細胞胚包裹(人工胚乳和人工種皮)技術。生產高質量的體細胞胚是人工種子製作的關鍵。從目前的研究結果來看，還並不是所有的植物種均開發出了體細胞胚培養發生技術。不同植物的體細胞的培養亦有難易。在生產人工種子時，要求體細胞胚具有與天然種子相比擬的成株率，甚至超過天然種子，這就是所說的高質量人工種子。體細胞胚的包裹是關係到人工種子萌發、貯藏和生產與應用等重要環節。對體細胞胚包裹要求做到：首先，不影響體細胞胚萌發，並提供其萌發與成苗所需的養分和能量，即起到胚乳的作用；其次，使體細胞胚經得起生產、貯存、運輸及種植過程中的碰撞，並利於播種，即起到種皮的保護作用；最後，針對植物種類和土壤等條件，滿足對人工種子的特殊需要。為了滿足上述要求，要有針對性地在包裹劑中加人大量養分、無機鹽、有機碳源、植物生長調節劑，以及農藥、抗菌素和有益菌類。人工種子充分利用了快繁技術的優勢，又吸收了對植物生長發育和農業生物技術研究的先進成果。具有以下5個優點：一是人工種子繁殖速度快。人工種子中的體細胞胚是通過組織培養法生產的，故能以很快的速度繁殖生產體細胞胚。以胡蘿卜為例，用一個體積為12升的發酵罐在20天內生產的胡蘿卜體細胞胚可製作1000萬粒人工種子，可供幾萬畝地種植，這就大大地節省了種子。此外，人工種子的包裹層是通過化學方法生產的，不存在生物生產的任何限製；二是可望獲得整齊一致的植物苗，有利於農業生產的規範化、標準化和機械化管理。大量人工種子來源於同一植株的體細胞，不存在任何遺傳變異問題；三是縮短育種周期、加速良種繁育速度。在新品種選育過程中，利用人工種子技術，隻需有一株優良單株便可大量繁殖，這樣將大大加速雜交一代雜種的應用速度，擴大應用規模和範圍；四是人工種子還具備一些天然種子不具備的功能。人工種子的胚乳和種皮，構成了體細胞胚膠囊。在膠囊中可根據不同植物的需要配製最優的營養，還可加入某些農藥、微生物、除草劑等防止病害、雜草發生。這樣，就可使其具備天然種子不具備的功能，從而使其具有特殊的價值；五是人工種子便於貯藏和運輸，適合機械化播種。
人工種子是通過人工的方法製造的，它的體積小(通常僅幾毫米)，故占用空間小、操作方便，非常便於貯藏和運輸。人工種子的均勻度高，有利於機械化播種。隨著農業生物技術，尤其是組織培養和細胞培養技術的發展，人工種子將成為新世紀高科技種子業中的主導技術之一，在農業生產中發揮重要作用。
貯存種子的新方法
貯存種子的新方法主要包括以下幾種：用地下冷庫和液氮罐存貯種子。在美國科羅拉多州柯林斯堡的種子庫實驗所的地下冷庫和液氮罐裏，存有24萬餘種植物的種子，這些種子大部分是溫帶作物種子，儲存時把它們曬幹，冷藏，或者放在液氮裏深凍，以阻止細菌繁殖，把種子細胞本身活動降至最低限度。用這種辦法能夠保存集中的大量植物基因，挽救諸如耐旱和抗蟲害這樣一些特性，挽救整個物種使之免遭滅絕。
用氧化亞氮處理種子有些熱帶作物種子顆粒較大，含水分多，低溫冷凍會使它們脆弱的組織形成冰晶而遭毀壞，因此存貯這些種子不能用低溫冷凍辦法。美國農業部化學家索瓦發現，用氧化亞氮(即笑氣)處理這些種子，可使種子細胞的呼吸器內吸附氧的酶結構發生微小改變；這反過來又大大降低用氧產生能量供細胞活動的速度。細胞的活動因此降至很低程度，從而使損耗放慢。索瓦通過實驗得知，在由80％的氧化亞氮組成的空氣裏，種子的呼吸降至它通常呼吸率的一半。她用這種辦法已成功地貯存了荔枝和龍眼大戟的種子達3個月，而不是通常的1個月。如何使這些種子的存貯時間進一步延長，是她正在繼續研究的新課題。