無論您喜歡略帶綠色或斑點的香蕉，它們大多生長在熱帶和亞熱帶地區，植物需要溫暖潮濕的氣候才能茁壯成長。這就是他們生產供養世界的產量的方式。然而，由于降雨模式的變化和氣溫升高，香蕉和其他植物越來越多地遭受干旱壓力——植物根部缺水，導致收成減少。

國際原子能機構和聯合國糧食及農業組織 (FAO) 的科學家以及奧地利和比利時大學的同事本月發表的一項研究，強調了在坦桑尼亞阿魯沙利用核技術發現和評估香蕉植物的干旱壓力的方法。這些方法側重于確定壓力的程度，這至關重要，因為它使農民能夠采取預防和保護措施。

糧農組織/國際原子能機構糧食和農業核技術聯合中心土壤和水管理及作物營養實驗室負責人 Gerd Dercon 說：“這項研究的目的是為這種尚未充分開發的熱帶多年生作物提供一些啟示。 ” “對于像香蕉這樣生長數年的多年生作物，穩定同位素技術的使用還沒有得到充分和適當的發展，使這項研究成為首批提供實用工具的研究之一，甚至為農民提供實用工具，而不僅僅是為科學家提供。 ”

科學家們探索了使用穩定的碳同位素(見科學專欄)和葉溫作為香蕉植物干旱脅迫的潛在指標。對其他植物的研究表明，穩定的碳同位素和葉片溫度可用于測量干旱脅迫，但這兩種技術均未用于香蕉植物。香蕉是一種研究不足的作物，原因包括其體積大、生長期長、所有植物即使具有相同基因但生長方式不同的異質生長模式以及無性繁殖模式等復雜性。目前，還沒有實用的方法來檢測田間香蕉的干旱脅迫。

然而，該研究發現，穩定碳同位素和葉片溫度都是香蕉干旱脅迫的高度敏感指標，基于這些結果，研究人員開發了低成本的香蕉定制方法，因此適用于田間條件。

“我們開發的方法可用于測試干旱壓力水平并比較不同的水資源管理策略，”國際原子能機構/糧農組織博士研究員、該研究的主要作者 Mathilde Vantyghem 說。“通過這種方法，當地研究機構可以進行快速測試，并最終為農民制定應對干旱壓力的指南。”

該研究是比利時政府通過國際原子能機構和平利用倡議 (PUI)資助的持續項目的一部分。2022 年，其重點將是在乞力馬扎羅山的山坡上推廣這些方法，以識別干旱壓力的早期跡象并采取保護措施。

“該項目的開發和實施方式非常有趣：通過幾所比利時大學的參與，它結合了比利時的專業知識和研究，以及坦桑尼亞和其他非洲國家在該領域的專業知識，”該代表團副團長 Caroline Mouchart 說比利時常駐維也納聯合國和國際組織代表團。“香蕉的所有形式和品種，對于許多國家來說都是非常重要的產品，既是基本食品，也是出口產品。我們希望該項目的成果將使許多國家受益，并將有助于全球努力促進有彈性的農業實踐，更好地適應氣候變化。”

根據研究結果，通過國際原子能機構的技術合作計劃，將向研究人員和農民中介機構提供有關如何使用這些技術來識別干旱脅迫的早期跡象并改進其香蕉種植農藝實踐的培訓。

科學知識

所有植物都會吸收二氧化碳(CO 2)，然后在水和光的幫助下通過光合作用產生糖分。CO 2由一個碳原子和兩個氧原子組成。世界上大多數碳原子有 12 個中子(12 C)，但百分之半的碳有 13 個中子(13 C)，略重一些。因此， 13 C 和12 C 是碳的兩種不同形式，被稱為碳的穩定同位素。

當植物從空氣中吸收CO 2時，它們會區分13 C的CO 2。由于重量較重，13 C的CO 2比12 C的CO 2被植物吸收的速度更慢。因此，植物更喜歡12 C。

當干旱脅迫發生時，植物會關閉它們的氣孔——葉子上的小開口，它們通過它從大氣中吸收二氧化碳——因為它們不想失去已經積累的水分。由于現在關閉的氣孔不能吸收更多的 CO 2，??因此植物的選擇性會降低，并將使用任何已經被攝入的 CO 2 進行光合作用，包括具有13 C原子的 CO 2 。這意味著，當稍后分析植物葉片中13 C 的含量時，可以檢測植物是否受到脅迫：如果植物 A 有更多13C 在其葉片中比植物 B，植物 A 的壓力更大。這就是使用穩定碳同位素作為干旱脅迫指標的原理。