長(zhǎng)久以來(lái)，大家都稱稻子為“水稻”，把種稻的田稱為“水田”，但為何種稻需要“淹水”？為何稻子是唯一可淹水的谷類作物？似乎少有人深究。對(duì)農(nóng)民而言，取得水源才能為水稻淹水，理應(yīng)很麻煩，但農(nóng)民似乎又樂(lè)于種稻。這其中，的確暗藏著我們老祖先一項(xiàng)重要的發(fā)現(xiàn)與智慧的發(fā)揮，也是東方國(guó)家走向農(nóng)業(yè)社會(huì)，可以養(yǎng)得起眾多人口，形成經(jīng)濟(jì)、政治、文化發(fā)展的一項(xiàng)重要契機(jī)。
大約四十億年前，地球上的氣體絕大部分是二氧化碳(占百分之九十八)，只有極少量的氮(只占百分之一.九)，完全無(wú)氧。但在地球演化的過(guò)程中，氧氣及氮?dú)庵饾u增加，而二氧化碳減少，形成今日二氧化碳、氮?dú)狻⒀鯕獾谋壤秊?.?三：七十九：二十一的情況。如今，所有高等生物及許多微生物都必須吸收氧氣，來(lái)氧化碳水化合物產(chǎn)生能量。不過(guò)，氧氣在水中的溶解度極低，濃度只有空氣中的三十三分之一，因此，生活在水中的生物，必須具備一套有效吸收氧氣的能力。
水稻耐淹 競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)
絕大部分的植物在水中都無(wú)法生長(zhǎng)，因?yàn)樵诎胙退那闆r下，根部無(wú)法獲得足夠的氧氣；而在全淹水的情況下，葉片也因無(wú)法得到到足夠的二氧化碳及光線，使光合作用制造糖的能力降低，在氧及糖雙重缺乏的情況下加速死亡。
水稻很特殊，它是唯一種子可以在水中發(fā)芽及植株耐淹水的主要農(nóng)作物。尤其全球前三大主要作物水稻、玉米、小麥，無(wú)不具有表兄弟姊妹的關(guān)系，血緣相近，卻只有水稻耐淹水。我們的祖先在幾千年前就發(fā)現(xiàn)野生水稻可在水中生長(zhǎng)而獨(dú)占地盤，很少其它植物可與之競(jìng)爭(zhēng)，而水稻又可長(zhǎng)出谷粒當(dāng)食物，因此聰明的祖先利用淹水的方式種植水稻，可以有效防除雜草。經(jīng)過(guò)幾千年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)與育種，目前全球有百分之八十的水稻田，都是以灌溉的方式種植，養(yǎng)活了全球近一半的人口。
其實(shí)水稻不怎么喜歡淹水，因?yàn)楦颗菰谒镞€是有缺氧的問(wèn)題，發(fā)育會(huì)受到影響，進(jìn)而降低肥料養(yǎng)分的吸收。農(nóng)民在種植水稻的過(guò)程中，有多次的灌水及排水(曬田)，其中兩個(gè)關(guān)鍵時(shí)期是水稻開(kāi)花及幼穗開(kāi)始發(fā)育之前一定要曬田，讓根部有足夠的氧氣，才能生長(zhǎng)良好，有效吸收肥料，增進(jìn)開(kāi)花數(shù)目，以及讓種子開(kāi)始發(fā)育，如此才可得到最多的飽滿谷粒，達(dá)到最高產(chǎn)量。
我小時(shí)候看祖父母很辛苦，常在半夜去水稻田灌水或排水；因?yàn)檗r(nóng)田在一起，有水大家必須輪流共享，經(jīng)常輪到半夜才能引水，當(dāng)時(shí)不懂為什么，現(xiàn)在終于理解。由于水稻耐淹水，農(nóng)民就利用淹水的方式，杜絕大部分不耐淹水的雜草，以免與水稻競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分、空間與陽(yáng)光，也省卻不少除雜草的工夫。所以重復(fù)灌水、排水這種種植水稻的方式，是一個(gè)作物生長(zhǎng)與雜草防治取得平衡點(diǎn)，得以獲得最高產(chǎn)量的方法。
破解謎團(tuán)基因：CIPK15
水稻為何耐淹水？是一個(gè)長(zhǎng)期以來(lái)極為引人注目，且一再被研究的重要課題。 我的研究清楚呈現(xiàn)“蛋白激酶”(CIPK15)為調(diào)控水稻耐淹水的上游關(guān)鍵基因， 一旦發(fā)現(xiàn)水稻缺氧，就會(huì)透過(guò)連串訊息傳遞與分子機(jī)制，啟動(dòng)糖?酵產(chǎn)生能量，使種子有足夠碳水化合物、與能量，在水中發(fā)芽。待小苗快速生長(zhǎng)至水面，吸收更多氧氣及進(jìn)行光合作用后，再將氧氣送至根部，而使植株得以在半淹水的稻田中生長(zhǎng)。其它谷類作物及絕大部分雜草則無(wú)此能力。
臺(tái)灣的糧食自足率約百分之三十。隨著全球人口急速增加，糧食增產(chǎn)難以跟上，水稻的研發(fā)及增產(chǎn)，是一項(xiàng)非常重要的課題。目前，新式的種植方法“水稻直播”是所有主要水稻種植國(guó)家(歐、美、日、韓、中國(guó)、東南亞)開(kāi)始采用的方式，亦即利用水稻種子可在水中發(fā)芽的特性，直接將種子播入淹水的稻田土壤中發(fā)芽生長(zhǎng)，不必經(jīng)過(guò)耗費(fèi)人工的插秧過(guò)程，在水稻快速生長(zhǎng)占有地盤之后，即不再需淹太多的水，不但節(jié)省用水，也減少土壤中微生物因淹水、進(jìn)行無(wú)氧呼吸而產(chǎn)生大量的溫室氣體甲烷(其溫室氣體效應(yīng)，是二氧化碳的二十二倍)及二氧化碳的情況，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。 (摘編自臺(tái)灣《讀者文摘》2010年6月號(hào) 文／余淑美)
