随着世界人口的增长和淡水资源的日趋珍贵，研究人员正把眼光投向大海，他们要用海水浇灌某些经挑选的植物。
当前全球最紧迫的问题之一就是要找到足够的水和土地来满足全球性食品需求。据联合国粮农组织估计，在今后的30年内需要20亿公顷（约合49.42亿英亩）的新耕地——面积相当于亚利桑那、新墨西哥、犹他、科罗拉多、爱达荷、怀俄明以及蒙大拿诸州的总和——才能满足热带和亚热带地区迅速增长的人口的食品需求。可是在这些地带的国家中可供农业拓展的土地只有9亿3千万公顷——而且其中很大一部分被森林覆盖，是应保护之地。显然，我们需要能用于种植农作物的水和土地的可替代资源。
在同事们的帮助下，我们已经对海水农业的可行性进行了试验，发现在沙漠环境的沙质土壤条件下，它能正常运行。海水农业被界定为用从海洋抽出的水灌溉陆地上的耐盐植物。地球上97%的水在海洋里，沙漠地也很多：地球陆地面积的43%是干旱或半干旱之地，但是只有一小部分是能够发展海水农业的近海沙漠。估计全世界近海和内地的未开发盐碱沙漠有15%适合种植用海水浇灌的农作物n这是可用来为人类或动物生产食物的总量达13亿公顷的新耕地——不需要砍伐森林或转运更珍贵的农用淡水。
海水农业并不是什么新概念，早在二次世界大战以后它就被首次认A实行过。1949年生态学家雨果 · 波科（Hugo Boyko）和园艺学家伊丽莎白 · 波科（Elisabeth Boyko）在以色列建国期间去了红海边的艾洛城创立能吸引定居者的自然风景。由于缺少淡水，这两位波科使用了一口盐水井和直接从海洋里抽出的海水，结果表明，许多植物能在超出他们所设想的盐度极限的沙土中生长。虽然两位波科的许多关于植物是如何耐盐的思想没能经受住时间的考验，但他们的工作激起了包括我们在内的许多人对放宽传统农业灌溉盐度限制方而的广泛兴趣、
耐盐作物
海水农业的发展有两个方向。一些研究者一直试图培养诸如大、小麦这样的传统作物的耐盐性、例如，设在戴维斯市的加利福尼亚大学的伊曼纽尔 · 爱泼斯坦（Emanuel Epstein）研究小组早在1979年就证明，在低盐地上经过几代繁殖的大麦品种在使用盐度较高的海水浇灌以后可以获得较低产量的麦子，不幸的是，其后通过选育和基因工程——在这一工程中耐盐基因被直接植入有关植物体内——来增加传统植物的耐盐性的努力没能培育出适合于海水浇灌的好品种。即使像海枣这样的最耐盐的农作物在长期灌溉时所能承受的水的盐度上限也低于5%。——不足海水盐度的15%。正常海水的含盐锗是35%。，但是在沿海沙漠地带的海水，例如红海、加利福尼亚北部海湾和波斯湾，其盐度通常接近40%。
我们的方法一直是把被叫做盐生植物的野生耐盐植物驯化成提供食物、牧草和油料种子的农作物。其理由是，要把传统植物的基本生理功能从对盐很敏感向耐盐转化是很困难的，而把野生耐盐植物加以驯化也许更切实可行。毕竟，现代农作物起始于野生植物。确实，一些盐生植物——例如海滨盐草帕麦尔草的籽粒一直是包括可可帕人在内的地方居民若干代人的食物，这些人住在科罗拉多河注入加利福尼亚海湾的河口地带。
海水农业从收集遍布世界各地的几百种盐生植物，并在实验室中观察它们的耐盐性和营养含量开始起步。世界各地共有2000至3000种盐生植物，其种类包括各种草、灌木和红树属类的树；它们的产地很广一从潮湿的海滨沼泽到干旱的内陆盐性沙漠。在与以色列的内盖夫市本 · 古里安大学的多佛 · 巴斯德纳克（Dov Pasternak）研究小组和种族植物学家理查德 · S · 弗尔格（Richard S. Felger）和尼古拉斯 · P · 叶森（Nicholas P. Yensen）的合作中——他俩当时在亚利桑那大学——发现大约有12种盐生植物表现出了在农艺条件下田间种植的良好前景。
1978年我们在墨西哥西海岸的波多 · 珀那斯科的海滨沙漠对最具希望的植物开始了种植试验。我们每天用加利福尼亚海湾的高盐度海水（40%）漫灌这些试验田。由于波多 · 珀那斯科的年平均降雨量只有90毫米——而我们漫灌这些地块的水量的年总深度在20米以上——我们肯定这些作物几乎全部是依赖海水生长的。
虽然产量随作物的品种不同而变化，但是产量最高的盐生植物还是达到了每平方米1～2公斤的干生物量——大约是用淡水浇灌的紫苜蓿的产量。产量最高而且也最耐盐的盐生植物中有一部分是海蓬子、海滨硷蓬以及滨藜类等藜科灌木。这些植物约占盐生植物的20%。诸如帕麦尔草这些盐草和番薯属藤生植物或肉质叶爬地植物也同样能高产。
但是要满足海水农业的成本效益的第一个要求，必须证明盐生植物能够在某一专门用途方面代替传统农作物。为此，我们对盐生植物被用于喂养家畜的可行性做了测试。为牛、羊群找到足够的饲草是世界各干旱地区对农业最具挑战性的问题。根据联合国环境计划署的统计，由于过度放牧，干旱地区46%的土地已经退化，盐生植物的高盐度同时也限制了动物食用的盐生植物饲料量。在敞开放牧的情况下，盐生植物通常被认为是“备啃食植物”，只有更可口的植物都被吃完以后，动物才会转向它们。
我们的策略是把盐生植物作为牲畜混合饲料的一部分，用盐生植物代替传统的干草饲料，其替代量约占绵羊或山羊食物摄入贵的30-50%（这个百分比是用于供屠宰的动物催肥的典型的干草饲料）。我们发现用海蓬子、海滨硷蓬和滨藜属作为动物饲料的一部分时动物的增重速度与以含干草的饲料喂食时的效果一样，而且以富含盐生植物的饲料喂养并不影响动物肉的质量。但是，吃含盐生植物高的饲料的动物比吃干草的动物饮用的水要多，这是为了抵消额外摄入的盐量。另外，受测试动物的饱料转变率（每公斤饲料所生产的肉量）比食用传统饲料的动物低10%。
油料种植
到目前为止我们已发现的最有希望的盐生植物是比吉洛氏海蓬子。它是一种无叶、肉质--年生沼泽地植物，其种子的含油量以及含蛋白量分别高达30%和35%，很像大豆和其它油料种子，可以使用传统的油料种子榨油设备提取其中的油脂，剩下的种渣可以按正常蛋白补充量替代传统的种渣作为家畜饲料。因此这种植物的每一部分都有用。
我们在墨西哥、阿拉伯联合酋长国、沙特阿拉伯、印度参与建设了几个规模达250公顷的海蓬子样板种植场。在墨西哥的6年田间试验中，海蓬子每平方米的年平均产量是1.7公斤生物景和0.2公斤油料种子。这些产量等于或超过了用淡水浇灌的大豆和其它油料作物的产量。
在正常情况下，只有在土地干到其水份只有它的可含水量的50%时才给作物浇水。另外，用淡水灌溉时，农场主们只是补充作物已耗去的水份。与之形成对照的是，海水浇灌必须是大量而经常的——甚至是每天一次的浇灌，以防止盐在作物根部积聚到抑制作物生长的程度。
我们的首次田间试验使用的水远远超过了经济用水的水平（每年20米深），因此在1992年开始试验以决定要取得好收成所需要的最低海水浇灌量。我们把试植的海蓬子种在土箱里，这些土箱被埋在敞开浇灌的海蓬子地块中间，时间为两年。这些被叫做渗透测定器的土箱底部装有排水管，它可把多余的水排到设在这些种植地块外的几个余水收集点，从而能测定排水贷和排出的水的盐度。运用这些土箱，首次计算了以海水浇灌的作物对水和盐的平衡的要求的标准、我们发现海水浇灌的农作物产出的生物量决定于使用的海水量。虽然海蓬子在浸泡其根部的水的盐度超过100%。时仍能茁壮成长——大约3倍于正常海水的盐度——但它需要比用淡水浇灌的传统作物多35%的灌溉用水。海蓬子之所以需要这一额外的水都是因为它是从海水里选择性地吸收水份。这种选择吸收很快使剩下的海水过咸而不适于使用。
让它出效益
海水农业有经济效益吗？灌溉农业中的最大支出是抽水。抽水的成本与抽水量和提水的高度的成正比。虽然盐生植物比传统的植物需要更多的水，但接近海平面海拔高度的海水浇灌种植场比传统作物种植场的提水高度要小，那些传统作物种植场通常要从100多米深的井中提水。由于抽取海平面高度的水比抽取井中的水便宜，荒漠地区的海水农业应该具有成本效益——即使它的产量低于传统的淡水农业。
海蓬子是目前所谈到的最成功的植物之一，但它并不是完美无缺的。当收获期到来时，这类植物常会倒伏在地，而且种子会在收获前散落在地。另外，它的种子实际收获率只有约75%，而大部分庄稼的收获率远远超过90%。还有一点，要使其种子高产，海蓬子属在开花前必须在凉爽的气温条件下生长100天左右。目前这种作物的生产局限于亚热带地区，这些地区冬凉夏热。然而，世界沿海的一些大沙漠是在相对较热的热带地区。
海冰农业的可持续发展
海水农业成本效益的第二个要求是它的可持续发展的长期性。但是可持续性问题并不仅仅限于海水灌溉。事实上许多使用淡水的灌溉工程不能通过可持续性测试关。在干旱地区，淡水灌溉通常是在内陆盆地进行，这些盆地只有有限的排水系统，其结果是盐在表土下的地下水面的积聚。世界淡水浇灌的土地约有20%～24%遇到盐和水在根际积聚的问题。当这一问题变得严重时，农场主就得安装昂贵的地下排水系统；处理这些积聚的废水又造成了其它的问题。以加利福尼亚圣华金河流域为例，由于其中所含硒的毒性作用，排入沼泽的淡水引起了水禽的畸型和死亡。在美国西部许多地区硒是常见元素，但在废水中它已积聚到很高的浓度。
海水农业不一定能免除这类问题，但是它确有一些优越性。首先，海岸沙漠农场的沙土地一般都有返回大海的无阻碍排水系统。我们已经在同一地块上用海水连续浇灌了10多年，但在根际并无水或盐的积聚。其次，海岸和内地盐性沙漠的含水层通常盐的浓度已经升高，因此它不应受到海水的破坏。第三，我们提议发展海水农业的盐渍土壤通常是从不毛之地——或者几乎是不毛之地——起步，因此建立海水浇灌农场对敏感的生态系统的影响比在传统的农业地区要小。
海水农业将会形成很大的规模吗？在70年代末期我们的目标是确立海水农业的可行性。我们期待着10年内看到它的商业性种植。20年以后，海水农业仍处于商业开发的示范阶段。好几家公司已经在加利福尼亚、墨西哥、沙特阿拉伯、埃及、巴基斯坦和印度建立了海蓬子和滨藜属盐生植物试验农场；但是据我们所知，目前还没有一处进入大规模生产阶段。我们的研究经历使我们确信海水农业的可行性。这个世界是否会最终选择海水农业将依赖于未来的食品需求、经济情况以及在农业的进一步发展中淡水生态系统的承受力。
[Scientific American，1998年第8期]