江蘇濱海灘涂稻作改良研究進展及展望

崔士友，張 蛟，陳澎軍

（1江蘇沿江地區農科所，江蘇南通 226541；2地球化學勘查與海洋地質調查研究院，南京 210007）

0 引言

江蘇省沿海灘涂面積占中國沿海灘涂的1/4 以上，是非常重要的后備土地資源，也是江蘇省社會經濟可持續發展的主要保證。水稻是中國三大糧食作物之一，其種植面積占糧食作物總面積的27.1%左右，產量占中國糧食年總產量的34.4%，因而對保證糧食安全至關重要。開發利用鹽堿地發展水稻生產有利于進一步加強中國的糧食生產。

1 耐鹽水稻的篩選與鑒定

總體而言水稻屬于鹽敏感作物[1]，但不同材料耐鹽性間存在較大的差異。江蘇省農科院糧食所較早開展耐鹽水稻種質的篩選與鑒定工作[2-4]，且該工作一直延續至今[5-6]，江蘇沿海地區農科所[7]等單位也從事相關的工作。江蘇沿江地區農科所鹽土農業研究團隊近年來利用自建的鹽池設施，建立了水稻耐鹽性全生育期鑒定技術體系，3年來鑒定近300份育成品種與區試參試品系，積累了一些經驗。‘十三五’期間，江蘇省篩選出了‘鹽稻10 號’、‘鹽稻12’、‘通粳981’、‘南粳5055’、‘南粳9108’、‘淮稻5號’等耐鹽性較強的品種，其中有的品種已在灘涂較大規模種植。

水稻耐鹽性的鑒定要研究解決以下幾個方面的問題，以便建立統一的水稻耐鹽性鑒定技術規范，有利于不同的研究間進行比較。（1）待鑒定材料種于何處，是水培、沙培還是土培，目前大多為水培或沙培，土培很少；（2）鑒定時期是芽期、苗期還是全生育期，目前的報道大多是芽期或苗期鑒定，也有少數全生育期的鑒定[8]；（3）對照品種的選擇，國際水稻所(IRRI)所用的3種標準基因型分別為‘Pokkali’（耐）、‘Bicol’（中耐）和‘IR29’（敏感）。有研究者利用‘韭菜青’、‘鹽豐47’、‘遼鹽2 號’作耐鹽對照[8]，有些研究則未設置耐鹽對照[3,5]，中國耐鹽水稻全國區試所用的粳稻組對照為‘鹽稻12’，該品種經多年多點的耐鹽性觀測均表現優良。（4）鹽脅迫的程度，IRRI采用水培法鑒定苗期水稻耐鹽性，在2～3 葉期施加鹽脅迫處理，脅迫程度為10 dS/m，相當于6.4 g/L[9]。美國農部鹽土實驗室(Salinity Laboratory,USDA-ARS)采用營養液沙培的方法，營養液的電導率ECw為0.9 dS/m，加鹽營養液的電導率為4.4、8.2 dS/m。相當于含鹽2.8、5.2 g/L[10]。國內研究也有借鑒[4,8]，如張所兵等[8]對初篩出的155份材料用0.3%和0.5%的NaCl 進行了全生育期耐鹽性篩選，0.3%的NaCl共篩選到7個品種的11個全生育期耐鹽存活單株，而0.5%的NaCl 僅篩選到1 個品種中的1個存活單株。為獲得極端耐鹽水稻種質，對用0.5%NaCl 鹽土篩選出的38 份水稻耐鹽種質置于更強脅迫的0.8%NaCl溶液進行重復篩選[5]。（5）評價指標，指標的設置主要看研究目的，即是生物學目的還是農學目的，前者指植株在鹽脅迫下的生存能力，而后者則指在鹽脅迫下的生產能力或產量水平。表1是IRRI提出的水稻苗期耐鹽性鑒定標準[9]。

表1 基于鹽害癥狀鑒定水稻耐鹽性的級別劃分[9]

鑒于一些文獻對鹽脅迫的表述不明確，這里對其做些介紹。濱海鹽土的土壤鹽分主要有2 種表示方法，一種用土壤質量分數表示，單位是g/kg土，經典的測定方法是烘干法；另一種用電導率表示，中國通常以土水比1:5 的比例浸提土壤，測定浸提液的電導率(EC1:5)，單位dS/m（或mS/cm）。電導法不是嚴格意義上的土壤鹽分表示方法，且該指標不具有可加性。由于電導法較烘干法測定方法簡單，且2 種表示方法可通過建立經驗回歸方程進行換算，如作者通過江蘇省如東沿海灘涂36個土樣的測定建立的回歸方程為：y=0.175x2+2.957x-0.109（R2=0.992，其中x為土壤電導率EC1:5，y為土壤鹽分含量）[11]，從而可通過電導率的測定而間接獲得所研究鹽土的土壤鹽分含量。

濱海灘涂土壤通過淡水/微咸水洗鹽后種稻，其稻田表層(0～30 cm)土壤鹽分含量大多在2 g/kg 左右，淺水層鹽分含量在3 g/L 以下[12]。這里要明確土壤含鹽量和土壤水含鹽量是2 個不同的概念，一些文獻對此認識模糊。以土壤容重1.39 g/cm3，土壤孔隙度47.6%計算，在土壤含鹽量2 g/kg 的情形下，旱作（土壤含水量以25%計算）下土壤水溶液的含鹽量為8 g/L；淡水灌溉稻作（土壤飽和水含量，無水層）下土壤水溶液的含鹽量為5.8 g/L，如建立淺水層(5 cm)，則含鹽量降得更低，僅有3 g/L 左右。如用微咸水(3 g/L)灌溉，則建立淺水層的土壤水溶液鹽分含量達6 g/L 左右。基于此，灘涂種植中對旱作作物耐鹽性的要求應高于稻作的水稻。

2 鹽脅迫對水稻產量和品質的影響

揚州大學戴其根團隊和江蘇沿江地區農科所鹽土農業團隊在‘十三五’期間對鹽脅迫對水稻產量和稻米品質的影響開展了一些試驗研究，結果表明，無論是鹽池試驗還是灘涂實地試驗，鹽脅迫對水稻產量和稻米品質均產生不利影響。

2.1 鹽脅迫對水稻產量的影響

周根友等[13]利用鹽池設施研究了鹽脅迫（EC1:5=1.112 dS/m，相對于土壤含鹽量3 g/kg 左右）對4 個耐鹽性較強的水稻品種（‘通粳981’、‘鹽稻12’、‘鹽稻10號’和‘南粳5055’）產量的影響，結果表明鹽逆境下水稻產量顯著下降，鹽逆境下的產量僅為非逆境的40.5%；產量構成因素方面單位面積穗數略有下降，差異接近顯著水平，單穗粒數和千粒重則表現為顯著下降，其中單穗粒數下降幅度達49.1%，為減產的主導因素。韋還和等[11]以‘南粳9108’為試材，設置對照、中鹽（土壤含鹽量1.5 g/kg）和高鹽(3 g/kg)處理，中鹽和高鹽處理的產量降幅分別為23.7%和56.7%；與對照相比，中鹽處理的穗數、每穗粒數和千粒重分別下降6.4%、14.8%和4.8%，高鹽處理則分別下降18.8%、36.0%和11.0%，減產的主因是每穗粒數。復墾灘涂實地的試驗結果與此類似，我們以23 個新品種/系為試材，在中低鹽分(2 g/kg)復墾灘涂地塊，微咸水（礦化度0.94～2.44 g/L）灌溉，比較灘涂實地鹽脅迫下粳稻產量的表現。結果表明，參試品種平均產量8.21 t/hm2，變幅6.19～11.74 t/hm2，為鄰近無鹽脅迫老墾區產量的85%左右，主要的穗粒結構特點表現為穗多而粒少。基于這些研究可以推測鹽逆境對水稻產量的影響主要發生在孕穗期，這一時期主要影響每穗粒數。拔節孕穗期是水稻生長發育的關鍵時期，此時水稻進入幼穗分化期，鹽脅迫對穗分化產生不利的影響，穗長縮短，穗粒數減少。

2.2 鹽脅迫對稻米品質的影響

周根友等[13]利用鹽池設施以4個耐鹽性較強的水稻品種（‘通粳981’、‘鹽稻12’、‘鹽稻10 號’和‘南粳5055’）為試材，研究了鹽脅迫(EC1:5=1.112 dS/m)對稻米品質的影響，除外觀品質（長寬比、堊白米率和堊白度）外，鹽逆境對稻米主要品質性狀均存在顯著的影響。與非逆境相比，鹽逆境對加工品質中的糙米率、精米率和整精米率均顯著下降。鹽逆境對直鏈淀粉含量具有明顯的作用，鹽逆境下的直鏈淀粉含量較非逆境下的直鏈淀粉含量顯著下降；而蛋白質含量正好相反，鹽逆境促進稻米蛋白質的積累，差異達顯著水平。與非鹽逆境相比，鹽逆境條件下峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、崩解值、回復值均未發生顯著的變化，而消減值、起始糊化溫度則表現出顯著的增加。這些結果表明，鹽逆境對稻米蒸煮食味品質存在一定程度的不利影響。

為進一步探明不同水平鹽脅迫對稻米品質的影響，翟彩嬌等[14]以耐鹽性較好的‘常農粳8號’和‘南粳9108’為試材，利用鹽池設施設置不同水平土壤含鹽量(0、1.5、3、4.5、6 g/kg)，研究不同水平鹽脅迫對水稻加工、外觀、營養品質，稻米淀粉黏滯譜特征值以及食味品質的影響。結果表明糙米率和精米率隨著鹽脅迫強度的增加而逐漸下降，而整精米率則表現為明顯的下降；鹽脅迫對稻米外觀品質堊白度、透明度無顯著的影響。隨著鹽脅迫水平的提高，RVA譜特征值并未表現為線性的增加或減少，而是表現為V型（峰值黏度、熱槳黏度、崩解值）或倒V型（消減值、回復值和起始糊化溫度）的變化，最低值或最高值出現在鹽脅迫S2 處。此外，隨鹽脅迫的增加稻米的食味值表現逐漸下降的趨勢。

肖丹丹等[15]以‘南粳9108’和‘鹽稻12號’為試材，設置不同鹽分梯度(0、1、1.5、2、2.5、3、3.5 g NaCl/L)的灌溉水，研究不同程度鹽脅迫對稻米品質形成的影響。結果表明，與非鹽脅迫相比在低鹽脅迫(1～1.5 g NaCl/L)下，直鏈淀粉含量顯著降低，稻米的糙米率、精米率和整精米率增加，稻米淀粉黏滯特性（RVA譜）的峰值黏度、熱漿黏度和最終黏度增加，米飯的外觀、黏度、平衡度和食味值在1 g/L鹽脅迫高于無脅迫，‘南粳9108’和‘鹽稻12 號’的膠稠度在1 g/L 鹽脅迫下分別較無脅迫高4.5、3.5 mm；在中、高鹽脅迫(2～3.5 g/L)下，稻米的加工品質、蒸煮食味品質和稻米淀粉黏滯特性明顯降低，稻米的堊白粒率和堊白度隨著鹽濃度的增加而減小。由此可知低鹽脅迫下稻米的品質總體有一定的改善，而高鹽脅迫下稻米品質明顯變劣.。

此外，一些研究者還開展了灘涂實地鹽脅迫對稻米品質影響的研究。余為仆[16]認為低濃度鹽脅迫對稻米品質的影響較小，但較高濃度的鹽分脅迫條件下稻米品質劣化明顯，土壤鹽分含量在0.9 g/kg以上時，鹽脅迫處理顯著降低稻米的直鏈淀粉含量，提高蛋白質含量。嚴凱等[17]以‘南粳9108’為試材，研究了施氮量對灘涂水稻產量和品質的影響，結果表明在一定的范圍內水稻產量隨著施氮量的增加而增加，施氮量300 kg/hm2時產量最高；施氮量對稻米品質的影響方面，增施氮肥會增加稻米的堊白率、堊白度、蛋白質含量，降低直鏈淀粉含量；此外，施氮量的增加還會顯著降低稻米的蒸煮品質與食味品質。在灘涂實地（土壤含鹽量2 g/kg，灌溉水礦化度0.94～2.44 g/L）23個品種/系為試材的研究表明，中低度鹽逆境環境對糙米率、精米率、長/寬比、食味值的影響不大，對整精米率有一定的影響，影響最大的是稻米外觀品質堊白粒率和堊白度，除2 個糯稻材料外，其余23 個品種/系中只有1 個材料即‘通海粳17-2’可達標。

3 微咸水灌溉對灘涂稻田土壤鹽分動態的影響

灘涂稻作改良是開發利用沿海灘涂的主要技術措施之一，但江蘇沿海灘涂地區淡水資源相對短缺，大多只能利用微咸水灌溉。對于灘涂水稻生產而言就是利用礦化度1～3 g/L的微咸水進行稻作生產。為此，選擇連續種植4年、洗鹽后第1年種稻的新圍墾灘涂地塊為研究對象，以鄰近灘涂荒地為對照，開展全生育期稻田土壤耕層(0～20 cm)、淺層水、以及灌溉水源中鹽分的動態觀測，并進行不同種植年限（1年和4年）的水稻產量比較[11]。結果表明，種植1 年、4 年的稻田耕層土壤鹽分的變化趨勢基本一致，最高點均出現在抽穗期，耕層含鹽量分別為1.83、1.38 g/kg土，全生育期平均值分別為1.07、1.01 g/kg 土；淺水層鹽分含量表現為前期（分蘗期）較低，中后期（拔節孕穗期后）較高，這與水稻生長期間雨水分布、灌溉水含鹽量有密切關系。連續種植4年的水稻較種植1年的增產11.3%，主要原因在于生物量和單位面積穗數的顯著增加。水稻收獲后1 m 土層土壤鹽分的測定結果表明，微咸水灌溉灘涂種稻不存在鹽漬化加重的風險。

后來，我們又在復墾灘涂（復墾前為灘涂海水養殖）開展了類似的觀測試驗，灘涂土壤中低度鹽分(2 g/kg)，微咸水（礦化度0.94～2.44 g/L）灌溉，開展耐鹽水稻篩選試驗，試驗田定位取樣觀測，同時對灌溉水定期取樣測定。結果見圖1，在水稻大田生長期間土壤鹽分變幅為0.72～2.89 g/kg土，灌溉水的含鹽量（礦化度）變幅為0.94～2.44 g/L，兩者間變化趨勢表現出一定程度的一致性。其中，土壤鹽分含量的最高點出現在抽穗期，土壤鹽分達2.89 g/kg。本試驗也表明，復墾灘涂稻作地塊微咸水灌溉并未產生土壤的次生鹽漬化。

圖1 江蘇濱海鹽土水稻生長期間土壤鹽分和灌溉水鹽分動態變化

王相平等[18]根據濱海地區（江蘇省東臺市黃海原種場）水稻微咸水灌溉試驗數據，采用SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant)模型研究了不同微咸水灌溉處理對水稻水分利用效率和土壤鹽分動態的影響，結果表明：（1）作物水分利用效率隨灌水量增加而增大，灌水利用效率隨灌水量增加而降低，在當地淡水資源短缺條件下，采用1.5 g/L微咸水進行足量灌溉可以獲得較高的產量、水分利用效率及灌水利用效率；（2）土壤鹽分濃度波動幅度與灌水量和灌水礦化度有關，在60～90 cm土層處出現累積現象，累積深度及土壤鹽分濃度大小與灌水量及灌水礦化度密切相關，90 cm 以下土層土壤鹽分濃度開始逐漸減小；（3）經模型模擬結果分析，采用1.5 g/L礦化度微咸水持續灌溉10年不會引起0～100 cm土壤次生鹽漬化。

4 江蘇濱海灘涂稻作改良今后工作的建議

凌啟鴻[19]、王才林等[20]有關稻作專家對江蘇沿海灘涂稻作改良的相關技術都有很好的闡述，對今后灘涂稻作改良具有很好的指導作用。這里基于近10 年有關灘涂改良與耐鹽作物方面的試驗研究體會，對江蘇省灘涂稻作改良研究工作提出如下3 個方面的建議。

4.1 耐鹽水稻種質篩選與品種改良

近年來青島海水稻研發中心主持開展了全國耐鹽水稻品種試驗，取得了較好的進展。江蘇等省也開展了類似的耐鹽水稻多點測試工作。建議在充分研討和征求意見的基礎上，盡快制定全國統一的耐鹽水稻鑒定技術規范，建立2～3 個水稻耐鹽性鑒定基地/平臺，為品種審定提供權威的測試報告。這是一項基礎性的工作，可為鹽堿地稻作改良提供支撐。

實施鹽堿地選育耐鹽水稻品種的工程。目前的耐鹽品種大多是在已育成的水稻品種進行耐鹽性篩選而獲得，選種圃很少安排在灘涂鹽堿地。不過這種情形現在已有所改觀，江蘇沿海地區農科所、江蘇省農科院糧食所等單位近年已開始在灘涂開展育種分離世代的選種工作，預計在改良水稻耐鹽性以及產量、品質性狀方面將取得可喜的進展。

4.2 灘涂稻田地力提升技術研發

濱海鹽土地力水平低下，有機質含量僅5 g/kg 左右，N缺、P少、K高（表2）。提高灘涂稻田地力與緩解灘涂鹽脅迫同樣重要。提升灘涂地力要在作物秸稈全量還田的基礎上，重視有機肥的使用，增施N、P 肥。經過連續3 年的灘涂實地定位觀測，水稻秸稈全量還田后，土壤有機質從水稻種植前的5.13 g/kg 增加到7.36 g/kg[24]。

表2 江蘇濱海灘涂耕層土壤養分水平

4.3 灘涂水稻栽培關鍵技術研發

鹽池試驗表明與非鹽脅迫相比，3 g/kg 土的鹽脅迫下單位面積穗數略有增加但不顯著，每穗實粒數顯著下降，僅為對照的45.9%～63.5%，千粒重顯著下降，為對照的81.9%～90.4%[12]。韋還和等[13]的研究結果表明3 個產量構成因素均顯著下降，主因是每穗粒數。灘涂實地研究也表明每穗實粒數偏低，‘淮稻5 號’僅有75粒左右[11]，23個品種灘涂實地篩選試驗每穗粒數平均為84.1粒。由此推測鹽脅迫對水稻產量的影響的關鍵時期為拔節孕穗期。其關鍵技術包括肥水運籌以及緩解鹽脅迫的生長調節物質的使用，有關生長調節物質緩解鹽脅迫、增加每穗粒數作用方面的研究已取得較好的進展。