耐鹽水稻新品種中科鹽4號的選育及應用

趙紹路， 莊東英， 岳紅亮， 李亞非， 劉 凱， 宛柏杰， 朱靜雯， 代金英，嚴國紅， 王愛民， 朱國永， 唐紅生， 孫明法

(1.江蘇沿海地區農業科學研究所，江蘇鹽城 224000； 2.鹽城市新洋農業試驗站，江蘇鹽城 224049；3.中國科學院遺傳與發育生物學研究所，北京100101)

水稻是主要的糧食作物之一，全世界有超過50%的人口以稻米為主食。我國是世界上最大的水稻生產國和消費國，稻米的生產量和消費量均占世界的近3成，且我國60%以上的居民以稻米為口糧。因此，培育高產、優質、綠色和耐逆性好的水稻新品種是保證我國糧食安全、穩定國民經濟發展的重要舉措。耕地面積是制約我國水稻生產的主要因素之一。一方面，隨著城市和經濟的發展，很多城市周邊的良田被占用，而補償的田地多是糧食生產能力低下的中低產田。另一方面，由于地形、氣候等自然條件和不合理灌溉、過度施肥等人為因素使得土壤鹽漬化日益加重。我國現有濱海和內陸鹽堿地約1億hm，分布于西北、東北、華北和濱海地區的17個省份，其中約20%可以進行農業開發利用。我國有1.8萬km的海岸線，沿海灘涂(鹽堿地)217萬多 hm，其中江蘇沿海灘涂面積占全國的近1/4，且以每年0.13萬hm的速度增長，是東部沿海地區最具開發潛力的土地后備資源。在我國人口不斷增長和城市化發展的大背景下，開發和利用鹽堿地是保證糧食生產的重要舉措。

水稻是中度鹽敏感作物，在苗期和生殖生長期對鹽脅迫相對其他時期更為敏感。鹽脅迫會導致水稻產量降低和品質改變。現有的研究結果對于造成水稻減產的主要因素認識并不一致。多數研究認為造成產量降低的主要因素是穗粒數的減少，也有研究認為穗數或穗質量或千粒質量降低是造成減產的主要因素。水稻在低鹽脅迫(1.0～1.5 g/kg)下，對稻米外觀品質有一定改善，中低鹽脅迫(1.5～2.0 g/kg)和高鹽脅迫(3～4 g/kg)下，稻米外觀品質明顯降低，但對食味品質的影響都較小。因此，培育高產、優質和耐鹽性好的水稻新品種作為鹽堿地改良的先鋒作物是充分利用鹽堿地資源和增加糧食產量的重要途徑。

耐鹽水稻是指在鹽(堿)濃度0.3%以上的鹽堿地生長，且單產單位面積產量在300 kg/667 m以上的水稻品種。斯里蘭卡于1939年培育了第1個抗鹽品種Pokkali，并在1945年進行了推廣。隨后亞洲國家開始了廣泛的耐鹽水稻育種研究，育成了諸多耐鹽水稻品種，例如，印度和菲律賓的Kalarata 1-24、Bhurarata、SR 26B、Chin.13和349 Jhona，孟加拉的BRI、BR203-26-2和Sail。國際水稻研究所通過耐鹽篩選獲得了100多份耐鹽水稻品種。我國耐鹽水稻育種最早開始于20世紀50年代，并與80年代開始相繼育成了一系列耐鹽水稻品種。例如，遼寧鹽堿地利用研究所育成的抗鹽100號、鹽粳29、鹽豐47、鹽粳228等；江蘇沿海地區農業科學研究所育成的鹽城156、鹽稻10號、鹽稻12號等；吉林省農業科學院育成的長白系列品種；廣東省農業科學院育成的廣鹽1號、窄葉青8號等。長期以來，由于沒有耐鹽水稻品種審定渠道，耐鹽水稻品種選育和應用都受到了較大影響。2017年，青島海水稻研發中心和國家雜交水稻工程技術中心等18家科研機構和企業成立了“國家耐鹽堿水稻區試聯合體”，并設置了3個組別，包括北方早粳晚熟組、黃淮粳稻組、南方沿海秈稻組，開啟了耐鹽水稻的審定工作，為耐鹽水稻品種的審定和推廣提供了依據。

中科鹽4號為首批參加“國家耐鹽堿水稻區試聯合體-黃淮粳稻組”并獲得審定的耐鹽中粳稻品種。中科鹽4號具有全生育期耐鹽性較強、品質優、產量高和抗性好等特點，適宜在江蘇、山東沿黃稻瘟病輕發的麥茬地區和沿海地區土壤含鹽量0.5%以下的鹽堿地淡水灌溉種植。中科鹽4號等耐鹽水稻品種的審定和推廣應用，將為江蘇、山東沿海灘涂的改良和利用、增加糧食產量和農民收入提供重要的水稻良種資源保障。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及種植條件

試驗材料為鹽稻12號、徐稻3號和中科鹽4號，其中，鹽稻12號(江蘇沿海地區農業科學研究所育成常規粳稻)為耐鹽對照品種，徐稻3號(江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所育成常規粳稻)為不耐鹽對照品種，中科鹽4號(審定前代號16Z38)為江蘇沿海地區農業科學研究所育成常規粳稻品種。苗期耐鹽性鑒定時，將正常的水稻種子30粒分別放置于淡水和0.5%濃度海鹽溶液中水培，每組設置3個重復，溫室28 ℃恒溫培養(光—暗周期16 h—8 h)，當淡水中幼苗生長至2葉1心時統計干物質質量；分蘗期至成熟期耐鹽性鑒定時，大田育秧，待水稻生長至5～6葉齡時移栽至人工避雨鹽池中，分別設置淡水池和鹽水池，其中鹽水池以自來水與海鹽調配電導率為8 mΩ/cm(25 ℃)的鹽水(鹽濃度0.4%)灌溉，淡水池以自來水灌溉，每個品種種植3行，每行8棵，保持水層3～5 cm，鹽水池每2 d測電導率，并用清水或海鹽溶液調整水層電導率，使其保持0.4%鹽濃度，待到成熟后統計每行成株數和產量，并計算平均單株產量。

1.2 水稻品種(系)耐鹽性鑒定方法

水稻耐鹽性鑒定依據鹽城市地方標準DB 3209/T 0159—2017《水稻耐鹽性鑒定技術規程》實施。發芽期至幼苗期和分蘗期至成熟期的耐鹽性鑒定分別以鹽害指數和耐鹽指數進行，具體計算公式如下：

鹽害指數：=[(-)]×100%。

式中：為發芽期至苗期鹽害指數；為0.5%濃度的灘涂鹽土浸泡液處理的干物質質量，g；為淡水處理的干物質質量，g。

評價方法：以苗期耐鹽指數作為水稻品種苗期耐鹽性強弱的評價指標，將苗期耐鹽性分為 1～7級，相對的耐鹽性等級評價依次為極強、強、較強、中等、較弱、弱、極弱。評價標準見表1。

表1 水稻品種發芽期至苗期耐鹽性評價指標

耐鹽指數：=()×100。

式中：為耐鹽指數；為0.4%濃度的灘涂鹽土浸泡液處理的鹽池中平均單株產量，g；為淡水處理的淡水池中平均單株產量，g。

評價方法：以耐鹽指數作為水稻品種分蘗期至成熟期耐鹽性強弱的評價指標，將耐鹽性分為 1～7級，相對的耐鹽性等級評價依次為極強、強、較強、中等、較弱、弱、極弱。評價標準見表2。

表2 水稻品種分蘗期至成熟期耐鹽性評價指標

水稻全生育期耐鹽性評價：綜合芽期至幼苗期和分蘗期至成熟期的耐鹽級別和耐鹽性評價，作為水稻品種(系)的全生育期耐鹽級別和耐鹽性評價。

2 結果與分析

2.1 中科鹽4號耐鹽性鑒定

2017—2018年，在江蘇沿海地區農業科學研究所溫室和人工避雨鹽池中對中科鹽4號進行耐鹽性鑒定，結果顯示：2017年，中科鹽4號發芽期至苗期耐鹽性級別為3級，高于不耐鹽對照徐稻3號的4級，低于耐鹽對照鹽稻12號的2級，中科鹽4號分蘗期至成熟期耐鹽級別為3級，高于不耐鹽對照徐稻3號的4級，與耐鹽對照鹽稻12號相同，綜合評價中科鹽4號耐鹽級別為3級，耐鹽性較強；2018年，中科鹽4號發芽期至苗期耐和分蘗期至成熟期耐鹽級別均為2級，高于對照品種鹽稻12號和徐稻3號，綜合評價中科鹽4號耐鹽級別為2級，耐鹽性強(表3)。綜合2017年和2018年的耐鹽性鑒定結果，中科鹽4號的耐鹽性相對較強，是一個耐鹽性較強的品種。

表3 2017—2018年品種耐鹽性鑒定結果

2.2 中科鹽4號的選育過程

中科鹽4號，原代號鹽稻16Z38，由江蘇沿海地區農業科學研究所與中國科學院遺傳與發育生物學研究所合作育成，選育過程見圖1。2007年夏天在江蘇沿海地區農業科學研究所水稻育種基地(120.15°E，33.5°N)，用鹽稻3872(鹽稻11號)與徐稻3號雜交配組，收獲雜交種子45粒。同年冬天雜交種在海南三亞林旺鎮水稻南繁基地(109.5°E，18.24°N)加代，田間種植編號07G401，成熟后混收。后經鹽城-三亞3年5代種植選育，獲得5個優良F代株系。2011—2015年夏季在江蘇沿海地區農業科學研究所水稻育種基地種植選育，獲得穩定的F代品系5個，田間編號5G1621-1626。2016年夏，在原射陽鹽場，現順泰農場(120.45°E，33.46°N)的高鹽田塊(土壤鹽分濃度0.2%～0.4%)中進行耐鹽品比試驗，其中編號ZB38表現突出，取名16Z38。2017年鹽稻16Z38參加國家耐鹽(堿)聯合體-黃淮粳稻組區域試驗，表現突出。2018年鹽稻16Z38參加國家耐鹽(堿)聯合體-黃淮粳稻組區域試驗并同步生產試驗，綜合性狀優良。2020年報請國家農作物品種審定委員會審定，定名中科鹽4號。

2.3 中科鹽4號產量表現

2017年，中科鹽4號參加國家耐鹽(堿)聯合體-黃淮粳稻組區域試驗。在參試的9個品種和2個對照中，平均產量553.4 kg/667 m，產量排名第1，比鹽稻12號(CK)增產13.9%，達到極顯著水平，增產點比例為87.5%。2018年，中科鹽4號參加續試。在咸水灌溉條件下，平均產量488.0 kg/667 m，在13個參試品種中產量排名第3，比鹽稻12號(CK)增產14.3%，達到極顯著水平。在淡水灌溉條件下，平均產量510.4 kg/667 m，產量排名第1，比鹽稻12號(CK)增產10.3%，達到極顯著水平。2018年平均產量為500.4 kg/667 m，產量排名第1，比鹽稻12號(CK)增產8.7%，達到極顯著水平，且在所有試驗點都增產，增產點比例達到100.0%。2018年同步參加國家耐鹽(堿)聯合體-黃淮粳稻組生產試驗，中科鹽4號平均產量499.9 kg/667 m，比鹽稻12號(CK)增產9.4%(表4)。

表4 中科鹽4號與鹽稻12號(CK)產量比較

2.4 中科鹽4號品種特征特性

2.4.1 生育期 中科鹽4號2017年參加國家耐鹽(堿)聯合體-黃淮粳稻組區域試驗，全生育期153.4 d，比徐稻3號(CON)早熟0.9 d。2018年續試，淡水灌溉下，中科鹽4號全生育期139.2 d，比徐稻3號(CON)早熟4.6 d；咸水灌溉下，中科鹽4號全生育期157.0 d，比徐稻3號(CON)早熟2.3 d；續試中科鹽4號全生育期平均值143.3 d，比徐稻3號(CON)早熟4.1 d。2017—2018年2年，中科鹽4號全生育期平均值148.4 d，比徐稻3號(CON)早熟2.5 d(表5)。

表5 中科鹽4號全生育期

2.4.2 主要農藝性狀和稻瘟病抗性 中科鹽4號2年區域試驗農藝性狀綜合表現：株高91.4 cm，有效穗數18.1萬個/667 m，穗粒數155.3粒/穗，結實率83.0%，千粒質量24.8 g(表6)。經江蘇省農業科學院植物保護研究所2年稻瘟病鑒定結果顯示：中科鹽4號穗頸瘟損失率分別為25.8%(5級)和14.6%(3級)，稻瘟病綜合指數分別為5%(5級)和4.5%(5級)，抗性評價為中感(MS)和中抗(MR)(表7)。

表6 中科鹽4號主要農藝性狀指標

表7 中科鹽4號稻瘟病抗性指標

2.4.3 稻米品質 農業農村部食品質量監督檢驗測試中心(杭州分中心)2年米質檢測結果顯示：2017年參加國家耐鹽(堿)聯合體-黃淮粳稻組區域試驗初試，整精米率為72.4%，堊白粒率為27.0%，堊白度為4.2%， 膠稠度為55.0 mm， 直鏈淀粉含量為15.6%，米質達到國標優質3 級；2018 年參加續試，整精米率為76.2%，堊白粒率為8.0%，堊白度為0.9%，膠稠度為70.0 mm，直鏈淀粉含量為17.2%，米質達到國標優質1 級(表8)。2年稻米品質測試顯示中科鹽4號稻米品質優良。

表8 中科鹽4號米質指標

2.5 中科鹽4號栽培要點

播種前藥劑浸種防治惡苗病和干尖線蟲病，5月上、中旬播種，濕潤育秧播種量25～30 kg/667 m，秧齡30～35 d；旱育秧播種量35～40 kg/667 m，秧齡20 d左右。機插秧一般5月20—25日播種，用種量3.0 kg/667 m，秧齡20 d。秧田做好水肥管理和病、蟲、草和鳥雀危害防治。6月上、中旬移栽大田，密度1.8萬～2.0萬穴/667 m，保證基本苗7萬～8萬株/667 m。大田水肥管理做到“干濕交替”和“前重、中穩、后補”，即基肥 ∶分蘗肥 ∶穗粒肥以60% ∶15% ∶25%的比例施肥。控制高峰苗不超過26萬株/667 m，最后成穗21萬～22萬個/667 m。大田期重點做好一代、二代二化螟、大螟、縱卷葉螟、稻飛虱、稻瘟病、白葉枯病、紋枯病和黑條矮縮病等病蟲害的防治工作，以保證稻苗正常生長，保苗增穗奪高產。

3 結論與討論

“一粒種子可以改變一個世界，一項技術能夠創造一個奇跡。種子是我國糧食安全的關鍵。只有用自己的手攥緊中國種子，才能端穩中國飯碗，才能實現糧食安全。”習近平總書記在不同場合多次指明種子對于中國飯碗和糧食安全的重要戰略意義。2021年10月，黨中央、國務院出臺“打好種業翻身仗”決策部署，全面實施種業振興行動計劃。種子是農業的“芯片”。在耕地總量難以提高的情況下，多產糧、產好糧，種子是關鍵。水稻是我國主要的口糧作物，確保水稻種源安全，利用好品種資源，對我國糧食安全具有重要的戰略意義。同時，習近平總書記也強調，要轉變育種觀念，由治理鹽堿地適應作物向選育耐鹽堿植物適應鹽堿地轉變。水稻作為鹽堿地改良的先鋒作物，加強其耐鹽性機理研究，培育更多高產、優質、綠色且耐鹽(堿)性好的水稻品種，理應作為種業振興的一個重要方面。耐鹽(堿)水稻育種是水稻遺傳育種研究的一個重要方面，耐鹽(堿)水稻的推廣應用是開發利用鹽堿地和保障我國主糧供給安全的重要途徑。

我國東部沿海省份利用土壤含鹽量較高的優勢較早進行了耐鹽水稻育種研究。遼寧鹽堿地利用研究所于20世紀70年代開始相繼育成了一大批耐鹽水稻品種(系)或組合，例如遼鹽2 號、遼鹽3 號、遼鹽16、遼鹽28、抗鹽100 號、鹽豐47、鹽粳456、鹽粳218、富友33、鹽粳228、橋科951、鹽粳50、橋科951、鹽粳933、鹽粳927、和鹽兩優2818等；江蘇沿海地區農業科學研究所于20世紀80年代開始相繼育成鹽城156、鹽稻10號、鹽稻12號等耐鹽品種；天津市水稻研究所育成了津粳雜2 號和津稻1229等耐鹽品種。1986年，農業科學家陳日勝在廣東省湛江市海邊發現1株生長在灘涂上的野生水稻，通過30多年的培育和試種，育成了對鹽分耐受性極高的耐鹽品種海稻86，該品種在水稻耐鹽研究和育種應用上具有極大的潛力。早期培育的耐鹽水稻品種(系)和組合，雖然有一部分通過了審定，如鹽豐47、橋科951、鹽城156、鹽稻10號、鹽稻12號等，但由于沒有專門的耐鹽水稻品種審定通道，其耐鹽性并未經過生產上的系統檢驗，因此無法作為耐鹽水稻加以推廣應用。2017年，青島海水稻研發中心和國家雜交水稻工程技術中心等18家科研機構和企業成立了“國家耐鹽堿水稻區試聯合體”，設置了北方早粳晚熟組、黃淮粳稻組、南方沿海秈稻組3個組別，此后又相繼增加了2個組別，開啟了耐鹽水稻的審定工作，為耐鹽水稻品種的審定和推廣提供了依據。中科鹽4號即為首批參加“國家耐鹽堿水稻區試聯合體-黃淮粳稻組”的耐鹽中粳稻品種。2年的試驗結果顯示出中科鹽4號具有全生育期耐鹽性較強、產量高、抗性較好、米質優等特點，且其全生育期在淡水灌溉條件下139.2 d，在咸水灌溉條件下157.0 d，相對徐稻3號(CON)和鹽稻12號(CK)早熟，平均株高91.4 cm。2021年，中科鹽4號通過國家品種審定委員會審定(審定編號：國審稻20210450)。中科鹽4號適宜作為中稻在江蘇、山東沿黃稻瘟病輕發的麥茬地區和沿海地區土壤含鹽量0.5%以下的鹽堿地淡水灌溉種植。可以預見，中科鹽4號等一批耐鹽水稻新品種的審定和推廣，對推動種業振興戰略，開發利用鹽堿地和保障糧食安全將發揮重要作用。