江苏滨海滩涂稻作改良研究进展及展望

崔士友，张 蛟，陈澎军

（1江苏沿江地区农科所，江苏南通 226541；2地球化学勘查与海洋地质调查研究院，南京 210007）

0 引言

江苏省沿海滩涂面积占中国沿海滩涂的1/4 以上，是非常重要的后备土地资源，也是江苏省社会经济可持续发展的主要保证。水稻是中国三大粮食作物之一，其种植面积占粮食作物总面积的27.1%左右，产量占中国粮食年总产量的34.4%，因而对保证粮食安全至关重要。开发利用盐碱地发展水稻生产有利于进一步加强中国的粮食生产。

1 耐盐水稻的筛选与鉴定

总体而言水稻属于盐敏感作物[1]，但不同材料耐盐性间存在较大的差异。江苏省农科院粮食所较早开展耐盐水稻种质的筛选与鉴定工作[2-4]，且该工作一直延续至今[5-6]，江苏沿海地区农科所[7]等单位也从事相关的工作。江苏沿江地区农科所盐土农业研究团队近年来利用自建的盐池设施，建立了水稻耐盐性全生育期鉴定技术体系，3年来鉴定近300份育成品种与区试参试品系，积累了一些经验。‘十三五’期间，江苏省筛选出了‘盐稻10 号’、‘盐稻12’、‘通粳981’、‘南粳5055’、‘南粳9108’、‘淮稻5号’等耐盐性较强的品种，其中有的品种已在滩涂较大规模种植。

水稻耐盐性的鉴定要研究解决以下几个方面的问题，以便建立统一的水稻耐盐性鉴定技术规范，有利于不同的研究间进行比较。（1）待鉴定材料种于何处，是水培、沙培还是土培，目前大多为水培或沙培，土培很少；（2）鉴定时期是芽期、苗期还是全生育期，目前的报道大多是芽期或苗期鉴定，也有少数全生育期的鉴定[8]；（3）对照品种的选择，国际水稻所(IRRI)所用的3种标准基因型分别为‘Pokkali’（耐）、‘Bicol’（中耐）和‘IR29’（敏感）。有研究者利用‘韭菜青’、‘盐丰47’、‘辽盐2 号’作耐盐对照[8]，有些研究则未设置耐盐对照[3,5]，中国耐盐水稻全国区试所用的粳稻组对照为‘盐稻12’，该品种经多年多点的耐盐性观测均表现优良。（4）盐胁迫的程度，IRRI采用水培法鉴定苗期水稻耐盐性，在2～3 叶期施加盐胁迫处理，胁迫程度为10 dS/m，相当于6.4 g/L[9]。美国农部盐土实验室(Salinity Laboratory,USDA-ARS)采用营养液沙培的方法，营养液的电导率ECw为0.9 dS/m，加盐营养液的电导率为4.4、8.2 dS/m。相当于含盐2.8、5.2 g/L[10]。国内研究也有借鉴[4,8]，如张所兵等[8]对初筛出的155份材料用0.3%和0.5%的NaCl 进行了全生育期耐盐性筛选，0.3%的NaCl共筛选到7个品种的11个全生育期耐盐存活单株，而0.5%的NaCl 仅筛选到1 个品种中的1个存活单株。为获得极端耐盐水稻种质，对用0.5%NaCl 盐土筛选出的38 份水稻耐盐种质置于更强胁迫的0.8%NaCl溶液进行重复筛选[5]。（5）评价指标，指标的设置主要看研究目的，即是生物学目的还是农学目的，前者指植株在盐胁迫下的生存能力，而后者则指在盐胁迫下的生产能力或产量水平。表1是IRRI提出的水稻苗期耐盐性鉴定标准[9]。

表1 基于盐害症状鉴定水稻耐盐性的级别划分[9]

鉴于一些文献对盐胁迫的表述不明确，这里对其做些介绍。滨海盐土的土壤盐分主要有2 种表示方法，一种用土壤质量分数表示，单位是g/kg土，经典的测定方法是烘干法；另一种用电导率表示，中国通常以土水比1:5 的比例浸提土壤，测定浸提液的电导率(EC1:5)，单位dS/m（或mS/cm）。电导法不是严格意义上的土壤盐分表示方法，且该指标不具有可加性。由于电导法较烘干法测定方法简单，且2 种表示方法可通过建立经验回归方程进行换算，如作者通过江苏省如东沿海滩涂36个土样的测定建立的回归方程为：y=0.175x2+2.957x-0.109（R2=0.992，其中x为土壤电导率EC1:5，y为土壤盐分含量）[11]，从而可通过电导率的测定而间接获得所研究盐土的土壤盐分含量。

滨海滩涂土壤通过淡水/微咸水洗盐后种稻，其稻田表层(0～30 cm)土壤盐分含量大多在2 g/kg 左右，浅水层盐分含量在3 g/L 以下[12]。这里要明确土壤含盐量和土壤水含盐量是2 个不同的概念，一些文献对此认识模糊。以土壤容重1.39 g/cm3，土壤孔隙度47.6%计算，在土壤含盐量2 g/kg 的情形下，旱作（土壤含水量以25%计算）下土壤水溶液的含盐量为8 g/L；淡水灌溉稻作（土壤饱和水含量，无水层）下土壤水溶液的含盐量为5.8 g/L，如建立浅水层(5 cm)，则含盐量降得更低，仅有3 g/L 左右。如用微咸水(3 g/L)灌溉，则建立浅水层的土壤水溶液盐分含量达6 g/L 左右。基于此，滩涂种植中对旱作作物耐盐性的要求应高于稻作的水稻。

2 盐胁迫对水稻产量和品质的影响

扬州大学戴其根团队和江苏沿江地区农科所盐土农业团队在‘十三五’期间对盐胁迫对水稻产量和稻米品质的影响开展了一些试验研究，结果表明，无论是盐池试验还是滩涂实地试验，盐胁迫对水稻产量和稻米品质均产生不利影响。

2.1 盐胁迫对水稻产量的影响

周根友等[13]利用盐池设施研究了盐胁迫（EC1:5=1.112 dS/m，相对于土壤含盐量3 g/kg 左右）对4 个耐盐性较强的水稻品种（‘通粳981’、‘盐稻12’、‘盐稻10号’和‘南粳5055’）产量的影响，结果表明盐逆境下水稻产量显著下降，盐逆境下的产量仅为非逆境的40.5%；产量构成因素方面单位面积穗数略有下降，差异接近显著水平，单穗粒数和千粒重则表现为显著下降，其中单穗粒数下降幅度达49.1%，为减产的主导因素。韦还和等[11]以‘南粳9108’为试材，设置对照、中盐（土壤含盐量1.5 g/kg）和高盐(3 g/kg)处理，中盐和高盐处理的产量降幅分别为23.7%和56.7%；与对照相比，中盐处理的穗数、每穗粒数和千粒重分别下降6.4%、14.8%和4.8%，高盐处理则分别下降18.8%、36.0%和11.0%，减产的主因是每穗粒数。复垦滩涂实地的试验结果与此类似，我们以23 个新品种/系为试材，在中低盐分(2 g/kg)复垦滩涂地块，微咸水（矿化度0.94～2.44 g/L）灌溉，比较滩涂实地盐胁迫下粳稻产量的表现。结果表明，参试品种平均产量8.21 t/hm2，变幅6.19～11.74 t/hm2，为邻近无盐胁迫老垦区产量的85%左右，主要的穗粒结构特点表现为穗多而粒少。基于这些研究可以推测盐逆境对水稻产量的影响主要发生在孕穗期，这一时期主要影响每穗粒数。拔节孕穗期是水稻生长发育的关键时期，此时水稻进入幼穗分化期，盐胁迫对穗分化产生不利的影响，穗长缩短，穗粒数减少。

2.2 盐胁迫对稻米品质的影响

周根友等[13]利用盐池设施以4个耐盐性较强的水稻品种（‘通粳981’、‘盐稻12’、‘盐稻10 号’和‘南粳5055’）为试材，研究了盐胁迫(EC1:5=1.112 dS/m)对稻米品质的影响，除外观品质（长宽比、垩白米率和垩白度）外，盐逆境对稻米主要品质性状均存在显著的影响。与非逆境相比，盐逆境对加工品质中的糙米率、精米率和整精米率均显著下降。盐逆境对直链淀粉含量具有明显的作用，盐逆境下的直链淀粉含量较非逆境下的直链淀粉含量显著下降；而蛋白质含量正好相反，盐逆境促进稻米蛋白质的积累，差异达显著水平。与非盐逆境相比，盐逆境条件下峰值黏度、热浆黏度、最终黏度、崩解值、回复值均未发生显著的变化，而消减值、起始糊化温度则表现出显著的增加。这些结果表明，盐逆境对稻米蒸煮食味品质存在一定程度的不利影响。

为进一步探明不同水平盐胁迫对稻米品质的影响，翟彩娇等[14]以耐盐性较好的‘常农粳8号’和‘南粳9108’为试材，利用盐池设施设置不同水平土壤含盐量(0、1.5、3、4.5、6 g/kg)，研究不同水平盐胁迫对水稻加工、外观、营养品质，稻米淀粉黏滞谱特征值以及食味品质的影响。结果表明糙米率和精米率随着盐胁迫强度的增加而逐渐下降，而整精米率则表现为明显的下降；盐胁迫对稻米外观品质垩白度、透明度无显著的影响。随着盐胁迫水平的提高，RVA谱特征值并未表现为线性的增加或减少，而是表现为V型（峰值黏度、热桨黏度、崩解值）或倒V型（消减值、回复值和起始糊化温度）的变化，最低值或最高值出现在盐胁迫S2 处。此外，随盐胁迫的增加稻米的食味值表现逐渐下降的趋势。

肖丹丹等[15]以‘南粳9108’和‘盐稻12号’为试材，设置不同盐分梯度(0、1、1.5、2、2.5、3、3.5 g NaCl/L)的灌溉水，研究不同程度盐胁迫对稻米品质形成的影响。结果表明，与非盐胁迫相比在低盐胁迫(1～1.5 g NaCl/L)下，直链淀粉含量显著降低，稻米的糙米率、精米率和整精米率增加，稻米淀粉黏滞特性（RVA谱）的峰值黏度、热浆黏度和最终黏度增加，米饭的外观、黏度、平衡度和食味值在1 g/L盐胁迫高于无胁迫，‘南粳9108’和‘盐稻12 号’的胶稠度在1 g/L 盐胁迫下分别较无胁迫高4.5、3.5 mm；在中、高盐胁迫(2～3.5 g/L)下，稻米的加工品质、蒸煮食味品质和稻米淀粉黏滞特性明显降低，稻米的垩白粒率和垩白度随着盐浓度的增加而减小。由此可知低盐胁迫下稻米的品质总体有一定的改善，而高盐胁迫下稻米品质明显变劣.。

此外，一些研究者还开展了滩涂实地盐胁迫对稻米品质影响的研究。余为仆[16]认为低浓度盐胁迫对稻米品质的影响较小，但较高浓度的盐分胁迫条件下稻米品质劣化明显，土壤盐分含量在0.9 g/kg以上时，盐胁迫处理显著降低稻米的直链淀粉含量，提高蛋白质含量。严凯等[17]以‘南粳9108’为试材，研究了施氮量对滩涂水稻产量和品质的影响，结果表明在一定的范围内水稻产量随着施氮量的增加而增加，施氮量300 kg/hm2时产量最高；施氮量对稻米品质的影响方面，增施氮肥会增加稻米的垩白率、垩白度、蛋白质含量，降低直链淀粉含量；此外，施氮量的增加还会显著降低稻米的蒸煮品质与食味品质。在滩涂实地（土壤含盐量2 g/kg，灌溉水矿化度0.94～2.44 g/L）23个品种/系为试材的研究表明，中低度盐逆境环境对糙米率、精米率、长/宽比、食味值的影响不大，对整精米率有一定的影响，影响最大的是稻米外观品质垩白粒率和垩白度，除2 个糯稻材料外，其余23 个品种/系中只有1 个材料即‘通海粳17-2’可达标。

3 微咸水灌溉对滩涂稻田土壤盐分动态的影响

滩涂稻作改良是开发利用沿海滩涂的主要技术措施之一，但江苏沿海滩涂地区淡水资源相对短缺，大多只能利用微咸水灌溉。对于滩涂水稻生产而言就是利用矿化度1～3 g/L的微咸水进行稻作生产。为此，选择连续种植4年、洗盐后第1年种稻的新围垦滩涂地块为研究对象，以邻近滩涂荒地为对照，开展全生育期稻田土壤耕层(0～20 cm)、浅层水、以及灌溉水源中盐分的动态观测，并进行不同种植年限（1年和4年）的水稻产量比较[11]。结果表明，种植1 年、4 年的稻田耕层土壤盐分的变化趋势基本一致，最高点均出现在抽穗期，耕层含盐量分别为1.83、1.38 g/kg土，全生育期平均值分别为1.07、1.01 g/kg 土；浅水层盐分含量表现为前期（分蘖期）较低，中后期（拔节孕穗期后）较高，这与水稻生长期间雨水分布、灌溉水含盐量有密切关系。连续种植4年的水稻较种植1年的增产11.3%，主要原因在于生物量和单位面积穗数的显著增加。水稻收获后1 m 土层土壤盐分的测定结果表明，微咸水灌溉滩涂种稻不存在盐渍化加重的风险。

后来，我们又在复垦滩涂（复垦前为滩涂海水养殖）开展了类似的观测试验，滩涂土壤中低度盐分(2 g/kg)，微咸水（矿化度0.94～2.44 g/L）灌溉，开展耐盐水稻筛选试验，试验田定位取样观测，同时对灌溉水定期取样测定。结果见图1，在水稻大田生长期间土壤盐分变幅为0.72～2.89 g/kg土，灌溉水的含盐量（矿化度）变幅为0.94～2.44 g/L，两者间变化趋势表现出一定程度的一致性。其中，土壤盐分含量的最高点出现在抽穗期，土壤盐分达2.89 g/kg。本试验也表明，复垦滩涂稻作地块微咸水灌溉并未产生土壤的次生盐渍化。

图1 江苏滨海盐土水稻生长期间土壤盐分和灌溉水盐分动态变化

王相平等[18]根据滨海地区（江苏省东台市黄海原种场）水稻微咸水灌溉试验数据，采用SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant)模型研究了不同微咸水灌溉处理对水稻水分利用效率和土壤盐分动态的影响，结果表明：（1）作物水分利用效率随灌水量增加而增大，灌水利用效率随灌水量增加而降低，在当地淡水资源短缺条件下，采用1.5 g/L微咸水进行足量灌溉可以获得较高的产量、水分利用效率及灌水利用效率；（2）土壤盐分浓度波动幅度与灌水量和灌水矿化度有关，在60～90 cm土层处出现累积现象，累积深度及土壤盐分浓度大小与灌水量及灌水矿化度密切相关，90 cm 以下土层土壤盐分浓度开始逐渐减小；（3）经模型模拟结果分析，采用1.5 g/L矿化度微咸水持续灌溉10年不会引起0～100 cm土壤次生盐渍化。

4 江苏滨海滩涂稻作改良今后工作的建议

凌启鸿[19]、王才林等[20]有关稻作专家对江苏沿海滩涂稻作改良的相关技术都有很好的阐述，对今后滩涂稻作改良具有很好的指导作用。这里基于近10 年有关滩涂改良与耐盐作物方面的试验研究体会，对江苏省滩涂稻作改良研究工作提出如下3 个方面的建议。

4.1 耐盐水稻种质筛选与品种改良

近年来青岛海水稻研发中心主持开展了全国耐盐水稻品种试验，取得了较好的进展。江苏等省也开展了类似的耐盐水稻多点测试工作。建议在充分研讨和征求意见的基础上，尽快制定全国统一的耐盐水稻鉴定技术规范，建立2～3 个水稻耐盐性鉴定基地/平台，为品种审定提供权威的测试报告。这是一项基础性的工作，可为盐碱地稻作改良提供支撑。

实施盐碱地选育耐盐水稻品种的工程。目前的耐盐品种大多是在已育成的水稻品种进行耐盐性筛选而获得，选种圃很少安排在滩涂盐碱地。不过这种情形现在已有所改观，江苏沿海地区农科所、江苏省农科院粮食所等单位近年已开始在滩涂开展育种分离世代的选种工作，预计在改良水稻耐盐性以及产量、品质性状方面将取得可喜的进展。

4.2 滩涂稻田地力提升技术研发

滨海盐土地力水平低下，有机质含量仅5 g/kg 左右，N缺、P少、K高（表2）。提高滩涂稻田地力与缓解滩涂盐胁迫同样重要。提升滩涂地力要在作物秸秆全量还田的基础上，重视有机肥的使用，增施N、P 肥。经过连续3 年的滩涂实地定位观测，水稻秸秆全量还田后，土壤有机质从水稻种植前的5.13 g/kg 增加到7.36 g/kg[24]。

表2 江苏滨海滩涂耕层土壤养分水平

4.3 滩涂水稻栽培关键技术研发

盐池试验表明与非盐胁迫相比，3 g/kg 土的盐胁迫下单位面积穗数略有增加但不显著，每穗实粒数显著下降，仅为对照的45.9%～63.5%，千粒重显著下降，为对照的81.9%～90.4%[12]。韦还和等[13]的研究结果表明3 个产量构成因素均显著下降，主因是每穗粒数。滩涂实地研究也表明每穗实粒数偏低，‘淮稻5 号’仅有75粒左右[11]，23个品种滩涂实地筛选试验每穗粒数平均为84.1粒。由此推测盐胁迫对水稻产量的影响的关键时期为拔节孕穗期。其关键技术包括肥水运筹以及缓解盐胁迫的生长调节物质的使用，有关生长调节物质缓解盐胁迫、增加每穗粒数作用方面的研究已取得较好的进展。