復(fù)墾灘涂微咸水灌溉下粳稻產(chǎn)量和品質(zhì)的表現(xiàn)

崔士友 張 洋 翟彩嬌 董士琦 張 蛟 陳澎軍 韓繼軍 戴其根

（1江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/南通市耐鹽植物公共技術(shù)服務(wù)平臺，226541，江蘇南通；2揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院/江蘇省現(xiàn)代糧食作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，225009，江蘇揚(yáng)州；3江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局地球化學(xué)勘查與海洋地質(zhì)調(diào)查研究院，210007，江蘇南京）

沿海灘涂是江蘇省最重要的土地后備資源，灘涂植稻是濱海鹽土改良和農(nóng)業(yè)開發(fā)利用的主要方式之一[1]。在灘涂水稻研究方面，較多的研究集中在耐鹽品種的篩選[2-5]、鹽脅迫對產(chǎn)量的影響[6-8]以及肥水運(yùn)籌[9-11]等方面，近年來鹽脅迫對稻米品質(zhì)的影響也有涉及[12-13]。不過，較多的研究是在小規(guī)模微區(qū)（如盆栽 、鹽池等）條件下進(jìn)行的，實(shí)地研究報道不多。本研究在復(fù)墾灘涂實(shí)地條件下，選用有關(guān)單位近期育成的23個新品種（系），通過田間試驗(yàn)剖析鹽脅迫對水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響，為進(jìn)一步發(fā)展灘涂稻作改良提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于江蘇省通州灣江海聯(lián)動開發(fā)示范區(qū)（121°24'14" E，32°16'17" N）進(jìn)行，試驗(yàn)田塊為灘涂水產(chǎn)養(yǎng)殖后的復(fù)墾地塊，2017年復(fù)墾，2018年開展本試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)0～30cm耕層含鹽量3.6g/kg、有機(jī)質(zhì)3.34g/kg、全氮0.26g/kg、有效磷3.63mg/kg、速效鉀360mg/kg。地下水埋深0.92～1.64m。試驗(yàn)地水資源充足，水源為如泰運(yùn)河，礦化度變幅 0.94～2.44g/L。種稻前用淡水洗鹽3次，按進(jìn)水→旋耕→洗鹽→放水進(jìn)行，保持水層約10cm，每次1周，放水后取土樣測定鹽分含量，達(dá)到3g/kg左右即可終止洗鹽。

1.2 試驗(yàn)材料

引進(jìn)江蘇省及部分鹽堿地地區(qū)育成的耐鹽性較強(qiáng)的粳稻品種（系）23個（V01～V23），其中V10為耐鹽對照品種鹽稻12號。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積12m2（3m×4m）。5月22日育苗，毯育苗，6月18日移栽，栽插密度26.7萬穴/hm2（15cm×25cm），每穴4株。移栽前施用商品有機(jī)肥2t/hm2，分別于移栽后7和14d施2次分蘗肥，每次尿素150kg/hm2，穗肥分2次施用，分別于倒4葉期施尿素187.5kg/hm2、倒2葉期施尿素112.5kg/hm2。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 土樣和水樣鹽分 水稻生長期間，定期監(jiān)測灘涂稻田土壤耕層（0～20cm，約7d）和灌溉水源水樣（約5d）的電導(dǎo)率動態(tài)。于室內(nèi)測定土壤電導(dǎo)率EC1:5，根據(jù)土壤含鹽量和土壤電導(dǎo)率回歸關(guān)系方程y=0.174x2+2.957x-0.109（x為電導(dǎo)率，y為含鹽量）[14]計(jì)算土壤含鹽量。水樣含鹽量（礦化度）通過測定水樣電導(dǎo)率，然后利用換算公式1dS/m=640mg/L計(jì)算獲得。

1.4.2 水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 成熟期從每小區(qū)選擇生長整齊的中部8行水稻，進(jìn)行脫粒、曬干，測定實(shí)際產(chǎn)量。同時成熟期調(diào)查莖蘗數(shù)，從每小區(qū)選取平均莖蘗數(shù)相當(dāng)?shù)牡局?穴，自然風(fēng)干后測定穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率與千粒重。

1.4.3 水稻品質(zhì) 水稻收獲脫粒、曬干，室內(nèi)貯藏3個月后，用NP-4350型風(fēng)選機(jī)風(fēng)選，參照《GB/T 17891-1999優(yōu)質(zhì)稻谷》測定糙米率、精米率、整精米率、長寬比、堊白米率和堊白度等加工和外觀品質(zhì)指標(biāo)。

采用米飯食味計(jì)（STA 1A，日本佐竹公司）測定食味值，具體方法如下，稱取精米樣品30g→淘米30s→按米:水（質(zhì)量）=1:1.35浸泡30min→蒸煮米飯→米飯冷卻 90min→稱取 8g米飯制成米餅→校準(zhǔn)食味計(jì)→測定食味值→記錄試驗(yàn)結(jié)果。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010和DPS v 7.05軟件分析數(shù)據(jù)，不同處理間的差異采取隨機(jī)區(qū)組單因素方差分析（One-way ANOVA），采用最小顯著差法（LSD）進(jìn)行平均數(shù)的多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻生長期間稻田鹽分動態(tài)

水稻大田生長期間土壤耕層（根區(qū)）鹽分的動態(tài)見圖1，土壤含鹽量變幅為0.72～2.89g/kg，灌溉水含鹽量（礦化度）變幅為0.94～2.44g/L，二者間變化趨勢表現(xiàn)出一定程度的一致性。其中，土壤含鹽量的最高點(diǎn)出現(xiàn)在抽穗期，含鹽量達(dá)2.89g/kg。

2.2 灘涂鹽脅迫下水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的表現(xiàn)

由表1得，23個品種（系）的產(chǎn)量變幅為0.619～1.174kg/m2，相當(dāng)于 6.19～11.74t/hm2，平均產(chǎn)量8.21t/hm2，相當(dāng)于鄰近無鹽脅迫老墾區(qū)產(chǎn)量的85%左右。主要的穗粒結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為穗多而粒少，每平方米穗數(shù)達(dá)368.1，但平均穗粒數(shù)較少，只有84.1粒。就品種而言，引進(jìn)的22個新品種（系）中，只有V03（通海粳17-2）接近對照V10（鹽稻12號）的產(chǎn)量水平，為V10產(chǎn)量的96.1%；其余21個品種（系）均較 V10顯著減產(chǎn)，減產(chǎn)幅度達(dá) 20.7%～47.3%，平均減產(chǎn)32.7%。

續(xù)表1 Table 1 (continued)

2.3 灘涂中低鹽分脅迫下水稻品質(zhì)的表現(xiàn)

23個品種（系）的品質(zhì)測定結(jié)果見表2，灘涂鹽脅迫對糙米率、精米率、長寬比和食味值的影響不大，對整精米率有一定的影響，影響最大的是堊白粒率和堊白度，除2個糯稻材料外，其余21個品種（系）中只有V03（通海粳17-2）達(dá)標(biāo)。

表2 灘涂中低鹽脅迫下水稻品質(zhì)的表現(xiàn)Table 2 Performance of rice quality under medium and low salinity stress in tidal flat

2.4 灘涂中低鹽脅迫下水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)系

相關(guān)分析（表3）表明，在灘涂中低鹽分脅迫下，大多產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間的相關(guān)性未達(dá)顯著水平，千粒重與精米率呈顯著正相關(guān)，穗粒數(shù)與堊白粒率和堊白度均呈顯著負(fù)相關(guān)，產(chǎn)量和穗粒數(shù)與食味值間均為較弱的不顯著負(fù)相關(guān)，表明在灘涂條件下，水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)同步改良存在一定的難度。

表3 灘涂中低鹽脅迫下水稻產(chǎn)量與稻米品質(zhì)的相關(guān)性Table 3 Correlation between rice yield and quality under medium and low salinity stress in tidal flat

3 討論

本研究在復(fù)墾灘涂實(shí)地開展了中低鹽分脅迫（全生育期土壤鹽分變幅0.9～2.9g/kg，礦化度0.94～2.44g/L的微咸水灌溉）對粳稻品種（系）產(chǎn)量和稻米品質(zhì)影響的研究，結(jié)果表明，23個品種（系）的平均產(chǎn)量為8.21t/hm2，為鄰近無鹽脅迫老墾區(qū)田塊產(chǎn)量的85%左右，其產(chǎn)量構(gòu)成因素主要表現(xiàn)為足穗少粒，即穗數(shù)較多，穗粒數(shù)較少。稻米品質(zhì)特別是堊白粒率和堊白度偏高，達(dá)標(biāo)品種（系）極少。

3.1 水稻生長期間稻田鹽分的動態(tài)

江蘇沿海灘涂稻作的鹽脅迫來自2個方面，首先是灘涂土壤含鹽量，一般土壤含鹽量為1.5～2g/kg，不超過 3g/kg，其次是灌溉水也含鹽，其礦化度一般為1～3g/L。本研究在水稻生長期對復(fù)墾灘涂試驗(yàn)田開展了5點(diǎn)定位動態(tài)觀測，全生育期土壤含鹽量大多在1.5g/kg左右，最高點(diǎn)出現(xiàn)在抽穗期前后，土壤含鹽量達(dá)2.89g/kg。對新墾灘涂的定位觀測試驗(yàn)[14]也獲得了類似的結(jié)果，種植1年和4年的田塊抽穗期土壤含鹽量分別為1.83和1.38g/kg。因此，應(yīng)重視灘涂水稻抽穗期前后的水漿管理，盡量使用低礦化度的微咸水或淡水灌溉。此外，本試驗(yàn)期間所用灌溉水的礦化度變幅為0.94～2.44g/L，說明利用礦化度低于 2.5g/L的微咸水開展灘涂稻作的輪灌并未產(chǎn)生明顯的次生鹽漬化。王相平等[15]所進(jìn)行的1.5g/L的微咸水長期灌溉10年的模擬結(jié)果也表明，此灌溉制度不會引起0～100cm土層土壤次生鹽漬化，張蛟等[14]連續(xù)5年對灘涂稻作田塊的觀測也獲得了類似的結(jié)果。

3.2 灘涂鹽脅迫對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

鹽脅迫對水稻產(chǎn)量的影響明顯，但造成產(chǎn)量下降的主因不同研究有所不同。余為仆[16]認(rèn)為穗數(shù)和每穗粒數(shù)下降是造成產(chǎn)量下降的主導(dǎo)因素；倪秀紅等[2]在沿海灘涂進(jìn)行耐鹽水稻品種的篩選中，其中12個常規(guī)粳稻的產(chǎn)量構(gòu)成因素（平均值）分別為穗數(shù)334.5萬/hm2，穗粒數(shù)98.6粒，結(jié)實(shí)率92.4%，千粒重 26.8g，可知產(chǎn)量下降的主因是穗粒數(shù)的大幅度下降；李紅宇等[17]研究表明，在混合鹽堿脅迫下，產(chǎn)量的下降與穗數(shù)和穗重均有關(guān)，其中穗重的下降是主要原因。楊福等[18]認(rèn)為鹽堿環(huán)境對水稻單位面積有效穗數(shù)影響不大，但穗實(shí)粒數(shù)減少，千粒重下降，從而降低了水稻的產(chǎn)量；先期的鹽池試驗(yàn)[7]也表明，鹽逆境下單位面積穗數(shù)變化不大，而穗粒數(shù)和千粒重顯著下降，其中穗粒數(shù)對減產(chǎn)起主導(dǎo)作用。也有研究[19]表明，鹽堿脅迫下水稻減產(chǎn)主要是由于每穴穗數(shù)和千粒重的下降。本研究與較多研究[2,7,16-18]基本一致。由此推測鹽逆境對水稻產(chǎn)量的影響主要發(fā)生在孕穗期，這一時期主要影響穗粒數(shù)。褚貴發(fā)等[20]的微咸水灌溉試驗(yàn)也表明，微咸水對水稻的影響主要在孕穗期之前。拔節(jié)孕穗期是水稻生長發(fā)育的關(guān)鍵時期，此時水稻進(jìn)入幼穗分化期，鹽脅迫對穗分化產(chǎn)生不利影響，穗長縮短，穗粒數(shù)減少；微咸水對生長后期影響較小，千粒重和結(jié)實(shí)率變化不明顯。從群體干物質(zhì)生產(chǎn)來看，荊培培等[6]認(rèn)為隨著鹽脅迫的增加，抽穗期干物質(zhì)積累量逐漸下降，除0.7g/L處理外，其余處理與對照間的差異均達(dá)顯著水平；韋還和等[21]也認(rèn)為中和高濃度鹽處理的成熟期干物重顯著低于對照，而收獲指數(shù)顯著高于對照。基于以上分析，可通過適當(dāng)增加移栽時的基本苗，增加群體生物量，進(jìn)而達(dá)到增產(chǎn)的目的；也可以在水稻拔節(jié)孕穗期適當(dāng)增施氮肥促進(jìn)幼穗分化、噴施生長調(diào)節(jié)物質(zhì)緩解鹽脅迫來增加每穗粒數(shù)，提高灘涂水稻的產(chǎn)量水平。

3.3 灘涂鹽脅迫對稻米品質(zhì)的影響

有關(guān)鹽脅迫對稻米品質(zhì)的影響，較多研究[7,12-13,16,22]認(rèn)為，低鹽脅迫（1～1.5g/kg）對稻米品質(zhì)總體有一定的改善，而高鹽脅迫（3～4g/kg）下稻米品質(zhì)明顯變劣。本試驗(yàn)表明，在復(fù)墾灘涂中低鹽脅迫（1.5～2g/kg）下，外觀品質(zhì)堊白粒率和堊白度明顯變劣，這與羅成科等[22]的研究結(jié)果基本一致；對稻米食味品質(zhì)影響不大，參試的21個常規(guī)粳稻品種（系）（不包括2個糯稻材料）品質(zhì)食味值平均59.9，變幅52.5～70.8，張春紅等[23]對非鹽脅迫不同稻區(qū)的60個優(yōu)質(zhì)常規(guī)粳稻的研究結(jié)果為，平均食味值58.5，變幅49.0～67.0，本研究結(jié)果與其差異不大。基于本研究，在耐鹽水稻品種選育中應(yīng)加強(qiáng)對堊白粒率和堊白度的選擇，以改善鹽脅迫下稻米的外觀品質(zhì)。

4 結(jié)論

利用江蘇省及部分鹽堿地區(qū)育成的耐鹽性較強(qiáng)的23個粳稻品種（系），其中以鹽稻12號為對照，在中低鹽分（2g/kg）復(fù)墾灘涂地塊、微咸水（礦化度 0.94～2.44g/L）灌溉條件下，產(chǎn)量變幅 6.19～11.74t/hm2，平均產(chǎn)量 8.21t/hm2，為鄰近無鹽脅迫老墾區(qū)產(chǎn)量的85%左右；主要的穗粒結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為穗多而粒少。就稻米品質(zhì)而言，灘涂中低度鹽脅迫對糙米率、精米率、長寬比和食味值的影響不大，對整精米率有一定的影響，影響最大的是稻米外觀品質(zhì)堊白粒率和堊白度。因此，灘涂水稻高產(chǎn)栽培的重點(diǎn)之一是增加穗粒數(shù)，同時在耐鹽品種選育與篩選中要加強(qiáng)對堊白度的選擇。