盐碱地上的奇迹：“海水稻”

有一首歌唱道：“都说那海水又苦又咸……”海水为什么会又苦又咸？因为海是盐的“故乡”。起伏的海水潮汐永无休止地冲刷着海滩，那富含盐的海水不断地浸润着海边的土地，土地已被盐碱化，完全无法耕种庄稼。

在辽东湾、渤海湾、莱州湾、江苏和浙江沿海地区，甚至在西北内陆盆地、沿黄河经济带、黄淮海平原、松辽平原和三江平原，这样的盐碱化土地很多。

这是大地之殇。据统计，世界范围内不同类型的盐碱化土地，几乎占陆地总面积的10%。在我国，海岸线长达3.24万千米，现有滩涂总面积3500多万亩（1万亩≈6.67平方千米）。此外，我国内陆盐碱地总面积近15亿亩（其中，盐碱荒地约5.19亿亩，包括耕地盐碱化的1.14亿亩，约占耕地面积的6%）覆盖全国17个省份，且耕地盐碱化问题日益严重，盐碱地80%处于荒芜状态。

随着社会经济的发展和人口的增多，我们对粮食的需求量越来越大，如何培育出能够适应在盐碱化土地上生长的农作物——耐盐碱作物？如果这些滩涂和盐碱地能够种上耐盐碱的水稻——“海水稻”，那么，土地盐碱化的大地之殇将被“海水稻”的碧绿和金黄所取代，耕地匮乏的现象将得到缓解，我国的粮食安全将得到有力的保障。这是我国农业科学家们孜孜以求的夙愿。

“海水稻”的由来和袁隆平院士的设想

1986年11月，刚从湛江农专（广东海洋大学的前身）毕业分配到雷州林业局工作的陈日胜，偶然在海边滩涂地里发现了一株野生稻，这个发现让他喜出望外。

海边土壤的盐分含量那么高，这株野生稻能在这种地方正常生长，就有可能在更多的海边滩涂地正常生长。如果能在滩涂地大量种植水稻，就可以为国家增加粮食产量。于是，陈日胜小心翼翼地收集了这株野生稻的500多粒种子。第二年，陈日胜在虎头坡村租下了13.3公顷的临海滩涂，开始了漫长的“海水稻”育种工作。

1987年，他种植了400株这种水稻，选择优良单株51个；1988年种植51个株系，经过淘汰后选择了15个株系，从中选择了株高、熟期一致的单株80个。之后，陈日胜年复一年地种植和优选，到1991年，最终选定了一个比较理想的株系，定名为“海稻86”，在最后选定的10个株系中收获种子3.8千克。而之所以取名“海稻86”，是为了纪念1986年的那次“发现”。

虽然之前的科学家在水稻耐盐碱研究方面已经做了不少工作，但多半“关在深闺”，影响不大。而“海水稻”这个名字形象生动、通俗易懂，便开始在国内广泛传播，也引起了相关各方的高度重视。

2014年，中国工程院院士、“杂交水稻之父”袁隆平获悉“海水稻”情况后，致信时任国家科技部部长万钢，认为“海水稻是一种非常宝贵的水稻种质资源，具有极高的科学研究和利用价值”。

2016年5月，袁隆平院士了解到海南大学有从事耐盐水稻研究基础，邀请笔者（罗越华）和他们的专家组一起到越南进行了一周的考察。我们回国后向袁隆平院士进行了汇报。

我国内陆尚有15亿亩盐碱地，其中有2亿亩具备种植水稻潜力。若按照每亩产值200～300千克计算，可增产粮食500亿千克，多养活约2亿人。袁隆平院士设想，若能在超级稻之外，再大面积推广高产耐盐碱水稻，中国的粮食安全保障就有了两座长城， 以共筑中国粮食安全的堡垒。

斯人已仙去一年多，我们对这位战略科学家怀着深深的敬意和思念。

“海水稻”的硬核本领——耐盐碱性

“海水稻”，顾名思义，是能在又苦又咸的海水中生长的水稻。但是从科学的角度来看，目前的“海水稻”并不能直接在海水里种植。“海水稻”只是对耐盐碱水稻的一种通俗表述。

据科学家研究，“海水稻”的耐盐能力一般可以达到耐盐浓度0.4%～0.5%，“海稻86”可以达到0.8%。迄今为止，科学家发现的耐盐水稻最高耐盐浓度不超过1.2%，而海水的平均盐分浓度是3.5%，即每千克海水中的含盐量为35克。显而易见，直接在海水中种植水稻是不可行的。

水稻属于中等盐敏感植物。“海水稻”的硬核本领就是具有较高的耐盐碱性，这使它可以在海边盐浓度较低的海水中生长。目前的“海水稻”，一般是指能够在盐分浓度为0.3%以上的土壤中正常生长且亩产量可达到300千克以上的一类水稻品种。那么，“海水稻”为什么能够耐盐碱呢？

盐碱地土壤中含有高浓度的钠离子，这就会引发渗透胁迫、离子毒害和离子不平衡等盐胁迫，会引起植物的各种生理、生化变化，如光合作用降低、能耗增加、营养物质摄取受阻、活性氧增多和代谢毒物积累等，这些变化导致植物生长发育受抑制，植株最终因碳饥饿而死亡。但是，“海水稻”对盐分有较高的耐受能力，它具有对钠离子毒害作用的适应能力和保持自身钾营养的能力，能够“想方设法”地减少细胞内的钠离子浓度并提高钾离子浓度。在盐碱土壤里，大量的钠离子从根部进入水稻植株体内，使钠离子浓度增高而钾离子的吸收受到抑制，但“海水稻”在整体水平和细胞水平上，能够尽量维持高钾离子、低钠离子的状态，从而在盐碱地上得以生存。

在近海水域，海水盐分浓度因降雨、洋流、海水混合等因素而变化较大，特别是在河流的入海口或被海水浸润的沿海滩涂等地，土壤中所含的盐分浓度，会远远小于海水的盐分浓度。因此，“海水稻”就可以在沿海地区和其他盐碱地种植并收获。例如，对于四面环海的海南，台风季节常发生海水倒灌情况，造成大量农田盐分过高，不能种植农作物。如果种植的是普通水稻就可能颗粒无收，而在这些滩涂地，“海水稻”就会一展身手。

“海水稻”的耐盐碱本领，不仅使自己得以立身和发展，而且还可以对立身之地的盐碱地有改善作用。栽种“海水稻”的水环境，可以对可溶性盐碱起到淋洗降盐作用；“海水稻”生长期间，自身也具备降低盐分的生物作用；海水稻的秸秆还田又可增加土壤的有机质。因此在滩涂和盐碱地栽种海水稻，是培肥土壤、改良盐碱地的一项有效措施。

“海水稻”的发展历史

如果从1939年斯里兰卡育成世界第一个抗盐水稻品种“Pokkali”算起，耐盐碱水稻品种培育已有80多年的历史。“Pokkali”的耐盐性可达0.3%以上，于1945年获得推广，亩产可达300千克以上。随后，印度、菲律宾也先后育成“Kalarata 1-24”等耐盐水稻品种，孟加拉育成了“Sail”等耐盐水稻品种。国际水稻研究所育成的“CSR23”可在pH值2～10的条件下生长，亩产300千克。日本、韩国、俄罗斯等国家也纷纷育成了耐盐碱水稻品种。国际水稻研究所于1975年实施了“国际水稻耐盐观察圃计划”，一些耐盐水稻品系在轻盐渍化土壤上种植，亩产量可以比不耐盐品系增加100千克。

早在20世纪50年代，我国的水稻耐盐性研究就已经起步。辽宁盐碱地利用研究所采用在人工盐池对优良品系进行抗盐鉴定等方法，培育出多个耐盐碱水稻品种，并在生产上利用。江苏省农业科学研究院在20世纪70年代，先后对2000多份国内外水稻种质资源进行耐盐性鉴定与评价，鉴定筛选出了一批有应用价值的耐盐水稻种质。江苏沿海地区农业科学研究所1987年育成耐盐种“籼稻盐城156”，此后又育成“盐稻12”等耐盐种粳稻品种。

“七五”期间（1986～1990），国家启动了水稻种质资源的耐盐性鉴定，开展了全国范围内的大协作，筛选出了一批耐盐性水稻资源。然而，由于农艺性状较差等原因，这些筛选出来的耐盐资源大多没能在耐盐水稻育种实践中得以有效利用，更没有进入盐碱地区进行生产应用推广。

随后，海南大学经历十多年培育出了具有强耐盐特性的水稻新种质。2012年海南大学、江苏省农业科学研究院与江苏沿海地区农业科学研究所合作，在江苏盐城沿海滩涂（盐分浓度0.3%）试种的“海湘030” ，亩产达400千克，受到广泛关注，并引起国家科技部的重视。2015年国家科技部启动了国家科技支撑计划“耐盐水稻新品种选育及配套栽培技术研究”，筛选出耐盐分浓度0.3%以上的各类材料534份，鉴定出“南粳9108”“盐稻12”等14个在0.3%盐分浓度下表现较好的品种。近年来，江苏省农业科学研究院等单位育成适宜沿海滩涂种植的耐盐水稻品种“南粳9108”，核心区和示范区平均亩产均超过500千克。

由袁隆平院士领衔的青岛海水稻研究发展中心于2016年试验种植材料，其亩产突破500千克，2017年小面积测产最高亩产已经达到621千克。2018年筛选出176份优良材料在全国五大典型盐碱地试种。

“海水稻”的用武之地——盐碱地

在我国，内陆盐碱地总面积近15亿亩，比3500多万亩海边滩涂地大得多。

土壤是一个包含固态、液态、气态物质的复杂系统，除了其本身的固体颗粒外，还包含可溶性盐类，如氯、钠、钾、钙、镁等离子，通常情况下它们在土壤溶液中作为营养成分。但是，当这些离子的浓度达到足以对土壤性状和植物生长产生不良影响时，这些营养成分就变成了有害物质，使得土壤失去了生产能力，形成盐碱地。

盐碱地在全球分布广泛，从寒带、温带到热带，从美洲、欧洲、亚洲到大洋洲，到处都有大量含盐、干燥、板结、荒芜的盐碱地。我国内陆盐碱地主要分布在地势低平的盆地和干旱平原地区，如西北内陆盆地、沿黄河经济带等地区。土壤中的盐分主要来自岩石的风化、溶解、风蚀，以及含盐岩土层中的盐分在地表水及风力作用下转移到土壤中形成盐碱土。冲积平原盐碱地主要分布在黄淮海冲积平原、松辽平原以及三江平原上，主要是由于河床淤积或兴修水利等因素使得地下水位升高，致使局部地区土壤盐碱化。滨海盐碱地主要分布在华北平原东北沿海地区，如辽东湾、渤海湾、莱州湾和江苏及浙江沿海地区。