杂交水稻全程机械化制种技术

摘要：水稻制种很早就在耕地、收割、飞防等环节实现了机械化，但制种过程中的关键环节，如播种、授粉、干燥等机械化程度低，严重影响了制种的效率和质量。为建立机械化、规模化、智能化的高效良种繁育基地，探索高质高效杂交水稻种子新技术，２０２１—２０２２年四川华丰种业有限责

杂交水稻全程机械化制种技术

于小军等

水稻制种很早就在耕地、收割、飞防等环节实现了机械化，但制种过程中的关键环节，如播种、授粉、干燥等机械化程度低，严重影响了制种的效率和质量。为建立机械化、规模化、智能化的高效良种繁育基地，探索高质高效杂交水稻种子新技术，２０２１—２０２２年四川华丰种业有限责任公司在四川省农业科学院作物研究所、四川省绵阳市农业科学院、四川省内江市农业科学院的指导下，进行了“川香优２号”全程机械化制种研究与示范。试验选择母本具有极高异交亲和力，且抗病抗倒性强，父本具有分蘖强、花粉量大的“川香优２号”进行研究和示范，集成了智能播种流水线、工厂化育秧、机插秧、无人机喷施农药、无人机喷施“九二０”、无人机辅助授粉、机械化收割以及智能烘干技术。试验示范效果明
显，人工成本降低６０％以上，制种产量平均４．３５ｔｈｍ２。现将“川香优２号”亲本特征特性及全程机械化制种技术总结如下。
１川香优２号特征特性
“川香优２号”是四川省农业科学院作物所和四川华丰种业有限责任公司以自育优质不育系“川香２９Ａ”与自育恢复系“成恢１７７”组配而成的优质高产香型杂交水稻品种，２００３年通过国家审定（审定编号：国审稻２００３０５１）。在长江上游作为中稻种植全生育期１５７ｄ，长江中下游作为中稻种植平均
１３７ｄ，平均株高１１４ｃｍ左右，株叶形态好，群体整齐，叶色浓绿，穗子较大，后期转色好；有效穗２５５万／ｈｍ２，穗长２５ｃｍ，穗平着粒１６０粒，结实率８３．５％，千粒重２９ｇ，籽粒中长；米粒长宽比２．８，直链淀粉含量２１．６％，胶稠度４９．５ｍｍ，半透明有光泽，有香味，适口性好。２００１年参加长江上游和长江中下游稻区中籼迟熟优质组区域试验，上游稻区平均产量５８０．０ｋｇ／６６７ｍ２，比对照“籼优６３”减产０．４５％（不显著），中下游稻区平均产量６３２．４ｋｇ／６６７ｍ２，比对照“籼优６３”增产４．２４％（极显著）；２００２年续试，上
游稻区平均产量５３５．３ｋｇ／６６７ｍ２，比对照“籼优６３”减产１．１１％（不显著），中下游稻区平均产量５８７. ９ｋｇ／６６７ｍ２，比对照“籼优６３”增产６．８９％（极显著）：２００２年生产试验，上游稻区平均产量４６６. ３ｋｇ／６６７ｍ２，比对照“籼优６３”减产０．８１％，中下游稻区平均产量５０２．６ｋｇ／６６７ｍ２，比对照“籼优６３”增产６．６９％。 “川香优２号”虽然审定２２年了，但因产量稳定，制种成本低，直到现在每年种面积在１．３３万ｈｍ２以上，特别是在长江下游和东南亚地区。
２亲本特征特性
２．１母本川香２９Ａ
“高异交性优质香稻不育系“川香２９Ａ”的选育及应用”成果２０１１年荣获国家科技进步二等奖和四川省科技进步一等奖。 “川香２９Ａ”平均株高１０２ｃｍ
左右，主茎叶片数１６叶左右，茎秆粗壮，分蘖力较强，株型半紧凑，抗倒伏能力强，剑叶较宽，叶鞘为紫色，柱头黑色，单柱头外露率８２％，双柱头外露率６０％，异交结实率高；穗型较大，籽粒中长，平均每穗１５０粒，千粒重２６ｇ。播抽期１１４ｄ左右，晴天开花时间集中在１１∶ ３０～１３∶ ００，午前开花比例８０％，开花历期１１ｄ，雌蕊生活力时间较长。
２．２父本成恢１７７
“成恢１７７”是集优质、抗稻瘟病、高配合力、强恢复力于一体的优良恢复系，其配组出“川香优２号”“冈优１７７”“中优１７７”“Ｄ优１７７”等１６个组合
通过国家或省级品种审定。 “ 成恢１７７” 株高１０３ｃｍ，其播始历期１０３ｄ左右，苗期较耐寒，总叶数１５叶；分蘖力较强，株型紧散适宜，叶色淡绿，叶片较窄，厚而挺立，耐肥抗倒伏力强；花药饱满，花粉量充足，花粉密度大，散粉性好，花粉活力强，花时集中，花期较长，花期１０ｄ左右，花时较集中，晴天１１∶ ３０～１２∶ ３０为盛花期。
３全程机械化制种技术
３．１播种前准备
选择水利设施完善，沟渠畅通，田块集中成片，地势平坦，利于无人机飞行作业，土壤肥力中上，分布均匀，生产道路和运粮通道畅通，适宜机械化作业
的制种示范区。 “川香２９Ａ”播始历期１１４ｄ，与父本“成恢１７７” 播差１１ｄ，抽穗扬花期７月２２日—３０日。母本播种日期３月２６日，第一期父本播种４月６日，第二期父本播种４月１３日。制种田在施肥和翻耕之前，须去除秸秆等附着物，田间稻桩较深、杂草较多时，冬季就要进行稻田深耕，将稻桩和秧苗翻入泥土，以腐熟秸秆，减少病虫害发生。４月中旬气
温回升快，雨水充足，以空心莲子草为代表的顽固杂草生长较快，去年收获时遗留的水稻也开始发芽，选择气温高的晴天，适时使用８０％草铵膦６Ｌ／ｈｍ２喷雾，防治杂草和落田谷。
３．２浸种催芽
亲本种子播种前翻晒１ｄ，增强种子发芽势，促进苗齐苗壮。利用清水分层，捞出秕谷和病粒，用使百克浸种１２ｈ左右，浓度５ｍＬ／ｋｇ；浸种后用清
水洗净沥干，６ｈ后再清水浸泡１０ｈ左右，再次沥干；采用昼浸夜露的方法，干湿交替，浸泡２ｄ时间。父本浸泡方法相同，浸泡时间２ｄ。陈种需要打破休眠的时间短，适当减少浸泡时间。父母本都需催芽，催芽前清扫整理催芽机，避免上季催芽的种子混杂。
注意催芽机在种子进仓前需注水预热，种子需铺设均匀，种床中间预留直径２０ｃｍ导热孔不铺种子。催芽恒温３０～３４℃催芽时间２８ｈ。催芽后的使用噻虫嗪（苯醚·咯·噻虫）拌种，药浆与种子比为１Ｌ∶７５ｋｇ。
３．３播种
播种机选用久保田牌播种机（ＺＢＺＰ－８００）流水线，机插秧母本用种量３０．０ｋｇ／ｈｍ２，比传统手插秧多用３０％；父本用种量７．５ｋｇ／ｈｍ２，一期二期父本用量各３．７５ｋｇ／ｈｍ２。人工放盘，排土阀门调至底土１. ８ｃｍ厚度；敌磺钠１０００倍稀释液淋透底土至最大持水量但不积水；播种密度为３５００粒／盘（约９０ｇ）；盖土厚度为０．２ｃｍ，以土面不见种子为宜；使用自动叠盘机将播好种的秧盘叠放整齐，放入暗化室。
３．４暗化育秧
暗化室无光，温度２５～３０℃，３～４ｄ后待种子出芽２～３ｍｍ即可摆盘。摆盘前做好秧厢，秧厢宽１. ５ｍ，厢面平整，厢沟１０ｃｍ深。摆盘完毕灌水，水位以略高于厢面为准。使用无人机喷施５０％多菌灵可湿性粉剂７５ｋｇ／ｈｍ２或９５％敌磺钠可溶性粉剂１４ｋｇ／ｈｍ２药液，防治水稻立枯病等。盖无纺布以防晒、保湿、驱鸟。
３．５秧田管理
秧苗二叶一心施用尿素３００ｇ／ｈｍ２＋５０％立枯净１０ｋｇ／ｈｍ２＋９５％敌磺钠可溶性粉剂１４ｋｇ／ｈｍ２以追肥和防治立枯、青枯等病害。插秧前３ｄ，用福戈１５０ｇ／ｈｍ２＋爱苗３００ｍＬ／ｈｍ２＋２５％噻虫嗪５０ｇ／ｈｍ２喷施，防治稻瘟病、一代二化螟、蚜虫等病虫害。秧田期保持厢沟有水，水不上厢；特别干旱时应漫灌后退水至略低厢面；移栽前５ｄ，放水晒田，促进盘根。
３．６移栽
母本机插前３～４ｄ，大田淹水耕地，施入复合肥（Ｎ∶ Ｐ∶ Ｋ＝１５∶ １５∶ １５）３７５ｋｇ／ｈｍ２＋碳铵颗粒１５０ｋｇ／ｈｍ２底肥。耕地耙田后，保持２ｃｍ左右水层，沉淀２ｄ即可插秧。母本叶龄３．５～４叶时移栽，此时苗高１５ｃｍ左右，秧龄２０～２５ｄ。合格秧苗版型规整，
根层厚度２．０ｃｍ以上，盘根结实，卷秧搬运时不散落。父母本行比为４∶ ２４，机插母本规格距２５ｃｍ ×２０ｃｍ，每穴３～４粒谷。父本栽插规格３３ｃｍ ×３０ｃｍ，每穴２～３粒谷，第一、二期父本间插，父母本间距３０ｃｍ。
３．７本田管理
３．７．１肥料管理肥料使用重底肥、早追肥，机插后５ｄ父母本追施尿素１２０ｋｇ／ｈｍ２以促进早期分蘖，苗旺及时晒田控苗。父本栽插后５～７ｄ单独追施尿素７５ｋｇ／ｈｍ２＋过磷酸钙７５ｋｇ／ｈｍ２＋钾肥７５ｋｇ／ｈｍ２，促进父本生长健旺，提供足质足量的花粉。
３．７．２水分管理秧苗成活返青后，田间保持５ｃｍ左右浅水层，干湿交替，促进分蘖，注意水位不能高于秧苗叶心。机插秧苗早生快发，分蘖早，当幼穗分化进入Ⅲ期，最高苗达到２００万／ｈｍ２时晒田，晒田时间１０ｄ以上，以土壤表面出现白根为止。晒田可以促进根系生长，提高秧苗的抗逆性，特别是抗倒性。晒田后，恢复１０ｃｍ左右水层，水稻孕穗、抽穗是水稻的需水临界期，生长需水量大，不能断水。收割前５～７ｄ排水落干，以利于收割机收获。
３．７．３草害防治机插秧田间杂草出现一般在秧苗封林前，移栽后５～７ｄ，水稻秧苗完全成活后，用２．５％五氟磺草胺７５０ｍＬ／ｈｍ２＋１０％吡嘧磺隆可湿性粉剂３００ｇ／ｈｍ２喷施以封闭；移栽后１５～１６ｄ，杂草已经出苗，用丁草胺６０％乳油１５０ｍＬ／ｈｍ２＋丙炔草酮８０％可湿性粉剂２Ｌ／ｈｍ２喷施杀灭杂草。无人机喷施除草剂一定要注意在无风或微风时操作，防止药物飘逸，避免对人畜或其他作物造成药害。
３．７．４病虫害防治病虫害防治需结合当地植保部门的预测进行，破口前３～４ｄ，每６６７ｍ２使用富士一号４０％乳油１．５Ｌ／ｈｍ２＋４０％福戈２００ｇ／ｈｍ２＋爱苗４００ｍＬ／ｈｍ２＋２５％噻虫嗪１００ｇ／ｈｍ２防治稻瘟病、纹枯病、钻心虫、蚜虫、稻飞虱等病虫害。赶粉结束后喷施５％井岗霉素７Ｌ／ｈｍ２＋１５％三哩酮可湿性粉剂１２００ｇ／ｈｍ２防治稻曲病。喷药时间选择晴天上午１０∶ ００前或下午４∶ ００后，避免高温药害。无人机喷药量设置１５Ｌ／ｈｍ２；飞行高度距作物冠层２．５ｍ；飞行速度５ｍ／ｓ。喷施农药后１ｈ内遇雨则需要补施。
３．８花期预测和调节
以“川香优２号”制种２０ａ叶龄数据为标准，判断花期相遇情况，越早发现差距越好，早期以肥料节为主，磷酸二氢钾３ｋｇ／ｈｍ２间隔１ｄ连续叶面喷施３次偏迟亲本，尿素２０ｋｇ／ｈｍ２根施偏早亲本。父本进入幼穗分化Ⅱ期时开始采用幼穗剥检法跟踪调查，父本比母本晚２期为最佳。花期严重不遇的田块，偏早亲本喷施１５％多效唑３ｋｇ／ｈｍ２。在父母本始花期可喷施多元水溶肥以延长花期。花期调节的原则，以促为主，促控结合，尽量不抑制植物生长；以父本为主，父母本相结合，母本是制种产量的关键，尽量不调控母本；宜早不宜迟，越早调整，对产量的影响越小，调控成本也最低。
３．９植保无人机喷施“九二０”
喷施“九二０”的时间应选择阴天或晴天上午１０∶ ００以前，喷施量１５Ｌ／ｈｍ２为宜。飞行高度距稻株冠层３ｍ，飞行速度３ｍ／ｓ匀速飞行。喷施方法：花期相遇情况下，母本抽穗３０％，父母本同时喷施“九二０” １２０ｇ／ｈｍ２，第二天人工单独喷施父本６０ｇ／ｈｍ２；隔日父母本再同喷２１０ｇ／ｈｍ２，如果父本高度不够，再单独喷施７５ｇ／ｈｍ２。 “九二０喷施效果以父本高出母本一个穗子的高度为佳。喷施“九二０”后３０ｍｉｎ内遇大雨，天晴后则需要补施１／３用量。
３．１０除杂
制种除杂虽然应该贯穿全过程，但在全程机械化模式中，需要减低除杂成本。在父母本初花以前，去除异性杂株，可借助于无人机成像智能判别杂株型、抽穗期、育性、粒型、稃尖颜色等性状，然后再规划人工去杂路线，提高效率，将父、母本中的异型株连蔸人工拔除。对于母本中的保持系，则在每天干粉前去除，避免花粉散出。田间杂株率降到０. １％以下即为合格。
３．１１无人机辅助授
无人机辅助授粉是水稻全程机械化制种的关键技术，也是最重要的技术，授粉质量直接决定着制种产量。进行辅助授粉时，飞行起落点设置到田块３ｍ外的空旷区域，有效避免因飞行转向时产生的巨大旋风导致稻株倒伏，或因植株靠得太近而因浆翼损伤。无人机飞行坐标设置父本行的正中，高度距冠层３．０ｍ，飞行速度５ｍ／ｓ。父本开花散粉后１５～２０ｍｉｎ，且母本颖壳张开后，开始第一次赶粉；第一次授粉结束后观看父本散粉情况，３０ｍｉｎ后进行第二
次赶粉；根据天气情况，实时进行第三次赶粉，与第二次赶粉相距３０ｍｉｎ以上。一台无人机一天赶粉面积１．３～２ｈｍ２，是人工赶粉的效率的１５倍以上。授粉期９～１１ｄ，第１－３天授粉１～２次，第４－７天授粉２～３次，第８－１１天授粉１次。若遇雨天，天晴后用无人机赶一次露水，待散粉后即可赶粉。
３．１２机械收获
赶粉结束后，使用收割机及时割除父本，并人工逐行检查。及时割除父本可以提高种子田通透性，改善肥水条件，提高种子饱满度；同时也可防止后期收割父本时造成杂交种子脱落而影响产量；避免因父本收割不完全而影响种子纯度。种子八至九成熟时，使用久保田半入式收割机及时收割。收割时选择晴天待露水干后进行，转运袋、转运车、场地、初选设备、烘干设备、精选设备必须清理干净，防止种子机械混杂。
３．１３种子机械烘干
收获后的种子应先清选１次，进行分步烘干。种子含水量过大，先采用３５℃ 左右低温热风烘干，待种子的含水量降到１６．０％，再用４０℃热风进行二
次烘干，至水分降至１２．５％。种子冷却后再进行清选和定量包装，做水分、发芽率、净度和纯度检验，并登记入库。
４展望
插秧机的栽插效率是人工的５０倍，无人机的授粉效率是人工的１５倍，全程机械化制种比人工制种成本节约５５００元／ｈｍ２，种子成本平均降低１．５元／ｋｇ。 “川香优２号”全程机械化制种技术的应用，极大地降低了制种成本，减轻了劳动强度，特别是在劳动力缺乏的农村，缓解了劳动力矛盾，提高了工作效率，增产增收效果显著。