雜交水稻全程機械化制種技術

于小軍等

水稻制種很早就在耕地、收割、飛防等環節實現了機械化，但制種過程中的關鍵環節，如播種、授粉、干燥等機械化程度低，嚴重影響了制種的效率和質量。 為建立機械化、規模化、智能化的高效良種繁育基地，探索高質高效雜交水稻種子新技術，２０２１—２０２２ 年四川華豐種業有限責任公司在四川省農業科學院作物研究所、四川省綿陽市農業科學院、四川省內江市農業科學院的指導下，進行了“川香優 ２號”全程機械化制種研究與示范。 試驗選擇母本具有極高異交親和力，且抗病抗倒性強，父本具有分蘗強、花粉量大的“川香優 ２ 號”進行研究和示范，集成了智能播種流水線、工廠化育秧、機插秧、無人機噴施農藥、無人機噴施“九二 ０”、無人機輔助授粉、機械化收割以及智能烘干技術。 試驗示范效果明
顯，人工成本降低 ６０％ 以上，制種產量平均 ４． ３５ｔｈｍ ２ 。 現將“川香優 ２ 號”親本特征特性及全程機械化制種技術總結如下。
１　川香優 ２ 號特征特性
“川香優 ２ 號”是四川省農業科學院作物所和四川華豐種業有限責任公司以自育優質不育系“川香 ２９Ａ”與自育恢復系“成恢 １７７”組配而成的優質高產香型雜交水稻品種，２００３ 年通過國家審定（審定編號：國審稻 ２００３０５１）。 在長江上游作為中稻種植全生育期 １５７ｄ，長江中下游作為中稻種植平均
１３７ｄ，平均株高 １１４ｃｍ 左右，株葉形態好，群體整齊，葉色濃綠，穗子較大，后期轉色好；有效穗 ２５５萬／ ｈｍ ２ ，穗長 ２５ｃｍ，穗平著粒 １６０ 粒，結實率 ８３． ５％，千粒重 ２９ｇ，籽粒中長；米粒長寬比 ２． ８，直鏈淀粉含量 ２１． ６％，膠稠度 ４９． ５ｍｍ，半透明有光澤，有香味，適口性好。 ２００１ 年參加長江上游和長江中下游稻區中秈遲熟優質組區域試驗，上游稻區平均產量５８０． ０ｋｇ／６６７ｍ ２ ，比對照“秈優 ６３”減產 ０． ４５％ （不顯著），中下游稻區平均產量 ６３２． ４ｋｇ／６６７ｍ ２ ，比對照“秈優６３”增產４． ２４％（極顯著）；２００２ 年續試，上
游稻區平均產量 ５３５． ３ｋｇ／６６７ｍ ２ ，比對照“秈優 ６３”減產 １． １１％ （ 不 顯 著）， 中 下 游 稻 區 平 均 產 量５８７. ９ｋｇ／６６７ｍ ２ ，比對照“秈優 ６３”增產 ６． ８９％ （極顯著）： ２００２ 年 生 產 試 驗， 上 游 稻 區 平 均 產 量４６６. ３ｋｇ／６６７ｍ ２ ，比對照“秈優 ６３”減產 ０． ８１％，中下游稻區平均產量 ５０２． ６ｋｇ／６６７ｍ ２ ，比對照“秈優６３”增產 ６． ６９％ 。 “川香優 ２ 號”雖然審定 ２２ 年了，但因產量穩定，制種成本低，直到現在每年種面積在１． ３３ 萬 ｈｍ ２ 以上，特別是在長江下游和東南亞地區。
２　親本特征特性
２． １　母本川香 ２９Ａ
“高異交性優質香稻不育系“川香 ２９Ａ”的選育及應用”成果２０１１ 年榮獲國家科技進步二等獎和四川省科技進步一等獎。 “川香 ２９Ａ”平均株高 １０２ｃｍ
左右，主莖葉片數 １６ 葉左右，莖稈粗壯，分蘗力較強，株型半緊湊，抗倒伏能力強，劍葉較寬，葉鞘為紫色，柱頭黑色，單柱頭外露率 ８２％，雙柱頭外露率６０％，異交結實率高；穗型較大，籽粒中長，平均每穗１５０ 粒，千粒重 ２６ｇ 。 播抽期 １１４ｄ 左右，晴天開花時間集中在 １１∶ ３０ ～１３∶ ００，午前開花比例 ８０％，開花歷期 １１ｄ，雌蕊生活力時間較長。
２． ２　父本成恢 １７７
“成恢 １７７”是集優質、抗稻瘟病、高配合力、強恢復力于一體的優良恢復系，其配組出“川香優 ２號”“岡優 １７７”“中優 １７７”“Ｄ 優 １７７”等 １６ 個組合
通過 國 家 或 省 級 品 種 審 定。 “ 成 恢 １７７” 株 高１０３ｃｍ，其播始歷期 １０３ｄ 左右，苗期較耐寒，總葉數１５ 葉；分蘗力較強，株型緊散適宜，葉色淡綠，葉片較窄，厚而挺立，耐肥抗倒伏力強；花藥飽滿，花粉量充足，花粉密度大，散粉性好，花粉活力強，花時集中，花期較長 ，花期 １０ｄ 左右，花時較集中，晴天１１∶ ３０ ～１２∶ ３０ 為盛花期。
３　全程機械化制種技術
３． １　播種前準備
選擇水利設施完善，溝渠暢通，田塊集中成片，地勢平坦，利于無人機飛行作業，土壤肥力中上，分布均勻，生產道路和運糧通道暢通，適宜機械化作業
的制種示范區。 “川香 ２９Ａ”播始歷期 １１４ｄ，與父本“成恢 １７７” 播差 １１ｄ，抽穗揚花期 ７ 月 ２２ 日—３０日。 母本播種日期 ３ 月 ２６ 日，第一期父本播種 ４ 月６ 日，第二期父本播種 ４ 月 １３ 日。 制種田在施肥和翻耕之前，須去除秸稈等附著物，田間稻樁較深、雜草較多時，冬季就要進行稻田深耕，將稻樁和秧苗翻入泥土，以腐熟秸稈，減少病蟲害發生。 ４ 月中旬氣
溫回升快，雨水充足，以空心蓮子草為代表的頑固雜草生長較快，去年收獲時遺留的水稻也開始發芽，選擇氣溫高的晴天，適時使用 ８０％ 草銨膦 ６Ｌ／ ｈｍ ２ 噴霧，防治雜草和落田谷。
３． ２　浸種催芽
親本種子播種前翻曬 １ｄ，增強種子發芽勢，促進苗齊苗壯 。 利用清水分層，撈出秕谷和病粒，用使百克浸種 １２ｈ 左右，濃度 ５ｍＬ／ ｋｇ；浸種后用清
水洗凈瀝干，６ｈ 后再清水浸泡 １０ｈ 左右，再次瀝干；采用晝浸夜露的方法，干濕交替，浸泡 ２ｄ 時間。 父本浸泡方法相同，浸泡時間 ２ｄ。 陳種需要打破休眠的時間短，適當減少浸泡時間。 父母本都需催芽，催芽前清掃整理催芽機，避免上季催芽的種子混雜。
注意催芽機在種子進倉前需注水預熱，種子需鋪設均勻，種床中間預留直徑 ２０ｃｍ 導熱孔不鋪種子。催芽恒溫 ３０ ～３４℃催芽時間 ２８ｈ。 催芽后的使用噻蟲嗪（苯醚·咯·噻蟲）拌種，藥漿與種子比為 １Ｌ∶７５ｋｇ。
３． ３　播種
播種機選用久保田牌播種機（ＺＢＺＰ －８００）流水線，機插秧母本用種量 ３０． ０ｋｇ／ ｈｍ ２ ，比傳統手插秧多用 ３０％；父本用種量 ７． ５ｋｇ／ ｈｍ ２ ，一期二期父本用量各 ３． ７５ｋｇ／ ｈｍ ２ 。 人工放盤，排土閥門調至底土１. ８ｃｍ 厚度；敵磺鈉 １０００ 倍稀釋液淋透底土至最大持水量但不積水；播種密度為 ３５００ 粒／ 盤（約 ９０ｇ）；蓋土厚度為 ０． ２ｃｍ，以土面不見種子為宜；使用自動疊盤機將播好種的秧盤疊放整齊，放入暗化室。
３． ４　暗化育秧
暗化室無光，溫度 ２５ ～３０℃，３ ～４ｄ 后待種子出芽 ２ ～ ３ｍｍ 即可擺盤。 擺盤前做好秧廂，秧廂寬１. ５ｍ，廂面平整，廂溝 １０ｃｍ 深。 擺盤完畢灌水，水位以略高于廂面為準。 使用無人機噴施 ５０％ 多菌靈可濕性粉劑 ７５ｋｇ／ ｈｍ ２ 或 ９５％ 敵磺鈉可溶性粉劑１４ｋｇ／ ｈｍ ２ 藥液，防治水稻立枯病等。 蓋無紡布以防曬、保濕、驅鳥。
３． ５　秧田管理
秧苗二葉一心施用尿素 ３００ｇ／ ｈｍ ２ ＋ ５０％ 立枯凈 １０ｋｇ／ ｈｍ ２ ＋９５％敵磺鈉可溶性粉劑 １４ｋｇ／ ｈｍ ２ 以追肥和防治立枯、青枯等病害。 插秧前 ３ｄ，用福戈１５０ｇ／ ｈｍ ２ ＋ 愛苗 ３００ｍＬ／ ｈｍ ２ ＋２５％ 噻蟲嗪 ５０ｇ／ ｈｍ ２噴施，防治稻瘟病、一代二化螟、蚜蟲等病蟲害。 秧田期保持廂溝有水，水不上廂；特別干旱時應漫灌后退水至略低廂面；移栽前 ５ｄ，放水曬田，促進盤根。
３． ６　移栽
母本機插前 ３ ～４ｄ，大田淹水耕地，施入復合肥（Ｎ∶ Ｐ∶ Ｋ ＝１５∶ １５∶ １５）３７５ｋｇ／ ｈｍ ２ ＋ 碳銨顆粒 １５０ｋｇ／ｈｍ ２ 底肥。 耕地耙田后，保持 ２ｃｍ 左右水層，沉淀２ｄ 即可插秧。 母本葉齡 ３． ５ ～ ４ 葉時移栽，此時苗高 １５ｃｍ 左右，秧齡 ２０ ～ ２５ｄ。 合格秧苗版型規整，
根層厚度 ２． ０ｃｍ 以上，盤根結實，卷秧搬運時不散落。 父母本行比為 ４∶ ２４，機插母本規格距 ２５ｃｍ ×２０ｃｍ，每穴 ３ ～ ４ 粒谷。 父本栽插規格 ３３ｃｍ ×３０ｃｍ，每穴 ２ ～３ 粒谷，第一、二期父本間插，父母本間距 ３０ｃｍ。
３． ７　本田管理
３． ７． １　肥料管理　 肥料使用重底肥、早追肥，機插后５ｄ 父母本追施尿素１２０ｋｇ／ ｈｍ ２ 以促進早期分蘗，苗旺及時曬田控苗。 父本栽插后 ５ ～７ｄ 單獨追施尿素 ７５ｋｇ／ ｈｍ ２ ＋ 過磷酸鈣 ７５ｋｇ／ ｈｍ ２ ＋ 鉀肥 ７５ｋｇ／ｈｍ ２ ，促進父本生長健旺，提供足質足量的花粉。
３．７． ２　水分管理　秧苗成活返青后，田間保持 ５ｃｍ左右淺水層，干濕交替，促進分蘗，注意水位不能高于秧苗葉心。 機插秧苗早生快發，分蘗早，當幼穗分化進入Ⅲ期，最高苗達到 ２００ 萬／ ｈｍ ２ 時曬田，曬田時間 １０ｄ 以上，以土壤表面出現白根為止。 曬田可以促進根系生長，提高秧苗的抗逆性，特別是抗倒性。 曬田后，恢復 １０ｃｍ 左右水層，水稻孕穗、抽穗是水稻的需水臨界期，生長需水量大，不能斷水。 收割前 ５ ～７ｄ 排水落干，以利于收割機收獲。
３．７． ３　草害防治　 機插秧田間雜草出現一般在秧苗封林前，移栽后 ５ ～ ７ｄ，水稻秧苗完全成活后，用２． ５％ 五氟磺草胺 ７５０ｍＬ／ ｈｍ ２ ＋１０％ 吡嘧磺隆可濕性粉劑 ３００ｇ／ ｈｍ ２ 噴施以封閉；移栽后 １５ ～ １６ｄ，雜草已經出苗，用丁草胺 ６０％ 乳油 １５０ｍＬ／ ｈｍ ２ ＋ 丙炔草酮 ８０％可濕性粉劑 ２Ｌ／ ｈｍ ２ 噴施殺滅雜草。 無人機噴施除草劑一定要注意在無風或微風時操作，防止藥物飄逸，避免對人畜或其他作物造成藥害。
３．７． ４　病蟲害防治　 病蟲害防治需結合當地植保部門的預測進行，破口前 ３ ～４ｄ，每 ６６７ｍ ２ 使用富士一號 ４０％乳油 １． ５Ｌ／ ｈｍ ２ ＋４０％ 福戈 ２００ｇ／ ｈｍ ２ ＋ 愛苗４００ｍＬ／ ｈｍ ２ ＋２５％噻蟲嗪１００ｇ／ ｈｍ ２ 防治稻瘟病、紋枯病、鉆心蟲、蚜蟲、稻飛虱等病蟲害。 趕粉結束后噴施 ５％ 井崗霉素 ７Ｌ／ ｈｍ ２ ＋ １５％ 三哩酮可濕性粉劑 １２００ｇ／ ｈｍ ２ 防治稻曲病。 噴藥時間選擇晴天上午 １０∶ ００ 前或下午 ４∶ ００ 后，避免高溫藥害。 無人機噴藥量設置 １５Ｌ／ ｈｍ ２ ；飛行高度距作物冠層 ２． ５ｍ；飛行速度 ５ｍ／ ｓ。 噴施農藥后 １ｈ 內遇雨則需要補施。
３． ８　花期預測和調節
以“川香優 ２ 號”制種 ２０ａ 葉齡數據為標準，判斷花期相遇情況，越早發現差距越好，早期以肥料節為主，磷酸二氫鉀３ｋｇ／ ｈｍ ２ 間隔１ｄ 連續葉面噴施３ 次偏遲親本，尿素 ２０ｋｇ／ ｈｍ ２ 根施偏早親本。 父本進入幼穗分化Ⅱ期時開始采用幼穗剝檢法跟蹤調查，父本比母本晚 ２ 期為最佳。 花期嚴重不遇的田塊，偏早親本噴施 １５％ 多效唑 ３ｋｇ／ ｈｍ ２ 。 在父母本始花期可噴施多元水溶肥以延長花期。 花期調節的原則，以促為主，促控結合，盡量不抑制植物生長；以父本為主，父母本相結合，母本是制種產量的關鍵，盡量不調控母本；宜早不宜遲，越早調整，對產量的影響越小，調控成本也最低。
３． ９　植保無人機噴施“九二 ０”
噴施“九二 ０”的時間應選擇陰天或晴天上午１０∶ ００ 以前，噴施量 １５Ｌ／ ｈｍ ２ 為宜。 飛行高度距稻株冠層３ｍ，飛行速度３ｍ／ ｓ 勻速飛行。 噴施方法：花期相遇情況下，母本抽穗 ３０％，父母本同時噴施“九二 ０” １２０ｇ／ ｈｍ ２ ，第二天人工單獨噴施父本 ６０ｇ／ｈｍ ２ ；隔日父母本再同噴 ２１０ｇ／ ｈｍ ２ ，如果父本高度不夠，再單獨噴施 ７５ｇ／ ｈｍ ２ 。 “九二 ０噴施效果以父本高出母本一個穗子的高度為佳。 噴施“九二 ０”后３０ｍｉｎ 內遇大雨，天晴后則需要補施 １／３ 用量。
３． １０　除雜
制種除雜雖然應該貫穿全過程，但在全程機械化模式中，需要減低除雜成本。 在父母本初花以前，去除異性雜株，可借助于無人機成像智能判別雜株型、抽穗期、育性、粒型、稃尖顏色等性狀，然后再規劃人工去雜路線，提高效率，將父、母本中的異型株連蔸人工拔除。 對于母本中的保持系，則在每天干粉前去除， 避免花粉散出。 田間雜株率降到０. １％以下即為合格。
３． １１　無人機輔助授
無人機輔助授粉是水稻全程機械化制種的關鍵技術，也是最重要的技術，授粉質量直接決定著制種產量。 進行輔助授粉時，飛行起落點設置到田塊 ３ｍ外的空曠區域，有效避免因飛行轉向時產生的巨大旋風導致稻株倒伏，或因植株靠得太近而因漿翼損傷。 無人機飛行坐標設置父本行的正中，高度距冠層 ３． ０ｍ，飛行速度 ５ｍ／ ｓ。 父本開花散粉后 １５ ～２０ｍｉｎ，且母本穎殼張開后，開始第一次趕粉；第一次授粉結束后觀看父本散粉情況，３０ｍｉｎ 后進行第二
次趕粉；根據天氣情況，實時進行第三次趕粉，與第二次趕粉相距 ３０ｍｉｎ 以上。 一臺無人機一天趕粉面積 １． ３ ～２ｈｍ ２ ，是人工趕粉的效率的 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，天晴后用無人機趕一次露水，待散粉后即可趕粉。
３． １２　機械收獲
趕粉結束后，使用收割機及時割除父本，并人工逐行檢查。 及時割除父本可以提高種子田通透性，改善肥水條件，提高種子飽滿度；同時也可防止后期收割父本時造成雜交種子脫落而影響產量；避免因父本收割不完全而影響種子純度。 種子八至九成熟時，使用久保田半入式收割機及時收割。 收割時選擇晴天待露水干后進行，轉運袋、轉運車、場地、初選設備、烘干設備、精選設備必須清理干凈，防止種子機械混雜。
３． １３　種子機械烘干
收獲后的種子應先清選 １ 次，進行分步烘干。種子含水量過大，先采用 ３５℃ 左右低溫熱風烘干，待種子的含水量降到 １６． ０％，再用 ４０℃熱風進行二
次烘干，至水分降至 １２． ５％。 種子冷卻后再進行清選和定量包裝，做水分、發芽率、凈度和純度檢驗，并登記入庫。
４　展望
插秧機的栽插效率是人工的 ５０ 倍，無人機的授粉效率是人工的 １５ 倍，全程機械化制種比人工制種成本節約 ５５００ 元／ ｈｍ ２ ，種子成本平均降低 １． ５ 元／ｋｇ。 “川香優 ２ 號”全程機械化制種技術的應用，極大地降低了制種成本，減輕了勞動強度，特別是在勞動力缺乏的農村，緩解了勞動力矛盾，提高了工作效率，增產增收效果顯著。