杂交水稻制种父本群体培养技术进展

熊 朝，吴 辉，刘 钊，张海清*，肖层林，刘爱民

（1湖南农业大学，长沙410128；2湖南隆平种业有限公司，长沙410007）

杂交水稻制种父本群体培养技术进展

熊 朝1，吴 辉1，刘 钊1，张海清1*，肖层林1，刘爱民2*

（1湖南农业大学，长沙410128；2湖南隆平种业有限公司，长沙410007）

杂交水稻制种父本群体培养目标是父本群体占地比小且有效花粉充足、父本群体花期较长且单位花粉密度大、异交态势理想且农艺性状优良。30多年来，杂交水稻制种父本群体在分期播种技术、育秧方法、栽插方式、施肥方式、花期调节技术等方面形成了一整套传统培养技术。针对杂交水稻制种机械化技术发展趋势，当前我国杂交水稻机械化制种父本群体培养技术取得了明显进展，未来有待进一步对父本群体机械化制种予以完善。

杂交水稻；制种；父本群体；培养技术；机械化

杂交水稻制种也称水稻异交栽培［1］，是以雄性不育系作母本、正常可育恢复系作父本，父母本按一定的行比相间种植，父本花粉在外力作用下飘散到母本柱头授粉，母本受精结实F1代种子的过程。父本群体是杂交水稻制种的两大主体之一，其群体质量的高低直接影响着制种产量和质量，主要体现在三个方面：一是通过对父母本群体的定向培养，协调其生长发育进程，保证群体花期相遇；二是培育父母本结构合理的群体，提供充足花粉；三是创造理想授粉态势，提高花粉利用效率。经过30多年的探索与研究，我国杂交水稻制种在父本群体培养技术上经历了一次性播种的父本群体制种初级阶段（1973～1980年）、分3次播种的父本群体制种技术提高与完善阶段（1981～1990年）、分1次或2次播种的父本群体制种超高产技术研究与应用阶段（1991年至今）三个阶段［2］，建立起了一整套劳动力密集型的制种技术，持续有效地保障了杂交水稻推广用种的需求和国家粮食安全。但随着我国农村劳动力的大量转移，这种用工多、劳动强度大、生产效率低、种子质量难以控制、产量难以稳定的传统劳力制种模式，很难适应杂交水稻产业的进一步发展［3～6］。积极寻求和探索杂交水稻机械化制种途径和技术，实现杂交稻种子高效益生产是我国杂交稻发展中亟需解决的问题［7］。作为杂交水稻全程机械化制种技术的关键之一，父本机械化种植技术可大幅增加父本种植的行数和父本行厢宽，提高种植效率。笔者拟在分析高产制种中父本群体培养目标，总结杂交水稻制种父本群体传统培养技术的基础上，对父本群体机械化种植技术的进展和未来设想进行探讨。

1 杂交水稻制种父本群体培养目标

杂交水稻制种是父本和母本按一定播差期播种、按一定的行比和种植方式相间种植于制种田，母本接受父本花粉结实种子，制种产量和效益高低是以收获母本结实的种子数量多少和质量高低来评价的。影响制种产量和质量的众多因素中，除天气因素外，还与父母本花期相遇程度、母本柱头外露率和活力、田间花粉密度（父本花粉数量）、母本颖花数、父母本异交态势等因素密切相关。其中父本有效花粉数量（花期相遇下的田间花粉密度）多少是决定制种产量的关键因素。因此在父母本群体的培养上，在确保父本群体能提供足够有效花粉的前提下，应尽可能减少父本的占地比。在制种实践中要协调好三大关系：父本占地率与花粉量的关系、父本花期与单位花粉密度的关系、授粉态势与农艺性状的关系。

1.1 父本群体占地比小且有效花粉充足

在确立父母本群体构成的关系上，首先要确立母本群体的主导地位，同时保证一定的父本群体数量［8］。父本栽插面积过大，有效穗过多，不仅造成花粉的浪费，还会减少母本的库容量而降低制种产量；栽插面积过小，则花粉量得不到保证，影响异交结实率，造成制种减产。根据父本每朵颖花的产粉能力和群体散粉特性，确定父本群体最低的有效穗和颖花数，安排父本群体栽插的下限面积，保证母本群体的主体地位。长生育期的父本，其占地比率以20%左右为宜［9］，短生育期和分蘖成穗率较低的父本占地比以25%为宜。父本花粉量是否充足，可以父母本颖花比来衡量，多年来高产制种田父母本群体的颖花比以1∶3～3.5为宜。高产制种父母本群体构成指标是，母本总颖花数3亿～3.75亿／hm2，父本总颖花数达到10 500万～12 000万朵／hm2，才能保证授粉时有足够的花粉密度［10］。

1.2 父本群体花期较长且单位花粉密度大

父母本花期相遇良好是实现杂交制种高产的前提［11］。生产中为了确保父母本能花期相遇，一般通过分期播种、分期移栽和其他培养措施来人为延长父本群体的抽穗开花历期。这虽然能够提高花期相遇的几率，但由于花期拉长，数量一定的花粉在单位时间、空间上的分布密度势必下降，可能导致异交结实率降低，影响杂交制种产量。在父本群体构建和培育过程中，首先确保父母本花期相遇良好，同时保证母本异交结实所必须的田间有效花粉密度。对生育期长分蘖强成穗率高父本的组合制种，父本开花历期大于10 d，父本比母本早0～3 d始穗，对生育期短父本的组合制种，父本开花历期在10 d左右，父本比母本迟0～3 d始穗，就能实现父母本良好的花期相遇［12］，花粉密度大于3～4粒／柱头花粉时能够保证比较高的异交结实率［13］。

1.3 异交态势理想且农艺性状优良

理想的授粉态势是提高异交结实的又一关键。父本花粉有一定的重量，并具有一定的粘着性［14］，杂交制种过程中要使有一定重量的花粉比较顺畅地从父本散落到母本柱头，要求父本穗层底部高于或平齐母本穗层顶部［15］，而且父本的倒1～3叶长度适中。籼型不育系一般有卡颈的现象［12］，生产中通过喷施“九二○”解除卡颈促穗粒外露，达到理想的授粉态势。喷施“九二○”后母本株高一般在100 cm左右，株高增高约50%，从而导致群体抗倒伏性能降低。为了协调授粉态势和抗倒伏，一般要求父本穗层高出母本穗层10～15 cm即可［16］。父本一般生育期较长，同时为了满足高产群体的穗粒要求，在生育后期一般需补施肥料，可能会导致冠层叶片的偏长，给花粉飘散造成障碍。短生育期组合的亲本，父本生长较弱，顶部叶片短小，倒3叶是后期光合产物的主要供应者，叶长过短（＜8 cm）将影响父本花粉的发育和有效供给［16］。

2 杂交水稻制种父本群体传统培养技术

为了实现杂交水稻高产制种，30多年来已形成了一系列父本群体培养技术和方法，主要有分期播种相间栽插、多种育秧方法、多种栽插方式、偏施肥等。

2.1 分期播种技术

分期播种相间栽插，是确保父母本花期相遇的有效措施。在杂交水稻制种技术完善与提高阶段，由于制种组合单一，母本栽培采取的是大田靠发的技术措施，为了使母本“头花不空，盛花相逢，尾花不丢”，父本群体一般采用分3次播种的三期父本，播种量比例为1∶3∶1［17］。随着研究的深入和人们对杂交组合生长发育特性的逐步认识，针对长生育期父本组合，许世觉提出了“父本靠发不靠插，母本靠插不靠发”的栽培技术路线［12］，母本开花集中，花期缩短，父本播种改3期为2期。1987年湖南提出了“1期父本”和“母本靠插不靠发，父本插发并举”的超高产栽培技术措施［18］，母本开花进一步集中，盛花期花粉密度进一步加大，异交结实达到60%左右。由于一期父本花期过于集中，且父本生育期易受多种因素的影响，生产实际中多采用分2次播种相间栽插的二期父本群体制种，以保障父母本花期相遇，降低制种风险。

2.2 育秧方法

秧苗素质是父本高产制种群体构建和父本稳健生长的基础，适宜的育秧方式能使秧苗素质得到改善。对不同播差期的组合宜采用不同的育秧方法，对父母本播差期在16 d以上的、父本生育期长的制种组合，父本宜采用两段育秧方法，能显著提高父本秧苗素质［10］、培育整齐一致秧苗、缩短父本在大田单独生长时间。对父母本播差期在0～15 d、父本生育期较短的制种组合，父本宜采用湿润育秧法［8］，实现父母本基本同期移栽至大田。对父母本播差期倒挂的组合，父本宜采用旱育秧小苗移栽的方法。因此，不同的组合制种宜采用适宜的父本育秧方式，以方便父母本群体协调培管和父本群体的培养。

2.3 栽插方式

根据父本的生育期、分蘖成穗和抽穗开花散粉特性以及人工授粉方法，制种父本群体可选用4种方式：单行父本、小双行父本、大双行父本、窄（假）双行父本［8］。单行父本群体适宜于生育期长、分蘖力强、成穗率高的恢复系，并采用绳索赶粉、单杆赶粉；大双行父本群体适宜于生育期长、分蘖力强、成穗率高的恢复系，采用双杆推粉辅助授粉；小双行和假（窄）双行父本群体适宜于生育期短、分蘖力较弱、成穗率偏低、抽穗开花整齐的恢复系，采用绳索或单杆赶粉。

2.4 施肥方式

父本偏施深施肥，是调节父本群体组成和稳定生长发育的有力措施。大田生产中父本生育期一般较母本长，而且父本生育期的变动主要是营养生长期［11，12］，为了保证既搭建起高产制种的苗架，又能保障父本群体稳健生长，必须针对不同生育期特性和分蘖成穗特性的父本，采用定向定量的施肥技术。父本生育期长的制种组合，在保证父母本施用相同种类和数量的底肥基础上，父本移栽至大田后施速效肥，促进分蘖和早发；在生育中期对生育期长的父本采取将尿素、钾肥或复合肥与细土做成球肥施于父本间的方式，对生育期短的父本群体采用撒施的方式将尿素、钾肥施于父本行；在幼穗分化前后，根据生育状况，补施钾肥和尿素，保证幼穗分化的营养和增强茎秆的抗倒伏能力。通过偏施深施肥使父本能在较低的占地比下培养更多苗穗、更多颖花和长花期的健旺群体。

2.5 花期调节技术

花期调节是父母本花期相遇的保障措施，且贯穿于制种的全过程。由于父本群体占地比小、群体数量少，调节花期的技术措施大多是施用在父本群体上。其花期调节方法可分为两大类。一类是推迟生育进程的方法，主要有：在早期可采取延长秧龄、增大栽插密度、隔夜秧、伤根、割叶、推迟施肥等农艺和物理的措施，在中期（幼穗分化前后）采取重施深施氮素肥料、喷施多效唑、深中耕、重晒田、割叶或割假茎等农艺、化学、物理的方法；在后期（幼穗分化后期）可采取拔苞、刈割再生等物理的方法。另一类是提早生育进程的方法，主要有：在早期可采取适龄移栽、密植、早施肥等方法，在中期采取控制氮肥增施磷钾肥、轻晒田或不晒田等措施，在中后期可采取喷施磷钾肥、喷施微量赤霉素等化学的办法。鉴于推迟生育进程的调节效果要明显强于促进生育进程的措施，花期调节技术以推迟抽穗和延长花期的调节措施为主，以提早抽穗和缩短花期的措施为辅。

3 杂交水稻制种父本机械化种植技术

我国于1981年就开始了杂交水稻机械化制种探索，先后有机械采粉授粉装置研究、利用生物技术或者特异农艺性状的父母本混植法制种［19，22，21］的设想和研究等。由于水稻花粉体积小、体外存活时间短，不便于采集和储存，至今机械采粉授粉装置尚没有应用的报道，仅停留在论文和专利中。父母本混植法的机械化制种要求制种组合的父本或母本有显著差异的特异性状（如颖壳颜色、谷粒大小或对某种除草剂敏感等），且生育期一致或者相近，该方法目前尚在研究中，应用有其局限性。我国企业和研究单位在整地、育秧、插秧、喷药、喷施“九二○”、收割、干燥等环节开展了系列适合机械化操作的技术研究［22～24］，研发了一些授粉和喷药的专用装置［25，26］，为实现父母本分植法的机械化制种提供了技术装备基础。2010年以来，我国应用无人直升机的农用航空植保技术发展迅速，袁隆平农业高科技股份有限公司利用农用航空植保无人直升机辅助制种授粉试验获得初步成功，在大幅增加父本和母本相间种植行数的试验中，获得了与人工授粉方式同样的制种产量，提出了全程机械化制种技术并开展系列技术研究，其中父本群体的机械化种植和收割技术是杂交水稻全程机械化制种中三大关键技术之一。

目前杂交水稻父本机械化种植技术仍面临一些问题。由于父本机械化种植均需一次性栽插和直播，如何在一次性栽插或直播的方式下，培养花期长、花粉量足的父本群体困难颇大，传统分期播种分期相间栽插、两段育秧、偏施深施肥技术也难以直接应用。采用机插秧技术，由于秧盘育秧播种密度大，秧苗生长空间小，营养竞争强烈，秧苗素质较差；一般3.0叶左右移栽，限制了秧龄弹性，降低移栽作业安排的灵活性和抵抗不良气候的能力，对播差期较长的组合制种，会导致父本在大田单独生长的时间比较长，给田间管理带来诸多不便。所以制种父本机械插秧如何培管也是一个难题。另外，不同的恢复系父本因生育期、分蘖成穗和抽穗开花特性的差异，须采取不同的栽插密度，因此需要配套不同行距规格的水稻插秧机或直播机。

针对上述问题，要实现杂交水稻制种父本群体机械化种植技术，可从以下几个方面开展试验研究。

（1）针对不同特性的恢复系父本，选用行距20 cm、25 cm、30 cm三种规格的水稻水田插秧机或直播机，并进行适用性研究。

（2）通过缩短父母本播差期、发芽种子和干种子混播、烯效唑浸发芽种等措施，研究父本分期播种分行相间一次栽插或直播的机械种植效果；试验在不同生育期割叶处理对生育进程的影响等，探索出既能延长父本群体抽穗开花历期、又能满足制种田间花粉密度需求的父本培养技术。

（3）引进缓释或控释复合肥技术，研制与插秧或直播同步施肥插秧机具和水稻直播机具及配套技术。

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Research Progress of Male Parent Population Cultivation Techniques for Hybrid Rice Seed Production

XIONG Chao1，WU Hui1，LIU Zhao1，ZHANG Hai-qing1*，XIAO Ceng-lin1，LIU Ai-m in2*
（1 Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China；2 Hunan Longping Seed Industry Co.，Ltd，Changsha，Hunan 410007，China）

Basing on the overview of techniques and objectives for male parent population cultivation and the trend of mechanization in hybrid rice seed production，the prospects of themechanized seed production techniques in themale parent population cultivation of the hybrid rice production is proposed.

Hybrid rice；Seed production；Male parent；Cultivation techniques；Mechanization

S511.032

：A

1001-5280（2014）02-0207-04

10.3969／j.issn.1001-5280.2014.02.24

2013 11- 29

熊 朝（1986-），男，湖南益阳人，硕士研究生，研究方向：杂交水稻机械化制种。*通信作者：刘爱民，男，研究员，研究方向：种子科学与技术，Email：lam＠lpht.com.cn。

国家科技支撑计划课题（2014BAD06B07）。