杂交水稻制种机械授粉研究现状和发展策略探析

周红霞

摘 要：杂交水稻的生产中过程中，制种属于重要组成部分，而授粉又是制种过程中关键环节，对水稻制种产量与效益有显著影响。本文通过对授粉技术的特征及目前广泛应用的种类进行总结，探寻目前广泛应用的授粉装备存在的缺陷，提出授粉技术应该朝着机械化和多用途化方向综合发展，并对达到这一目标提出相应对策与建议，以期为杂交水稻的制种产业的发展提供有力参考。

关键词：杂交水稻制种；机械授粉研究现状；发展策略

一、授粉机械化在杂交水稻培植中的重要性分析

杂交水稻在生产中主要由育种、制种、育苗、栽种、田间管理和收割等，其中制种是一个重要部分，授粉对确保制种成功起着关键作用。充分与均匀授粉可以确保种子结实率，提升制种质量与产量，不断有效提高水稻产量。为达到这个目标，各国科研人员都做出大量研究与尝试，从早期的人力式授粉到20世纪90年代的采粉、贮藏和喷粉方式授粉，再到这几年的养蜂、风机授粉和美国的小型飞机授粉的等，但因为受粉技术性强和质量要求较高，其效果不理想，制种产量也不高。现代农业在发展中对杂交制种越来越重视，授粉机械化对于提升授粉率和增产增收是一个重要手段。

二、杂交水稻的授粉研究现状分析

1.杂交水稻授粉原理

水稻授粉属于非严格自花授粉，天然杂交率通常在0.2到4%范围内，最高是5%，要达到杂交制种，必须实施异化授粉，使父本雄蕊花粉接触到母本雌蕊的柱头，这样结实的种子才可能有父本和母本优良性状，生长成优质和高产水稻。所以，只是依靠自然授粉不能满足水稻制种的要求，必须实施辅助授粉，才能实现每个雌蕊上最少有3粒花粉，保证杂交种子的较好结实。

2.杂交水稻授粉需求分析

杂交水稻的授粉技术要求和精度要求高、时间要求比较紧，受到气候影响显著。水稻的花粉花期较短，一般每天有1.5h到2h开花时间，花粉寿命比较短为4到5分钟，所以必须在较短时间内做完授粉作业。现在使用的人工授粉方式有人力式与机械式，人力授粉是劳动密集型的产业，作为早期授粉方式，在我国等人力资源比较丰富和机械化水平比较低水稻制种区获得广泛应用。这种方式得到的种子质量好，单位产量也比较高，缺点是劳动强度较大和生产效率较低，越来越不适应现在制种的发展要求。现在美国等个别进行水稻制种发达国家与地区开始使用机械授粉，机械授粉主要有碰撞式与气力式两种，碰撞式会在较大程度上损伤植株，在生产中常用的是气力式，像美国选择小型飞机进行制种授粉，是以气力式原理为基础。机械授粉效率高、人力成本低、操作简单、适应于制种规模化的发展，但是研发授粉机械时技术要求较高、所用授粉机型少和授粉达不到预期效果。

三、杂交水稻制种机械授粉的发展策略探析

授粉原理和分类。授粉机械化是促进制种产业向前发展的保证。现在使用的授粉机械根据其工作原理，可以分成碰撞式与气力式两种。碰撞式模拟人工竹竿“赶粉”，通过和茎秆接触时振荡作用，把花粉扬出，在风力和碰撞产生气流条件下飞散出去，落在雌蕊上。震荡一般作用在茎秆上部，一般需要重复震荡，增大花粉密度。这种方式特点是：机械制造容易和操作方便，但花粉散落不均匀问题明显。花粉传播半径随震荡力增大而增大，对植株造成损伤也会增大。气力授粉根据风媒授粉机理，弥补风力和风量的变化，采用风机产生不断和稳定气流，达到定向和定量授粉目的。水稻是禾本科植物，花粉粒小干燥、光滑和质量轻，适合气力授粉。实际中机械授粉通常是以气力原理为基础，像采粉、贮存和喷粉方式授粉和风机授粉等。采粉、贮存和喷粉是制种研究早期选择的授粉方式。当时没有解决“父母本的花期和花时不遇”问题，用机械采集花粉，并低温贮藏，在不育系花期最适合授粉时间把贮藏花粉和其培养基溶液，经过稀释雾化喷洒出去，花粉落到母本雌蕊上实现授粉。该过程中工序复杂、处理不合理容易破坏花粉、长期贮藏降低其活性，制种产量达不到预期目标。经过科技人员的努力，采用预测好父母本花期、施肥、浇水调节、喷洒九二零等办法调节花期使其相遇，把便携式风机安装到行走装置上，利用其产生气流把花粉吹到母本雌蕊上。和采、贮、喷方式比起来，气力式更有实时性，操作容易和花粉活性强，制种的质量与产量得到提高。气力授粉指风机或者风管产生和植株垂直气流，其风速与气流方向都可调、流量与气压稳定和散布均匀等优点。

制种机械授粉的发展策略。探索各种机械授粉模式科学性，不同机械方式不但影响到生产效率与人员劳动强度，还显著影响到制种产量。因为水稻花粉很小，直径是50到60微米，肉眼辨别不出授粉后其分布情况，因此现在选用机械授粉模式有一定盲目性与随机性。对哪种授粉方式产量高，什么方法可以得到理想产量，和造成制种低产后果没有进行研究。应该增强不同机械方式科学性研究，对比飞机授粉和风机授粉及别的方式效果，探讨比较理想的方式。另一个是研究2种或者超过2种单个装置组合效果，例如碰撞和气力组合能否实现更满意效果。

探讨不同机械方式适应性。长期困扰机械装置适应性主要表现在是否下田作业，这两种都有各自利弊。选择下田作业授粉效果较好，但是田中禾高和密度大，机械与人行走困难、且生产率低，还有机械压禾发生。田埂上作业时有效率高和劳动强度低优点，但是可能引起授粉不均匀。而且现在很多制种田没有机耕道，机器在田埂上较难行走。飞机授粉效果还没有定论，而且购置飞机与作业成本较高，在国内普遍推广难度大。机械授粉适应性是一项系统工程，关系到农业、农机、水利和国土等。迫切需要解决问题为整理制种田与加修机耕道，制种基地应该建成高标准农田，确保土地平整、规则、田间道路畅通有利于授粉机械的操作。农艺应尽量和农机结合，以适合机械授粉需求，插植父母本过程中，要详细考虑适合机械授粉插植密度、方式和父母本比例，要给机械授粉提前留出工作空间等。

四、总结

我国对于杂交水稻而言是诞生地，也是该种水稻种子最大制种国。为提高制种产量与经济效益、降低劳动强度。开发与推广对受粉机械运用有很重要意义。和发达国家比起来国内授粉装备表现出很落后，现在使用授粉装备有效率低、劳动强度高、授粉不均和破坏植株等，对授粉效果存在一定盲目性与随机性，要在理论研究与设备研发上增强攻关。

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