辽宁三系杂交粳稻规模机械化制种技术研究

张满利，李全英，李如海

(辽宁省水稻研究所，沈阳 110101)

杂交粳稻作为杂交水稻的一部分，其发明和应用使籼稻基因成功导入粳稻中，丰富了粳稻的遗传背景，使常规粳稻在产量上得到了进一步的提高，但杂交粳稻发展比较缓慢。制种技术落后一直是限制杂交粳稻快速发展的重要原因之一，杂交粳稻科研人员不断总结杂交粳稻的育种理论与经验，进行高异交杂交粳稻亲本创制，完善适合新形势下三系配套制种技术体系，初步形成了丹东、锦州大面积规模机械化杂交粳稻制种基地，使天隆优619、5优280、辽优9906、粳优653等在生产上得到了很好的应用。通过总结辽宁地区近年来机械化制种的发展应用，探讨未来杂交粳稻的制种技术的发展方向 。

1 制种基地选择

制种隔离采用空间和时间的隔离方式，一般以空间隔离为主，适合机械化制种基地应具备良好的自然隔离条件，周围100 m内没有其它水田，最大限度的保证种子纯度。制种基地应具备良好的道路交通条件，田间高差较小，没有电线杆、树木等障碍物，田间垂直于插秧方向每隔150～200 m预留农机作业道，用于机械化拉粉作业。同时土质肥沃, 耕作性能好, 排灌方便, 旱涝保收, 稻田无检疫性病害，无杂草稻等。在扬花期日均温度26～28 ℃，相对湿度85%左右，昼夜温差8～10 ℃，光照充足无大风，辽宁中部和中西部稻区较为适合杂交粳稻制种基地的建设。丹东地区由于具有较长的无霜期，为时间隔离提供了保证，该地区规模机械化制种可以采用不同播始历期的水稻品种，保证杂交粳稻亲本的出穗时期与生产田的出穗时期相差15 d以上，也可以保证种子纯度；该地杂交粳稻制种采用时间隔离技术已经成熟，并形成了大面积规模机械化高产制种技术基地。

2 规模机械化制种技术

2.1 工厂化育苗技术

工厂化育苗技术具有温度可控性好，苗期叶龄生长平稳，容易观察等特点，为杂交粳稻规模机械化制种技术的发展提供了保证。当外界气温稳定通过5 ℃时即可播种。父本母本需要错期，在不同大棚播种，采取机械自动化流水线作业，每盘播量干籽100～110 g，装育苗基质厚度2.5 cm，覆土厚度0.5 cm，要将种子盖严，没有露种现象，浇足底水。出苗后，叶龄在1～2片叶时，温度控制在28 ℃；2～3片叶时，温度控制在25 ℃，3～4片叶，温度控制在22 ℃。4.5片叶进行插秧，插秧时保持父母本合理的叶龄差。

2.2 机械化插秧及制种高产群体的构建

良好的花期相遇和群体结构是机械化制种的关键因素，受温光条件和生育进程的限制，辽宁地区的父母本双亲最好在5月底之前完成插秧，以保证充足的分蘖时间。在保证父本花粉量充足的情况下，母本群体越大，接受花粉的能力越强。同时研究发现水稻制种产量构成因素贡献最大的是有效穗数、结实率、千粒重[1]，有效穗数是制约制种产量的最主要因素。目前辽宁地区普遍采用机械插秧的方式，父本∶母本行比为2∶6，父本插秧密度为30 cm×16 cm，每穴3～4株，母本插秧密度为30 cm×12 cm，每穴4～5株，父本插秧5.2万穴·hm-2，母本20.8万穴·hm-2，分蘖后父本有效穗数大约为78万·hm-2，颖花数为1.25亿·hm-2，母本有效穗数为312万·hm-2，颖花数为3.74亿·hm-2，盛花期父本每天开花2 000万朵，母本7 800万朵，可以满足母本有效需求。颖花比为1∶3，栽植面积比为1∶3，厢宽2～2.1 m。如果制种基地稳定，可以引进25 cm行距的插秧机，将进一步提高母本密度12%左右，提高产量8%以上。制种过程中要求父本穗层高于母本穗层, 一般高出10～15 cm即可。

2.3 确定播差期的方法

在杂交粳稻制种过程中, 大部分父母本不能同时播种。在大面积制种前，应在工厂化育苗技术条件下，在制种基地进行亲本生育期测定，根据父母本的生育特性，采用多点次、不同插播期的试验，同时记录每天温度，获得详实的父母本播始历期和叶龄生长规律，找到父母本最佳的错期播种时间。出苗以后应根据苗期的叶龄变化动态，推算父母本的插秧间隔时间，使双亲播插期更符合实际生产需要。目前辽宁地区恢复系一般采用两期父本，播期相差7～10 d，母本进行一期播种。由于父本穗子较大，理想的花期是父本比母本早出穗1～2 d，二期父本比一期父本出穗晚2～3 d较为理想。

2.4 花期预测与调节方法

有了比较准确的播种、插秧差期，可为花期相遇打下基础，但气候的年际间变化也会对父母本的花期造成影响，合理的花期预测及调节尤为重要。在大面积机械化制种田间下，花期预测以叶龄法、幼穗剥查法为主，播始历期推算法为辅。插秧时选择有代表性的地块设调查点，一般每5 hm2设1个调查点，准确标出10株母本，10株父本的插秧叶龄，以后每隔7 d调查1次。辽宁地区7月中旬开始进入幼穗分化期，根据幼穗分化的8个不同时期特征，每隔3 d选取田间代表植株进行幼穗剥查，结合亲本播始历期，进行始穗期预测。

经过花期预测，父母本花期相差3 d以上，应采取促控措施，花期调节的主要有肥料调节和植物生长调节剂调节。肥料调节在幼穗分化Ⅳ期以前, 重施用速效氮肥150 kg·hm-2，结合控水，可以推迟花期2～3 d。植物生长调节剂幼穗分化Ⅳ期以前一般使用磷酸二氢钾，幼穗分化后期，主要使用赤霉素、碧护和磷酸二氢钾混合法等，可以提早出穗3～4 d。花期调节时间在幼穗分化时期越早效果越好。

2.5 赤霉素喷施技术

喷施赤霉素是杂交水稻制种夺取高产的重要技术措施之一[2]。赤霉素的喷施时间应严格掌握，过早喷施(抽穗5%以下)，只拔杆不拔穗，过晚喷施(抽穗15%以上)，由于植株老化，效果不好。杂交粳稻在花期相遇较好的情况下，赤霉素的喷施一般抽穗5%～10%时单独喷施父本1次，用量为15 g·hm-2，次日采用无人机父母本全喷1次，用量22.5 g·hm-2。喷施要求顺风避雨, 如喷施2 h内下雨要重喷。采用农用无人机喷施赤霉素剂可以使异交结实率最大增幅达9.79%[3]。最佳授粉姿态为父本高出母本10～15 cm。

2.6 机械化授粉技术

机械授粉是提高杂交水稻制种结实率和产量的有效措施之一[4]，父母本始穗后即可进行拉粉作业，辽宁地区杂交粳稻父本受籼粳成分的影响一般开花较早，拉粉时间以母本盛花期开始进行，在气候条件较好的情况下，10：30时以后要严密观察母本开始时期，一般在母本盛花期开始作业，拉粉一去一回为1次作业，每次间隔30 min，根据母本开花习性不同，每天进行3～4次拉粉作业。

机械化制种授粉技术普遍采用无人机和拖拉机进行，无人机技术由于传统的小型植保无人机风向是向下的，容易造成花粉损失，且无人机的续航能力较低，技术要求较高，应用较少。目前辽宁地区与天津、上海等地区，采用拖拉机进行拉粉作业，与传统人工相比，2台拖拉机可以满足30～35 hm2的作业需求，而2个人力只能满足3.3 hm2左右的作业，且拖拉机速度均匀，速度可控，可以保证花粉以最佳姿态散出，采用拖拉机授粉可以提高8%左右的异交结实率，降低授粉成本85%以上。

2.7 叶龄施肥技术

根据水稻的需肥规律，科学施肥可以提高肥料利用率，保证植物生长所需的养分。一般采用施肥机械翻地前基肥施水稻专用复合肥450～525 kg·hm-2，氯化钾150 kg·hm-2。母本插秧后7～10 d，母本叶龄在6.5片叶左右时追施硫酸铵150～225 kg·hm-2。6月中旬分蘖高峰期，母本叶龄在8.5～9片叶时，根据田间长势施用尿素150～225 kg·hm-2，水稻专用复合肥75 kg·hm-2，促进分蘖。叶龄在10片叶以上或6月20日以后，除调花期外，不再进行氮肥施用，以免对花期造成影响。7月中旬叶龄在12片叶左右时施用钾肥45～60 kg·hm-2，增加千粒重。

2.8 病虫草害综合防控技术

根据水稻和田间杂草的生育特点，采用病虫草害综合防控技术，可以降低生产成本，提高防治效果。

插秧前3～5 d，大田结合整地采用60%丁草胺1 500～2 250 mL·hm-2+12%农思它3 000～3 750 mL·hm-2甩施封闭除草，田埂采用30%农达200 mL兑水15 L喷雾，去除杂草，效果较好。

插秧后7～10 d采用60%丁草胺1 500～2 250 mL·hm-2+10%农得时300～450 g·hm-2进行2次封闭除草，可以有效地防治整个生育期杂草危害。

插秧前3～5 d，在苗床上每1 hm2插秧用苗(大约375盘)采用康宽112.5 mL+25%噻虫嗪90 g，兑水225 kg，混拌均匀，采用喷壶喷淋，防治一代螟虫、稻水象甲和潜叶蝇，可以减低田间劳动成本。

破口前3～5 d，结合植保无人机，采用康宽112.5 mL·hm-2+25%噻虫嗪60 g·hm-2+27%谷菲扬900 mL·hm-2+24%塞氟酰胺300 mL·hm-2，综合防治稻瘟病、稻曲病、纹枯病、二代螟虫、稻飞虱等田间主要病虫害[5]。

2.9 去杂保纯技术

规模机械化杂交种子生产纯度的核心在于亲本的纯度，恢复系的纯度要达99.99%以上，不育系制种田纯度要求为99.9%以上。良好的亲本纯度是杂交粳稻规模机械化生产的前提。辽宁地区三系粳型不育系提纯一般采用单株选择，成对杂交，育性鉴定，套袋繁原原种，单株原种繁殖，低插秧苗数、低密度生产种繁殖等，解决不育系纯度问题。恢复系中一般包含分离变异株和异品种，对于柱头外露较高的恢复系要进行适当的空间隔离，单株插植等技术，一次繁殖原种，多次使用的方式，可以解决恢复系变劣的问题。在制种田间，父本在分蘖期和始穗扬花期去杂， 母本则在始穗期、扬花期和成熟期去杂。去杂保纯措施须贯穿制种实施的全过程。去杂保纯要及时、彻底、谨慎处理，避免杂株串粉。

2.10 适时收获技术

杂交粳稻母本籽粒黄熟含水量在22%左右时即可进行收获，采用2台收割机轮流作业，分别进行父母本的收割，收获的籽粒父母本要用不同颜色的袋子单独存放，防止混杂。收获后的种子进行40 ℃以下低温烘干，以保证种子活力，减少爆腰率。待水分降到14.5%左右时，即可入库保存。

3 讨 论

伴随农村新型经营主体的形成，传统的“公司+农户”制种模式已远远不能满足杂交粳稻种子生产的要求。家庭农场和农村合作社逐渐参与到制种行业中，机械插秧[19]和机械赶粉已登上历史舞台，辽宁地区已经形成了工厂化育苗+机械化插秧+病虫害综合防治+拖拉机田间拉粉+机械化收获的一整套机械化制种技术，同时杂交亲本的异交结实有了较大幅度的提高，大大降低了种子生产成本，辅以精准的叶龄施肥技术，花期预测调节技术，赤霉素喷施技术，大面积制种产量普遍已经达到2 625 kg·hm-2以上，高产组合已达4 500 kg·hm-2以上，并形成了稳定的杂交粳稻种植区域。目前生产上辽99优15、辽优9906、粳优653、天隆优619等推广势头良好，给北方杂交粳稻的发展注入了新的动力。

未来杂交粳稻要更加适应机械化的生产作业，需要培育父母本生育期相当，可以进行同播同插的杂交粳稻组合，同时父本或母本可带有典型标记，如叶鞘颜色不同、叶片颜色不同、叶片宽窄不同等，降低混杂几率，提高机械化作业效率；随着第三代工程杂交水稻的研究，农业与生物工程技术相结合，混合制种技术必将成为未来杂交粳稻发展的方向，为杂交粳稻规模机械化的发展提供更大的空间。