有色恢复系三系杂交水稻混植制种技术初探

刘文江，曾宪平，高方远，吕建群

(四川省农业科学院作物研究所，四川 成都 610066)

杂交水稻的优势和广泛应用，为粮食增产、农业增收、国家粮食安全等方面做出了巨大贡献。然而，受到各方面因素的制约，杂交水稻制种的具体操作过程，从应用之初至今40余年，基本没有改变。这一繁杂又费工费时的生产过程，决定了种子生产的高强度、低效率和高成本[1-3]，这也一直是杂交水稻制种无法走出的困局。

国内外对此也开展了不少研究。主要分为两种途径：一是配合机械、直播、抛秧技术，简化或用机械进行育苗、移栽、辅助授粉过程；另外一方面，就是通过选育对除草剂敏感、自身雌不育、粒型颜色特异的恢复系，进行混植制种后再去除恢复系，达到机械化、轻简化的目的。但基本上都仍然处于研究试验阶段，未得到大面积应用[1-3,6-11]。

四川省农科院作物所从20世纪90年代开始，也针对这一困局进行设计和准备，希望选育出优良隐性有色亲本，配制出优良杂交组合，利用父母本谷粒色差，通过混合种植、机械混收、色选这一过程，实现杂交水稻制种的轻简高效和全程机械化[4]。经过20多年的努力，终于取得了突破性进展，选育出了一批遗传稳定、谷粒颜色稳定均匀(F1无色)、株叶型适宜、开花习性好花粉量大、抗性好、配合力及经济性状优良的恢复系成恢51430等。

从2017～2019年，选用生产上应用较多、综合性状优良的不育系，进行混植制种初步研究和小面积示范，取得了初步成功，可以为后续研究及大田生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

混植制种专用金色壳恢复系：成恢51430。该恢复系株高较高，直立性较好，长势旺盛，穗大粒多，花时比一般恢复系早0.5～1h，开花习性好，花粉量大。

选用生产应用较多、不同播抽期的优良不育系。四川省农科院作物所选育的“川康606A”和“川作891A”、内江农科院选育的“内香6A”和“千乡059A”、广东农科院选育的“广8A”、乐山农科院选育的“乐3A”，这些不育系株高均比成恢51430矮20～30cm，与该恢复系组合，有利于授粉。

1.2 方法

1.2.1 基本情况 本试验于2019年在新都市四川省农业科技示范园进行。分为父母本先后直播及母本直播父本抛秧2种方式，面积共0.2hm2。

亲本用量：恢复系(父本)0.5kg/667m2，不育系(母本)3kg/667m2。抛秧父本：1kg父本60个秧盘(8×16，128孔，尺寸：25cm×50cm)。

1.2.2 田间操作 亲本直播/育秧的田块准备、种子处理、播种、封闭除草剂施用、施肥、管理，均参照“麦油后水稻直播技术”[5]及一般水育秧方法进行。制种田按3m左右宽理浅沟，可排除余水并作为人工播种、去杂等操作走道。播种均为人工撒播。播种日期及始穗期等参考表2。父母本先后直播：第一个亲本(父本)播种后，按一般直播管理。播第二个亲本(母本)前1d，排干田间积水，播种当日直接撒播即可。田间管水以第二个亲本(母本)为准，至幼苗立针前，保持土壤湿润而田面无积水。幼苗立针后按水稻直播方法管理。母本3～4叶期，用“新稻笑”选择性除草剂1次。父本抛秧母本直播：做好秧厢，将秧盘并排紧密放置于秧厢面上，用厢沟稀泥填满孔洞，抹去上面多余泥浆，父本均匀撒播在秧盘上。母本同上面“田块准备”，按“水稻直播方法”按时直播即可。在4～5叶左右(5月18日)，将父本均匀抛植于制种田，结合母本生长情况，浅水返青。乐3A制种部分，先父本抛秧，播母本前1d排干水，均匀撒播。

后续按一般水稻直播及田间管理进行。

1.2.3 纯度检查、920施用及辅助授粉 在父本/母本始穗期，检查亲本纯度情况，沿走道去除恢复系、不育系中的杂株。

“920”的施用，以早的亲本为准，分组合分别喷施。在较早亲本始穗10%左右喷施1次(用量2～4g/667m2。根据另外亲本的花期调整用量)，之后隔1d，再喷施“920”1次(用量2～8g/667m2，根据另外亲本的花期调整用量)，后续根据亲本播抽期差异再分别处理。如：成恢51430/川康606A，即在7月24日第1次喷施“920”(3g/667m2)，7月26日再喷施“920”1次(6g/667m2)。总原则为：要兼顾两个亲本的播期差异对“920”的敏感差异，既要适当拉出穗子，又要保证植株不太高影响其他。

喷施结束后第2d，开始进行人工拉绳辅助授粉，连续1个星期左右结束。

1.2.4 取样拷种 种子成熟时，取1m2(3次重复)进行母本穗数考察和拷种；量取20m2进行父本穗数考察，并取5穴父本进行拷种。

1.2.5 收获色选 辅助授粉结束后20d左右，种子成熟，用专门清理过的小型水稻联合收割机一次性混合收割脱粒。再用“中瑞微视”6SXZ-136型色选机进行色选分离，获得高纯度种子和父本稻谷。对父本稻谷和种子分别称重。

2 结果与分析

2.1 制种效果

2.1.1 从花期看 本试验花期相遇较好，基本同期或母本早1～2d，仅川作891A迟了3d，对结实有一定影响。与相同组合育苗移栽制种比较，亲本播抽期一般提前1～2d。

2.1.2 从穗粒结构看 母本种子结实率基本在20%以上，有效穗为15～20万/667m2左右。父本结实率80%左右，基本情况有效穗为3.5万/667m2左右。从产量看：父母本先后直播方式，2个组合平均产量137.1kg/667m2。父本抛秧母本直播方式下，4个组合平均产量108.58kg/667m2。最高的是川康606A/成恢51430，达到158.7kg/667m2，最低的是川作891A/成恢51430，仅67.3kg/667m2。而父本稻谷产量，2种方式下分别为151.2kg/667m2和140.8kg/667m2。

表1 混植制种有关数据

表2 混收种子的色选效果

2.2 种子色选效果。

由于父本谷壳颜色鲜艳，与母本谷壳色差很大，色选非常容易。从表2可以看出，经过色选机色选1次，从粒色上种子纯度就已经达到了98.07%，可以满足生产使用标准(96%)；再次色选后，纯度可以达到99.86%，父本谷粒已很难看到。说明色选效果完全能达到生产需要。

同时，从混合稻谷中选出的父本谷粒，也对其中的种子比例进行了调查。第1次色选后，其中种子比例9.69%。再次色选后，其中种子比例为1.02%，而且父本中的种子，很大部分都是霉烂、变色等种子，说明色选不会造成种子浪费，反而还能同时清除劣质种子，提高种子质量。

2.3 与传统制种方式比较

根据笔者调研及试验记载,参考以往资料，在不考虑土地租金情况下，对本文2种混植制种方式与传统育苗移栽制种方式下的部分成本，进行了整理对比(表3)。

2.3.1 人工用量及花费仅为传统方式的2/3左右 如果采用无人机播种、无人机辅助授粉(本文制种方式更有利于无人机授粉)[6]，人工将进一步减少。可以大大缓解农村劳动力不足和传统制种方式人工成本过高的难题[8]。

2.3.2 混植制种工作效率大幅度提升 传统水稻制种用工最集中的就是移栽，平均每667m2本田需要3～4个工，造成短时间极大的用工荒。而本文制种方式不用栽秧，更不用父本、母本分开移栽，最集中的就是本田开沟和播种，平均每667m2不到1个工就可以完成，是传统方式的3～4倍。将对稳定制种面积、提高制种质量等方面起到重要作用。

2.3.3 收益大幅提高 目前,四川制种保底收购价2200～2800元/667m2左右。按产量200kg/667m2、保底收购价2500元/667m2计算，种子收购成本12.65元/kg，除去表3成本，再除去亲本种子、本田旋耕平整、病虫害防治、920等同等成本约400元/667m2，纯收益约400～500元/667m2左右，与以往调研基本吻合[12]。

本文混植制种方式，种子收购成本12.65元/kg，以“川康606A/成恢51430”组合来算，收益2007.56元/667m2，扣除表3成本及亲本等同等成本400元/667m2，收益为500元左右。

本次混植制种仅是初步试验，再进一步做好操作过程，产量可达到200kg及以上[6]，再简化操作(不用开沟)和使用无人机，实际成本可进一步降低至1200～1500元/667m2以下。这样，收益将是传统制种的1倍以上，这将极大提高制种农户的积极性，为稳定制种面积和提高质量等有重要作用。

表3 3种杂交水稻制种方式的部分用工、花费概算

3 讨论与结论

从实际操作与效果来看，混植制种的优势主要体现在人工用量减少、劳动强度降低、成本降低和效益提高。在辅助授粉过程中，因为父本分散，理论上花粉更有利于均匀扩散和授粉[6]；同时，人工辅助授粉受到的父本植株(分散)阻力很小，操作更轻松。局限性体现在因为父母本混合种植，不能进行父本/母本的单独操作，比如：花期调节和分开打“920”；其次，田间植株分布不规则，不方便进行去杂等人工操作；另外，父本直播或抛秧后再直播母本，容易发生杂草；最后，“920”的施用，需要根据父母本不同播抽期差异，灵活施用时间和用量，有一定的技术难度。

本研究的不足：未设立传统制种方式为对照进行比较研究；受天气、人工田间操作不到位等影响，本试验在播种出苗、辅助授粉方面效果不够好，造成有效穗、结实率偏低，制种产量偏低；考虑到规模和成本方面，未进行无人机操作。这些将有待后续补充和提升。

另外,还有很多方面需要后续研究，比如：不同父本/母本用量、父母本配比、父本窝株数/窝距，以及父母本株高配比、播抽期安排、920施用量等，对于异交结实和制种产量的影响等等。

4 展望

随着操作的成熟和优化，混植制种产量将提升到与传统制种一样甚至更高，同时，在较大面积上无人机的使用，也将进一步降低成本、提高效率。

本课题正在就播抽期偏短的金色壳恢复系和播抽期较长的不育系，进行选育、收集和测试，目的是选育父母本播抽期相同的优良组合，实现父母本一次性混合直播。这不仅彻底解决了花期调节、杂草发生等问题，还将进一步简化制种程序、降低人工及综合成本。而去杂的问题，可以通过提高亲本繁殖纯度解决。

全省杂交水稻制种的现状是：大多数制种田退缩到了盆周丘陵区，田块小、分散、不规则，经济技术设施条件较落后[12]。这就限制了大型机械的应用，希望机械化栽插/直播等来降低人工和提高效率成为不可能[2]。利用亲本色差进行的轻简高效混植制种，已具有了成熟的材料和操作可行性，既可以分散销户人工操作，也可以机械大规模操作，方式灵活，轻简高效。随着细节的进一步完善，有望很快能在生产上大面积应用，对我省杂交水稻制种面积的稳定保障，对种子产业提质增效、增强竞争力，都具有重要意义。