杂交粳稻申优28 全程机械化高产高效制种技术研究

程灿 曹黎明 朱建华 况慧云 王在满 牛付安 周继华储黄伟 张安鹏 邓宏中 罗忠永 张克红 孙滨

（1上海市农业科学院 作物育种栽培研究所，上海 201106；2 上海市农业技术推广服务中心，上海 201103；3 华南农业大学 工程学院，广州 510642；4袁隆平农业高科技股份有限公司，长沙 410125；5 上海桑磊蔬果种植专业合作社，上海 201400；第一作者：chengcan222@126.com；*通信作者：sunbin@saas.sh.cn）

杂交水稻制种是父母本在同一栽培条件下的间作栽培[1]。父母本行比及行株距决定了单位面积母本与父本群体构成的数量关系。在实际制种中，既要保证母本群体结构占主导地位，又要保证父本有一定数量，以构建理想的制种高产群体，同时利于机械化制种[2]。因此，父母本行比及行株距是否合理，直接影响到制种田群体结构的合理性以及田间父本花粉覆盖的密度及均匀性，进而影响制种母本的有效穗数、每穗总粒数、异交结实率以及制种产量。已有研究表明，在大体相同的栽培条件下，父本花粉量足、母本穗数足以及花粉利用率高的田块更易获得高产[3-6]。

杂交粳稻申优28 是上海市农业科学院作物育种栽培研究所育成的优质、抗病、强优势杂交粳稻组合，目前为上海市水稻主推品种之一[7]。其父本申恢26-28分蘖力强，花粉量足，盛花期持续时间长；母本申21A感光性强，花时早且集中，开颖角度大且时间长。本文以申优28 为材料，研究父母本在机插秧、机直播等机械化栽培方式下合理的父母本行比及行株距，以提升制种全程机械化率，为上海地区杂交粳稻高产高效制种提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2021 年在上海市奉贤区海湾镇上海传云蔬菜种植专业合作社制种基地实施，基地海拔30 m。试验田肥力中等，地力均匀，基础设施完善，适合机械化作业。

1.2 试验材料

供试品种为申优28。杂交水稻制种同步插秧直播机系华南农业大学工程学院水稻生产机械化创新团队设计制造。

1.3 试验设计

父母本均机插秧条件下，试验采用双因素随机区组设计，A 因素为父母本行比，3 个水平（A1，2∶6；A2，2∶8，A3，2∶10；A4，2∶12）。B 因素为母本行株距。亦3 个水平（B1，25 cm×14 cm；B2，25 cm×16 cm；B3，25 cm×18 cm）。3 次重复，随机区组排列，共计36 个小区，每个小区面积222.2 m2。父本分2 期播种（播期分别为5 月15日和5 月22 日），母本于6 月7 日播种，每个秧盘播干谷90.0 g。秧龄18~25 d，父本一般于6 月10 日机插秧，移栽后田间保持浅水层，母本于6 月25 日机插秧。

父本机插（行距25 cm）、母本机直播（行距20 cm）条件下，试验设置3 个母本株距处理，分别为16 cm（C1）、18 cm（C2）和22 cm（C3）。随机区组排列，3 次重复，共计9 个小区，每个小区面积222.2 m2。父本分2期播种（播期分别为5 月15 日和5 月22 日），每个秧盘播干谷90.0 g。6 月10 日采用一体机同时移栽父本和直播母本，要求大田平整，排灌条件好，隔24 h 灌“跑马水”，保证父本活棵。

1.4 田间管理

秧盘育秧1 叶1 心期每hm2施尿素150 kg 作“断奶肥”，移栽前3 d 每hm2施尿素150 kg 作“起身肥”。大田期每hm2施45%复合肥（N-P2O5-K2O=15-15-15，下同）375 kg 作基肥。母本秧移栽后5～7 d，每hm2施尿素150 kg 作返青肥；再隔7～10 d，每hm2施45%复合肥225 kg 作分蘖肥。母本机直播后7 d，每hm2施尿素150 kg 作第1 次追肥；机直播后15~20 d，每hm2施尿素112.5 kg、氯化钾75 kg 作第2 次追肥；第2 次追肥后10~15 d，每hm2施尿素150 kg 作第3 次追肥。幼穗分化开始后剥查观察，8 月5 日（幼穗分化前期）母本每hm2偏施尿素150 kg 进行花期调节。水浆管理上采取间歇灌溉，改善根系生长环境。根据申优28 双亲生物学特性，以播差期设计和水肥管理为核心，通过制种双亲生殖发育同步调控，确保父母本花期相遇。母本始穗后开始用拖拉机辅助授粉，每天开始赶粉的时间以母本盛花为准，间隔10～15 min 赶粉1 次，每天赶粉至母本闭颖。

1.5 指标测定及数据处理

成熟后每个小区分别从不育系中随机取1 排进行考种，考察有效穗数、每穗总粒数和实粒数，计算结实率；每小区用收割机实割测产。数据用SPSS Statistics 21 软件进行方差分析，并以LSD 法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 父母本均机插条件下不同行株距对制种产量及构成因素的影响

2.1.1 不同行株距对制种产量的影响

从表1 可见，不同父母本行比处理制种产量表现为A3＞A2＞A1＞A4，不同母本株距间产量表现为B1＞B2＞B3；不同行比条件下，都以母本株距最小产量水平最高。其中，A3B1 处理的产量最高，达到2.81 t/hm2，A2B1 处理次之，A4B3 处理最低。不同母本株距（B1、B2、B3）间差异均达极显著水平，行比与母本株距互作不显著（表2）。不同行比间，A3 与A2、A1 与A4 间差异不显著，A2 与A1 差异显著，A3 与A1、A4 间，A2 与A4间差异极显著（表3）。综合分析，申优28 制种以父母本行比2∶8~10、母本行株距25 cm×14 cm 为宜。

表3 不同行比产量多重比较

2.1.2 不同行株距对不育系异交结实率的影响

调查发现，不同父母本行比间母本异交结实率表现为A1＞A2＞A3＞A4（表1），差异达显著或极显著水平（表4）；不同母本株距间母本异交结实率差异不显著（表5）。由此表明，父本的花粉覆盖母本厢的密度及均匀度影响着母本的异交结实率，母本行数越多，厢面越宽，结实率越低。

表4 不同行比异交结实率多重比较

表5 异交结实率方差分析

2.1.3 不同行株距对母本有效穗数的影响

由表6 可知，不同父母本行比和母本株距间有效穗数差异均达显著水平，父母本行比与母本株距互作不显著。在相同母本株距情况下，随着父母本行比的加大，制种田母本所占比例增加，单位面积内母本有效穗数显著提高；在相同父母本行比情况下，母本株距越小，母本平均有效穗数越多（表1）。

表6 有效穗数方差分析

2.2 父本机插-母本机直播条件下不同株距对产量及构成因素的影响

2.2.1 不同母本株距对制种产量的影响

由表7 可知，不同母本株距处理间制种产量有显差异，C1 处理最高，达2.93 t/hm2，C2 处理次之。由此可见，申优28 制种时，父本机插-母本机直播条件下，母本株距为16 cm 较为适宜，制种产量高。

表7 申优28 制种不同母本株距产量结构

2.2.2 不同母本株距对母本有效穗数和异交结实率的影响

由表7 可见，不同母本株距处理间的母本异交结实率差异不显著，而有效穗数差异显著，C1 处理有效穗数最多，C2 处理次之。由此可见，在父母本行比一定情况下，母本株距越小母本的有效穗数越多。

2.3 申优28 制种亲本不同移栽方式的产量比较

由表1、表7 综合分析，申优28 制种产量以父本机插-母本机直播条件下的的C1 处理最高，明显高于A3B1 处理（父母本均机插方式的最高产量）。母本机直播C1 处理（行距20 cm）的母本厢宽与机插秧A2 处理（行距25 cm）的厢宽基本一致，但母本行数、播插密度及有效穗数增加，父本花粉利用率更高。因此，在一定范围内母本行株距越小越利于获得制种高产。

3 结论与讨论

本试验结果表明，杂交粳稻申优28 制种在父母本均机插条件下，父母本行比以2∶8～10、行株距以25 cm ×14 cm、母本厢宽2.0~2.5 m 较为适宜；在父本机插-母本机直播条件下（母本10 行、行距20 cm，厢宽约2.0 m），母本株距16 cm 较为适宜。由于机直播的播插密度高于机插秧，在父母本行比同为2:10 条件下，机直播的母本有效穗数及制种产量明显高于机插秧。另外，在父本花粉量充足、父母本花期相遇良好的情况下，母本机直播行数可以提高到12 行（行距20 cm），其厢宽相当于机插秧的母本10 行（厢宽2.5 m），在进一步增加母本有效穗数基础上，保证母本异交结实率，有效提高父本花粉利用率，获得制种高产。

水稻机插秧和机直播对田间水分要求不一样。本试验采用的机插秧-机直播一体机是华南农业大学工程学院农业机械团队设计制造的样机，初步融合了机插秧和机直播农艺措施。田间操作时对耕作水平提出了更高要求，耕地平整度需要特别高且排灌水通畅，以避免因积水或土壤含水量太低而造成母本出苗率、父本活棵率下降等问题。该一体机的机插秧、机直播两种栽培方式同步操作的机械协调性还有待进一步提高，尤其是在完成母本高质量机直播的同时，需要注意父本漏插和保证栽插质量，以便提高在机直播水肥管理条件下的成苗率。下一步可以通过引进GPS 导航、激光平整、无人驾驶等先进智能化设备及技术，提高制种亲本的栽培水平，保证父母本的成苗率，构建高效的制种群体结构。

机插秧-机直播一体机是以插秧机为基础，固定设计了2 行父本插秧机头（行距25 cm）、10 行母本精量穴直播排种箱（20 cm 行距），限制了制种父母本行比的调节，有待于优化设计。一方面建议更新动力系统，扩大机体宽度，增加父本和母本行数，实现制种父母本的2∶12、3∶12 及以上不同行比。另一方面建议利用传统的插秧机和精量穴直播机，分开错时完成父本机插秧和母本机直播农艺操作，父本可以提前5~7 d 机插，待活棵后放干水浆，再机直播母本（10 行或12 行直播机），避免了机插秧和机直播对水浆管理要求不一致的矛盾，同时可以自由配置父母本行比。

目前杂交粳稻申优28 制种已实现亲本机械栽插、机械植保施肥、机械赶粉、机械收割等，但制种父本的机械化收割问题还有待进一步完善。首先可以考虑研发70~80 cm 宽幅的小型水稻收割机，实现制种2 行父本机械收获；其次可以通过适当增加父本行数即扩大厢宽，利用现有的1.1~1.2 m 宽幅的收割机机械作业。因此有必要继续探索在制种父本3 行及以上条件下的制种父母本大行比栽培模式，通过准确把握赤霉素在父本上的用量和时间，可促使父母本穗位差达到40 cm以上，有效提高父本花粉覆盖面（密度及均匀度），同时尽量控水节肥，便于控制母本株高和剑叶长度，利于受粉，为大行比创造条件。

近年来，通过集成杂交粳稻制种亲本机插秧（或机直播）、机械割叶、农机辅助授粉、分类机械收割等关键农机农艺技术，制种机械化率已提高至94.0%（专家割产意见），节约劳动力40.0%以上，有效确保了制种高产高效。目前上海杂交粳稻制种产量一般可达3.0 t/hm2，较传统制种（1.875 t/hm2）增产60.0%，按杂交稻种子基地收购价格25 元/kg 计算，每hm2种子增收28 125 元，并节约人工成本9 000 元。上海也是全国杂交水稻用种成本最低的省（市）之一。