有色恢復系三系雜交水稻混植制種技術初探

劉文江，曾憲平，高方遠，呂建群

(四川省農業科學院作物研究所，四川 成都 610066)

雜交水稻的優勢和廣泛應用，為糧食增產、農業增收、國家糧食安全等方面做出了巨大貢獻。然而，受到各方面因素的制約，雜交水稻制種的具體操作過程，從應用之初至今40余年，基本沒有改變。這一繁雜又費工費時的生產過程，決定了種子生產的高強度、低效率和高成本[1-3]，這也一直是雜交水稻制種無法走出的困局。

國內外對此也開展了不少研究。主要分為兩種途徑：一是配合機械、直播、拋秧技術，簡化或用機械進行育苗、移栽、輔助授粉過程；另外一方面，就是通過選育對除草劑敏感、自身雌不育、粒型顏色特異的恢復系，進行混植制種后再去除恢復系，達到機械化、輕簡化的目的。但基本上都仍然處于研究試驗階段，未得到大面積應用[1-3,6-11]。

四川省農科院作物所從20世紀90年代開始，也針對這一困局進行設計和準備，希望選育出優良隱性有色親本，配制出優良雜交組合，利用父母本谷粒色差，通過混合種植、機械混收、色選這一過程，實現雜交水稻制種的輕簡高效和全程機械化[4]。經過20多年的努力，終于取得了突破性進展，選育出了一批遺傳穩定、谷粒顏色穩定均勻(F1無色)、株葉型適宜、開花習性好花粉量大、抗性好、配合力及經濟性狀優良的恢復系成恢51430等。

從2017～2019年，選用生產上應用較多、綜合性狀優良的不育系，進行混植制種初步研究和小面積示范，取得了初步成功，可以為后續研究及大田生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

混植制種專用金色殼恢復系：成恢51430。該恢復系株高較高，直立性較好，長勢旺盛，穗大粒多，花時比一般恢復系早0.5～1h，開花習性好，花粉量大。

選用生產應用較多、不同播抽期的優良不育系。四川省農科院作物所選育的“川康606A”和“川作891A”、內江農科院選育的“內香6A”和“千鄉059A”、廣東農科院選育的“廣8A”、樂山農科院選育的“樂3A”，這些不育系株高均比成恢51430矮20～30cm，與該恢復系組合，有利于授粉。

1.2 方法

1.2.1 基本情況 本試驗于2019年在新都市四川省農業科技示范園進行。分為父母本先后直播及母本直播父本拋秧2種方式，面積共0.2hm2。

親本用量：恢復系(父本)0.5kg/667m2，不育系(母本)3kg/667m2。拋秧父本：1kg父本60個秧盤(8×16，128孔，尺寸：25cm×50cm)。

1.2.2 田間操作 親本直播/育秧的田塊準備、種子處理、播種、封閉除草劑施用、施肥、管理，均參照“麥油后水稻直播技術”[5]及一般水育秧方法進行。制種田按3m左右寬理淺溝，可排除余水并作為人工播種、去雜等操作走道。播種均為人工撒播。播種日期及始穗期等參考表2。父母本先后直播：第一個親本(父本)播種后，按一般直播管理。播第二個親本(母本)前1d，排干田間積水，播種當日直接撒播即可。田間管水以第二個親本(母本)為準，至幼苗立針前，保持土壤濕潤而田面無積水。幼苗立針后按水稻直播方法管理。母本3～4葉期，用“新稻笑”選擇性除草劑1次。父本拋秧母本直播：做好秧廂，將秧盤并排緊密放置于秧廂面上，用廂溝稀泥填滿孔洞，抹去上面多余泥漿，父本均勻撒播在秧盤上。母本同上面“田塊準備”，按“水稻直播方法”按時直播即可。在4～5葉左右(5月18日)，將父本均勻拋植于制種田，結合母本生長情況，淺水返青。樂3A制種部分，先父本拋秧，播母本前1d排干水，均勻撒播。

后續按一般水稻直播及田間管理進行。

1.2.3 純度檢查、920施用及輔助授粉 在父本/母本始穗期，檢查親本純度情況，沿走道去除恢復系、不育系中的雜株。

“920”的施用，以早的親本為準，分組合分別噴施。在較早親本始穗10%左右噴施1次(用量2～4g/667m2。根據另外親本的花期調整用量)，之后隔1d，再噴施“920”1次(用量2～8g/667m2，根據另外親本的花期調整用量)，后續根據親本播抽期差異再分別處理。如：成恢51430/川康606A，即在7月24日第1次噴施“920”(3g/667m2)，7月26日再噴施“920”1次(6g/667m2)。總原則為：要兼顧兩個親本的播期差異對“920”的敏感差異，既要適當拉出穗子，又要保證植株不太高影響其他。

噴施結束后第2d，開始進行人工拉繩輔助授粉，連續1個星期左右結束。

1.2.4 取樣拷種 種子成熟時，取1m2(3次重復)進行母本穗數考察和拷種；量取20m2進行父本穗數考察，并取5穴父本進行拷種。

1.2.5 收獲色選 輔助授粉結束后20d左右，種子成熟，用專門清理過的小型水稻聯合收割機一次性混合收割脫粒。再用“中瑞微視”6SXZ-136型色選機進行色選分離，獲得高純度種子和父本稻谷。對父本稻谷和種子分別稱重。

2 結果與分析

2.1 制種效果

2.1.1 從花期看 本試驗花期相遇較好，基本同期或母本早1～2d，僅川作891A遲了3d，對結實有一定影響。與相同組合育苗移栽制種比較，親本播抽期一般提前1～2d。

2.1.2 從穗粒結構看 母本種子結實率基本在20%以上，有效穗為15～20萬/667m2左右。父本結實率80%左右，基本情況有效穗為3.5萬/667m2左右。從產量看：父母本先后直播方式，2個組合平均產量137.1kg/667m2。父本拋秧母本直播方式下，4個組合平均產量108.58kg/667m2。最高的是川康606A/成恢51430，達到158.7kg/667m2，最低的是川作891A/成恢51430，僅67.3kg/667m2。而父本稻谷產量，2種方式下分別為151.2kg/667m2和140.8kg/667m2。

表1 混植制種有關數據

表2 混收種子的色選效果

2.2 種子色選效果。

由于父本谷殼顏色鮮艷，與母本谷殼色差很大，色選非常容易。從表2可以看出，經過色選機色選1次，從粒色上種子純度就已經達到了98.07%，可以滿足生產使用標準(96%)；再次色選后，純度可以達到99.86%，父本谷粒已很難看到。說明色選效果完全能達到生產需要。

同時，從混合稻谷中選出的父本谷粒，也對其中的種子比例進行了調查。第1次色選后，其中種子比例9.69%。再次色選后，其中種子比例為1.02%，而且父本中的種子，很大部分都是霉爛、變色等種子，說明色選不會造成種子浪費，反而還能同時清除劣質種子，提高種子質量。

2.3 與傳統制種方式比較

根據筆者調研及試驗記載,參考以往資料，在不考慮土地租金情況下，對本文2種混植制種方式與傳統育苗移栽制種方式下的部分成本，進行了整理對比(表3)。

2.3.1 人工用量及花費僅為傳統方式的2/3左右 如果采用無人機播種、無人機輔助授粉(本文制種方式更有利于無人機授粉)[6]，人工將進一步減少。可以大大緩解農村勞動力不足和傳統制種方式人工成本過高的難題[8]。

2.3.2 混植制種工作效率大幅度提升 傳統水稻制種用工最集中的就是移栽，平均每667m2本田需要3～4個工，造成短時間極大的用工荒。而本文制種方式不用栽秧，更不用父本、母本分開移栽，最集中的就是本田開溝和播種，平均每667m2不到1個工就可以完成，是傳統方式的3～4倍。將對穩定制種面積、提高制種質量等方面起到重要作用。

2.3.3 收益大幅提高 目前,四川制種保底收購價2200～2800元/667m2左右。按產量200kg/667m2、保底收購價2500元/667m2計算，種子收購成本12.65元/kg，除去表3成本，再除去親本種子、本田旋耕平整、病蟲害防治、920等同等成本約400元/667m2，純收益約400～500元/667m2左右，與以往調研基本吻合[12]。

本文混植制種方式，種子收購成本12.65元/kg，以“川康606A/成恢51430”組合來算，收益2007.56元/667m2，扣除表3成本及親本等同等成本400元/667m2，收益為500元左右。

本次混植制種僅是初步試驗，再進一步做好操作過程，產量可達到200kg及以上[6]，再簡化操作(不用開溝)和使用無人機，實際成本可進一步降低至1200～1500元/667m2以下。這樣，收益將是傳統制種的1倍以上，這將極大提高制種農戶的積極性，為穩定制種面積和提高質量等有重要作用。

表3 3種雜交水稻制種方式的部分用工、花費概算

3 討論與結論

從實際操作與效果來看，混植制種的優勢主要體現在人工用量減少、勞動強度降低、成本降低和效益提高。在輔助授粉過程中，因為父本分散，理論上花粉更有利于均勻擴散和授粉[6]；同時，人工輔助授粉受到的父本植株(分散)阻力很小，操作更輕松。局限性體現在因為父母本混合種植，不能進行父本/母本的單獨操作，比如：花期調節和分開打“920”；其次，田間植株分布不規則，不方便進行去雜等人工操作；另外，父本直播或拋秧后再直播母本，容易發生雜草；最后，“920”的施用，需要根據父母本不同播抽期差異，靈活施用時間和用量，有一定的技術難度。

本研究的不足：未設立傳統制種方式為對照進行比較研究；受天氣、人工田間操作不到位等影響，本試驗在播種出苗、輔助授粉方面效果不夠好，造成有效穗、結實率偏低，制種產量偏低；考慮到規模和成本方面，未進行無人機操作。這些將有待后續補充和提升。

另外,還有很多方面需要后續研究，比如：不同父本/母本用量、父母本配比、父本窩株數/窩距，以及父母本株高配比、播抽期安排、920施用量等，對于異交結實和制種產量的影響等等。

4 展望

隨著操作的成熟和優化，混植制種產量將提升到與傳統制種一樣甚至更高，同時，在較大面積上無人機的使用，也將進一步降低成本、提高效率。

本課題正在就播抽期偏短的金色殼恢復系和播抽期較長的不育系，進行選育、收集和測試，目的是選育父母本播抽期相同的優良組合，實現父母本一次性混合直播。這不僅徹底解決了花期調節、雜草發生等問題，還將進一步簡化制種程序、降低人工及綜合成本。而去雜的問題，可以通過提高親本繁殖純度解決。

全省雜交水稻制種的現狀是：大多數制種田退縮到了盆周丘陵區，田塊小、分散、不規則，經濟技術設施條件較落后[12]。這就限制了大型機械的應用，希望機械化栽插/直播等來降低人工和提高效率成為不可能[2]。利用親本色差進行的輕簡高效混植制種，已具有了成熟的材料和操作可行性，既可以分散銷戶人工操作，也可以機械大規模操作，方式靈活，輕簡高效。隨著細節的進一步完善，有望很快能在生產上大面積應用，對我省雜交水稻制種面積的穩定保障，對種子產業提質增效、增強競爭力，都具有重要意義。