雜交粳稻申優(yōu)28 全程機(jī)械化高產(chǎn)高效制種技術(shù)研究

程燦 曹黎明 朱建華 況慧云 王在滿 牛付安 周繼華儲黃偉 張安鵬 鄧宏中 羅忠永 張克紅 孫濱

（1上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物育種栽培研究所，上海 201106；2 上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，上海 201103；3 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，廣州 510642；4袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司，長沙 410125；5 上海桑磊蔬果種植專業(yè)合作社，上海 201400；第一作者：chengcan222@126.com；*通信作者：sunbin@saas.sh.cn）

雜交水稻制種是父母本在同一栽培條件下的間作栽培[1]。父母本行比及行株距決定了單位面積母本與父本群體構(gòu)成的數(shù)量關(guān)系。在實(shí)際制種中，既要保證母本群體結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位，又要保證父本有一定數(shù)量，以構(gòu)建理想的制種高產(chǎn)群體，同時(shí)利于機(jī)械化制種[2]。因此，父母本行比及行株距是否合理，直接影響到制種田群體結(jié)構(gòu)的合理性以及田間父本花粉覆蓋的密度及均勻性，進(jìn)而影響制種母本的有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、異交結(jié)實(shí)率以及制種產(chǎn)量。已有研究表明，在大體相同的栽培條件下，父本花粉量足、母本穗數(shù)足以及花粉利用率高的田塊更易獲得高產(chǎn)[3-6]。

雜交粳稻申優(yōu)28 是上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所育成的優(yōu)質(zhì)、抗病、強(qiáng)優(yōu)勢雜交粳稻組合，目前為上海市水稻主推品種之一[7]。其父本申恢26-28分蘗力強(qiáng)，花粉量足，盛花期持續(xù)時(shí)間長；母本申21A感光性強(qiáng)，花時(shí)早且集中，開穎角度大且時(shí)間長。本文以申優(yōu)28 為材料，研究父母本在機(jī)插秧、機(jī)直播等機(jī)械化栽培方式下合理的父母本行比及行株距，以提升制種全程機(jī)械化率，為上海地區(qū)雜交粳稻高產(chǎn)高效制種提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2021 年在上海市奉賢區(qū)海灣鎮(zhèn)上海傳云蔬菜種植專業(yè)合作社制種基地實(shí)施，基地海拔30 m。試驗(yàn)田肥力中等，地力均勻，基礎(chǔ)設(shè)施完善，適合機(jī)械化作業(yè)。

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種為申優(yōu)28。雜交水稻制種同步插秧直播機(jī)系華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院水稻生產(chǎn)機(jī)械化創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制造。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

父母本均機(jī)插秧?xiàng)l件下，試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，A 因素為父母本行比，3 個(gè)水平（A1，2∶6；A2，2∶8，A3，2∶10；A4，2∶12）。B 因素為母本行株距。亦3 個(gè)水平（B1，25 cm×14 cm；B2，25 cm×16 cm；B3，25 cm×18 cm）。3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，共計(jì)36 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積222.2 m2。父本分2 期播種（播期分別為5 月15日和5 月22 日），母本于6 月7 日播種，每個(gè)秧盤播干谷90.0 g。秧齡18~25 d，父本一般于6 月10 日機(jī)插秧，移栽后田間保持淺水層，母本于6 月25 日機(jī)插秧。

父本機(jī)插（行距25 cm）、母本機(jī)直播（行距20 cm）條件下，試驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)母本株距處理，分別為16 cm（C1）、18 cm（C2）和22 cm（C3）。隨機(jī)區(qū)組排列，3 次重復(fù)，共計(jì)9 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積222.2 m2。父本分2期播種（播期分別為5 月15 日和5 月22 日），每個(gè)秧盤播干谷90.0 g。6 月10 日采用一體機(jī)同時(shí)移栽父本和直播母本，要求大田平整，排灌條件好，隔24 h 灌“跑馬水”，保證父本活棵。

1.4 田間管理

秧盤育秧1 葉1 心期每hm2施尿素150 kg 作“斷奶肥”，移栽前3 d 每hm2施尿素150 kg 作“起身肥”。大田期每hm2施45%復(fù)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%復(fù)合肥225 kg 作分蘗肥。母本機(jī)直播后7 d，每hm2施尿素150 kg 作第1 次追肥；機(jī)直播后15~20 d，每hm2施尿素112.5 kg、氯化鉀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。幼穗分化開始后剝查觀察，8 月5 日（幼穗分化前期）母本每hm2偏施尿素150 kg 進(jìn)行花期調(diào)節(jié)。水漿管理上采取間歇灌溉，改善根系生長環(huán)境。根據(jù)申優(yōu)28 雙親生物學(xué)特性，以播差期設(shè)計(jì)和水肥管理為核心，通過制種雙親生殖發(fā)育同步調(diào)控，確保父母本花期相遇。母本始穗后開始用拖拉機(jī)輔助授粉，每天開始趕粉的時(shí)間以母本盛花為準(zhǔn)，間隔10～15 min 趕粉1 次，每天趕粉至母本閉穎。

1.5 指標(biāo)測定及數(shù)據(jù)處理

成熟后每個(gè)小區(qū)分別從不育系中隨機(jī)取1 排進(jìn)行考種，考察有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)，計(jì)算結(jié)實(shí)率；每小區(qū)用收割機(jī)實(shí)割測產(chǎn)。數(shù)據(jù)用SPSS Statistics 21 軟件進(jìn)行方差分析，并以LSD 法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 父母本均機(jī)插條件下不同行株距對制種產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

2.1.1 不同行株距對制種產(chǎn)量的影響

從表1 可見，不同父母本行比處理制種產(chǎn)量表現(xiàn)為A3＞A2＞A1＞A4，不同母本株距間產(chǎn)量表現(xiàn)為B1＞B2＞B3；不同行比條件下，都以母本株距最小產(chǎn)量水平最高。其中，A3B1 處理的產(chǎn)量最高，達(dá)到2.81 t/hm2，A2B1 處理次之，A4B3 處理最低。不同母本株距（B1、B2、B3）間差異均達(dá)極顯著水平，行比與母本株距互作不顯著（表2）。不同行比間，A3 與A2、A1 與A4 間差異不顯著，A2 與A1 差異顯著，A3 與A1、A4 間，A2 與A4間差異極顯著（表3）。綜合分析，申優(yōu)28 制種以父母本行比2∶8~10、母本行株距25 cm×14 cm 為宜。

表3 不同行比產(chǎn)量多重比較

2.1.2 不同行株距對不育系異交結(jié)實(shí)率的影響

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同父母本行比間母本異交結(jié)實(shí)率表現(xiàn)為A1＞A2＞A3＞A4（表1），差異達(dá)顯著或極顯著水平（表4）；不同母本株距間母本異交結(jié)實(shí)率差異不顯著（表5）。由此表明，父本的花粉覆蓋母本廂的密度及均勻度影響著母本的異交結(jié)實(shí)率，母本行數(shù)越多，廂面越寬，結(jié)實(shí)率越低。

表4 不同行比異交結(jié)實(shí)率多重比較

表5 異交結(jié)實(shí)率方差分析

2.1.3 不同行株距對母本有效穗數(shù)的影響

由表6 可知，不同父母本行比和母本株距間有效穗數(shù)差異均達(dá)顯著水平，父母本行比與母本株距互作不顯著。在相同母本株距情況下，隨著父母本行比的加大，制種田母本所占比例增加，單位面積內(nèi)母本有效穗數(shù)顯著提高；在相同父母本行比情況下，母本株距越小，母本平均有效穗數(shù)越多（表1）。

表6 有效穗數(shù)方差分析

2.2 父本機(jī)插-母本機(jī)直播條件下不同株距對產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

2.2.1 不同母本株距對制種產(chǎn)量的影響

由表7 可知，不同母本株距處理間制種產(chǎn)量有顯差異，C1 處理最高，達(dá)2.93 t/hm2，C2 處理次之。由此可見，申優(yōu)28 制種時(shí)，父本機(jī)插-母本機(jī)直播條件下，母本株距為16 cm 較為適宜，制種產(chǎn)量高。

表7 申優(yōu)28 制種不同母本株距產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

2.2.2 不同母本株距對母本有效穗數(shù)和異交結(jié)實(shí)率的影響

由表7 可見，不同母本株距處理間的母本異交結(jié)實(shí)率差異不顯著，而有效穗數(shù)差異顯著，C1 處理有效穗數(shù)最多，C2 處理次之。由此可見，在父母本行比一定情況下，母本株距越小母本的有效穗數(shù)越多。

2.3 申優(yōu)28 制種親本不同移栽方式的產(chǎn)量比較

由表1、表7 綜合分析，申優(yōu)28 制種產(chǎn)量以父本機(jī)插-母本機(jī)直播條件下的的C1 處理最高，明顯高于A3B1 處理（父母本均機(jī)插方式的最高產(chǎn)量）。母本機(jī)直播C1 處理（行距20 cm）的母本廂寬與機(jī)插秧A2 處理（行距25 cm）的廂寬基本一致，但母本行數(shù)、播插密度及有效穗數(shù)增加，父本花粉利用率更高。因此，在一定范圍內(nèi)母本行株距越小越利于獲得制種高產(chǎn)。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，雜交粳稻申優(yōu)28 制種在父母本均機(jī)插條件下，父母本行比以2∶8～10、行株距以25 cm ×14 cm、母本廂寬2.0~2.5 m 較為適宜；在父本機(jī)插-母本機(jī)直播條件下（母本10 行、行距20 cm，廂寬約2.0 m），母本株距16 cm 較為適宜。由于機(jī)直播的播插密度高于機(jī)插秧，在父母本行比同為2:10 條件下，機(jī)直播的母本有效穗數(shù)及制種產(chǎn)量明顯高于機(jī)插秧。另外，在父本花粉量充足、父母本花期相遇良好的情況下，母本機(jī)直播行數(shù)可以提高到12 行（行距20 cm），其廂寬相當(dāng)于機(jī)插秧的母本10 行（廂寬2.5 m），在進(jìn)一步增加母本有效穗數(shù)基礎(chǔ)上，保證母本異交結(jié)實(shí)率，有效提高父本花粉利用率，獲得制種高產(chǎn)。

水稻機(jī)插秧和機(jī)直播對田間水分要求不一樣。本試驗(yàn)采用的機(jī)插秧-機(jī)直播一體機(jī)是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制造的樣機(jī)，初步融合了機(jī)插秧和機(jī)直播農(nóng)藝措施。田間操作時(shí)對耕作水平提出了更高要求，耕地平整度需要特別高且排灌水通暢，以避免因積水或土壤含水量太低而造成母本出苗率、父本活棵率下降等問題。該一體機(jī)的機(jī)插秧、機(jī)直播兩種栽培方式同步操作的機(jī)械協(xié)調(diào)性還有待進(jìn)一步提高，尤其是在完成母本高質(zhì)量機(jī)直播的同時(shí)，需要注意父本漏插和保證栽插質(zhì)量，以便提高在機(jī)直播水肥管理?xiàng)l件下的成苗率。下一步可以通過引進(jìn)GPS 導(dǎo)航、激光平整、無人駕駛等先進(jìn)智能化設(shè)備及技術(shù)，提高制種親本的栽培水平，保證父母本的成苗率，構(gòu)建高效的制種群體結(jié)構(gòu)。

機(jī)插秧-機(jī)直播一體機(jī)是以插秧機(jī)為基礎(chǔ)，固定設(shè)計(jì)了2 行父本插秧機(jī)頭（行距25 cm）、10 行母本精量穴直播排種箱（20 cm 行距），限制了制種父母本行比的調(diào)節(jié)，有待于優(yōu)化設(shè)計(jì)。一方面建議更新動力系統(tǒng)，擴(kuò)大機(jī)體寬度，增加父本和母本行數(shù)，實(shí)現(xiàn)制種父母本的2∶12、3∶12 及以上不同行比。另一方面建議利用傳統(tǒng)的插秧機(jī)和精量穴直播機(jī)，分開錯(cuò)時(shí)完成父本機(jī)插秧和母本機(jī)直播農(nóng)藝操作，父本可以提前5~7 d 機(jī)插，待活棵后放干水漿，再機(jī)直播母本（10 行或12 行直播機(jī)），避免了機(jī)插秧和機(jī)直播對水漿管理要求不一致的矛盾，同時(shí)可以自由配置父母本行比。

目前雜交粳稻申優(yōu)28 制種已實(shí)現(xiàn)親本機(jī)械栽插、機(jī)械植保施肥、機(jī)械趕粉、機(jī)械收割等，但制種父本的機(jī)械化收割問題還有待進(jìn)一步完善。首先可以考慮研發(fā)70~80 cm 寬幅的小型水稻收割機(jī)，實(shí)現(xiàn)制種2 行父本機(jī)械收獲；其次可以通過適當(dāng)增加父本行數(shù)即擴(kuò)大廂寬，利用現(xiàn)有的1.1~1.2 m 寬幅的收割機(jī)機(jī)械作業(yè)。因此有必要繼續(xù)探索在制種父本3 行及以上條件下的制種父母本大行比栽培模式，通過準(zhǔn)確把握赤霉素在父本上的用量和時(shí)間，可促使父母本穗位差達(dá)到40 cm以上，有效提高父本花粉覆蓋面（密度及均勻度），同時(shí)盡量控水節(jié)肥，便于控制母本株高和劍葉長度，利于受粉，為大行比創(chuàng)造條件。

近年來，通過集成雜交粳稻制種親本機(jī)插秧（或機(jī)直播）、機(jī)械割葉、農(nóng)機(jī)輔助授粉、分類機(jī)械收割等關(guān)鍵農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)，制種機(jī)械化率已提高至94.0%（專家割產(chǎn)意見），節(jié)約勞動力40.0%以上，有效確保了制種高產(chǎn)高效。目前上海雜交粳稻制種產(chǎn)量一般可達(dá)3.0 t/hm2，較傳統(tǒng)制種（1.875 t/hm2）增產(chǎn)60.0%，按雜交稻種子基地收購價(jià)格25 元/kg 計(jì)算，每hm2種子增收28 125 元，并節(jié)約人工成本9 000 元。上海也是全國雜交水稻用種成本最低的省（市）之一。