CN102960236A - 一种杂交水稻的全机械化制种方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种杂交水稻的全机械化制种方法，使用耕整机械、水稻直播机或插秧机、无人直升机以及水稻收割机等机械化设备进行杂交水稻的制种。本发明提供的制种方法采用了水稻栽培领域常见的机械设备，并进行了有效组合，实现了杂交水稻全机械化的制种过程。通过无人直升机辅助授粉作业，改变了传统的父本、母本种植格局，使机械化种植、收割父本成为可能，从而使杂交水稻制种的全机械化成为了可能。采用本发明提供的制种方法，能得到高质量和高产量的杂交水稻种子，而且极大节约了劳力投入、减轻了田间作业强度。

Description

一种杂交水稻的全机械化制种方法

技术领域

本发明涉及杂交水稻种植领域，具体涉及一种杂交水稻的全机械化制种方法。

背景技术

现行的杂交水稻制种技术是二十世纪八十年代建立在我国传统的劳力密集型农业生产上的劳力密集型技术，30多年来对保障我国杂交水稻的大面积推广应用和粮食安全做出了重大贡献，但随着我国社会经济和城镇化发展，农业劳力日益紧缺，将严重影响了杂交水稻种子的安全生产与供应，亟需集成研究全程机械化的杂交水稻种子生产技术，以大幅减少劳力投入和劳动强度，提高工作效率，保障我国甚至世界杂交水稻种子的安全高效生产及供应，继续保持我国在杂交水稻技术领域的国际领先地位。

目前我国杂交水稻制种已在部分环节上实现了机械作业，主要的机械有制种田的耕整，母本机械直播和机械插秧、高效机动喷雾机及喷枪喷施农药及赤霉素、收割机、谷物烘干机。但在辅助制种授粉上仍采用人工方式，父本花粉传播距离有限，父本只能单行或双行种植在母本中，种植宽度60～70cm，母本种植厢宽在200cm左右，父本实现机械直播或机械插秧及机械收割的难度相当大，成为制种全程机械化的技术瓶颈。

发明内容

为克服现有杂交水稻制种过程无法实现全机械化、人力成本高昂等技术缺陷，本发明的目的是提供一种杂交水稻的全机械化制种方法。

本发明提供的杂交水稻全机械化制种方法包括以下步骤：

（1）采用耕整机械平整制种田；

（2）采用水稻直播机或插秧机种植父本和母本，其中，父、母本的相间种植行数比为4～12∶20～80；

（3）采用无人直升机进行辅助授粉和喷施农药或激素；

（4）采用水稻收割机分别收割父本和母本。

所述制种方法还包括采用谷物烘干机将收割的杂交水稻种子进行烘干的步骤。

实现上述全机械化制种方法的前提条件如下：

1）选择具有制种生态优势的基地。

2）制种基地田块集中连片，面积在200亩以上，地势平坦，单田块面积在3亩左右，有机耕路连接每块田，适宜机械化作业。灌溉水利设施完备。每隔100～300米有水泥硬化或相当平直较宽（100cm以上）的田埂或机耕道，供无人直升机操控手无障碍行走。制种区内田间无电线杆等障碍物。

3）父本和母本种子的纯度达到99.8%以上，不需人工除杂。

4）制种田无或能处理好落田谷成苗，田间杂草少。

5）由生产者集中连片租地组织生产。

步骤（1）所述的耕整机械选自旋耕机、铧式犁、翻转犁、钉子耙、滚子耙、灭茬机、激光平地机、水田激光平地铲中的一种或多种。

步骤（2）所述的水稻直播机为水稻精量穴直播机。

上述制种方法所述步骤（2）中，父母本播差期为15天以上的制种组合，父本采用插秧机插秧，母本采用水稻直播机直播或插秧机插秧；父母本播差期为3～14天的制种组合，父、母本采用水稻直播机直播或插秧机插秧；父母本播差期为-10～2天的制种组合，父本采用水稻直播机直播，母本采用插秧机插秧。

其中，父母本播差期为正数时表示父本早播，父母本播差期为负数时表示母本早播。

上述制种方法所述步骤（2）中，父本厢的种植宽度为120～250cm；母本厢的种植宽度为360～1200cm。

所述步骤（2）中，父本的种植密度为14～25cm×15～30cm，母本的种植密度为12～17cm×15～25cm。

所述步骤（2）中，父、母本每穴播种3～8粒种子或栽插2～6株秧苗。

优选地，根据能选用的父本收割机割幅来确定父本厢宽，可设计为120～250cm。根据制种父本的特性，需配套三种类型的插秧机或直播机：

①生育期长、分蘖成穗力强、穗大粒多的父本（中稻组合父本）栽插密度为16-20×25-30cm，父、母本厢间距为30cm左右，父本栽插4-8行，每穴播种或栽插2-4粒种子；

②生育期中等、分蘖成穗力一般、穗粒中等的父本（晚稻组合父本）栽插密度为16-20×25-28cm，父、母本厢间距25-30cm，父本栽插6-10行；每穴播种或移栽3-5粒种子；

③生育期短、分蘖成穗力弱、穗粒数少的父本（早稻组合父本）栽插密度为14-16×17.5-20cm，父、母本厢间距25-30cm，父本栽插8-12行，每穴播种或移栽3-6粒种子。

根据父本厢宽和无人直升机辅助授粉效果来设计母本厢宽，可设计为360～1200cm，每厢种植20～80行，生育期长的母本如P88S，种植密度密度为12-15×17.5-20cm，生育期短的母本如湘陵628S种植密度为12-13×15-18cm。

上述制种方法步骤（3）所述无人直升机辅助授粉的方法为：无人直升机沿父本厢中间飞行使吹向母本厢方向的父本穗层瞬时风力达到3～5级，以此使父本花粉均匀向母本厢飞散进行授粉；授粉期内每天进行2～4次辅助授粉，每次20～40min。

无人直升机飞行高度和速度由当天风力情况以及辅助授粉的风力要求来确定，一般来说，无人直升机飞行速度为3～6m/s。

从父本开始开花之日起至父本开花结束或母本结束开花3天为辅助制种的授粉期。辅助授粉在每天父本大量开花（盛花）时（约上午10:30左右）开始。

上述制种方法所述步骤（3）中，采用无人直升机喷施病虫防治农药5～7次、喷施赤霉素2～5次。

上述制种方法所述步骤（4）中，先使用收割机收割父本，清除父本厢遗漏稻穗后，再收割母本。

收割脱粒后的杂交水稻种子，先清选出空粒、碎稻秆、碎叶片等杂质，然后送入谷物烘干机烘干至水分12%以下。

上述制种方法中，还包括化学除草、施肥等田间管理步骤。具体地，分别在最早亲本直播或移栽前20天、最迟直播亲本秧苗2.5叶左右和5-6叶期，分别进行三次化学除草。施肥宜选用缓释复合肥，在父本或母本直播或插秧时深施入泥，制种中后期可根据实际情况适当补肥。

杂交水稻制种将水稻的自花授粉生殖方式改为异花授粉生殖方式，需父本和母本在田间相间种植，而父本和母本又不能同时播种移栽，却需要同时抽穗开花并辅助授粉，母本接受父本花粉结实生产种子，由于授粉的限制，与母本相间种植的父本通常的种植宽度很小，无法使用机械化种植，如采用直升机辅助制种授粉，则可以扩大父本花粉的传播距离，从而改革父母本群体的种植结构，大幅增加父母本的种植行数和宽度，因此能地实现父本和母本分别进行机械直播或机械移栽及机械收割，再利用直升机进行航空植保和喷施赤霉素，就实现了杂交水稻制种的全程机械化，达到单个劳力能管理100亩以上的制种基地。

本发明提供的制种方法通过无人直升机的辅助授粉作用，改变了传统的父本、母本种植格局，使机械化播种、收割父本成为可能，从而使杂交水稻制种过程的全机械化成为了可能。本发明技术方案具有以下优点：

（1）采用本发明提供的制种方法，得到的杂交水稻种子产量和质量与传统制种方法相比没有明显差别，甚至优于传统制种方法，但极大节约了劳力投入、减轻了田间作业强度。

（2）采用本发明提供的制种方法，实现了杂交水稻制种用工从农民向产业工人的转变，本发明技术方案的实施需一定科技素质的产业工人，通过系列机械的配套或租赁可实现单个产业工人管理制种面积100亩以上。

（3）本发明提供的制种方法能够促进中国杂交水稻种业产业的快速升级，加快规模化、机械化、标准化、集约化的“四化”建设，确保杂交水稻种子的安全生产和供应，保障粮食安全。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例超级杂交中稻两优1128（P88S/R1128）的全程机械化制种过程

以下过程中如有未涉及的内容，本领域技术人员可根据水稻杂交领域的常规技术来确定，例如，除草剂、肥料等的施用量可由本领域技术人员根据药剂的说明书并结合杂交水稻生长状况来确定。

1、适宜制种基地的选择

在湘中、湘西南丘陵稻作区选择海拔在150-350m、田块集中连片200亩以上、地势平坦、单块田块面积在2亩以上、具有机耕道路、水利灌溉设施完备、制种区域内田间无电线杆等障碍物的基地。

2、时间安排：

父本和母本均采用插秧机插秧方式时，父本4月30日播种，秧龄12-16天，即在秧苗2.5-3.5叶时插秧；母本6月6日播种，秧龄12-15天，即秧苗2.5-3.5叶时插秧。8月15日左右始穗，8月16-28日授粉，9月16日前收割父本，9月18日后收割母本。

采用父本插秧、母本直播的方式时，父本4月30日播种，秧龄12-16天，即在秧苗2.5-3.5叶时插秧；母本6月10日用播种机播种于制种大田，8月15日左右始穗，8月16-28日授粉，9月15日前收割父本，9月18日后收割母本。

3、各农事操作环节选用的农机装备及技术规格

（1）耕田和平整田机械：普通大型或中型用水田旋耕机、激光平地机。

（2）父本插秧机：选用“久保田”四行或六行手扶插秧机或乘坐式插秧机，行距30cm，株距20cm，并使用28.5×56cm塑料硬盘育秧盘育秧。

（3）母本插秧机：选用宁波协力机电有限公司生产的XL2Z-10型乘坐式插秧机，行距17.5cm，株距14cm，每次作业栽插10行，并使用15×56cm塑料硬盘育秧盘育秧。母本穴直播机：可选用华南农业大学研制的水稻精量穴直播机，行距20cm，株距12cm，每次作业播种10行。

（4）喷施农药和赤霉素、辅助制种授粉：选用总参第六十研究所制造的燃油动力Z-3N型无人直升机或珠海羽人飞行器公司研制的电池动力无人直升机。

（5）收割机：根据父本厢栽插宽度，选用割幅为120-250cm的联合收割机，根据母本厢宽选择适宜割幅的水稻联合收割机。

（6）种子烘干：选用“三久”或“太阳”牌12T低温谷物烘干机。

4、父母群体和产量构成

如采用燃油动力无人直升机授粉时，父母本相间行比为8∶50，父本厢占地宽217.5cm，每667M²栽插父本2440穴，有效穗5万，穗总粒数800万粒，母本厢占地宽900cm，每667M²栽插母本21000-22000穴，有效穗2200-2400万，穗总粒数2400万粒以上，父母本颖花比为1：3～4。母本异交结实率45%，产量约为200kg/667M²。

如采用电池动力无人直升机授粉时，父母本相间行比为6∶40，父本厢占地宽167.5cm，每667M²栽插父本2300穴，有效穗4.8万，穗总粒数800万粒，母本占地宽720cm，每667M²栽插母本21000穴，有效穗2200万，穗总粒数2400万粒以上，父母本颖花比1：3～4。母本异交结实率45%，产量约为200kg/667M²。

5、主要农事技术操作方案

（1）大田耕整和平整：约在4月22日对制种田块喷施广谱除草剂杀灭杂草，4月27日至5月5日使用水田旋耕机第一次翻耕大田后灌深水，5月8-10日前第二次使用水田旋耕机浅水耕整制种田，再用激光平地机平整大田。平整后泥浆浅水沉实待插。

（2）种子处理

父本和母本浸种前用清水或盐水选种，浸种时用“强绿精”浸8-10小时消毒，种子催芽后用水稻种子专用拌种剂（如“克百威”、“大地春”、“蚍虫啉”等）拌种晾干后播种。母本用直播机直接播种制种大田的则只浸种不催芽。

（3）父本和母本的播种或移栽

采用插秧机移栽父本和母本秧苗时，宜采用工厂化育秧方法进行父本和母本育秧，做到盘土过筛，均匀播种、适龄机械栽插。

父本选用28×56cm规格的塑料硬盘育秧，每个秧盘播种70-80g，每667M²用种500g，使用秧盘12个。母本选用15×56cm规格的塑料硬盘育秧，每个秧盘播种35-40g，每667M²用种2000g，使用秧盘50-55个。

父本和母本秧苗2.8-3.2叶时开始插秧，4-5天内移栽完，同一制种田应保持父本和母本秧龄基本一致。父本选用“久保田”四行或六行插秧机，栽插密度20×30cm。母本选用XL2Z-10插秧机，栽插密度14×17.5cm，母本插秧前1-2天需用旋耕机再平地一次，平地前施入底肥。

采用直播机播种母本时，比机械插秧方式推迟4-6天播种，将只浸种2天的种子，用行距20cm、株距14cm的水稻精量穴直播机直接播种至制种大田。母本直播前1-2天需用旋耕机再平地一次，同时施底肥。

（4）施肥和水分管理

父本插秧后5天内保持田间浅水返青扎根，第6-7天灌3cm左右深水后对父本每667M²施45%复合肥10kg+尿素4kg+水稻专用除草剂，保水自然落干后露田3-5天，再灌浅水，约在移栽后25天对父本再施尿素5-8kg/667M²。

母本移栽前3-4天第三次平整田时或在母本插秧前/直播前，全田（含父本）施45%复合肥30kg/667M²，母本移栽后5天保持田间浅水返青扎根，第7-10天灌约3cm深水后，每667M²全田施尿素15kg+钾肥10kg+水稻专用除草剂，保水自然落干后露田或烤田5-7天，再灌水。

至父母本全苗封行后，在母本幼穗分化前后至幼穗分化4期排水晒田；再灌深水（约10cm）至抽穗前排干，露2-3天后再灌水3cm抽穗开花授粉。

授粉结束后立即排干水，保持田间浅水湿润至父本收割前5-7天，再排水晒干田，方便机械收割。

（5）花期预测与调节

约在7月15-20日进行幼穗分化剥检，预测父母本花期相遇程度，根据预测结果及时进行花期调节。

（6）喷施赤霉素

采用无人直升机的航空植保技术喷施赤霉素，用量30g/667M²，在母本抽穗5%左右时喷施第一次，用量12g/667M²，第二天喷施第二次，用量18g/667M²。每次喷施赤霉素时添加防治相应病虫害的药剂。每667M²喷施药液量约1000ml。要求在6：00-9：00、或16：00-19：00时喷施，父母本同时喷施。

（7）无人直升机辅助授粉

无人直升机沿父本厢中间飞行，为保证作用在父本穗层的风力达到4-5级，来确定飞机的飞行高度和速度，飞行速度确定在3m/s以上。

从父本开始开花之日起至父本开花结束或母本结束开花3天为辅助制种授粉期。

授粉期内每天待父本大量开花（盛花）时（约在10:30左右）开始第一次授粉，无人机飞行辅助授粉每天每次有效时间约30min，授粉面积80-100亩。一般每30-40min授粉1次，每天授粉2-4次。

（8）病虫害防治

一般需喷施农药防治病虫害6-7次。每次喷施农药的时间如下：

第一次父母本2.5叶期喷施防治稻蓟马、稻飞虱、纹枯病的药剂。

第二次在父本5-6叶期喷施父本。

第三次在母本4-5叶，父母本同时喷施。

第四次在母本足苗封行晒田前。

第五次在抽穗前3-4天喷施，同时在喷施赤霉素的同时添加防治稻瘟病、稻飞虱的农药。

第六次在授粉结束后2-3天内。

第七次视田间病虫害发生情况决定。

每次用药类型和品种，需根据当地植保部门的病虫预测预报来选择。

（9）机械收割与除杂

在母本适宜收割期前5天，选择相应割幅宽度的收割机先收割父本，收割完后，立即对父母本厢间进行清检，检除去父本遗留稻穗。在母本成熟度80%时开始选择适宜割幅的水稻联合收割机收割母本，要求抢晴好天气收割，在田间露水干后收割。

（10）种子机械烘干

收割脱粒后的母本种子，在2小时内运至烘干机厂房，先用风筛式清选机清选出毛草和空瘪粒，再进入烘干机烘干，烘至种子水分12%即可。

采用本发明制种方法得到的杂交水稻种子，其产量和质量都与常规人工制种方法得到的种子相近，但是明显节省了劳力，制种效率更高，更加适用于大规模、工业化的杂交水稻制种。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种杂交水稻的全机械化制种方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采用耕整机械平整制种田；

（2）采用水稻直播机或插秧机种植父本和母本，其中，父、母本的相间种植行数比为4～12∶20～80；

（3）采用无人直升机进行辅助授粉和喷施农药或激素；

（4）采用水稻收割机分别收割父本和母本。

2.根据权利要求1所述的全机械化制种方法，其特征在于，所述制种方法还包括采用谷物烘干机将收割的杂交水稻种子进行烘干的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的全机械化制种方法，其特征在于，步骤（1）所述的耕整机械选自旋耕机、铧式犁、翻转犁、钉子耙、滚子耙、灭茬机、激光平地机、水田激光平地铲中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的全机械化制种方法，其特征在于，步骤（2）所述的水稻直播机为水稻精量穴直播机。

5.根据权利要求1或2所述的全机械化制种方法，其特征在于，所述步骤（2）中，父母本播差期为15天以上的制种组合，父本采用插秧机插秧，母本采用水稻直播机直播或插秧机插秧；父母本播差期为3～14天的制种组合，父、母本采用水稻直播机直播或插秧机插秧；父母本播差期为-10～2天的制种组合，父本采用水稻直播机直播，母本采用插秧机插秧。

6.根据权利要求1或2所述的全机械化制种方法，其特征在于，所述步骤（2）中，父本厢的种植宽度为120～250cm；母本厢的种植宽度为360～1200cm。

7.根据权利要求6所述的全机械化制种方法，其特征在于，所述步骤（2）中，父本的种植密度为14～25cm×15～30cm，母本的种植密度为12～17cm×15～25cm。

8.根据权利要求6或7所述的全机械化制种方法，其特征在于，所述步骤（2）中，父、母本每穴播种3～8粒种子或栽插2～6株秧苗。

9.根据权利要求1或2所述的全机械化制种方法，其特征在于，步骤（3）所述无人直升机辅助授粉的方法为：无人直升机沿父本厢中间飞行使吹向母本厢方向的父本穗层瞬时风力达到3～5级，以此使父本花粉均匀向母本厢飞散进行授粉；授粉期内每天进行2～4次辅助授粉，每次20～40min。

10.根据权利要求1或2所述的全机械化制种方法，其特征在于，所述步骤（3）中，采用无人直升机喷施病虫防治农药5～7次、喷施赤霉素2～5次。