一種雜交水稻的全機械化制種方法

2023-06-05 22:15:56

專利名稱：一種雜交水稻的全機械化制種方法
技術領域：
本發明涉及雜交水稻種植領域，具體涉及一種雜交水稻的全機械化制種方法。
背景技術：
現行的雜交水稻制種技術是二十世紀八十年代建立在我國傳統的勞力密集型農業生產上的勞力密集型技術，30多年來對保障我國雜交水稻的大面積推廣應用和糧食安全做出了重大貢獻，但隨著我國社會經濟和城鎮化發展，農業勞力日益緊缺，將嚴重影響了雜交水稻種子的安全生產與供應，亟需集成研究全程機械化的雜交水稻種子生產技術，以大幅減少勞力投入和勞動強度，提高工作效率，保障我國甚至世界雜交水稻種子的安全高效生產及供應，繼續保持我國在雜交水稻技術領域的國際領先地位。 目前我國雜交水稻制種已在部分環節上實現了機械作業，主要的機械有制種田的耕整，母本機械直播和機械插秧、高效機動噴霧機及噴槍噴施農藥及赤黴素、收割機、穀物烘乾機。但在輔助制種授粉上仍採用人工方式，父本花粉傳播距離有限，父本只能單行或雙行種植在母本中，種植寬度60 70cm，母本種植廂寬在200cm左右，父本實現機械直播或機械插秧及機械收割的難度相當大，成為制種全程機械化的技術瓶頸。

發明內容
為克服現有雜交水稻制種過程無法實現全機械化、人力成本高昂等技術缺陷，本發明的目的是提供一種雜交水稻的全機械化制種方法。本發明提供的雜交水稻全機械化制種方法包括以下步驟( I)採用耕整機械平整制種田；(2)採用水稻直播機或插秧機種植父本和母本，其中，父、母本的相間種植行數比為4 12 20 80 ;(3)採用無人直升機進行輔助授粉和噴施農藥或激素；(4)採用水稻收割機分別收割父本和母本。所述制種方法還包括採用穀物烘乾機將收割的雜交水稻種子進行烘乾的步驟。實現上述全機械化制種方法的前提條件如下I)選擇具有制種生態優勢的基地。2)制種基地田塊集中連片，面積在200畝以上，地勢平坦，單田塊面積在3畝左右，有機耕路連接每塊田，適宜機械化作業。灌溉水利設施完備。每隔100 300米有水泥硬化或相當平直較寬(100cm以上)的田埂或機耕道，供無人直升機操控手無障礙行走。制種區內田間無電線桿等障礙物。3)父本和母本種子的純度達到99. 8%以上，不需人工除雜。4)制種田無或能處理好落田谷成苗，田間雜草少。5)由生產者集中連片租地組織生產。步驟(I)所述的耕整機械選自旋耕機、鏵式犁、翻轉犁、釘子耙、滾子耙、滅茬機、雷射平地機、水田雷射平地鏟中的一種或多種。步驟(2)所述的水稻直播機為水稻精量穴直播機。上述制種方法所述步驟(2)中，父母本播差期為15天以上的制種組合，父本採用插秧機插秧，母本採用水稻直播機直播或插秧機插秧；父母本播差期為3 14天的制種組合，父、母本採用水稻直播機直播或插秧機插秧；父母本播差期為-10 2天的制種組合，父本採用水稻直播機直播，母本採用插秧機插秧。其中，父母本播差期為正數時表示父本早播，父母本播差期為負數時表示母本早播。
上述制種方法所述步驟(2)中，父本廂的種植寬度為120 250cm ;母本廂的種植寬度為360 1200cm。所述步驟(2)中，父本的種植密度為14 25cmX15 30cm，母本的種植密度為12 17cmX 15 25cm。所述步驟(2)中，父、母本每穴播種3 8粒種子或栽插2 6株秧苗。優選地，根據能選用的父本收割機割幅來確定父本廂寬，可設計為120 250cm。根據制種父本的特性，需配套三種類型的插秧機或直播機①生育期長、分櫱成穗力強、穗大粒多的父本(中稻組合父本)栽插密度為16-20 X 25-30cm,父、母本廂間距為30cm左右，父本栽插4_8行，每穴播種或栽插2_4粒種子;②生育期中等、分櫱成穗力一般、穗粒中等的父本(晚稻組合父本)栽插密度為16-20X25-28cm，父、母本廂間距25_30cm，父本栽插6-10行；每穴播種或移栽3-5粒種子；③生育期短、分櫱成穗力弱、穗粒數少的父本(早稻組合父本)栽插密度為14-16X17. 5-20cm，父、母本廂間距25_30cm，父本栽插8_12行，每穴播種或移栽3_6粒種子。根據父本廂寬和無人直升機輔助授粉效果來設計母本廂寬，可設計為360 1200cm，每廂種植20 80行，生育期長的母本如P88S，種植密度密度為12-15 X 17. 5_20cm，生育期短的母本如湘陵628S種植密度為12-13X 15-18cm。上述制種方法步驟(3)所述無人直升機輔助授粉的方法為無人直升機沿父本廂中間飛行使吹向母本廂方向的父本穗層瞬時風力達到3 5級，以此使父本花粉均勻向母本廂飛散進行授粉；授粉期內每天進行2 4次輔助授粉，每次20 40min。無人直升機飛行高度和速度由當天風力情況以及輔助授粉的風力要求來確定，一般來說，無人直升機飛行速度為3 6m/s。從父本開始開花之日起至父本開花結束或母本結束開花3天為輔助制種的授粉期。輔助授粉在每天父本大量開花(盛花)時(約上午10:30左右)開始。上述制種方法所述步驟(3)中，採用無人直升機噴施病蟲防治農藥5 7次、噴施赤黴素2 5次。上述制種方法所述步驟(4)中，先使用收割機收割父本，清除父本廂遺漏稻穗後，再收割母本。收割脫粒後的雜交水稻種子，先清選出空粒、碎稻杆、碎葉片等雜質，然後送入穀物烘乾機烘乾至水分12%以下。
上述制種方法中，還包括化學除草、施肥等田間管理步驟。具體地，分別在最早親本直播或移栽前20天、最遲直播親本秧苗2. 5葉左右和5-6葉期，分別進行三次化學除草。施肥宜選用緩釋複合肥，在父本或母本直播或插秧時深施入泥，制種中後期可根據實際情況適當補肥。雜交水稻制種將水稻的自花授粉生殖方式改為異花授粉生殖方式，需父本和母本在田間相間種植，而父本和母本又不能同時播種移栽，卻需要同時抽穗開花並輔助授粉，母本接受父本花粉結實生產種子，由於授粉的限制，與母本相間種植的父本通常的種植寬度很小，無法使用機械化種植，如採用直升機輔助制種授粉，則可以擴大父本花粉的傳播距離，從而改革父母本群體的種植結構，大幅增加父母本的種植行數和寬度，因此能地實現父本和母本分別進行機械直播或機械移栽及機械收割，再利用直升機進行航空植保和噴施赤黴素，就實現了雜交水稻制種的全程機械化，達到單個勞力能管理100畝以上的制種基地。本發明提供的制種方法通過無人直升機的輔助授粉作用，改變了傳統的父本、母本種植格局,使機械化播種、收割父本成為可能,從而使雜交水稻制種過程的全機械化成為 了可能。本發明技術方案具有以下優點(I)採用本發明提供的制種方法，得到的雜交水稻種子產量和質量與傳統制種方法相比沒有明顯差別，甚至優於傳統制種方法，但極大節約了勞力投入、減輕了田間作業強度。(2)採用本發明提供的制種方法，實現了雜交水稻制種用工從農民向產業工人的轉變，本發明技術方案的實施需一定科技素質的產業工人，通過系列機械的配套或租賃可實現單個產業工人管理制種面積100畝以上。(3)本發明提供的制種方法能夠促進中國雜交水稻種業產業的快速升級，加快規模化、機械化、標準化、集約化的「四化」建設，確保雜交水稻種子的安全生產和供應，保障糧
食安全。
具體實施例方式以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。實施例超級雜交中稻兩優1128 (P88S/R1128)的全程機械化制種過程以下過程中如有未涉及的內容，本領域技術人員可根據水稻雜交領域的常規技術來確定，例如，除草劑、肥料等的施用量可由本領域技術人員根據藥劑的說明書並結合雜交水稻生長狀況來確定。I、適宜制種基地的選擇在湘中、湘西南丘陵稻作區選擇海拔在150-350m、田塊集中連片200畝以上、地勢平坦、單塊田塊面積在2畝以上、具有機耕道路、水利灌溉設施完備、制種區域內田間無電線桿等障礙物的基地。2、時間安排父本和母本均採用插秧機插秧方式時，父本4月30日播種，秧齡12-16天，即在秧苗2. 5-3. 5葉時插秧；母本6月6日播種，秧齡12-15天，即秧苗2. 5-3. 5葉時插秧。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日後收割母本。採用父本插秧、母本直播的方式時，父本4月30日播種，秧齡12-16天，即在秧苗2. 5-3. 5葉時插秧；母本6月10日用播種機播種於制種大田，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日後收割母本。3、各農事操作環節選用的農機裝備及技術規格(I)耕田和平整田機械普通大型或中型用水田旋耕機、雷射平地機。(2)父本插秧機選用「久保田」四行或六行手扶插秧機或乘坐式插秧機，行距30cm,株距20cm,並使用28. 5 X 56cm塑料硬碟育秧盤育秧。(3)母本插秧機選用寧波協力機電有限公司生產的XL2Z-10型乘坐式插秧機,行距17. 5cm,株距14cm,每次作業栽插10行,並使用15 X 56cm塑料硬碟育秧盤育秧。母本穴 直播機可選用華南農業大學研製的水稻精量穴直播機，行距20cm，株距12cm，每次作業播種10行。(4)噴施農藥和赤黴素、輔助制種授粉選用總參第六十研究所製造的燃油動力Z-3N型無人直升機或珠海羽人飛行器公司研製的電池動力無人直升機。(5)收割機根據父本廂栽插寬度，選用割幅為120_250cm的聯合收割機，根據母本廂寬選擇適宜割幅的水稻聯合收割機。(6)種子烘乾選用「三久」或「太陽」牌12T低溫穀物烘乾機。4、父母群體和產量構成如採用燃油動力無人直升機授粉時，父母本相間行比為8 50，父本廂佔地寬217. 5cm,每667M2栽插父本2440穴，有效穗5萬，穗總粒數800萬粒，母本廂佔地寬900cm，每667M2栽插母本21000-22000穴，有效穗2200-2400萬，穗總粒數2400萬粒以上，父母本穎花比為I :3 4。母本異交結實率45%，產量約為200kg/667M2。如採用電池動力無人直升機授粉時，父母本相間行比為6 40，父本廂佔地寬167. 5cm,每667M2栽插父本2300穴，有效穗4. 8萬，穗總粒數800萬粒，母本佔地寬720cm，每667M2栽插母本21000穴，有效穗2200萬，穗總粒數2400萬粒以上，父母本穎花比I :3 4。母本異交結實率45%，產量約為200kg/667M2。5、主要農事技術操作方案(I)大田耕整和平整約在4月22日對制種田塊噴施廣譜除草劑殺滅雜草，4月27日至5月5日使用水田旋耕機第一次翻耕大田後灌深水，5月8-10日前第二次使用水田旋耕機淺水耕整制種田，再用雷射平地機平整大田。平整後泥漿淺水沉實待插。(2)種子處理父本和母本浸種前用清水或鹽水選種，浸種時用「強綠精」浸8-10小時消毒，種子催芽後用水稻種子專用拌種劑(如「克百威」、「大地春」、「蚍蟲啉」等)拌種晾乾後播種。母本用直播機直接播種制種大田的則只浸種不催芽。(3)父本和母本的播種或移栽採用插秧機移栽父本和母本秧苗時，宜採用工廠化育秧方法進行父本和母本育秧，做到盤土過篩，均勻播種、適齡機械栽插。父本選用28X56cm規格的塑料硬碟育秧，每個秧盤播種70_80g，每667M2用種500g,使用秧盤12個。母本選用15 X 56cm規格的塑料硬碟育秧,每個秧盤播種35_40g,每667M2用種2000g，使用秧盤50-55個。父本和母本秧苗2. 8-3. 2葉時開始插秧，4_5天內移栽完，同一制種田應保持父本和母本秧齡基本一致。父本選用「久保田」四行或六行插秧機，栽插密度20X30cm。母本選用XL2Z-10插秧機，栽插密度14 X 17. 5cm，母本插秧前1_2天需用旋耕機再平地一次，平地前施入底肥。採用直播機播種母本時，比機械插秧方式推遲4-6天播種，將只浸種2天的種子，用行距20cm、株距14cm的水稻精量穴直播機直接播種至制種大田。母本直播前1_2天需用旋耕機再平地一次，同時施底肥。(4)施肥和水分管理父本插秧後5天內保持田間淺水返青紮根，第6-7天灌3cm左右深水後對父本每667M2施45%複合肥IOkg+尿素4kg+水稻專用除草劑，保水自然落幹後露田3_5天，再灌淺水，約在移栽後25天對父本再施尿素5-8kg/667M2。母本移栽前3-4天第三次平整田時或在母本插秧前/直播前，全田(含父本)施45% 複合肥30kg/667M2，母本移栽後5天保持田間淺水返青紮根，第7-10天灌約3cm深水後，每667M2全田施尿素15kg+鉀肥IOkg+水稻專用除草劑，保水自然落幹後露田或烤田5-7天，再灌水。至父母本全苗封行後，在母本幼穗分化前後至幼穗分化4期排水曬田；再灌深水(約IOcm)至抽穗前排乾，露2-3天後再灌水3cm抽穗開花授粉。授粉結束後立即排乾水，保持田間淺水溼潤至父本收割前5-7天，再排水曬乾田，方便機械收割。(5)花期預測與調節約在7月15-20日進行幼穗分化剝檢，預測父母本花期相遇程度，根據預測結果及時進行花期調節。(6)噴施赤黴素採用無人直升機的航空植保技術噴施赤黴素，用量30g/667M2，在母本抽穗5%左右時噴施第一次，用量12g/667M2，第二天噴施第二次，用量18g/667M2。每次噴施赤黴素時添加防治相應病蟲害的藥劑。每667M2噴施藥液量約1000ml。要求在6 00-9 :00、或16 00-19 00時噴施，父母本同時噴施。(7)無人直升機輔助授粉無人直升機沿父本廂中間飛行，為保證作用在父本穗層的風力達到4-5級，來確定飛機的飛行高度和速度，飛行速度確定在3m/s以上。從父本開始開花之日起至父本開花結束或母本結束開花3天為輔助制種授粉期。授粉期內每天待父本大量開花(盛花)時(約在10: 30左右)開始第一次授粉，無人機飛行輔助授粉每天每次有效時間約30min，授粉面積80-100畝。一般每30_40min授粉I次，每天授粉2-4次。(8)病蟲害防治一般需噴施農藥防治病蟲害6-7次。每次噴施農藥的時間如下第一次父母本2. 5葉期噴施防治稻薊馬、稻飛蝨、紋枯病的藥劑。第二次在父本5-6葉期噴施父本。第三次在母本4-5葉，父母本同時噴施。第四次在母本足苗封行曬田前。
第五次在抽穗前3-4天噴施，同時在噴施赤黴素的同時添加防治稻瘟病、稻飛蝨的農藥。第六次在授粉結束後2-3天內。第七次視田間病蟲害發生情況決定。每次用藥類型和品種，需根據當地植保部門的病蟲預測預報來選擇。(9)機械收割與除雜在母本適宜收割期前5天，選擇相應割幅寬度的收割機先收割父本，收割完後，立即對父母本廂間進行清檢，檢除去父本遺留稻穗。在母本成熟度80%時開始選擇適宜割幅的水稻聯合收割機收割母本，要求搶晴好天氣收割，在田間露水幹後收割。 (10)種子機械烘乾收割脫粒後的母本種子，在2小時內運至烘乾機廠房，先用風篩式清選機清選出毛草和空癟粒，再進入烘乾機烘乾，烘至種子水分12%即可。採用本發明制種方法得到的雜交水稻種子，其產量和質量都與常規人工制種方法得到的種子相近，但是明顯節省了勞力，制種效率更高，更加適用於大規模、工業化的雜交水稻制種。雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本發明要求保護的範圍。
權利要求
1.一種雜交水稻的全機械化制種方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)採用耕整機械平整制種田； (2)採用水稻直播機或插秧機種植父本和母本，其中，父、母本的相間種植行數比為4 12 20 80 ; (3)採用無人直升機進行輔助授粉和噴施農藥或激素； (4)採用水稻收割機分別收割父本和母本。
2.根據權利要求I所述的全機械化制種方法，其特徵在於，所述制種方法還包括採用穀物烘乾機將收割的雜交水稻種子進行烘乾的步驟。
3.根據權利要求I或2所述的全機械化制種方法，其特徵在於，步驟(I)所述的耕整機械選自旋耕機、鏵式犁、翻轉犁、釘子耙、滾子耙、滅茬機、雷射平地機、水田雷射平地鏟中的一種或多種。
4.根據權利要求I或2所述的全機械化制種方法，其特徵在於，步驟(2)所述的水稻直播機為水稻精量穴直播機。
5.根據權利要求I或2所述的全機械化制種方法，其特徵在於，所述步驟(2)中，父母本播差期為15天以上的制種組合，父本採用插秧機插秧，母本採用水稻直播機直播或插秧機插秧；父母本播差期為3 14天的制種組合，父、母本採用水稻直播機直播或插秧機插秧；父母本播差期為-10 2天的制種組合，父本採用水稻直播機直播，母本採用插秧機插秩。
6.根據權利要求I或2所述的全機械化制種方法，其特徵在於，所述步驟(2)中，父本廂的種植寬度為120 250cm ;母本廂的種植寬度為360 1200cm。
7.根據權利要求6所述的全機械化制種方法，其特徵在於，所述步驟(2)中，父本的種植密度為14 25cmX 15 30cm,母本的種植密度為12 17cmX 15 25cm。
8.根據權利要求6或7所述的全機械化制種方法，其特徵在於，所述步驟(2)中，父、母本每穴播種3 8粒種子或栽插2 6株秧苗。
9.根據權利要求I或2所述的全機械化制種方法，其特徵在於，步驟(3)所述無人直升機輔助授粉的方法為無人直升機沿父本廂中間飛行使吹向母本廂方向的父本穗層瞬時風力達到3 5級，以此使父本花粉均勻向母本廂飛散進行授粉；授粉期內每天進行2 4次輔助授粉，每次20 40min。
10.根據權利要求I或2所述的全機械化制種方法，其特徵在於，所述步驟(3)中，採用無人直升機噴施病蟲防治農藥5 7次、噴施赤黴素2 5次。
全文摘要
本發明涉及一種雜交水稻的全機械化制種方法，使用耕整機械、水稻直播機或插秧機、無人直升機以及水稻收割機等機械化設備進行雜交水稻的制種。本發明提供的制種方法採用了水稻栽培領域常見的機械設備，並進行了有效組合，實現了雜交水稻全機械化的制種過程。通過無人直升機輔助授粉作業，改變了傳統的父本、母本種植格局，使機械化種植、收割父本成為可能，從而使雜交水稻制種的全機械化成為了可能。採用本發明提供的制種方法，能得到高質量和高產量的雜交水稻種子，而且極大節約了勞力投入、減輕了田間作業強度。
文檔編號A01H1/02GK102960236SQ20121043829
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月6日 優先權日2012年11月6日
發明者劉愛民, 廖翠猛, 羅錫文, 龍和平, 何菊英 申請人:袁隆平農業高科技股份有限公司