專利名稱：一種雜交水稻的全機械化制種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雜交水稻種植領(lǐng)域，具體涉及一種雜交水稻的全機械化制種方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行的雜交水稻制種技術(shù)是二十世紀八十年代建立在我國傳統(tǒng)的勞力密集型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的勞力密集型技術(shù)，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(jīng)濟和城鎮(zhèn)化發(fā)展，農(nóng)業(yè)勞力日益緊缺，將嚴重影響了雜交水稻種子的安全生產(chǎn)與供應，亟需集成研究全程機械化的雜交水稻種子生產(chǎn)技術(shù)，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(chǎn)及供應，繼續(xù)保持我國在雜交水稻技術(shù)領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。 目前我國雜交水稻制種已在部分環(huán)節(jié)上實現(xiàn)了機械作業(yè)，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(nóng)藥及赤霉素、收割機、谷物烘干機。但在輔助制種授粉上仍采用人工方式，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(xiàn)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(shù)瓶頸。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有雜交水稻制種過程無法實現(xiàn)全機械化、人力成本高昂等技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種雜交水稻的全機械化制種方法。本發(fā)明提供的雜交水稻全機械化制種方法包括以下步驟( I)采用耕整機械平整制種田；(2)采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(shù)比為4 12 20 80 ;(3)采用無人直升機進行輔助授粉和噴施農(nóng)藥或激素；(4)采用水稻收割機分別收割父本和母本。所述制種方法還包括采用谷物烘干機將收割的雜交水稻種子進行烘干的步驟。實現(xiàn)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(tài)優(yōu)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(yè)。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(qū)內(nèi)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(chǎn)者集中連片租地組織生產(chǎn)。步驟(I)所述的耕整機械選自旋耕機、鏵式犁、翻轉(zhuǎn)犁、釘子耙、滾子耙、滅茬機、激光平地機、水田激光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，父本采用插秧機插秧，母本采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、母本采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，父本采用水稻直播機直播，母本采用插秧機插秧。其中，父母本播差期為正數(shù)時表示父本早播，父母本播差期為負數(shù)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(yōu)選地，根據(jù)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(jù)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、分蘗成穗力強、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、分蘗成穗力一般、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、分蘗成穗力弱、穗粒數(shù)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(jù)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(nèi)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(jié)束或母本結(jié)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，采用無人直升機噴施病蟲防治農(nóng)藥5 7次、噴施赤霉素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后，再收割母本。收割脫粒后的雜交水稻種子，先清選出空粒、碎稻桿、碎葉片等雜質(zhì)，然后送入谷物烘干機烘干至水分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。施肥宜選用緩釋復合肥，在父本或母本直播或插秧時深施入泥，制種中后期可根據(jù)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并輔助授粉，母本接受父本花粉結(jié)實生產(chǎn)種子，由于授粉的限制，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，如采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(jié)構(gòu)，大幅增加父母本的種植行數(shù)和寬度，因此能地實現(xiàn)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霉素，就實現(xiàn)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(fā)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(tǒng)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(fā)明技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(I)采用本發(fā)明提供的制種方法，得到的雜交水稻種子產(chǎn)量和質(zhì)量與傳統(tǒng)制種方法相比沒有明顯差別，甚至優(yōu)于傳統(tǒng)制種方法，但極大節(jié)約了勞力投入、減輕了田間作業(yè)強度。(2)采用本發(fā)明提供的制種方法，實現(xiàn)了雜交水稻制種用工從農(nóng)民向產(chǎn)業(yè)工人的轉(zhuǎn)變，本發(fā)明技術(shù)方案的實施需一定科技素質(zhì)的產(chǎn)業(yè)工人，通過系列機械的配套或租賃可實現(xiàn)單個產(chǎn)業(yè)工人管理制種面積100畝以上。(3)本發(fā)明提供的制種方法能夠促進中國雜交水稻種業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速升級，加快規(guī)?；?、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(chǎn)和供應，保障糧
食安全。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例超級雜交中稻兩優(yōu)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(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)水稻雜交領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)來確定，例如，除草劑、肥料等的施用量可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)藥劑的說明書并結(jié)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(qū)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(qū)域內(nèi)田間無電線桿等障礙物的基地。2、時間安排父本和母本均采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日后收割母本。采用父本插秧、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日用播種機播種于制種大田，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日后收割母本。3、各農(nóng)事操作環(huán)節(jié)選用的農(nóng)機裝備及技術(shù)規(guī)格(I)耕田和平整田機械普通大型或中型用水田旋耕機、激光平地機。(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,并使用28. 5 X 56cm塑料硬盤育秧盤育秧。(3)母本插秧機選用寧波協(xié)力機電有限公司生產(chǎn)的XL2Z-10型乘坐式插秧機,行距17. 5cm,株距14cm,每次作業(yè)栽插10行,并使用15 X 56cm塑料硬盤育秧盤育秧。母本穴 直播機可選用華南農(nóng)業(yè)大學研制的水稻精量穴直播機，行距20cm，株距12cm，每次作業(yè)播種10行。(4)噴施農(nóng)藥和赤霉素、輔助制種授粉選用總參第六十研究所制造的燃油動力Z-3N型無人直升機或珠海羽人飛行器公司研制的電池動力無人直升機。(5)收割機根據(jù)父本廂栽插寬度，選用割幅為120_250cm的聯(lián)合收割機，根據(jù)母本廂寬選擇適宜割幅的水稻聯(lián)合收割機。(6)種子烘干選用“三久”或“太陽”牌12T低溫谷物烘干機。4、父母群體和產(chǎn)量構(gòu)成如采用燃油動力無人直升機授粉時，父母本相間行比為8 50，父本廂占地寬217. 5cm,每667M2栽插父本2440穴，有效穗5萬，穗總粒數(shù)800萬粒，母本廂占地寬900cm，每667M2栽插母本21000-22000穴，有效穗2200-2400萬，穗總粒數(shù)2400萬粒以上，父母本穎花比為I :3 4。母本異交結(jié)實率45%，產(chǎn)量約為200kg/667M2。如采用電池動力無人直升機授粉時，父母本相間行比為6 40，父本廂占地寬167. 5cm,每667M2栽插父本2300穴，有效穗4. 8萬，穗總粒數(shù)800萬粒，母本占地寬720cm，每667M2栽插母本21000穴，有效穗2200萬，穗總粒數(shù)2400萬粒以上，父母本穎花比I :3 4。母本異交結(jié)實率45%，產(chǎn)量約為200kg/667M2。5、主要農(nóng)事技術(shù)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后灌深水，5月8-10日前第二次使用水田旋耕機淺水耕整制種田，再用激光平地機平整大田。平整后泥漿淺水沉實待插。(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，種子催芽后用水稻種子專用拌種劑(如“克百威”、“大地春”、“蚍蟲啉”等)拌種晾干后播種。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采用插秧機移栽父本和母本秧苗時，宜采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(guī)格的塑料硬盤育秧，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(guī)格的塑料硬盤育秧,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(nèi)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。采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后5天內(nèi)保持田間淺水返青扎根，第6-7天灌3cm左右深水后對父本每667M2施45%復合肥IOkg+尿素4kg+水稻專用除草劑，保水自然落干后露田3_5天，再灌淺水，約在移栽后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% 復合肥30kg/667M2，母本移栽后5天保持田間淺水返青扎根，第7-10天灌約3cm深水后，每667M2全田施尿素15kg+鉀肥IOkg+水稻專用除草劑，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期排水曬田；再灌深水(約IOcm)至抽穗前排干，露2-3天后再灌水3cm抽穗開花授粉。授粉結(jié)束后立即排干水，保持田間淺水濕潤至父本收割前5-7天，再排水曬干田，方便機械收割。(5)花期預測與調(diào)節(jié)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(jù)預測結(jié)果及時進行花期調(diào)節(jié)。(6)噴施赤霉素采用無人直升機的航空植保技術(shù)噴施赤霉素，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。每次噴施赤霉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(jié)束或母本結(jié)束開花3天為輔助制種授粉期。授粉期內(nèi)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(nóng)藥防治病蟲害6-7次。每次噴施農(nóng)藥的時間如下第一次父母本2. 5葉期噴施防治稻薊馬、稻飛虱、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，同時在噴施赤霉素的同時添加防治稻瘟病、稻飛虱的農(nóng)藥。第六次在授粉結(jié)束后2-3天內(nèi)。第七次視田間病蟲害發(fā)生情況決定。每次用藥類型和品種，需根據(jù)當?shù)刂脖２块T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，收割完后，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(lián)合收割機收割母本，要求搶晴好天氣收割，在田間露水干后收割。 (10)種子機械烘干收割脫粒后的母本種子，在2小時內(nèi)運至烘干機廠房，先用風篩式清選機清選出毛草和空癟粒，再進入烘干機烘干，烘至種子水分12%即可。采用本發(fā)明制種方法得到的雜交水稻種子，其產(chǎn)量和質(zhì)量都與常規(guī)人工制種方法得到的種子相近，但是明顯節(jié)省了勞力，制種效率更高，更加適用于大規(guī)模、工業(yè)化的雜交水稻制種。雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種雜交水稻的全機械化制種方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)采用耕整機械平整制種田； (2)采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(shù)比為4 12 20 80 ; (3)采用無人直升機進行輔助授粉和噴施農(nóng)藥或激素； (4)采用水稻收割機分別收割父本和母本。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全機械化制種方法，其特征在于，所述制種方法還包括采用谷物烘干機將收割的雜交水稻種子進行烘干的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的全機械化制種方法，其特征在于，步驟(I)所述的耕整機械選自旋耕機、鏵式犁、翻轉(zhuǎn)犁、釘子耙、滾子耙、滅茬機、激光平地機、水田激光平地鏟中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的全機械化制種方法，其特征在于，步驟(2)所述的水稻直播機為水稻精量穴直播機。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的全機械化制種方法，其特征在于，所述步驟(2)中，父母本播差期為15天以上的制種組合，父本采用插秧機插秧，母本采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、母本采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，父本采用水稻直播機直播，母本采用插秧機插秩。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的全機械化制種方法，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求6所述的全機械化制種方法，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求6或7所述的全機械化制種方法，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求I或2所述的全機械化制種方法，其特征在于，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(nèi)每天進行2 4次輔助授粉，每次20 40min。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的全機械化制種方法，其特征在于，所述步驟(3)中，采用無人直升機噴施病蟲防治農(nóng)藥5 7次、噴施赤霉素2 5次。
全文摘要
本發(fā)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(fā)明提供的制種方法采用了水稻栽培領(lǐng)域常見的機械設備，并進行了有效組合，實現(xiàn)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(yè)，改變了傳統(tǒng)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。采用本發(fā)明提供的制種方法，能得到高質(zhì)量和高產(chǎn)量的雜交水稻種子，而且極大節(jié)約了勞力投入、減輕了田間作業(yè)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(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者劉愛民, 廖翠猛, 羅錫文, 龍和平, 何菊英 申請人:袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司