杂交水稻机械化制种的研究进展

1 前言

杂交水稻机械化制种的背景和必要性
- 简要介绍杂交水稻的优势及在粮食生产中的重要地位
- 分析杂交水稻人工授粉制种的局限性,引出机械化制种的需求
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1.1 杂交水稻机械化制种的背景和必要性

1.1.1 简要介绍杂交水稻的优势及在粮食生产中的重要地位

产量优势
1. 杂交水稻种子生产技术是近 30 年来提高水稻产量潜力 15-20%，大大保证中国粮食安全的最成功的应用之一。
  
  Early harvesting improves seed vigour of hybrid rice seeds.pdf
2. 在 20 世纪 70 年代，袁隆平开发了杂交水稻，其产量优势（10-20%）高于近交系亲本品种。
  
  Recent research on the mechanism of heterosis is important for crop and vegetable breeding systems.pdf
3. 杂交稻产量较高
  
  An economic assessment of adoption of hybrid rice Micro-level evidence from southern China.pdf
  
  The decreasing area of hybrid rice production in China causes and potential effects on Chinese rice self-sufficiency.pdf（10% 的优势）
  - The range of yield advantage of hybrid rice is over 15–20% higher than that of conventionally bred rice（15-20 的优势）
    - Hybrid rice achievements, development and prospect in China.pdf
  - 杂交水稻种子生产技术是近 30 年来提高水稻产量潜力 15-20%，大大保证中国粮食安全的最成功的应用之一。
    - Early harvesting improves seed vigour of hybrid rice seeds.pdf
杂交稻具有较大的种植面积
- China, mainland Production:208,494,800 India Production: 196,245,700
  - FAOSTAT（Food and Agriculture Organization (FAO) (2021) FAOSTAT statistical database of the United Nation Food and Agriculture Organization (FAO) statistical division. Rome. https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL）
- 2022 年世界产量、收获面积、生产产量.csv
- 28% 的种植面积
  - An economic assessment of adoption of hybrid rice Micro-level evidence from southern China.pdf
杂交稻对于粮食安全具有重要意义
1. 杂交水稻对世界粮食安全做出了重大贡献。
  
  Development of Elite BPH-Resistant Wide-Spectrum Restorer Lines for Three and Two Line Hybrid Rice.pdf

1.1.2 出现的问题，分析杂交水稻制种的局限性,引出机械化制种的需求

* 种植面积开始减少

  * [The decreasing area of hybrid rice production in China causes and potential effects on Chinese rice self-sufficiency.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/The_decreasing_area_of_hybrid_rice_production_in_China_causes_and_potential_effects_on_Chinese_rice_self-sufficiency-20240408095337-qbdxr1y.pdf)（减少了25%）
  * [Integrating mechanization with agronomy and breeding to ensure food security in China.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/Integrating_mechanization_with_agronomy_and_breeding_to_ensure_food_security_in_China-20240507000847-o67vlpm.pdf)
* 杂交水稻不受欢迎

  [Factors Affecting the Adoption of Hybrid and High-Yielding Rice Varieties in the Philippines.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/Factors_Affecting_the_Adoption_of_Hybrid_and_High-Yielding_Rice_Varieties_in_the_Philippines-20240402212421-831b1sj.pdf)

  * 投入成本高、市场价格低

    * 种子价格高，杂交稻种子是常规稻的两倍

      * [J Agricultural Economics - 2021 - Nguyen Chau - Productivity impacts of hybrid rice seeds in Vietnam.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/J_Agricultural_Economics_-_2021_-_Nguyen_Chau_-_Productivity_impacts_of_hybrid_rice_seeds_in_Vietnam-20240402213753-9sa0392.pdf)
      * [杂交水稻机械化制种的技术探索与实践_唐文帮.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/杂交水稻机械化制种的技术探索与实践_唐文帮-20240331112857-dd2gmcy.pdf)
      * [Rice seed producers attitudes to hybrid rice seed production in Nay Pyi Taw, Myanmar.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/Rice_seed_producers_attitudes_to_hybrid_rice_seed_production_in_Nay_Pyi_Taw,_Myanmar-20240507002426-orvw36a.pdf)
    * 直播的推广，种子需求量大

      * [Adoption of direct seeded rice, land use and enterprise income Evidence from Chinese rice producers.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/Adoption_of_direct_seeded_rice,_land_use_and_enterprise_income_Evidence_from_Chinese_rice_producers-20240402213928-wiebyhk.pdf)
      * [Is direct seeded rice a boon for economic performance Empirical evidence from India.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/Is_direct_seeded_rice_a_boon_for_economic_performance_Empirical_evidence_from_India-20240402214124-qsmnej2.pdf)
  * 传统水稻也能获得高产

    * 高种植密度、低施肥情况下，常规稻产量是高于杂交稻的

      [Inbred varieties outperformed hybrid rice varieties under dense planting with reducing nitrogen.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/Inbred_varieties_outperformed_hybrid_rice_varieties_under_dense_planting_with_reducing_nitrogen-20240403113509-9wcodn6.pdf)
    * 越南杂交稻产量没有常规稻高

      [J Agricultural Economics - 2021 - Nguyen Chau - Productivity impacts of hybrid rice seeds in Vietnam.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/J_Agricultural_Economics_-_2021_-_Nguyen_Chau_-_Productivity_impacts_of_hybrid_rice_seeds_in_Vietnam-20240402213753-9sa0392.pdf)
  * 种植方式的改变：由于社会经济环境的变化，水稻种植方式从手工移栽转变为直播和机械化移栽，这导致了播种率的增加和杂种优势形态优势的减少，影响了农民对品种的选择。

    [Integrating mechanization with agronomy and breeding to ensure food security in China.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/Integrating_mechanization_with_agronomy_and_breeding_to_ensure_food_security_in_China-20240507000847-o67vlpm.pdf)
  * 种植杂交稻，收入降低

    * [An economic assessment of adoption of hybrid rice Micro-level evidence from southern China.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/An_economic_assessment_of_adoption_of_hybrid_rice_Micro-level_evidence_from_southern_China-20240402210551-or2gvpp.pdf)
    * [The decreasing area of hybrid rice production in China causes and potential effects on Chinese rice self-sufficiency.pdf](https://b3logfile.com/file/2025/01/siyuan/1685201195415/assets/The_decreasing_area_of_hybrid_rice_production_in_China_causes_and_potential_effects_on_Chinese_rice_self-sufficiency-20240408095337-qbdxr1y.pdf)

杂交稻制种是杂交稻应用的重要环节，存在以下缺点
1. 劳动力短缺：随着社会经济的发展，农村劳动力向城市转移，导致农业生产面临劳动力短缺的问题
  1. 杂交水稻育种技术对改善粮食安全产生了重大影响(VanNuyen 和 Ferrero，2006 年)，但杂交水稻种子的生产仍然是劳动密集型和昂贵的。
    
    PINOID Is Required for Formation of the Stigma and Style in Rice.pdf
    
    Meeting the challenges of global rice production.pdf
2. 生产成本：高杂交水稻制种的用工成本急剧增长，种子生产成本居高不下，成为制约杂交稻推广应用的重要因素
3. 制种效率低：传统的杂交水稻制种方法效率较低，难以满足大规模生产的需求。
4. 传统制种难以规模化
5. 机械化程度低：尽管已有研究和实践表明全程机械化制种可以提高效益，但机械化制种技术的普及和应用仍面临一些挑战
6. 丘陵山区、田块较小、海拔高度不一……在我国符合杂交水稻制种要求的地区，多项不利因素制约了杂交水稻制种。同时，杂交稻制种的用工成本急剧增长，导致杂交种子生产成本居高不下，成为制约杂交稻推广应用的重要因素。
机械化制种能够很大程度上解决杂交水稻制种过程中存在的一些问题。
1. 劳动力短缺：机械化制种可以显著减少对人力的依赖，通过使用机械和自动化设备来代替传统的人工操作，从而缓解劳动力短缺的问题。
2. 生产成本高：机械化可以提高生产效率，减少人工成本，从而有助于降低整体的生产成本。此外，规模化生产还可以通过批量采购和使用机械设备来进一步降低单位成本。
3. 制种效率低：机械化制种通过自动化流程和设备提高制种速度和效率，减少因人为因素导致的延误和错误。
4. 传统制种难以规模化：全程机械化制种能够适应大规模生产的需求，通过标准化和自动化的流程，实现规模化生产，满足杂交稻种子的大量需求。
5. 机械化程度低：全程机械化制种正是为了解决机械化程度低的问题，通过集成和创新技术，提高机械化水平，实现从播种到收获的全过程机械化。

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1.1.3 为什么需要机械化制种

水稻制种的限制：
水稻种植方式的转变：由于社会经济环境的变化，水稻种植方式从手工移栽转变为直播和机械化移栽，这导致了播种率的增加和杂种优势形态优势的减少，影响了农民对品种的选择。
- 降低直接播种和机械化移栽杂交稻生产中的种子成本的策略之一是降低种子价格，这可以通过开发机械化种子生产技术来降低种子生产成本实现

2 杂交水稻机械化制种的实践与应用

2.1 国内外杂交水稻机械化制种的发展历程和现状

2.1.1 国外现状

美国
- 杂交水稻在美国实行机械化制种的要求和前景_李青茂.pdf
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马来西亚
- 马来西亚杂交水稻机械化制种技术初探_李炳华.pdf

2.1.2 国内现状

一、母本导入抗除草剂基因
- 父本杨花结束后，喷施苯达松除草剂杀死父本，保证杂交稻种纯度。
  - 中国水稻所将 bar 基因导入培矮 64S 不育系和恢复系 B1、B7 模拟机械化制种抗除草剂基因导入培矮 64S 实现杂交水稻制种机械化的初步研究.pdf
    
    ‍
二、父本导入除草剂敏感基因
- 授粉后通过喷施苯达松除去父本；父母本混收，播种后去除父本。
  
  水稻农林 8 号 m 苯达松敏感致死性遗传及其利用.pdf
- 抗除草剂光周期敏感基因雄性不育（HRPGMS）水稻
  
  Use of herbicide-resistant genic male sterility in hybrid rice seed production.pdf
- Utilizing differences in bTH tolerance between the parents of two-line hybrid rice to improve the purity of hybrid rice seed.pdf
- Construction of a Novel Female Sterility System for Hybrid Rice.pdf
三、选用粒色、粒重及粒形与杂交稻 F1 种子具有明显差异的恢复系作为父本，并与生育期
- 粒型
  - 唐文帮教授主持的“水稻小粒不育系选育及机械化杂交育种”项目致力解决目前杂交水稻制种方式落后、效益低、成本高等问题。历经 10 余年，项目团队培育出综合性状优良的卓 201S 等 5 个小粒型两系不育系，培育出“卓两优 141”等 6 个国家审定品种，并实现大面积推广。
    
    团队根据小粒型不育系“卓 201S”和大粒恢复系粒厚的差异，发明了筛选装置，实现了父母本种子机械化精准分出“父”与“母”，分选成功率 100%，损耗小于 1%。同时，团队还配套研发了机械混播、飞机喷施、辅助授粉和病虫害防治等设备，实现了杂交水稻全程机械化制种。
  - Proportion of parental line (A receptor and R pollinator) seeds improving rice hybrid production.pdf
  - 水稻小粒不育系新组合卓两优 141 混播制种优势分析.pdf
  - Hybrid rice seed production method.pdf
  - Modulation of histone acetylation enables fully mechanized hybrid rice breeding.pdf
- 谷壳颜色
  - Novel three-line method for mechanical production of hybrid rice seeds.pdf

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2 杂交水稻机械化制种的关键技术

2.1 机械化制种技术

大行比
- 便于机械化操作，适应农业无人机（AUAV）的使用：在机械化授粉过程中，较大的行间距可能更适合 AUAV 的操作，有助于提高授粉的均匀性和效率。
  
  Mechanized hybrid rice seed production Planting density, the flight height of an unmanned aerial vehicle, fertilizer application, and the row-ratio of parents.pdf
- 大行比
  - Hybrid rice seed production technology and its impact on seed industries and rural employment opportunities in Asia.pdf
- 行比过高后产量会降低
  - Mechanized Hybrid Rice Seed Production Planting Density, the Flight Height of an Unmanned Aerial Vehicle, Fertilizer Application, and the Row-Ratio of Parents.pdf
- 机械授粉
  - 杂交水稻制种机械授粉研究现状及发展对策.pdf
  - Mechanized hybrid rice seed production Planting density, the flight height of an unmanned aerial vehicle, fertilizer application, and the row-ratio of parents.pdf
  - 无人机辅助授粉与人工拉绳授粉效果相当，但效率更高，可节约人力成本，并有助于提升机械化水平。
    - 多旋翼无人机辅助籼粳杂交稻制种授粉研究.pdf
- 种植方法
  - 分植法 parental lines planting
  - 混植法 mixed parental lines planting mixed planting/Mixed sowing
    - 由于传粉者与雄性不育花之间的平均距离比替代行法更接近，因此该方法保证了雄性不育植物的结实率更高。
      
      Mechanized Production of F1 Seeds in Rice by Mixed Planting.pdf
    - 不同的比例影响水稻的产量
      - Proportion of parental line (A receptor and R pollinator) seeds improving rice hybrid production.pdf
    - 缺少混植法的组合，所以需要第三代水稻！！！！
      - 杂交水稻机械化制种研究的现状、问题与对策_汤国华.pdf

杂交水稻机械化制种的研究进展

1 前言

1.1 杂交水稻机械化制种的背景和必要性

1.1.1 简要介绍杂交水稻的优势及在粮食生产中的重要地位

1.1.2 出现的问题，分析杂交水稻制种的局限性,引出机械化制种的需求

1.1.3 为什么需要机械化制种

2 杂交水稻机械化制种的实践与应用

2.1 国内外杂交水稻机械化制种的发展历程和现状

2.1.1 国外现状

2.1.2 国内现状

2 杂交水稻机械化制种的关键技术

2.1 机械化制种技术

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