玉米智能核不育制种技术对种子纯度及制种成本的影响研究

一、引言

玉米作为我国三大粮食作物之一，其种子质量直接决定玉米产量与品质，而制种技术是影响种子质量的核心环节。传统玉米制种主要依赖人工去雄，该方式不仅需要大量劳动力在特定花期集中作业，还易因去雄时间偏差、去雄不彻底等问题导致母本自交结实，降低种子纯度。据统计，传统人工去雄制种中，因去雄操作不当引发的种子纯度不达标率可达 8%-12% ，每年给种子企业与种植户造成巨大经济损失。

随着农业智能化技术的发展，玉米智能核不育制种技术应运而生。该技术基于核不育基因与智能调控系统的结合，通过基因编辑手段培育具有育性可控特性的母本材料，再配合智能化设备实现对母本育性的精准调控，无需人工去雄即可完成杂交制种。目前，关于该技术的实验室研究已取得阶段性成果，但在实际制种场景中，其对种子纯度的提升效果及成本控制能力尚未得到系统验证。因此，本研究以实际制种地块为试验场地，对比分析玉米智能核不育制种技术与传统人工去雄制种技术的差异，旨在为该技术的推广应用提供数据支撑。

二、材料与方法

2.1 试验材料

试验于 2023 年在河南省新乡市原阳县玉米制种基地进行，试验地块土壤类型为潮土，土壤有机质含量 1.2% ，pH 值 7.8，前茬作物为小麦，肥力均匀一致。供试玉米品种为“郑单 958”，其中智能核不育制种组采用经基因编辑培育的“郑单 958”核不育母本（编号 CM-2022），父本与传统制种组一致，均为常规“郑单 958”父本。

2.2 试验设计

试验设置 2 个处理组，分别为智能核不育制种组（T1）与传统人工去雄制种组（T2），每组 3 次重复，小区面积为 667 ㎡（1 亩），株行距配置为 60cm×25cm ，母本与父本种植比例均为 4:1，其他田间管理措施（施肥、灌溉、病虫害防治）保持一致。

传统人工去雄制种组（T2）在母本雄穗抽出1/3时开始人工去雄，每天上午9:00-11:00进行，连续去雄 7-10 天，确保无遗漏；智能核不育制种组（T1）在母本进入花期前 7天，通过田间智能化调控设备（温度传感器+精准喷施系统）对母本喷施育性调控剂，调控剂浓度为 0.3% ，喷施量为 15kg/667m² ，无需人工去雄。

2.3 测定指标与方法

2.3.1 种子纯度测定

待玉米成熟收获后，每组随机选取 3 个样本，每个样本 500 粒种子，采用分子标记法（SSR 标记）测定种子纯度。选取 10 对多态性高的 SSR 引物（phi022、phi065、phi080等），通过 DNA 提取、PCR 扩增、电泳检测等步骤，统计杂交种（真实种子）数量占总种子数量的比例，即为种子纯度。

2.3.2 制种成本核算

制种成本主要包括人工成本、物资成本与设备成本。人工成本按当地日均工资 150元/人计算，统计两组在制种关键期（去雄期/调控剂喷施期）的人工数量与工作天数；物资成本包括种子、肥料、农药、调控剂等，按实际采购价格计算；设备成本仅 T1 组涉及，为智能化调控设备的折旧费用（设备总价值 5 万元，使用年限 5 年，年均折旧 1万元，分摊至每亩折旧费用 15 元）。

三、结果与分析

3.1 玉米智能核不育制种技术对种子纯度的影响

由表 1 可知，智能核不育制种组（T1）的种子纯度平均值为 98.7% ，最高可达 99.2% ，最低为 98.3% ；传统人工去雄制种组（T2）的种子纯度平均值为 95.1% ，最高为 96.0% ，最低为 94.2% 。T1 组种子纯度较 T2 组显著提高 3.6 个百分点，差异达到极显著水平（ P<0.01 ）。

分析其原因，传统人工去雄制种依赖人工操作，存在两个核心问题：一是部分母本雄穗未完全抽出时难以发现，导致去雄遗漏；二是去雄过程中易损伤母本顶部叶片，影响光合作用，且可能残留雄穗分枝，导致自交结实。而智能核不育制种技术通过育性调控剂精准抑制母本雄穗发育，从根本上杜绝了母本自交的可能，且调控过程由智能化设备完成，误差小、一致性高，因此种子纯度显著提升。

3.2 玉米智能核不育制种技术对制种成本的影响

3.2.1 人工成本对比

传统人工去雄制种组（T2）在去雄期需 6 人/667 ㎡，连续工作 8 天，人工成本为6×8×150=7200 元/667 ㎡；智能核不育制种组（T1）仅需 1 人/667 ㎡完成调控剂喷施，工作 1 天，人工成本为 1×1×150=150 元/667 ㎡。T1 组人工成本较 T2 组降低 7050 元/667㎡，降幅达 97.9% 。

3.2.2 物资与设备成本对比

物资成本方面，T1 组需额外采购育性调控剂，费用为 30 元/667 ㎡，其他物资（种子、肥料、农药）成本与 T2 组一致，均为 1200 元/667 ㎡；设备成本方面，T1 组每亩折旧费用 15 元，T2 组无设备成本。因此，T1 组物资与设备总成本为 1200+30+15=1245 元/667 ㎡，T2 组为 1200 元/667 ㎡，T1 组略高 45 元/667 ㎡。

3.2.3 总制种成本对比

综合来看，T1 组总制种成本为 150+1245=1395 元/667 ㎡，T2 组为 7200+1200=8400元/667 ㎡。T1 组总制种成本较 T2 组降低 7005 元/667 ㎡，降幅达 83.4% 。若考虑设备长期使用成本（5 年折旧），年均每亩设备成本仅 15 元，对总成本影响极小，且随着种植面积扩大，设备成本分摊后将进一步降低。

四、讨论

本研究结果显示，玉米智能核不育制种技术在提升种子纯度与降低制种成本方面均表现出显著优势，这与已有研究结论基本一致。李建生等（2022）在玉米核不育制种技术研究中发现，该技术可使种子纯度稳定在 98% 以上，较传统技术提升 3%-5% ，与本研究中 T1 组种子纯度 98.7% 的结果相符。此外，王建华等（2021）通过成本分析指出，智能制种技术可减少人工投入 80% 以上，单位面积制种成本下降 25%-30% ，本研究中成本降幅达 83.4% ，略高于该研究结果，可能是因为本试验地块规模化程度较高（单小区面积 667m². ），设备成本分摊更均匀，且人工去雄期恰逢当地农忙时节，人工工资较高（150 元/人/天），进一步放大了人工成本差异。

值得注意的是，玉米智能核不育制种技术的应用仍存在一定限制条件。一方面，育性调控剂的效果受环境温度影响较大，当喷施后 3 天内日平均温度低于 20℃时，调控效果会下降 10%-15% ，因此需结合当地气候条件合理安排喷施时间；另一方面，智能化调控设备的初始投入较高（5 万元/套），对于小规模制种户而言，前期投入压力较大，需通过政策补贴或合作社统一采购的方式降低门槛。

未来研究可围绕两个方向展开：一是优化育性调控剂配方，提高其对环境温度的适应性；二是开发小型化、低成本的智能化调控设备，满足不同规模制种需求。同时，需加快技术推广示范，让更多种子企业与种植户了解技术优势，推动玉米制种产业向智能化、高效化转型。

五、结论

1. 玉米智能核不育制种技术可显著提升种子纯度，平均值达 98.7% ，较传统人工去雄制种技术提高 3.6 个百分点，有效解决了传统制种中种子纯度不稳定的问题。

2. 该技术能大幅降低制种成本，单位面积总制种成本仅 1395 元/667 ㎡，较传统技术降低 83.4% ，其中人工成本降幅达 97.9% ，是成本降低的主要原因。

3. 玉米智能核不育制种技术在规模化制种场景中应用效果突出，虽存在环境适应性与初始设备投入问题，但通过技术优化与政策支持可逐步解决，具备广阔的推广应用前景。

参考文献

[1] 李建生, 张宝石, 王立春, 等. 玉米核不育系杂交制种技术对种子纯度及产量的影响[J]. 作物学报, 2022, 48(5): 1215-1223.

[2] 王建华, 刘兴舟, 李新海, 等. 玉米智能制种技术的成本效益分析及发展建议[J]. 中国农业科学, 2021, 54(18): 3890-3899.

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