我國(guó)甘蔗抗旱栽培研究現(xiàn)狀分析

余興華，楊清輝

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，昆明 650201）

甘蔗是重要的糖料作物，我國(guó)蔗區(qū)立地條件差，以旱坡地為主，旱地甘蔗面積占全國(guó)植蔗總面積的85%以上，干旱已成為制約我國(guó)蔗糖生產(chǎn)的重要因素之一，嚴(yán)重影響我國(guó)甘蔗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此加強(qiáng)甘蔗抗旱栽培的研究尤為重要。目前，甘蔗的抗旱栽培主要從甘蔗抗旱品種的鑒定篩選，甘蔗抗旱生理，土壤水分與甘蔗生長(zhǎng)，甘蔗抗旱栽培技術(shù)等方面進(jìn)行研究。本文采用文獻(xiàn)計(jì)量的方法，對(duì)1981—2010年發(fā)表的有關(guān)甘蔗抗旱栽培研究文獻(xiàn)進(jìn)行檢索、整理、統(tǒng)計(jì)和分析。以期通過統(tǒng)計(jì)分析，了解我國(guó)甘蔗抗旱栽培的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)為云南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系甘蔗水肥利用數(shù)據(jù)庫的建立及學(xué)術(shù)交流提供基礎(chǔ)信息。

1 數(shù)據(jù)收集方法

以《維普咨詢-中文科技期刊數(shù)據(jù)庫》，年限=1989—2011、《中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫（CNKI）1981—2010》為檢索源，檢索條件為：（關(guān)鍵詞=甘蔗）*（關(guān)鍵詞=水分）*全部期刊*年，共檢索到236篇，其中《中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫（CNKI）》160篇，《維普咨詢-中文科技期刊數(shù)據(jù)庫》76篇。經(jīng)過文獻(xiàn)題名比對(duì)，在《維普咨詢-中文科技期刊數(shù)據(jù)庫》76篇文獻(xiàn)中，有49篇在《中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫（CNKI）》也查詢到，另有27篇?jiǎng)t只是在《維普咨詢-中文科技期刊數(shù)據(jù)庫》收錄。從文獻(xiàn)題名分析，在《中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫（CNKI）》檢索到的160篇文獻(xiàn)中，有38篇是關(guān)于甘蔗制糖和植保的，與甘蔗抗旱栽培相關(guān)的有122篇。

本文以《中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫（CNKI）》中與甘蔗抗旱栽培有關(guān)的122篇，加上只是在《維普咨詢-中文科技期刊數(shù)據(jù)庫》出現(xiàn)的27篇共計(jì)149篇文獻(xiàn)為素材，從論文的年限分布及研究?jī)?nèi)容等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 文獻(xiàn)分析

2.1 文獻(xiàn)發(fā)表年限分布

文獻(xiàn)年發(fā)表情況從表1和圖1可以看出，甘蔗與水分文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量從1980到2010年總體呈上升趨勢(shì)，其中前15年遞增較快，后15年遞增較慢。1980—1985年的文獻(xiàn)量為1篇，占0.7%；1986—1990年的文獻(xiàn)量為11篇，占7.4%，5年內(nèi)數(shù)量增加了10倍，1991—1995年的文獻(xiàn)量為24篇，占16.1%，比上一個(gè)5年增加了1.2倍；近15年來，每隔5年文獻(xiàn)量較前一個(gè)5年增加6～11篇，增速趨于平緩，但每5年的文獻(xiàn)量均在30篇以上，表明甘蔗抗旱栽培仍然是備受關(guān)注的研究方向。

2.2 對(duì)甘蔗與水分研究文獻(xiàn)的內(nèi)容分析

研究?jī)?nèi)容主要是關(guān)于土壤水分與甘蔗萌芽生長(zhǎng)、甘蔗抗旱生理、甘蔗抗旱栽培技術(shù)、甘蔗抗旱品種鑒定篩選4個(gè)方面。其中土壤水分與甘蔗萌芽生長(zhǎng)方面研究的文獻(xiàn)有17篇，占11.4%，甘蔗抗旱生理研究文獻(xiàn)有61篇，占40.9%，甘蔗抗旱栽培技術(shù)文獻(xiàn)有57篇，占38.3%，甘蔗抗旱品種鑒定篩選文獻(xiàn)有14篇，占9.4%。由此可見研究熱點(diǎn)主要側(cè)重于甘蔗抗旱生理和抗旱栽培技術(shù)，這兩方面的文獻(xiàn)量占了79.2%，詳見表2。

2.3 甘蔗抗旱栽培研究文獻(xiàn)的內(nèi)容

2.3.1 土壤水分與甘蔗生長(zhǎng)研究 甘蔗自下種至收獲整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，一般可分為萌芽期，幼苗期，分蘗期，伸長(zhǎng)期和成熟期，在不同的時(shí)期，甘蔗的需水規(guī)律是不一樣的。甘蔗是一種產(chǎn)量高，對(duì)水分需求量較大的經(jīng)濟(jì)作物。整個(gè)生長(zhǎng)階段的需水規(guī)律可概括為“兩頭小，中間大”，即萌芽和分蘗期需水量少，伸長(zhǎng)期需水量大，成熟期的需水量也少。甘蔗下種之后，如果遇干旱的自然條件，甘蔗的出苗率將降低。李永健等研究了氣象因子對(duì)甘蔗不同下種方式出苗狀況的影響，結(jié)果表明在土壤干旱條件下，甘蔗的出苗時(shí)間大大延遲，甘蔗種苗在砍種浸種、砍種不浸種、剝?nèi)~不砍種、不剝?nèi)~不砍種4種下種方式的出苗時(shí)間受土壤水分影響很大。甘蔗每旬出苗數(shù)與每旬降雨量及土壤含水量呈線性正相關(guān)，同時(shí)在土壤干旱條件下，甘蔗幼苗死苗率與干旱天數(shù)呈顯著線性正相關(guān)[1]；汪沛等在甘蔗的苗期和分蘗期，利用地物光譜儀對(duì)不同土壤水分處理下甘蔗苗期和分蘗期冠層光譜反射率的變化規(guī)律進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明，在460nm、560nm和近紅外波段 （760～1200nm），不同土壤水分處理間甘蔗冠層光譜反射率差異顯著，因此選擇可見光和近紅外波段可以作為反映甘蔗苗期和分蘗期不同土壤水分狀況的良好波段[2]；甘蔗的產(chǎn)量是由單莖重和單位面積有效莖數(shù)構(gòu)成的，并且蔗芽萌發(fā)率的高低對(duì)甘蔗群體的形成有重要的影響，蔗芽萌發(fā)率高，則單位面積內(nèi)群體數(shù)量大，為獲得高產(chǎn)打下了基礎(chǔ)[3]；謝金蘭等設(shè)計(jì)了5種不同的土壤水分處理，觀察土壤水分對(duì)甘蔗萌芽出苗的影響，甘蔗種莖在土壤相對(duì)含水量60%～80%范圍內(nèi)萌芽出苗最好，土壤干旱或水分過多均對(duì)甘蔗萌芽不利[4]；蒙小寒通過對(duì)貴港市氣象局1997—2005年農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)資料進(jìn)行分析，結(jié)果表明，甘蔗受水分影響最大的時(shí)期是伸長(zhǎng)期，如果水分不足，甘蔗伸長(zhǎng)期的生長(zhǎng)量明顯少于水分充足年份[5]；謝金蘭等研究了甘蔗伸長(zhǎng)期不同的水分處理試驗(yàn)，通過測(cè)定甘蔗株高、綠葉數(shù)、+2葉葉綠素含量、葉片水分飽和虧、蔗莖、節(jié)數(shù)、莖徑、蔗莖重量等，結(jié)果表明土壤相對(duì)含水量在70%以上才能保證甘蔗正常伸長(zhǎng)生長(zhǎng)[6]；吳炫柯等利用2003—2007年柳州市農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站甘蔗生育狀況觀測(cè)數(shù)據(jù)及同期的氣象水分參數(shù)，研究氣象水分參數(shù)對(duì)甘蔗莖伸長(zhǎng)量的影響，結(jié)果表明：氣象水分參數(shù)中水分收入量是影響甘蔗莖伸長(zhǎng)最重要的因子，對(duì)甘蔗莖伸長(zhǎng)的影響具有滯后性和累積性[7]。蘇坎壇等研究了土壤水分與甘蔗生理指標(biāo)和產(chǎn)量及蔗糖分的關(guān)系，結(jié)果表明，甘蔗生長(zhǎng)盛期的葉綠素含量、光合強(qiáng)度、蒸騰強(qiáng)度、自由水和束縛水的比值等生理功能，隨土壤水分的遞增而增強(qiáng)。分析出此期土壤持水量以70%～80%最為適宜。同時(shí)工藝成熟期隨著土壤持水量增加，甘蔗蔗糖分極明顯下降，此期土壤持水量應(yīng)以30%～40%為宜[8]。

甘蔗植株高大，葉面積指數(shù)大，因此在生長(zhǎng)期間需水量大。綜上可知，甘蔗從種苗發(fā)芽、幼苗生長(zhǎng)、分蘗、伸長(zhǎng)、糖分積累到成熟，整個(gè)生育過程都要消耗大量水分，并且土壤水分含量的多少對(duì)甘蔗生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期均會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，因此深入研究土壤水分含量變化規(guī)律與甘蔗生長(zhǎng)的關(guān)系仍然還有許多工作需要做。

2.3.2 甘蔗抗旱生理研究 對(duì)甘蔗的抗旱生理研究，在生產(chǎn)或育種實(shí)踐中，鑒別甘蔗品種或育種材料的抗旱能力，首先是觀察、研究其栽培表現(xiàn)。其次是在甘蔗植株受水分脅迫后，以其離體葉片為材料，研究其酶學(xué)及生物膜反應(yīng)等生理指標(biāo)與抗旱性的關(guān)系。近年來，隨著研究的不斷深入，甘蔗的抗旱研究不僅在栽培技術(shù)方面，而且已經(jīng)在甘蔗生理方面進(jìn)行了深入研究。鐘希瓊等研究了甘蔗在受旱后葉片超微結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果表明，干旱脅迫使甘蔗葉肉細(xì)胞葉綠體基粒消失，外膜破裂，片層解體，出現(xiàn)較多的嗜餓顆粒，線粒體嵴消失，外膜破裂，胞質(zhì)中出現(xiàn)脂質(zhì)滴，不同的品種葉片細(xì)胞器結(jié)構(gòu)被破環(huán)的程度不一樣，這與品種的抗旱性有一定關(guān)系[9]；陳少裕等利用熒光探劑1-苯胺基-8-蔡磺酸鎂（ANS）對(duì)抗旱性不同的甘蔗品種在水分脅迫下研究了葉片線粒體膜流動(dòng)性的變化，結(jié)果表明水分脅迫降低了甘蔗葉片線粒體的膜流動(dòng)性，水分脅迫不僅影響了植物線粒體的結(jié)構(gòu)和膜脂組成，也影響了線粒體膜的生物物理特性，同時(shí)表明了甘蔗線粒體膜流動(dòng)性的變化與品種的抗旱性有一定的相關(guān)性[10]；黃榮韶研究了在旱地栽培條件下，選用不同的栽培品種、分別在分蘗期、伸長(zhǎng)期和工藝成熟期測(cè)定光合強(qiáng)度、比葉重、氣孔擴(kuò)散阻力、蒸騰速率和葉溫。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甘蔗+3葉的光合強(qiáng)度、比葉重、氣孔擴(kuò)散阻力和蒸騰速率與栽培品種的抗旱能力有密切聯(lián)系，表明利用甘蔗葉部的某些生理指標(biāo)來預(yù)測(cè)甘蔗的抗旱能力是可能的[11]；文建成等在水分脅迫下測(cè)定了甘蔗葉片丙二醛（MDA）含量與質(zhì)膜透性的變化，初步評(píng)價(jià)了甘蔗品種的抗旱性[12]；羅明珠等在水分脅迫條件下測(cè)定了抗旱性不同的3個(gè)甘蔗品種的葉片脯氨酸含量、葉細(xì)胞質(zhì)膜透性和葉片丙二醛含量，結(jié)果表明品種的抗旱性與脯氨酸含量和質(zhì)膜透性的變化是一致的，并認(rèn)為葉片脯氨酸含量和質(zhì)膜透性可作為甘蔗抗旱性育種的選擇指標(biāo)［13］。唐仕云等研究了在甘蔗伸長(zhǎng)期進(jìn)行不同水分處理對(duì)甘蔗抗旱生理指標(biāo)的影響，在人工模擬降雨量為60mm/旬處理時(shí)葉片相對(duì)含水量、傷流量最大，細(xì)胞膜透性最??；40 mm/旬處理土壤含水量、脯氨酸含量最大，丙二醛含量最小，過氧化物酶活性在各個(gè)時(shí)期最穩(wěn)定，在模擬降雨量為60mm/旬、40mm/旬條件下，甘蔗具有較強(qiáng)的生長(zhǎng)活力，利于甘蔗的生長(zhǎng)[14]；張木清等在水分脅迫下測(cè)定了蔗葉活性氧的代謝，結(jié)果表明水分脅迫下蔗葉超氧化物岐化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）在清除活性氧、防止膜脂過氧化和質(zhì)膜破壞中的協(xié)同作用關(guān)系，且受超氧陰離子自由基產(chǎn)生的影響，同時(shí)各參數(shù)與大田干旱脅迫的實(shí)際結(jié)果相符[15]。

從以上研究來看，近年來對(duì)甘蔗抗旱生理研究的關(guān)注度最高，從表2可看出，文獻(xiàn)所占的比例為40.9%，研究的內(nèi)容主要有受旱后葉片超微結(jié)構(gòu)的變化、光合強(qiáng)度、氣孔擴(kuò)散阻力、蒸騰速率、丙二醛含量、質(zhì)膜透性、脯氨酸含量、氧化物岐化酶和過氧化氫酶的清除作用等。并且在甘蔗的不同生長(zhǎng)時(shí)期進(jìn)行詳細(xì)的觀測(cè)分析，尤其是甘蔗的伸長(zhǎng)期研究得較多。

2.3.3 甘蔗抗旱栽培技術(shù)研究 我國(guó)的甘蔗大多種植在旱地上，同時(shí)甘蔗的生長(zhǎng)期長(zhǎng)，生長(zhǎng)期降水分布不均衡，加上我國(guó)多數(shù)蔗區(qū)農(nóng)田水利條件較差，難于滿足甘蔗生長(zhǎng)所必需的水分供應(yīng)。而水分對(duì)于甘蔗的生長(zhǎng)影響較大，土壤水分的虧缺會(huì)導(dǎo)致甘蔗萌發(fā)率低、造成蔗莖節(jié)間短、細(xì)，單株產(chǎn)量不高、最終導(dǎo)致總產(chǎn)量和品質(zhì)的低下。張躍彬等根據(jù)云南蔗區(qū)的降水特點(diǎn)和土壤水分測(cè)定分析，研究云南蔗區(qū)的水分變化規(guī)律，提出以提早植期、深溝深種板土栽培、地膜覆蓋、合理密植等為主，輔以化學(xué)除草、配方施肥的 “三高”綜合栽培技術(shù)方案，試驗(yàn)結(jié)果表明每公頃產(chǎn)量比對(duì)照增產(chǎn)24.6t、蔗糖分提高0.85個(gè)百分點(diǎn)；示范區(qū)每公頃產(chǎn)量比對(duì)照增產(chǎn)20.25t，蔗糖分提高0.5個(gè)百分點(diǎn)[16]；劉少春等通過分析影響旱地甘蔗生長(zhǎng)的自然因素，利用單項(xiàng)技術(shù)措施的互補(bǔ)綜合效應(yīng)，以選用抗旱良種、利用植期、耕作栽培、覆蓋減蒸發(fā)等多項(xiàng)抗旱技術(shù)進(jìn)行組配集成，突出解決了萌發(fā)出苗期的旱字關(guān)和生長(zhǎng)中后期的土壤持續(xù)保水能力問題，形成了一套旱地甘蔗高產(chǎn)高糖高效綜合栽培技術(shù)，結(jié)果表明平均每公頃產(chǎn)量達(dá)87.6t，達(dá)到了旱地甘蔗“三高”栽培的目的[17-18]；崔雄維等還研究了蔗葉的還田模式對(duì)土壤水分和甘蔗產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明蔗葉全覆蓋還田與蔗葉隔行覆蓋還田對(duì)宿根蔗壟上前期與后期的土壤水分保持效果較好，對(duì)甘蔗行間的土壤水分也有較好的保持效果[19]；劉甫清等研究了保水劑對(duì)甘蔗幼苗抗旱性的影響，結(jié)果表明施用保水劑能有效地保持土壤水分，減緩因土壤水分不足對(duì)甘蔗幼苗造成的傷害，同時(shí)，施用保水劑還可以調(diào)節(jié)土壤中水氣狀況，有利于甘蔗的壯苗[20]；王元貞等研究了接種菌根菌對(duì)甘蔗根系發(fā)育的影響，結(jié)果表明接種外生菌根菌、內(nèi)生菌根菌和固氮菌3種菌，能促進(jìn)甘蔗根的生長(zhǎng)，根系發(fā)達(dá)，植株生長(zhǎng)旺盛[21]；王元貞等1994年還研究了水分脅迫下菌根菌對(duì)甘蔗生長(zhǎng)的效應(yīng)，結(jié)果表明，在水分脅迫下，甘蔗接種VA菌根菌，發(fā)現(xiàn)其葉片中的硝酸還原酶活性，N、P、K含量，脯氨酸和葉綠素含量以及生物學(xué)產(chǎn)量比對(duì)照都有明顯提高，并增強(qiáng)了甘蔗的抗旱性[22]。

2.3.4 甘蔗抗旱品種鑒定篩選研究 在干旱條件下，不同甘蔗品種由于遺傳背景不一樣，表現(xiàn)出的抗旱性狀也不一樣，生產(chǎn)中選育抗旱性強(qiáng)、水分利用率高的品種是非常重要的，所以怎樣鑒定篩選甘蔗抗旱品種對(duì)甘蔗抗旱栽培顯得尤為重要。譚中文等在不同水分處理?xiàng)l件下，研究了6個(gè)甘蔗品種幼苗性狀的差異，結(jié)果表明在正常供水條件下，抗旱品種表現(xiàn)為葉片較窄，葉片葉綠素含量較高，葉片上下表皮剛毛較多，復(fù)水后抗旱品種比正常供水時(shí)具有更大的根系表面積和最大的根系傷流量[23]；羅俊等研究了水分脅迫對(duì)蔗葉葉綠素a熒光誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)的影響，結(jié)果表明根據(jù)水分脅迫下蔗葉葉綠素?zé)晒鈪?shù)光系統(tǒng)Ⅱ潛在活性（Fv/Fo）、光系統(tǒng)Ⅱ原初光能轉(zhuǎn)化效率（Fv/Fm）、光合量子產(chǎn)量（Yield）等變化，可方便、快捷地進(jìn)行抗旱鑒定篩選[24]；桂意云等測(cè)定了20個(gè)不同甘蔗品種在不同程度的水分脅迫及旱后復(fù)水條件下的葉片水分飽和虧、葉綠素含量和丙二醛（MDA）含量，并通過單一生理指標(biāo)初步判定和統(tǒng)計(jì)加分，最終判定甘蔗的抗旱性，通過此方法判定的不同甘蔗品種抗旱性結(jié)果具有一定的可靠性[24]。

3 結(jié)語

水分是影響我國(guó)旱地甘蔗生長(zhǎng)和產(chǎn)量的重要因素，其危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他自然災(zāi)害。綜上可知，研究人員對(duì)甘蔗的抗旱栽培從土壤水分、抗旱生理、栽培技術(shù)和抗旱品種鑒定篩選等方面進(jìn)行了大量的研究，并進(jìn)行了有益的探討，可知我國(guó)甘蔗的抗旱栽培已成為甘蔗生產(chǎn)中關(guān)注的焦點(diǎn)。但是有關(guān)甘蔗抗旱的分子機(jī)制的研究資料報(bào)道還不多，仍有待進(jìn)一步研究。

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