機(jī)械種植對甘蔗產(chǎn)量、蔗糖分及抗旱性的影響*

于海杰黃 嚴(yán)陳超君梁 和李 朝陳昌君韋承坤

Yu Hai-jie1, Huang Yan3，Chen Chao-jun1, Liang He1,Li Chao1, Chen Chang-jun1, Wei Cheng-kun2（1. Guangxi Univercity, Nanning 530005, China; 2. Nanning Agricultural Mechanization Technology Extension Station，Nanning, 530001, China；3 .Guangxi Agricultural Mechanization Technology Extension Station）

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機(jī)械種植對甘蔗產(chǎn)量、蔗糖分及抗旱性的影響*

于海杰1黃 嚴(yán)3陳超君1梁 和1李 朝1陳昌君1韋承坤2

（1.廣西大學(xué)，廣西 南寧，530005；2.廣西南寧市農(nóng)機(jī)化技術(shù)推廣站，廣西 南寧，530001；3.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣總站，廣西 南寧，530022）

［摘要］在田間試驗(yàn)條件下，開展甘蔗機(jī)械化種植與人工種植對比試驗(yàn)，探討機(jī)械化種植對甘蔗產(chǎn)量、蔗糖分及抗旱性的影響，評價(jià)機(jī)械化種植的甘蔗生長效應(yīng)。結(jié)果表明：機(jī)械種植具有促進(jìn)甘蔗早萌芽、早生長、有利于蔗莖縱向生長而提高單莖重的生長效應(yīng)，蔗莖產(chǎn)量、畝含糖量分別較人工種植提高36.16%、38.06%，差異達(dá)1%極顯著水平。機(jī)械種植對分蘗、莖徑、有效莖數(shù)和甘蔗蔗糖分的生長效應(yīng)與人工種植差異不顯著。對10～12月份的切葉自然失水速度、相對電導(dǎo)率、丙二醛含量、葉綠素含量和單株綠葉數(shù)作抗旱性模糊綜合評價(jià)結(jié)果，機(jī)械種植的抗旱性不及人工種植。

［關(guān)鍵字］甘蔗；機(jī)械種植；蔗莖產(chǎn)量；甘蔗蔗糖分；抗旱性

引言

甘蔗 （Saccharum officinarum L.） 是我國最重要的糖料作物，全國90%以上的食糖為蔗糖［1］。近年來，由于勞動(dòng)力的短缺，用工成本提高，傳統(tǒng)的甘蔗人工種植方式生產(chǎn)成本不斷增加，種蔗效益下降，嚴(yán)重挫傷蔗農(nóng)種蔗的積極性，同時(shí)還常因勞動(dòng)力問題而延誤最佳播種期，從而影響甘蔗業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展。只有提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，才能提升我國蔗糖產(chǎn)業(yè)生命力，而發(fā)展甘蔗種植機(jī)械化是實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效的有效措施［2-3］。甘蔗生產(chǎn)過程主要包括整地、種植、中耕管理、收獲4大作業(yè)環(huán)節(jié)，種植作業(yè)是其中勞動(dòng)強(qiáng)度最大也是最重要的環(huán)節(jié)之一。種植質(zhì)量直接影響新植蔗和宿根蔗的產(chǎn)量［4］。因此，開展甘蔗種植的農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝融合技術(shù)研究，加快甘蔗機(jī)械化種植技術(shù)的應(yīng)用推廣，已成為甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化亟待解決的主要問題之一。甘蔗機(jī)械種植技術(shù)包括開溝、施肥、切種、擺種、淋水、噴藥、覆土、蓋膜和鎮(zhèn)壓等工序［5］，人均工效提高20多倍［6］，較傳統(tǒng)人工種植節(jié)約成本70%以上［7］。，較機(jī)械化整地和開溝后的人工種植節(jié)約成本61.8%［8］。張華等［9］研究顯示，人工種植的勞動(dòng)量占田間作業(yè)的總勞動(dòng)量的19.90%，而實(shí)行機(jī)械化種植則該比例下降至9.25%。然而，目前有關(guān)甘蔗對機(jī)械化種植技術(shù)生長響應(yīng)方面的研究報(bào)道尚為鮮見。本試驗(yàn)開展機(jī)械化種植對甘蔗生長及其抗旱性影響的研究，旨在為甘蔗機(jī)械化種植技術(shù)的優(yōu)化和推廣提供理論參考。

1　材料與方法

1.1. 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地設(shè)在廣西南寧市隆安縣那桐鎮(zhèn)。供試甘蔗為甘蔗品種柳城05/136，種植機(jī)械為甘蔗聯(lián)合播種機(jī)（型號：多功能甘蔗種植機(jī)2CZ - 2型；生產(chǎn)廠家：南寧五菱桂花車輛有限公司）。試驗(yàn)地為旱地，地勢平坦，粘壤土，無灌溉條件。前茬作物為木瓜。試驗(yàn)地土壤主要理化性狀為：有機(jī)質(zhì)18g/kg，堿解氮159.60mg/kg，有效磷41.94 mg/ kg，速效鉀148.23 mg/kg，土壤PH值6.17。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)設(shè)機(jī)械種植（以下簡稱為機(jī)種）和人工種植（以下簡稱為人種）兩個(gè)處理。采用隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。小區(qū)的行長10m，行距1.2m，8行區(qū)，小區(qū)面積96㎡，3次重復(fù)。

試驗(yàn)地經(jīng)拖拉機(jī)2犁2耙后，于2014年4月18日播種。機(jī)種處理采用甘蔗聯(lián)合播種機(jī)，從開種植溝，到施基肥、施農(nóng)藥、砍種、下種、覆土到蓋膜，一條龍完成播種作業(yè)；人種處理先采用機(jī)械開種植溝，再用人工方法完成其余各項(xiàng)播種作業(yè)。每667㎡播種量為8000芽。每667㎡總施肥量為15-15-15三元復(fù)合肥（商品名：撒可富；中國-阿拉伯化肥有限公司生產(chǎn)）72㎏、18%鈣鎂磷肥（云南省昆陽磷都鈣鎂磷肥廠生產(chǎn)）45㎏、46%尿素（廣西河池氮肥廠生產(chǎn)）20㎏、60%氯化鉀（加拿大生產(chǎn)）10㎏。鈣鎂磷肥作基肥，尿素和氯化鉀作追肥，復(fù)合肥于基肥和追肥分別施用22㎏和50㎏。追肥后大培土。甘蔗生長期間無灌溉。2015年1月24日采用人工方法收獲甘蔗，驗(yàn)收小區(qū)產(chǎn)量。

1.3測定項(xiàng)目與方法

按照《中國甘蔗品種志》定義［10］調(diào)查各處理的萌芽率和分蘗率； 6月15日調(diào)查株高、假莖粗和單株綠葉面積（單株綠葉面積＝平均葉長*平均葉寬*0.78*單株綠葉數(shù)）、干物質(zhì)重量等幼苗質(zhì)量指標(biāo)；7月～10月定株調(diào)查株高，計(jì)算蔗莖伸長速度。10月～12月份于甘蔗出現(xiàn)受旱表征時(shí)，參照譚裕模方法［11］測定切葉自然失水速度，參照張憲政方法［12］測定+1葉的相對電導(dǎo)率、丙二醛含量、葉綠素含量。甘蔗砍收時(shí)調(diào)查小區(qū)有效莖數(shù)、莖長、莖徑、單莖重、單株綠葉數(shù)，測定田間錘度，稱取小區(qū)蔗莖重量。按照“甘蔗蔗糖分=1.0825×田間錘度-7.703”計(jì)算甘蔗蔗糖分，由蔗莖產(chǎn)量和甘蔗蔗糖分換算得畝含糖量。

1.4數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)方法

采用Microsoft Excel 2007和SPSS20.0統(tǒng)計(jì)分析。參照陳道德［13］、桂意云［14］方法,對各處理的切葉自然失水速度、相對電導(dǎo)率、丙二醛含量、葉綠素含量和單株綠葉數(shù)作抗旱性模糊綜合評價(jià)，參評性狀被定為抗旱性相對較強(qiáng)者得1分，反之，被定為抗旱性相對較弱者得0分，最后累加總得分，總分高的處理被評價(jià)為抗旱性相對較強(qiáng)，總分低的處理被評價(jià)為抗旱性相對較弱。

2　結(jié)果與分析

2.1機(jī)械種植對農(nóng)藝性狀的影響

由表1可見，6月15日機(jī)種處理的萌芽率比人種處理的高20.2個(gè)百分點(diǎn)，差異顯著；機(jī)種處理的分蘗率比人種處理提高4個(gè)百分點(diǎn)，但二者差異不顯著。與人種處理比較，機(jī)種處理伸長初期（6～7月份）的株高生長較快，伸長中后期（7～9月份）株高生長稍有下降，但伸長速度仍較人種處理有所增加，因而使整個(gè)伸長期的平均伸長速度較人種處理增大4.6cm/旬，二者差異達(dá)5%顯著水平。

表1　各處理萌芽率、分蘗率和伸長速度調(diào)查結(jié)果

6月15日調(diào)查幼苗生長質(zhì)量，結(jié)果見表2。除最大葉寬指標(biāo)外，機(jī)種處理幼苗的各項(xiàng)地上部生長指標(biāo)均顯著優(yōu)于人種處理，使得單株地上部干重較人種處理增加10.37g，差異達(dá)1%顯著水平。表明機(jī)種處理生長前期的幼苗綜合素質(zhì)優(yōu)于人種處理。

表2　各處理幼苗素質(zhì)調(diào)查結(jié)果

2.2機(jī)械種植對產(chǎn)量性狀和甘蔗蔗糖分的影響

從表3可見，機(jī)種處理的株高較人種處理增高40.9cm，差異達(dá)1%極顯著水平；單莖重較人種處理增重0.2kg/條，差異達(dá)5%顯著水平。表明機(jī)種處理的株高生長優(yōu)于人種處理，因而增大了單莖重。機(jī)種處理對有效莖數(shù)、莖徑、田間錘度和甘蔗蔗糖分的生長效應(yīng)與人種處理相若，處理間的差異不顯著。

表3　各處理產(chǎn)量性狀和甘蔗蔗糖分結(jié)果

2.3機(jī)械種植對甘蔗產(chǎn)量的影響

單位面積的蔗莖產(chǎn)量和含糖量是甘蔗生產(chǎn)的兩大經(jīng)濟(jì)性狀。在表4中，機(jī)種處理的平均蔗莖產(chǎn)量和平均畝含糖分別較人種處理提高36.16%和38.06%，差異均達(dá)到1%極顯著水平。

表4　各處理蔗莖產(chǎn)量和畝含糖量結(jié)果

2.2機(jī)械種植對抗旱性狀的影響

前人研究結(jié)果，甘蔗的切葉自然失水速度、細(xì)胞膜透性、丙二醛含量、葉綠素含量、單株綠葉數(shù)等性狀可作為鑒別甘蔗抗旱性的綜合評價(jià)指標(biāo)［11,15-17］。10～12月份，當(dāng)甘蔗出現(xiàn)受旱表征時(shí)測定各處理的這5項(xiàng)抗旱性性狀，結(jié)果（見圖1-圖5）顯示，機(jī)種處理的切葉自然失水速度、丙二醛含量、葉綠素含量呈低于人種處理的趨勢，平均值比人種處理分別降低5.89%（絕對值）、0.05μmol/ g.FW、0.02mg/g.FW，而相對電導(dǎo)率、單株綠葉數(shù)則呈高于人種處理的趨勢，平均值比人種處理分別提高0.85（絕對值）、0.9張/株。對切葉自然失水率、相對電導(dǎo)率、丙二醛含量、葉綠素含量、單株綠葉數(shù)作抗旱性模糊綜合評價(jià)結(jié)果（見表5），機(jī)種處理的抗旱性模糊綜合評價(jià)總分較人種處理少1分，表明甘蔗生長后期機(jī)種處理的抗旱性不及人種處理。

表5　各處理抗旱性狀的模糊綜合評價(jià)

3　結(jié)論與討論

3.1討論

采用甘蔗聯(lián)合播種機(jī)播種，能同時(shí)完成開溝、施肥、砍種、下種、淋水、噴藥、覆土、蓋膜和鎮(zhèn)壓等作業(yè)工序［5］，減少了種莖水分損耗和土壤水分蒸發(fā)，同時(shí)能保持覆土疏松，滿足種苗萌發(fā)對水分和氧氣的需要，而人工種植則是在機(jī)械化開好種植溝和人工砍種以后，才進(jìn)行施肥、下種、施藥、覆土、蓋膜等作業(yè)，種植過程耗時(shí)長，難以保持種莖水分和土壤濕度，同時(shí)各個(gè)種植作業(yè)工序中，人畜對土壤的踐踏也使土壤堅(jiān)實(shí)度增大，而不利于種苗萌發(fā)［19］。因此，盡管甘蔗機(jī)械化種植的下種疏密、均勻施肥、覆土厚薄、蓋膜密封性等種植質(zhì)量略遜于人工種植［20］，但機(jī)械種植下甘蔗萌芽期的水分、氧氣條件較人工種植好，有利種苗萌發(fā)，同等播種量下萌芽率高，甘蔗早生早長，幼苗粗壯，為生長中后期打好物質(zhì)基礎(chǔ)［19］，而使收獲時(shí)的株高、莖徑、蔗莖產(chǎn)量優(yōu)于人工種植［8］。

本試驗(yàn)結(jié)果，機(jī)種處理較人種處理萌芽快，萌芽率顯著提高，幼苗粗壯，生長質(zhì)量好，而促進(jìn)了伸長期（6～9月份）的甘蔗縱向生長（株高），蔗莖伸長速度較人種處理增加4.6cm/旬，至收獲期，株高較人種處理增高40.9cm，單莖重增大0.2㎏/條，最終獲得蔗莖產(chǎn)量、畝含糖量分別較人種處理提高36.16%、38.06%的生長效應(yīng)。機(jī)種處理對分蘗、莖徑和有效莖數(shù)的生長效應(yīng)與人種處理相若，可能與機(jī)種處理的種植質(zhì)量有關(guān)［20］。

甘蔗根系傷流量與切葉自然失水速度有顯著正相關(guān)關(guān)系，切葉自然失水速度越大，根系吸收能力越強(qiáng)，其抗旱性也就越強(qiáng)［11］。相對電導(dǎo)率的大小反映質(zhì)膜透性的強(qiáng)弱，相對電導(dǎo)率越大，細(xì)胞膜脂過氧化越強(qiáng)，膜透性越大，甘蔗的抗旱性越弱［18］。丙二醛含量是植物逆境條件下膜脂過氧化作用的產(chǎn)物，它能間接反映植物的生物膜受損傷的程度，在相同水分脅迫下，丙二醛含量越低，膜損傷越小，植物對干旱的忍耐性越強(qiáng)［14］。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，直接影響葉片的光合速率，同時(shí)反映植物衰老狀況，葉綠素越含量多，植物抵抗逆境的能力越強(qiáng)［16］。甘蔗受旱時(shí)其表征首先表現(xiàn)出綠葉數(shù)減少，干旱條件下甘蔗抗旱能力越強(qiáng)，其綠葉數(shù)越多。

本試驗(yàn)機(jī)種處理甘蔗生長后期的切葉自然失水速度、丙二醛含量、葉綠素含量低于人種處理，而相對電導(dǎo)率、單株綠葉數(shù)則高于人種處理，對這5項(xiàng)性狀作抗旱性模糊綜合評價(jià)結(jié)果，其抗旱性不及人種處理。分析原因，是否由于機(jī)種處理的種植深淺、覆土厚薄不均［20］，部分蔗株根系分布淺，至生長中后期吸收能力較弱［19］而影響其抗旱性，尚待進(jìn)一步研究。

3.2結(jié)論

綜上所述，甘蔗機(jī)械化種植不僅能提高工效，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度和種植成本，而且具有促進(jìn)甘蔗早萌芽、早生長、有利于蔗莖縱向生長而提高單莖重的生長效應(yīng)，蔗莖產(chǎn)量和畝含糖量極顯著地高于機(jī)械開溝后的人工種植處理。采用甘蔗聯(lián)合播種機(jī)種植，能滿足甘蔗抗旱播種對水分和氧氣的需求。但機(jī)械化種植甘蔗生長后期的抗旱性不及人工種植，應(yīng)該通過機(jī)械調(diào)節(jié)達(dá)到合理的種植深度和提高覆土均勻度，以利于甘蔗根系吸收水分，增加生長中后期的抗旱性。

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Yu Hai-jie1, Huang Yan3，Chen Chao-jun1, Liang He1,Li Chao1, Chen Chang-jun1, Wei Cheng-kun2
（1. Guangxi Univercity, Nanning 530005, China; 2. Nanning Agricultural Mechanization Technology Extension Station，Nanning, 530001, China；3 .Guangxi Agricultural Mechanization Technology Extension Station）

Influence of mechanical planting on sugarcane yield, sugar content and drought resistance

Key words:sugarcane ; mechanical planning ; sugarcane yield ; sugar content ; drought resistance

Abstract:An experiment was conducted with the mechanical planning and traditional manual planning , attempting to find out the effects of different planting methods on the sugarcane yield, sugar content and drought resistance,and analyzing the growth effect of sugarcane in the condition of mechanical planting. The results showed that the mechanical planting could promote the sugarcane seedling emergence and growth. It also increased about 36.16% of sugarcane yield, 38.06% of sugar content, reaching distinct difference level. The traditional manual planting and mechanical planting produced similar effect on tillering, stem diameter, effective stem number and sugar content, but traditional manual planting showed better than mechanical planting on drought resistance, according to the results of drought resistance fuzzy comprehensive which include the speed of leafcutter natural filtration , relative conductivity , malondialdehyde content , chlorophyll content and the number of green leaves for a single sugarcane between October to December .

中圖分類號：S566.103

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-3083（2016）02-0006-06

收稿日期：2016-01-16

基金項(xiàng)目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)基金項(xiàng)目（CARS-20-3-2）。

作者簡介：于海杰（1990—），女，農(nóng)業(yè)推廣專業(yè)學(xué)位作物專業(yè)領(lǐng)域碩士研究生，研究方向：作物栽培技術(shù)研究與推廣。通訊作者：韋承坤 （1973—），男，高級工程師，廣西大學(xué)專業(yè)碩士生（校外）導(dǎo)師，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)研究與推廣。