粉壟耕作對(duì)甘蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

王奇　陳培賽　周佳　周靈芝　勞承英　尹昌喜　韋本輝

摘要：利用福農(nóng)41甘蔗品種為試驗(yàn)材料，以傳統(tǒng)耕作為對(duì)照，研究粉壟耕作對(duì)甘蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，與對(duì)照（傳統(tǒng)耕作）相比，粉壟耕作條件下甘蔗產(chǎn)量增加35.3%，單莖質(zhì)量和有效莖數(shù)分別增加16.8%、13.5%;粉壟耕作促進(jìn)蔗莖增粗8.4%，蔗莖增粗發(fā)生在3～16節(jié)間。此外，與對(duì)照相比，在甘蔗生長(zhǎng)后期，粉壟耕作條件下甘蔗完全展開葉片數(shù)增多，葉寬增加，使甘蔗有效光合面積增加，進(jìn)而通過促進(jìn)同化物積累增加甘蔗的單莖質(zhì)量。其他指標(biāo)如甘蔗莖長(zhǎng)、不完全展開葉片數(shù)、完全展開葉片長(zhǎng)度、葉綠素含量在2種不同耕作條件下無顯著差異。綜上所述，粉壟耕作主要通過增加單莖質(zhì)量和有效莖數(shù)來增加甘蔗產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：粉壟;甘蔗;產(chǎn)量;農(nóng)藝性狀

中圖分類號(hào)： S566.104? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）04-0065-04

我國(guó)是食糖生產(chǎn)消費(fèi)大國(guó)，糖產(chǎn)區(qū)集中在東北、西北和西南的沿邊境地區(qū)，甘蔗糖產(chǎn)區(qū)主要分布在廣西壯族自治區(qū)、云南省、廣東省、海南省及臨近?。▍^(qū)）[1]。甘蔗植株高，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，對(duì)氮、磷、鉀吸收量較大[2]。前人研究表明，在一定范圍內(nèi)，甘蔗產(chǎn)量會(huì)隨著施氮量或施磷量的增加而增加[3]。農(nóng)業(yè)部于2015年制定了《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》，在此背景下，通過增加施肥量來提高甘蔗產(chǎn)量是不可持續(xù)的。在施肥量相同的情況下，粉壟耕作條件下作物產(chǎn)量顯著高于傳統(tǒng)耕作條件下的作物產(chǎn)量[4-6]，可見粉壟耕作具有很好的應(yīng)用前景。

翻耕是一種通過使用犁等農(nóng)具將土垡鏟起、松碎并翻轉(zhuǎn)的土壤傳統(tǒng)耕作技術(shù)。與翻耕相比，粉壟耕作形成的是全碎全松耕層[7]。粉壟耕作技術(shù)由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院于2008年首次提出，并于2012年3月28日通過了廣西壯族自治區(qū)科學(xué)技術(shù)廳主持的科技成果鑒定。粉壟耕作的機(jī)械由廣西五豐機(jī)械有限公司提供，該機(jī)械帶有垂直螺旋鉆頭，可根據(jù)作物種植深度需求，利用螺旋鉆頭垂直旋轉(zhuǎn)入土30～50 cm，粉碎土壤[8]。粉壟耕作不亂土層，同時(shí)可擴(kuò)建土壤養(yǎng)分庫、耕地水庫[9]，促進(jìn)作物充分利用土壤養(yǎng)分。

近年來，粉壟耕作技術(shù)已在廣西壯族自治區(qū)、湖南省、河北省、遼寧省、甘肅省、河南省、廣東省、寧夏回族自治區(qū)等?。▍^(qū)）的多種作物（水稻、小麥、玉米、馬鈴薯、木薯[10-14]等）上進(jìn)行試驗(yàn)，增產(chǎn)效果顯著。甘蔗是我國(guó)重要的糖料作物，在廣西地區(qū)被大面積種植。筆者所在實(shí)驗(yàn)室前期研究表明，粉壟耕作能顯著增加甘蔗產(chǎn)量[15]，但是，目前粉壟耕作對(duì)甘蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響機(jī)制尚不清楚。本研究通過分析甘蔗產(chǎn)量構(gòu)成要素及葉片性狀，剖析粉壟耕作增加甘蔗產(chǎn)量的原因，對(duì)甘蔗生產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究利用福農(nóng)41甘蔗品種為試驗(yàn)材料，于2016年12月至2017年12月在廣西壯族自治區(qū)南寧市進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)設(shè)對(duì)照（傳統(tǒng)耕作）、粉壟耕作2個(gè)處理。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。對(duì)照采用翻耕整地，耕深30 cm，耙平;粉壟耕作采用自走式粉壟機(jī)械進(jìn)行粉壟整地，耕深 30 cm。2種處理機(jī)械整地后，人工開種植溝（寬為50 cm，深度為30 cm，行距為1.2 m）。2016年12月3日播種，播種量均為 6 000芽/667 m2，施肥（蔗得金）375 kg/hm2，蓋土 10 cm;2017年5月3日施復(fù)合肥（氮磷鉀含量各為15%，總含量是45%的復(fù)合肥）247.5 kg/hm2，培土15 cm;2017年6月3日施肥（尿素225 kg/hm2，鉀肥225 kg/hm2）;2017年12月15日考種。田間管理與常規(guī)大田生產(chǎn)一致。

1.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

綠葉數(shù)（張/條）：蔗莖上存在的綠葉數(shù)包括完全展開葉片數(shù)和不完全展開葉片數(shù)。葉長(zhǎng)（cm）：使用卷尺測(cè)量甘蔗完全展開葉基部到頂端的長(zhǎng)度。葉寬（cm）：使用卷尺測(cè)量甘蔗完全展開葉最寬部位的長(zhǎng)度。葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.71[16]。SPAD值常用作測(cè)定活體葉片中葉綠素的相對(duì)含量[17-18]，本研究利用SPAD-502葉綠素儀測(cè)量甘蔗完全展開葉的SPAD值。節(jié)間數(shù)（節(jié)/條）：統(tǒng)計(jì)甘蔗基部至生長(zhǎng)點(diǎn)（葉環(huán)）的節(jié)間數(shù)目。莖長(zhǎng)（cm）：使用卷尺測(cè)量甘蔗基部至生長(zhǎng)點(diǎn)的蔗莖長(zhǎng)度。節(jié)間長(zhǎng)（cm）：蔗莖所有節(jié)間長(zhǎng)度的平均值。各節(jié)間粗（cm）：使用游標(biāo)卡尺統(tǒng)一于甘蔗各節(jié)中間部位測(cè)量各節(jié)粗度（直徑）。莖徑（cm）：蔗莖所有節(jié)間粗度（直徑）的平均值。單莖質(zhì)量（kg）：取甘蔗基部至生長(zhǎng)點(diǎn)的蔗莖，稱量蔗莖的質(zhì)量。有效莖數(shù)（條/667 m2）：以1 m以上的蔗莖為有效莖，統(tǒng)計(jì)出667 m2的有效莖數(shù)。產(chǎn)量（kg/667 m2）：以1 m以上的蔗莖為有效莖，統(tǒng)計(jì)出667 m2的蔗莖質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理、分析和作圖;利用SPSS 19.0軟件進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 粉壟耕作對(duì)甘蔗產(chǎn)量的影響

由圖1可知，傳統(tǒng)耕作條件下，甘蔗產(chǎn)量為 6 747.5 kg/667 m2;粉壟耕作條件下，甘蔗產(chǎn)量為 9131.8 kg/667 m2。與對(duì)照相比，粉壟耕作條件下甘蔗產(chǎn)量增加2 384.3 kg/667 m2，增幅為35.3%，處理間差異顯著。

2.2 粉壟耕作對(duì)甘蔗單莖質(zhì)量、有效莖數(shù)的影響

甘蔗產(chǎn)量構(gòu)成因素為單位面積有效莖數(shù)和單莖質(zhì)量。由圖2可知，傳統(tǒng)耕作條件下，甘蔗單莖質(zhì)量為1.67 kg，有效莖數(shù)為 4 004.7條/667 m2;粉壟耕作條件下，甘蔗單莖質(zhì)量為 1.95 kg， 有效莖數(shù)為4 546.4條/667 m2。與對(duì)照相比， 粉壟耕作條件下甘蔗單莖質(zhì)量增加0.28 kg，增幅為16.8%，處理間差異顯著;甘蔗有效莖數(shù)增加541.7條/667 m2，增幅為135%，處理間差異顯著。結(jié)果表明，粉壟耕作既能增加單莖質(zhì)量，又能增加有效莖數(shù)，進(jìn)而顯著提高甘蔗產(chǎn)量。

2.3 粉壟耕作對(duì)甘蔗莖長(zhǎng)、莖徑的影響

甘蔗單莖質(zhì)量與莖長(zhǎng)、莖徑密切相關(guān)。由圖3可知，傳統(tǒng)耕作條件下，甘蔗莖長(zhǎng)為318.2 cm，莖徑為2.62 cm;粉壟耕作條件下，甘蔗莖長(zhǎng)為320.7 cm，莖徑為2.84 cm。與對(duì)照相比，粉壟耕作條件下甘蔗莖長(zhǎng)略有增加但并未達(dá)到顯著性差異水平;甘蔗莖徑增加0.22 cm，增幅為8.4%，處理間差異顯著。

2.4 粉壟耕作對(duì)甘蔗節(jié)間數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)的影響

甘蔗莖長(zhǎng)由節(jié)間數(shù)和節(jié)間長(zhǎng)構(gòu)成。由圖4可知，傳統(tǒng)耕作條件下，甘蔗節(jié)間數(shù)為26.9節(jié)/條，節(jié)間長(zhǎng)為11.8 cm;粉壟耕作條件下，甘蔗節(jié)間數(shù)為27.0節(jié)/條，節(jié)間長(zhǎng)為11.9 cm。與對(duì)照相比，粉壟耕作條件下甘蔗節(jié)間數(shù)和節(jié)間長(zhǎng)略有增加，但處理間差異不顯著。

2.5 粉壟耕作對(duì)甘蔗各節(jié)間粗的影響

由圖5可知，傳統(tǒng)耕作及粉壟耕作條件下，從基部依次往上，甘蔗各節(jié)間粗度整體呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。粉壟耕作與對(duì)照相比，節(jié)間粗度的差異主要在3～16節(jié)間。粉壟耕作條件下蔗莖 3～16節(jié)間粗較對(duì)照顯著增大，其他節(jié)間略有增大但處理間差異不顯著。

2.6 粉壟耕作對(duì)甘蔗綠葉數(shù)的影響

由圖6可知，傳統(tǒng)耕作條件下，甘蔗生長(zhǎng)后期不完全展開葉數(shù)為2.1張/條，完全展開葉數(shù)為6.6張/條;粉壟耕作條件下，甘蔗生長(zhǎng)后期不完全展開葉數(shù)為2.2張/條，完全展開葉數(shù)為7.3張。與對(duì)照相比，粉壟耕作條件下甘蔗生長(zhǎng)后期的不完全展開葉數(shù)差異不顯著，完全展開葉數(shù)顯著增加。

2.7 粉壟耕作對(duì)甘蔗完全展開葉片葉綠素含量、葉片長(zhǎng)度、葉片寬度、葉面積的影響

粉壟耕作與對(duì)照相比，同一葉位完全展開葉的葉綠素含量、葉長(zhǎng)處理間差異不顯著（圖7-A、圖7-B）。但與對(duì)照相比，粉壟耕作條件下同一葉位完全展開葉的葉寬和葉面積顯著增加（圖7-C、圖7-D）。表明粉壟耕作雖然不能增加葉綠素含量，但可以通過增加葉寬來增加葉面積。

3 結(jié)論與討論

與傳統(tǒng)耕作相比，粉壟耕作條件下甘蔗產(chǎn)量的增加主要是由于單莖質(zhì)量的增加和單位面積有效莖數(shù)的增多，而單莖

質(zhì)量的增加主要由蔗莖增粗所致。此外，粉壟耕作條件下完全展開葉片數(shù)增多、葉寬增大， 葉片總面積增加，進(jìn)而可能促進(jìn)同化物積累，增加甘蔗單莖質(zhì)量。不完全展開葉片數(shù)、完全展開葉片長(zhǎng)度、葉綠素含量在2種不同耕作條件下差異不顯著。

粉壟耕作甘蔗單莖質(zhì)量的增加，是通過蔗莖增粗來實(shí)現(xiàn)的，蔗莖增粗主要發(fā)生在3～16節(jié)間。有關(guān)研究表明，甘蔗莖粗與維管束的數(shù)量呈正相關(guān)關(guān)系[19]。頂端分生組織、初生增粗分生組織分化成原形成層束，之后原形成層束分化成后生木質(zhì)部，此時(shí)成熟的維管束形成。無論是頂端分生組織還是初生增粗分生組織的細(xì)胞分裂都與水分、營(yíng)養(yǎng)等外界條件密切相關(guān)[20]。粉壟耕作可以促進(jìn)植物對(duì)水分及養(yǎng)分的利用[8，21]，進(jìn)而可能通過增加甘蔗維管束的數(shù)量來增加蔗莖粗度。

在播種量確定的情況下，單位面積有效莖數(shù)取決于出苗率和分蘗率。甘蔗出苗主要受土壤溫度和土壤水分的影響[22-25]。甘蔗出苗時(shí)間處于蔗芽播種后30～50 d之間。此階段在深度為30 cm的耕作層中，粉壟耕作與其他耕作方式對(duì)土壤水分的影響無明顯差異[21];閆立偉研究表明，在光照和氣溫均勻一致的情況下，相比于翻耕，深松可以提高耕層土壤溫度[26]，由此可以推測(cè)，粉壟耕作可能通過增加土壤溫度，提高冬植甘蔗的出苗率。甘蔗分蘗發(fā)生，是組織分化、器官形成和形態(tài)建成的一個(gè)重要過程。許莉敏等利用一種保水劑，在播種前吸水制成保水膠體，能夠有效提高甘蔗分蘗率[27-28]。與傳統(tǒng)耕作相比，粉壟耕作旋磨深耕，可增加生長(zhǎng)中后期土壤含水量[21]，由此可以推測(cè)，粉壟耕作可能通過增加土壤含水量，提高甘蔗的分蘗率。此外，相關(guān)研究表明，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)甘蔗分蘗同樣具有調(diào)控作用。生長(zhǎng)素（IAA）和細(xì)胞分裂素（CTK）在甘蔗分蘗芽的萌動(dòng)和生長(zhǎng)過程中起重要作用。外源施加乙烯利能夠提高甘蔗根部CTKs含量和CTKs/IAA的比值，進(jìn)而促進(jìn)甘蔗分蘗[29-30]。粉壟耕作是否通過提高甘蔗根區(qū)CTKs/IAA的比值來提高分蘗率，還需進(jìn)一步研究闡明。

與傳統(tǒng)耕作相比，粉壟耕作條件下甘蔗完全展開葉寬度顯著增加，葉面積顯著增大。單株葉面積等于完全展開葉的面積與不完全展開葉的面積之和。在傳統(tǒng)耕作條件下，甘蔗不完全展開葉數(shù)、完全展開葉數(shù)分別為2.1、6.6張/條;粉壟耕作條件下，甘蔗不完全展開葉數(shù)和完全展開葉數(shù)分別為22、7.3張/條。與對(duì)照相比，粉壟耕作條件下甘蔗的不完全展開葉數(shù)沒有顯著性差異，完全展開葉數(shù)則顯著增加?？挤N時(shí)2種處理不完全展開葉的葉面積較小，其對(duì)單株葉面積影響不大，單株葉面積主要由完全展開葉的面積組成。因此，本試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)了2種處理各完全展開葉的面積，而2種處理各完全展開葉的總面積差異即可反映單株葉面積的差異。與對(duì)照相比，粉壟耕作條件下，甘蔗同一葉位完全展開葉的面積顯著增大，進(jìn)而增加單株葉面積。綜上所述，與傳統(tǒng)耕作相比，粉壟耕作可能通過增加甘蔗生長(zhǎng)后期有效光合面積，提高光合產(chǎn)物的積累，增加單莖質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)到增產(chǎn)效果。

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