促根劑對(duì)甘蔗單芽種莖的生長(zhǎng)及產(chǎn)量影響

徐 林 吳凱朝 龐 天 鄧智年 張榮華 黃成豐 黃海榮 李毅杰 劉曉燕 覃文憲 王維贊

（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/廣西甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，530007，廣西南寧）

甘蔗是廣西最重要的經(jīng)濟(jì)作物，也是廣西的支柱產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)糖量從1992/1993榨季至今已連續(xù)27年穩(wěn)居全國(guó)第一，從2007/2008榨季起占全國(guó)食糖總產(chǎn)量的60%以上，推動(dòng)中國(guó)成為世界第三大產(chǎn)糖國(guó)[1-5]。近年廣西甘蔗種植面積約75萬(wàn)hm2，涉及2 000多萬(wàn)蔗農(nóng)和10多萬(wàn)制糖相關(guān)產(chǎn)業(yè)工人[6]，因此甘蔗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展關(guān)系到廣大蔗農(nóng)和糖業(yè)產(chǎn)業(yè)工人的經(jīng)濟(jì)收益。然而，甘蔗品種結(jié)構(gòu)單一化、生產(chǎn)成本高和效率低等問(wèn)題已經(jīng)成為制約蔗糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素[7-8]，因此甘蔗新品種選育[9]、全程機(jī)械化種植[10]及配套高產(chǎn)高效栽培技術(shù)[11-13]等創(chuàng)新對(duì)甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。

甘蔗根系作為養(yǎng)分吸收和運(yùn)輸?shù)钠鞴?，是土壤養(yǎng)分的直接吸收者和甘蔗產(chǎn)量的重要貢獻(xiàn)者，在甘蔗的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著重要的作用。而在甘蔗種植中容易出現(xiàn)因苗根生長(zhǎng)慢、根系發(fā)育不良導(dǎo)致出苗率、分蘗率不高和產(chǎn)量低等問(wèn)題，因此提高種莖生根質(zhì)量變得尤為重要。甘蔗種莖包衣能夠有效防治多種病蟲(chóng)害，提高甘蔗抗逆能力[14]，對(duì)促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)、發(fā)育以及產(chǎn)量品質(zhì)等具有重要的作用[15]。甘蔗種莖包衣技術(shù)研究報(bào)道大多集中在其對(duì)甘蔗萌芽、出苗、分蘗、產(chǎn)量及對(duì)病害的防治等影響的分析上[16-17]，且應(yīng)用還不是十分廣泛[18]。促根劑屬于植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，可促進(jìn)種莖生根發(fā)根，促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)，提高甘蔗品質(zhì)和產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)收益[19-20]。目前，促根劑在蔬菜[21]、水果[22]、棉花[23]、小麥[24]和煙草[25]等作物上應(yīng)用較多，然而關(guān)于促根劑對(duì)甘蔗生長(zhǎng)、品質(zhì)及產(chǎn)量等影響的報(bào)道較少[26-27]。因此，通過(guò)前期桶栽試驗(yàn)對(duì)促根劑濃度進(jìn)行初步篩選，以桂糖49號(hào)甘蔗單芽種莖為材料，研究促根劑對(duì)甘蔗農(nóng)藝性狀、生理生化指標(biāo)、品質(zhì)和產(chǎn)量等的影響，篩選效果較佳的促根劑濃度，為甘蔗單芽種莖稀植技術(shù)推廣應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為桂糖49號(hào)健康種苗種莖，采用高效可控精準(zhǔn)氣動(dòng)甘蔗切種機(jī)切種[28]，單芽種莖長(zhǎng)度3cm。促根劑配制：按一定濃度配比將吲哚丁酸鉀、萘乙酸與水混合，配制成50mg/L和100mg/L促根劑（詳細(xì)配方已申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利，申請(qǐng)專利號(hào)：202010068666.9）；包衣配制：咪鮮胺0.005%、多菌靈0.08%、苯醚甲環(huán)唑0.04%、代森鋅0.06%與清水按1∶1制成。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地設(shè)在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所試驗(yàn)場(chǎng)。于2019年4月26日種植甘蔗。試驗(yàn)為隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，5行小區(qū)，行長(zhǎng)7m，小區(qū)面積42m2，下種量7芽/m。設(shè)置4個(gè)處理，分別為包衣+50mg/L促根劑（T1）、包衣+100mg/L促根劑（T2）、包衣（CK1）和不包衣（CK2）。

根據(jù)不同處理，將切好的甘蔗單芽種莖用網(wǎng)袋裝好，浸種15～20min，CK2浸種用清水替代。將各處理后的甘蔗單芽種莖按“品”字形排放于行溝中，施基肥、蓋土、覆蓋地膜，出苗后揭膜、追肥和培土，各處理田間管理一致。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與測(cè)定方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀指標(biāo) 測(cè)定不同處理下甘蔗生長(zhǎng)的相關(guān)農(nóng)藝性狀指標(biāo)，包括出苗率、分蘗率和有效莖數(shù)等；伸長(zhǎng)期每月定期和收獲時(shí)定株測(cè)量20株甘蔗的株高和莖徑。

1.3.2 生理生化指標(biāo) 取不同處理下甘蔗伸長(zhǎng)期+1葉用于測(cè)定生理生化指標(biāo)。采樣時(shí)間為2019年9月8日，設(shè)3次重復(fù)。分別采用考馬斯亮藍(lán)G-250比色法[29]、蒽酮比色法[30]、硫代巴比妥酸法[31]和酸性茚三酮顯色法[32]測(cè)定可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量。

1.3.3 甘蔗品質(zhì)和產(chǎn)量 2020年1月9日砍收時(shí)取樣，測(cè)定甘蔗相關(guān)指標(biāo)，包括蔗汁重力純度、蔗汁錘度、蔗汁糖分和甘蔗糖分，采用上海產(chǎn)WZZZSS自動(dòng)旋光儀測(cè)定蔗汁重力純度和糖分等指標(biāo)（GB/T 10498-2010）；測(cè)定小區(qū)田間產(chǎn)量，含糖量=產(chǎn)量×甘蔗糖分。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均取3次重復(fù)平均值，利用Microsoft Office Excel 2010軟件完成數(shù)據(jù)處理和作圖，利用SPSS 18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 促根劑對(duì)甘蔗農(nóng)藝性狀的影響

試驗(yàn)結(jié)果（表1）表明，出苗率為T(mén)2＞T1＞CK1＞CK2，T2出苗率（84.8%）顯著高于其他處理，分別比T1、CK1和CK2提高6.5%、6.9%和9.1%，T2、T1和CK1之間差異不顯著；分蘗率表現(xiàn)為T(mén)1＞T2＞CK1＞CK2，T1、T2和 CK1之間差異不顯著，但極顯著高于CK2，說(shuō)明蔗種經(jīng)包衣與促根劑處理后甘蔗分蘗率顯著提高；株高表現(xiàn)為T(mén)2＞T1＞CK1＞CK2，促根劑處理（T2和T1）顯著高于非促根劑處理（CK1和CK2）；不同處理的甘蔗莖徑差異不明顯，T2略高于其他處理；有效莖數(shù)表現(xiàn)為T(mén)2＞T1＞CK1＞CK2，T2分別比 T1、CK1和 CK2提高 8.6%、10.4%和26.3%，顯著高于T1和CK1，極顯著高于CK2。以上結(jié)果說(shuō)明，促根劑能有效提高甘蔗各農(nóng)藝性狀表現(xiàn)，促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)。

表1 不同處理下甘蔗生長(zhǎng)農(nóng)藝性狀指標(biāo)Table 1 The agronomic characteristics indexes of sugarcane growing under different treatments

2.2 促根劑對(duì)甘蔗生長(zhǎng)速度的影響

由圖1可以看出，不同處理下甘蔗株高生長(zhǎng)趨勢(shì)表現(xiàn)為8-9月甘蔗伸長(zhǎng)中期和10月至次年1月成熟期長(zhǎng)勢(shì)較快。其中，T2處理的甘蔗長(zhǎng)勢(shì)在整個(gè)生長(zhǎng)期表現(xiàn)最佳，T1處理的甘蔗在伸長(zhǎng)中期前與CK1和CK2差異不大，在后期長(zhǎng)勢(shì)比CK1和CK2略快；甘蔗成熟期株高生長(zhǎng)趨勢(shì)表現(xiàn)為T(mén)2＞T1＞CK1，CK1與CK2長(zhǎng)勢(shì)接近。由此得知，促根劑能促進(jìn)甘蔗后期生長(zhǎng)速度，有利于株高增長(zhǎng)，其中促根劑濃度為100mg/L時(shí)表現(xiàn)略優(yōu)。

由圖2可以看出，各處理下甘蔗莖徑生長(zhǎng)為7-8月甘蔗伸長(zhǎng)初期最快，伸長(zhǎng)初期后，莖徑長(zhǎng)勢(shì)較平緩，各處理間差異不大。

2.3 促根劑對(duì)甘蔗伸長(zhǎng)期生理生化指標(biāo)的影響

圖1 不同處理下甘蔗株高動(dòng)態(tài)Fig.1 The dynamic of plant height of sugarcane under different treatments

圖2 不同處理下甘蔗莖徑動(dòng)態(tài)Fig.2 The dynamic of stem diameter of sugarcane under different treatments

由表2分析得出，甘蔗伸長(zhǎng)期可溶性蛋白含量表現(xiàn)為 T2＞T1＞CK1＞CK2，其中 T2比 T1、CK1和CK2分別高4.0%、7.9%和8.2%，CK1與CK2差異較??；可溶性糖含量表現(xiàn)為T(mén)2＞T1＞CK1＞CK2，其中T2比T1、CK1和CK2分別高6.8%、13.6%和22.0%；MDA含量表現(xiàn)為T(mén)2＞CK1＞CK2＞T1，各處理間MDA含量無(wú)明顯變化規(guī)律；脯氨酸含量表現(xiàn)為T(mén)2＞T1＞CK1＞CK2，處理間脯氨酸含量差異不顯著。不同處理下，4個(gè)甘蔗生理生化指標(biāo)均未達(dá)到顯著或極顯著差異，其中T2對(duì)甘蔗內(nèi)含物積累的促進(jìn)作用最大。

2.4 促根劑對(duì)甘蔗品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

品質(zhì)和產(chǎn)量是甘蔗最重要的生產(chǎn)指標(biāo)。由表3得知，甘蔗產(chǎn)量表現(xiàn)為T(mén)2＞T1＞CK2＞CK1，其中T2比T1、CK1和CK2分別高16.8%、17.8%和27.5%，T2、T1和CK1之間未達(dá)到顯著差異，但3個(gè)處理與CK2差異顯著；產(chǎn)糖量表現(xiàn)為T(mén)2＞T1＞CK2＞CK1，其中T2比T1、CK1和CK2分別高16.7%、17.7%和27.4%，T2、T1和CK1之間未達(dá)到顯著差異，但3個(gè)處理與CK2差異顯著。不同處理下甘蔗蔗汁重力純度表現(xiàn)為 T2＞T1＞CK2＞CK1，且 T2、T1、CK2與CK1達(dá)到顯著或極顯著差異；蔗汁錘度表現(xiàn)為T(mén)2＞CK1＞CK2＞T1，各處理間蔗汁錘度未達(dá)到顯著差異；各處理間蔗汁蔗糖分含量接近，未達(dá)到顯著性差異；甘蔗糖分表現(xiàn)為T(mén)2＞T1＞CK2＞CK1，但各處理間差異不顯著（表3）。

表2 不同處理下甘蔗伸長(zhǎng)期生理生化指標(biāo)Table 2 The physiological and biochemical indexes of different treatments at sugarcane elongating stage

表3 不同處理下甘蔗品質(zhì)和產(chǎn)量表現(xiàn)Table 3 The performance of quality and yield of sugarcane under different treatments

3 討論

甘蔗產(chǎn)量主要由單位面積有效莖數(shù)和單莖重決定，出苗率和分蘗率決定最終有效莖數(shù)，而株高、莖徑又決定了甘蔗單莖重，因此，農(nóng)藝性狀優(yōu)良是保證甘蔗產(chǎn)量的基礎(chǔ)，對(duì)甘蔗產(chǎn)量的形成起決定性作用[33]。本研究表明，與CK2（不包衣）相比，T1（包衣+50mg/L促根劑）和T2（包衣+100mg/L促根劑）處理顯著提高了甘蔗出苗率、分蘗率、株高和有效莖數(shù)，莖徑略有增加。與CK1（包衣）相比，經(jīng)促根劑處理的甘蔗各農(nóng)藝性狀指標(biāo)表現(xiàn)均優(yōu)于包衣對(duì)照。從株高來(lái)看，分蘗期后，促根劑能有效促進(jìn)植株生長(zhǎng)，伸長(zhǎng)初期后表現(xiàn)尤為明顯；甘蔗莖徑在伸長(zhǎng)初期生長(zhǎng)較快，之后長(zhǎng)勢(shì)較平緩，這可能與甘蔗伸長(zhǎng)后期受?chē)?yán)重干旱影響有關(guān)。張曉嬌[34]研究表明，施用促根劑能不同程度改善煙株的農(nóng)藝性狀，增加有效葉數(shù)，提高株高莖圍，有利于煙株物理形態(tài)的建成，增加煙株的生物學(xué)產(chǎn)量。張國(guó)等[35]研究指出，施用促根劑對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)質(zhì)量形成及內(nèi)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)具有明顯影響。孫婷等[36]研究發(fā)現(xiàn)，不同生根粉對(duì)植物發(fā)芽和生長(zhǎng)發(fā)育均有不同程度的促進(jìn)作用。結(jié)合各農(nóng)藝性狀和甘蔗生長(zhǎng)速度分析，促根劑能提高甘蔗農(nóng)藝性狀指標(biāo)，促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)。

可溶性蛋白、可溶性糖、MDA和脯氨酸是植物生長(zhǎng)的重要生理生化指標(biāo)，在植物生長(zhǎng)發(fā)育、環(huán)境脅迫、碳代謝、氮代謝及能量代謝方面發(fā)揮重要作用[37]。本研究表明，T1（包衣+50mg/L促根劑）和T2（包衣+100mg/L促根劑）處理與對(duì)照相比，可溶性糖和可溶性蛋白含量均有提高；T2處理MDA和脯氨酸含量最高，各處理間均未達(dá)到顯著差異。本試驗(yàn)中，甘蔗伸長(zhǎng)初期后，降雨少，甘蔗受旱嚴(yán)重，生長(zhǎng)受到一定影響，可能導(dǎo)致了部分試驗(yàn)結(jié)果差異不大，但適宜濃度的促根劑對(duì)甘蔗內(nèi)含物合成仍具有一定促進(jìn)作用。檀小輝等[38]指出生根粉可促進(jìn)葉綠素和可溶性糖合成，有利于瓜葉菊植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)。黃毅等[39]研究得出，萘乙酸鈉顯著加快了黃瓜地下部、地上部干物質(zhì)的積累，且黃瓜葉綠素含量、凈光合速率、水分利用率和可溶性蛋白含量等均顯著提高。

蔗糖分是原料蔗最重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而蔗汁重力純度、蔗汁錘度、蔗汁蔗糖分等是評(píng)價(jià)甘蔗品質(zhì)的常用指標(biāo)[40]。張曉嬌[34]研究表明，不同促根劑下烤煙煙堿、蛋白質(zhì)、還原糖、胡蘿卜素及元素含量等較對(duì)照均有所上升，促根劑對(duì)烤煙化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性具有較好的改善作用。本研究表明，包衣+100mg/L促根劑處理甘蔗蔗汁重力純度、蔗汁錘度、蔗汁蔗糖分和甘蔗糖分最高，其他處理間結(jié)果接近，說(shuō)明適宜濃度促根劑對(duì)甘蔗品質(zhì)形成具有一定促進(jìn)作用。促根劑處理較對(duì)照的產(chǎn)量和產(chǎn)糖量增加幅度最高，分別達(dá)27.5%和27.4%，可見(jiàn)促根劑能顯著提高甘蔗產(chǎn)量和產(chǎn)糖量，這與前人在其他作物上的研究結(jié)果一致。有研究表明，促根劑對(duì)水稻具有一定增產(chǎn)效果，并且在氮肥用量大時(shí)效果更明顯，促根劑處理比不添加促根劑處理增產(chǎn)5.79%，并達(dá)到顯著性差異水平[41]。隨著生根粉濃度的增加，不同芝麻品種（系）的生育期基本無(wú)差異，而初花期平均提前了2～4d，延長(zhǎng)了生殖生長(zhǎng)時(shí)期，有利于生物量的累積和產(chǎn)量的提高[42]。本試驗(yàn)由于甘蔗生長(zhǎng)中后期受干旱影響嚴(yán)重，可能對(duì)甘蔗生長(zhǎng)和產(chǎn)量產(chǎn)生了一定影響，因此，保留了甘蔗宿根，將通過(guò)新植試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證該結(jié)果。

4 結(jié)論

適宜濃度的促根劑能顯著提高甘蔗出苗率、分蘗率、株高和有效莖數(shù)，同時(shí)促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)，提高甘蔗可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量，對(duì)甘蔗品質(zhì)稍有提高，顯著提高了甘蔗產(chǎn)量和產(chǎn)糖量。綜上可知，促根劑能有效促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)，提高甘蔗產(chǎn)量及品質(zhì)，其中包衣+100mg/L促根劑濃度對(duì)甘蔗單芽的促產(chǎn)效果最佳。