種植密度對桂糖49號組培苗農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

梁 闐, 盧 文, 何為中, 羅亞偉, 高軼靜, 游建華, 譚宏偉

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/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，廣西 南寧 530007； 2.廣西扶綏縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，廣西 扶綏 531000；3.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院，廣西 南寧 530007)

甘蔗是廣西種植面積最大的經(jīng)濟(jì)作物。多年來廣西的甘蔗種植總面積及蔗糖產(chǎn)量均占全國甘蔗種植總面積及蔗糖總產(chǎn)量的60%以上[1-3]。甘蔗生產(chǎn)包括營養(yǎng)體種莖種植和組培苗種莖種植。目前，甘蔗種植用種以營養(yǎng)體種莖為主。長期無性繁殖導(dǎo)致花葉病、黑穗病、宿根矮化病等各種病菌在種苗中累積而引發(fā)病害，造成優(yōu)良性狀嚴(yán)重退化，蔗莖產(chǎn)量與蔗糖品質(zhì)下降，且通過物理和化學(xué)常規(guī)方法難以消除這些病菌。利用組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)的脫毒組培苗，可以脫去花葉病、宿根矮化病等病菌，實(shí)現(xiàn)甘蔗生產(chǎn)用種健康、無毒化，使甘蔗品種的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性能得以保持，產(chǎn)量和質(zhì)量進(jìn)一步提高[4-9]。受培養(yǎng)基中的激素或其他因素影響，具有組培效應(yīng)的組培苗在第1代種莖繁育過程中會(huì)產(chǎn)生較多的分蘗苗，其中部分分蘗苗雖然能生長成有效種莖，但蔗莖明顯變細(xì)[4,8]；其余分蘗苗因生長不良而出現(xiàn)大量生理死亡[10-11]。由于組培苗生產(chǎn)成本較高，而糖料蔗價(jià)格較低，因此組培苗一般不用作糖料蔗生產(chǎn)，主要用于良種的快速擴(kuò)繁[12]。

種植密度的改變使單位面積內(nèi)的作物數(shù)量不同，作物對水分、營養(yǎng)和陽光的競爭程度也相應(yīng)發(fā)生變化，從而影響作物產(chǎn)量[13-14]。陸文娟等[15]研究表明，下種芽數(shù)在7.5～13.5萬個(gè)·hm-2之間，桂糖32號的有效莖數(shù)及產(chǎn)量隨種植密度增加而提高；段維興等[16]研究表明，蔗芽在9.0～12.0萬個(gè)·hm-2的密度內(nèi)，桂糖29號的有效莖數(shù)及產(chǎn)量隨種植密度增加而降低；裴鐵雄等[17]研究顯示，福農(nóng)39號下種蔗芽數(shù)以15萬個(gè)·hm-2獲取的有效莖數(shù)及產(chǎn)量最高。說明種植密度與甘蔗有效莖數(shù)及產(chǎn)量密切相關(guān)，合理的種植密度對甘蔗有效莖數(shù)及產(chǎn)量具有促進(jìn)作用。目前有關(guān)組培苗種植密度對甘蔗農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量影響的研究鮮有報(bào)道。本研究在扶綏縣昌平蔗區(qū)進(jìn)行脫毒健康組培苗不同密度水平種植試驗(yàn)，探討種植密度對脫毒組培苗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響，以篩選適宜的種植密度，為加快莖尖脫毒第1代種莖的大田繁育速度、降低生產(chǎn)成本提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種為桂糖49號莖尖脫毒健康組培苗(利用甘蔗試管苗光合自養(yǎng)生根技術(shù)生產(chǎn))，由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在扶綏縣農(nóng)科所昌平甘蔗試驗(yàn)基地進(jìn)行，前茬為甘蔗。供試蔗地為旱地，紅壤土，pH值5.5，土壤肥力中上。試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理(表1)，3次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列，周邊設(shè)保護(hù)行(排)。小區(qū)行長8.0 m，5行區(qū)，小區(qū)面積48 m2，共18個(gè)小區(qū)。2018年6月16日種植，定植后連續(xù)3 d淋定根水，組培苗存活率100%；拔節(jié)前結(jié)合中耕培土施尿素450 kg·hm-2、45%復(fù)混肥(N∶P∶K=15∶15∶15)1 500 kg·hm-2；其他田間管理與大田生產(chǎn)相同，2019年3月29日砍收；2019年4月上旬宿根蔗破壟，分蘗期施46.6%尿素450 kg·hm-2，拔節(jié)前結(jié)合大培土施45%復(fù)混肥1 500 kg·hm-2，12月18日砍收。

表1 不同處理種植密度設(shè)置Table 1 Planting density design for different treatments

1.3 調(diào)查項(xiàng)目

本試驗(yàn)以繁育種苗為目的，因此未檢測甘蔗品質(zhì)。

1.3.1 組培苗新植 種植后60 d(盛苗期)調(diào)查蔗苗分蘗數(shù)，即每小區(qū)調(diào)查中間3行所有分蘗苗，取平均值；分蘗苗數(shù)和主莖苗之和為甘蔗總苗數(shù)?？呈諘r(shí)，調(diào)查各處理小區(qū)莖高≥60 cm的蔗莖數(shù)(組培苗新植作蔗種)、莖徑、有效蔗芽數(shù)及產(chǎn)量。

1.3.2 組培苗宿根 調(diào)查發(fā)株率，發(fā)株率/%=(宿根蔗有效莖數(shù)/上茬甘蔗有效莖數(shù))×100；砍收時(shí)，調(diào)查各小區(qū)莖高≥100 cm的有效莖數(shù)(宿根作原料蔗時(shí))、莖徑及蔗莖產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010和DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對新植蔗分蘗及成莖的影響

從表2可知，各處理蔗苗數(shù)、分蘗率、蔗莖數(shù)和成莖率均隨著種植密度的增加而減少，蔗苗數(shù)除相近密度處理差異不顯著外，其他各處理間差異均顯著甚至極顯著；分蘗率以F處理最高，A處理最低；蔗莖數(shù)除F處理與E處理差異不顯著外，其他各處理間差異均顯著甚至極顯著；成莖率以F處理最高，A處理最低，除F 處理與 E、C 與 D 處理差異不顯著外，其他各處理間差異都極顯著。蔗苗數(shù)、分蘗率、蔗莖數(shù)、成莖率與種植密度呈負(fù)相關(guān)，究其原因主要是組培苗種植密度越低，田間透光越強(qiáng)、光照較多，促進(jìn)側(cè)芽萌發(fā)，產(chǎn)生分蘗苗多、分蘗率高；同時(shí)也利于光合作用，光合產(chǎn)物供應(yīng)充足，促進(jìn)蔗苗早生快長，形成有效蔗莖多、成莖率相對也高。以上結(jié)果表明，不同種植密度對甘蔗分蘗或成莖產(chǎn)生顯著或極顯著影響。

表2 不同種植密度的新植蔗分蘗率及成莖率1)Table 2 Rate of tillering and effective stem formation of newly planted seedlings under different planting densities

2.2 種植密度對甘蔗農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

2.2.1 新植組培苗 表3顯示，新植組培苗株高、莖徑隨種植密度的增加而減少，株高除A處理與F、E處理差異顯著外，其他各處理間差異不顯著；莖徑F、E、D處理分別與B、A處理差異顯著，其他處理間差異不顯著；有效莖以B處理最多，A處理次之，其他處理隨種植密度的減小而遞減，其中B、A處理與其他處理差異極顯著；產(chǎn)量以B處理為最高，A處理次之，其他處理隨種植密度的減小而遞減，B、A處理與其他處理差異極顯著。說明種植密度對新植蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量具有顯著或極顯著的影響。

表3 不同種植密度的甘蔗產(chǎn)量性狀表現(xiàn)1)Table 3 Yield performance of sugarcane under different planting densities

2.2.2 宿根蔗 表3顯示，宿根蔗株高隨種植密度減少先增高后降低，但各處理間差異不顯著；莖徑隨種植密度的減小而增加，各處理間莖徑差異不顯著；發(fā)株率隨種植密度的減小而遞增，以F處理最高，A處理最低；有效莖數(shù)隨種植密度減少先遞增后遞減，以C處理最高、F處理最低，各處理間差異不顯著；產(chǎn)量也是隨種植密度減少先遞增后遞減，以D處理最高、F處理最低，各處理間差異不顯著?；蚴怯捎诠鹛?9號宿根性強(qiáng)、 宿根發(fā)株率高和分蘗力強(qiáng)[18]，同時(shí)下茬宿根蔗在生長中、后期遇上連續(xù)一百多天無雨干旱天氣以及秋冬季的低溫，嚴(yán)重影響甘蔗植株生長，造成高密度處理的大部分分蘗苗得不到充足的水分而生理死亡，導(dǎo)致有效莖減少、植株變矮、莖徑小。受低溫干旱的極端環(huán)境條件制約，單位面積的生物量產(chǎn)出水平相當(dāng)，故各種植密度對下茬宿根蔗農(nóng)藝性狀(株高、莖徑和有效莖數(shù))和產(chǎn)量的影響均不顯著。

2.3 種植密度對新植蔗蔗芽數(shù)的影響

有效莖(株)數(shù)及株有效蔗芽數(shù)是構(gòu)成單位面積有效蔗芽數(shù)的主要因素。種植脫毒健康組培苗主要目的是盡可能生產(chǎn)更多的有效蔗芽。表4表明，單株有效蔗芽數(shù)隨種植密度減小而增加，F(xiàn)處理最多、A處理最少，其中，F(xiàn)、E處理分別與A、B、C處理差異達(dá)極顯著水平、與D處理差異達(dá)顯著水平，D處理與A處理差異達(dá)顯著水平。單位面積有效蔗芽數(shù)由高到低依次為：B>A>C>E>D>F，B處理分別與F、E、D處理差異達(dá)極顯著水平、與C處理差異達(dá)顯著水平；A處理與F處理差異達(dá)極顯著水平、分別與E、D、C處理差異達(dá)顯著水平。種植密度降低，蔗株獲得的陽光、肥力等相對充足，生長相對快、單株蔗芽數(shù)相對多，但因有效莖數(shù)量減少幅度大，最終單位面積有效蔗芽數(shù)以有效莖數(shù)最多的B處理為最高。由此可見，與單株蔗芽數(shù)相比,有效莖數(shù)對單位面積有效蔗芽數(shù)影響更大。

表4 種植密度對新植蔗蔗芽數(shù)的影響1)Table 4 Effect of planting density on the number of buds of newly planted sugarcane

3 討論與結(jié)論

甘蔗組培苗生產(chǎn)成本較高，主要用于種莖生產(chǎn)種植，因此單位面積有效莖數(shù)、產(chǎn)量及有效蔗芽數(shù)等性狀是組培苗種植的重要指標(biāo)。目前，生產(chǎn)上主要通過加大種植密度和蔗株分蘗來增加單位面積有效莖數(shù)和產(chǎn)量，但相較于分蘗，種植密度對單位面積有效莖數(shù)和產(chǎn)量影響更大[10,19-21]；適宜的種植密度是獲取較多有效莖數(shù)和較高產(chǎn)量的關(guān)鍵。本研究表明，組培苗新植蔗在株距40～90 cm·株-1密度范圍內(nèi)，以B處理(株距50 cm)甘蔗有效莖數(shù)、產(chǎn)量和單位面積有效蔗芽數(shù)最高，分別為94 590株·hm-2、53.99 t·hm-2和1 327 098 個(gè)·hm-2最高；F處理(株距90 cm)最低，分別為76 050株·hm-2、44.16 t·hm-2和1 143 032 個(gè)·hm-2，甘蔗分蘗率、成莖率、株高、莖徑等隨著種植密度增加而遞減；單株有效蔗芽數(shù)隨種植密度增加而減少。密度至50 cm·株-1后，有效莖數(shù)、產(chǎn)量及有效蔗芽數(shù)達(dá)最高值并趨于穩(wěn)定，密度繼續(xù)增加到40 cm·株-1，有效莖數(shù)反而減少，導(dǎo)致產(chǎn)量及有效蔗芽數(shù)下降。不同種植密度對下茬宿根蔗株高、莖徑、有效莖和產(chǎn)量影響不明顯，單株有效蔗芽數(shù)和單位面積有效蔗芽數(shù)與株高、莖徑、有效莖和產(chǎn)量密切相關(guān)。由此推斷，株距在40～90 cm之間對單株有效蔗芽數(shù)和單位面積有效蔗芽數(shù)的影響也不顯著，且生產(chǎn)上宿根蔗一般作為原料蔗，很少作為種莖留種。因此，本研究未調(diào)查宿根蔗單位面積有效蔗芽數(shù)。

供試品種桂糖49號分蘗力強(qiáng)、分蘗成莖率高、宿根蔗發(fā)株率高和宿根性強(qiáng)[18]，且新植蔗種植于6月，時(shí)處高溫強(qiáng)光多雨的夏季氣候，利于甘蔗分蘗和蔗苗生長。下茬宿根蔗在2019年8月中旬至12月遭遇連續(xù)一百多天無雨干旱天氣以及秋冬季的低溫，導(dǎo)致甘蔗生長減慢、有效生長期相對減短，蔗株較矮小，有效莖數(shù)少。因此，本試驗(yàn)僅反映特定品種特定種植時(shí)期和特定氣候條件的組培苗密度對甘蔗生長的影響，有關(guān)其他品種、不同植期的影響有待于進(jìn)一步探討。

致謝：謝金蘭、劉紅堅(jiān)、劉麗敏和黃日宏同志參與了本研究工作，謹(jǐn)此致謝！