蔗種莖徑對(duì)甘蔗農(nóng)藝性狀的影響

譚裕模，蘇利榮，何鐵光，秦芳，李琴，邢穎，江澤普，黎煥光

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，南寧 530007；2.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，南寧 530007)

0 引言

甘蔗與其它無(wú)性繁殖作物如馬鈴薯一樣，種莖體積較大，生產(chǎn)上用種量大，勞務(wù)用工多，種苗成本高，并具有繁殖系數(shù)低，良種推廣速度較慢，多年種植后易造成種性下降等特點(diǎn)[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)甘蔗生產(chǎn)用種量為6～12 t/hm2[1-2]。影響用種量最主要因素是品種特性和莖徑。理論上，在單位面積下種芽數(shù)相同的情況下，大于3.0 cm 的大莖蔗種的用種量要比小于2.0 cm 的小莖蔗種增加1.25 倍以上。適當(dāng)?shù)挠梅N量是生產(chǎn)上必須考慮的問(wèn)題。研究和科學(xué)實(shí)踐表明，馬鈴薯的種莖大小對(duì)其萌芽、生長(zhǎng)和最終的產(chǎn)量均有影響，單薯種重為20～50 g的莖塊，既可以有較高的萌芽率，幼苗自養(yǎng)期營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)和整個(gè)生長(zhǎng)期的正常生長(zhǎng)發(fā)育獲得高產(chǎn)，也不會(huì)因種莖過(guò)大造成不必要的浪費(fèi)[3-4]。在甘蔗上，曾有報(bào)道，不同大小質(zhì)量的蔗種對(duì)萌芽及其后的生長(zhǎng)過(guò)程的生長(zhǎng)特性和最終的產(chǎn)量會(huì)造成不同的影響。甘蔗芽片（僅包括蔗芽和根帶約5 cm 寬的半剖莖）雖然能夠正常萌芽和生長(zhǎng)，節(jié)約了蔗種，但比正常的雙芽莖蔗種造成明顯減產(chǎn)[5]。

甘蔗的莖徑性狀雖然由品種的遺傳特性所決定，但同時(shí)受不同的光、溫、水、肥、有害生物等環(huán)境因素等的影響也很大。相同群體的不同個(gè)體之間，甚至相同甘蔗植株不同節(jié)間的莖徑因環(huán)境的變化造成的差異甚至高1 倍以上[6-7]。適當(dāng)?shù)挠梅N量是甘蔗生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)上必須考慮的問(wèn)題。而關(guān)于甘蔗種莖的粗細(xì)對(duì)甘蔗生長(zhǎng)的關(guān)系和對(duì)最終產(chǎn)量影響的研究并不多。精選壯苗對(duì)甘蔗品種的提純復(fù)壯作用仍缺乏依據(jù)。也沒(méi)有關(guān)于持續(xù)選擇大莖蔗種種植能否獲得大莖的后代并獲持續(xù)高產(chǎn)的研究報(bào)道。本研究試圖再通過(guò)按莖徑大小精選分類(lèi)形成的大莖、中莖和小莖蔗種對(duì)各農(nóng)藝性狀的影響進(jìn)行田間試驗(yàn)研究，為生產(chǎn)上選擇適當(dāng)?shù)姆N莖標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)，為節(jié)本增產(chǎn)增效提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)品種是‘桂糖49 號(hào)’。試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在廣西南寧市隆安縣農(nóng)科所農(nóng)場(chǎng)，屬于南亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)。試驗(yàn)地的前作為甘蔗。土壤類(lèi)型為紅壤土，中等養(yǎng)分水平。種植前土壤取樣的養(yǎng)分檢測(cè)結(jié)果是：全氮1 400 mg/kg，全磷500 mg/kg，全鉀960 mg/kg，有機(jī)質(zhì)27.4 g/kg，pH4.61，速效氮93.0 mg/kg，速效磷24.6 mg/kg，速效鉀269.2 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1設(shè)計(jì)與栽培方法

田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)：設(shè)3個(gè)處理：A 處理：大莖；B處理：中莖（對(duì)照）；C處理：小莖。莖徑和種段重：A處理分別為3.29 cm 和96.4 g；B 處理分別為2.33 cm 和44.8 g，C處理分別為1.83 cm和19.4g。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3重復(fù)；種植行距1.2 m，行長(zhǎng)5 m，每小區(qū)設(shè)4行，小區(qū)面積20.4 m2。

種莖的精選和分類(lèi)：從成堆的蔗莖中目測(cè)初選出大、中、小蔗莖，剝除葉鞘，把蔗種砍成雙芽段，再?gòu)闹芯x測(cè)量得到大于3.0 cm，2.0～2.5 cm和小于2.0 cm三個(gè)處理的用種材料。每級(jí)蔗種隨機(jī)抽樣，逐個(gè)測(cè)量30個(gè)樣本的莖徑、蔗種重量，統(tǒng)計(jì)平均值，得到上述A、B、C三個(gè)處理的試驗(yàn)用種。

甘蔗下種日期：2019 年3 月22日。下種密度：甘蔗下種量是90 000芽/hm2，每行下種量為54 個(gè)芽。下種方法：雙行品字形擺放蔗種。種莖的蓋土厚度為3～5 cm。施肥：施肥水平，氮（N）330 kg/hm2；磷（P2O5）240 kg/hm2；鉀（K2O）360 kg/hm2。基肥使用復(fù)合肥（15∶15∶15）750 kg/hm2；追肥使用復(fù)合肥（15∶15∶15）850 kg/hm2，加氯化鉀200 kg/hm2和尿素195 kg/hm2，混合后在6月中旬施下。

1.2.2測(cè)定項(xiàng)目

田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)觀測(cè)：4月29 日調(diào)查全部小區(qū)每一行的甘蔗出苗數(shù)，計(jì)算萌芽率；5 月23 日調(diào)查全部小區(qū)每一行的總苗數(shù)及分蘗數(shù)，計(jì)算分蘗率；6月23日每小區(qū)隨機(jī)抽樣15株測(cè)定+1葉的葉長(zhǎng)和葉寬（測(cè)量葉片最寬處），計(jì)算其葉長(zhǎng)和葉寬平均值；6月至11月每月的下旬每小區(qū)定期隨機(jī)抽樣15株測(cè)量株高，計(jì)算平均值。

蔗莖產(chǎn)量測(cè)定：12 月17 日，檢測(cè)每行蔗莖數(shù)，各小區(qū)隨機(jī)抽樣15 株測(cè)定蔗株的株高、莖徑；按原料蔗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)砍收甘蔗，稱重測(cè)定小區(qū)的蔗莖產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007 軟件整理，SPSS 19.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，3 個(gè)均數(shù)間的差異顯著性檢驗(yàn)采用Duncan多重比較法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同莖徑蔗種對(duì)甘蔗前期農(nóng)藝性狀的影響

（1）甘蔗的萌芽率：表1結(jié)果顯示，B處理（對(duì)照）萌芽率最高，A 處理（大莖）最低；A 處理的萌芽率顯著低于對(duì)照，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05），而C處理（小莖）的萌芽率與對(duì)照的差異很小，沒(méi)有達(dá)到顯著差異水平。

表1 不同莖徑蔗種對(duì)甘蔗前期農(nóng)藝性狀的影響Table 1 Effects of different stalk diameter of cane setts on agronomic traits of sugarcane at early stage

（2）甘蔗的分蘗率：分蘗率的高低與莖徑大小呈正相關(guān)的趨勢(shì)，大莖蔗種的分蘗率最高，與小莖蔗種的差異達(dá)到顯著水平。

（3）其它性狀：蔗苗數(shù)，B處理最高，A 處理最低。由于A 處理的萌芽率較低，盡管具有較顯著的分蘗率，但最終的蔗株數(shù)還是最低，3 個(gè)處理間的蔗株數(shù)沒(méi)有達(dá)到顯著差異。前期生長(zhǎng)特性，即苗期株高、從地面至最高可見(jiàn)肥厚帶的植株高度、從地面至植株最長(zhǎng)葉尖高度、正1 葉的葉長(zhǎng)，3 個(gè)處理之間差異很小，差異均不顯著。但其中差異較明顯的是葉寬，A處理最大，B處理其次，C處理最小，呈現(xiàn)與蔗種大小正相關(guān)關(guān)系。

2.2 不同莖徑蔗種對(duì)蔗株伸長(zhǎng)生長(zhǎng)的影響

表2顯示，3 個(gè)處理在7—11月份期間各個(gè)月的株高之間的差異都很小，表現(xiàn)出較好的一致性，沒(méi)有表現(xiàn)出因蔗種的粗細(xì)差異而影響甘蔗整個(gè)生長(zhǎng)期的生長(zhǎng)。

表2 不同莖徑蔗種對(duì)拔節(jié)伸長(zhǎng)期各月份株高的影響（cm）Table 2 Effects of different stalk diameter of cane setts on plant height in different months at elongation and jointing stage(cm)

2.3 不同莖徑蔗種對(duì)成熟期農(nóng)藝性狀的影響

（1）莖徑：表3 和圖1 表明，A 處理的蔗種莖徑比B 處理大41.2%，比C處理種莖大79.8%；B 處理比C 處理大27.3%，但種植后的表現(xiàn)卻是，無(wú)論A 處理與B處理，A處理與C處理，或B處理與C處理間莖徑的差異都很小，莖徑差都不足1 mm，差異不足平均值的1%。由圖1可見(jiàn)，大莖蔗種長(zhǎng)成的蔗株并沒(méi)有表現(xiàn)出比對(duì)照（即中徑蔗種）的莖徑大，小莖蔗種長(zhǎng)成的蔗株也沒(méi)有表現(xiàn)出比對(duì)照的莖徑小。這說(shuō)明：蔗種的粗細(xì)與其長(zhǎng)成蔗株的粗細(xì)沒(méi)有關(guān)聯(lián)性。換言之，無(wú)論蔗種粗還是細(xì)，其長(zhǎng)成蔗株的莖徑具有高度的趨同性。

表3 不同莖徑蔗種對(duì)成熟期農(nóng)藝性狀的影響Table 3 Effects of different stalk diameter of cane setts on agronomic traits

圖1 蔗種莖徑大小與種植后長(zhǎng)成蔗株莖徑大小的比較Fig. 1 Comparison of stalk diameter of cane setts and stalk diameter of regenerated plants

（2）蔗株數(shù)：A 處理的公頃蔗株數(shù)比B 處理的少8.9%，而C 處理與B 處理（對(duì)照）的公頃蔗株數(shù)很接近，差異只有1.4%。

（3）蔗莖產(chǎn)量：3 個(gè)處理間的蔗莖產(chǎn)量差異較小，A處理由于公頃蔗株數(shù)較少，蔗莖產(chǎn)量比B處理略有減產(chǎn)（-4%），而C 處理與B 處理對(duì)照的差異只有不到1%，都沒(méi)有達(dá)到差異顯著水平。

3 討論與結(jié)論

3.1 蔗種莖徑大小與萌芽率的關(guān)系

蔗種的莖徑大小對(duì)萌芽和植株生長(zhǎng)的影響并不大。在本試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，3 個(gè)處理間蔗種莖徑大小的差距應(yīng)該達(dá)到了足夠大，其中A 處理蔗種的莖徑是B 處理（對(duì)照）的141.2%，分別是C處理莖的179.8%，但處理間的萌芽率均沒(méi)有顯著差異。這與我們于2011年在隆安縣蓮花村做的3個(gè)品種不同粗細(xì)蔗種對(duì)萌芽的影響結(jié)果一致，即蔗種莖徑大小對(duì)萌芽的影響并不大，3 個(gè)品種中‘中桂02-901’和‘新臺(tái)糖22 號(hào)’兩個(gè)品種的大莖蔗種表現(xiàn)比對(duì)照更低的萌芽率，分別降低1.2 和4.6 個(gè)百分點(diǎn)，‘桂97-69’則高4.6 個(gè)百分點(diǎn)。這與前人用芽片和單芽段的試驗(yàn)結(jié)果不一致[5]。筆者認(rèn)為，小莖或特小的蔗種畢竟是一個(gè)具有完整的芽和根點(diǎn)結(jié)構(gòu)蔗種，而蔗芽片并不是一個(gè)完整的節(jié)，缺少了大部分根點(diǎn)，種根數(shù)量和蔗芽活力均受到影響。本試驗(yàn)結(jié)果可能表明，蔗種體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的多少對(duì)萌芽和幼苗生長(zhǎng)的影響并不大，其并不需要太多的體內(nèi)蔗糖和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)就能滿足蔗芽出土成苗而完成其自養(yǎng)階段，隨著蔗種的種根萌發(fā)和蔗芽萌發(fā)出土成苗進(jìn)入到異養(yǎng)階段的時(shí)間比較短。關(guān)于甘蔗自養(yǎng)到異養(yǎng)的“斷奶期”機(jī)理仍需進(jìn)一步研究。

3.2 蔗種莖徑大小對(duì)各生育期農(nóng)藝性狀的影響

本試驗(yàn)在同一個(gè)品種中分別選擇大于該品種平均值的特大或者特小的種莖種植，其后代并不會(huì)因?yàn)檎岱N特大莖而表現(xiàn)出大莖，或因蔗種特小莖而表現(xiàn)小莖的表型遺傳相關(guān)關(guān)系，而是表現(xiàn)出其長(zhǎng)成蔗株的莖徑的高度趨同性或一致性。從甘蔗解剖學(xué)機(jī)理上可知，甘蔗蔗莖的增粗生長(zhǎng)過(guò)程是首先由頂端莖尖側(cè)生增生組織細(xì)胞的有限次數(shù)的側(cè)向分裂，在同一品種中形成較恒定的周向細(xì)胞數(shù)，然后繼續(xù)細(xì)胞的增大就決定了品種莖徑粗細(xì)。甘蔗是無(wú)性繁殖作物，同一品種的不同蔗莖直徑大小的差異是外因條件如光、溫、水、氣、營(yíng)養(yǎng)、有害生物等因素綜合影響造成的。特大的莖粗是在特定的生理階段如秋筍或冬筍等在特定的光、溫、水和營(yíng)養(yǎng)特殊供應(yīng)的條件下形成的，特小的蔗莖是缺乏正常的光、溫、水和營(yíng)養(yǎng)或有害生物等因素所致，但當(dāng)特定的外界條件一旦解除，除已造成的影響不可逆外，其莖徑以后的生長(zhǎng)就會(huì)逐漸恢復(fù)原來(lái)的正常水平，由外部環(huán)境造成的莖徑差異是不可遺傳的。因此，筆者認(rèn)為，在甘蔗生產(chǎn)中希望通過(guò)選擇壯莖壯苗來(lái)提純復(fù)壯，作為提高或維持其生產(chǎn)性能的手段是不太可能的。

3.3 蔗種莖徑大小的生產(chǎn)實(shí)踐意義

本試驗(yàn)結(jié)果表明，用比正常莖徑小得多的蔗種種植，對(duì)蔗種萌芽、前期的蔗苗生長(zhǎng)、中期的拔節(jié)伸長(zhǎng)生長(zhǎng)等都沒(méi)有明顯影響，獲得與對(duì)照同樣高的產(chǎn)量。在生產(chǎn)實(shí)踐上，大多數(shù)直徑小于2.0 cm的蔗莖都是株高不足1 m 的無(wú)效莖（非原料蔗）。因此，在南亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)或類(lèi)似地區(qū)生產(chǎn)上特意精選大莖蔗種或棄除過(guò)細(xì)蔗種，都是沒(méi)有必要的。用過(guò)大的蔗莖作種明顯增加生產(chǎn)成本，并造成原料甘蔗的浪費(fèi)，萌芽率也不高。適當(dāng)選用較小的苗圃蔗莖作為種苗，或充分利用無(wú)效蔗莖作蔗苗，具有較好的實(shí)踐意義，可大幅度地降低用種量和生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。另外，充分利用特小蔗莖和無(wú)效分蘗蔗莖，在良種繁殖上同樣具有意義。