3個(gè)云瑞系列甘蔗新品種的蔗糖分積累特性及成熟期分析

俞華先，安汝?yáng)|，周清明，郎榮斌，董立華，桃聯(lián)安，孫有芳，楊李和，邊 芯，田春艷，張加江，經(jīng)艷芬*

(1.瑞麗滇蔗農(nóng)業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司，云南 瑞麗 678600；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所瑞麗育種站，云南 瑞麗 678600)

【研究意義】甘蔗蔗汁糖分和重力純度是甘蔗品質(zhì)分析的重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，亦是評(píng)價(jià)甘蔗品種含糖特性和成熟早晚的重要品種指標(biāo)，它對(duì)制糖企業(yè)產(chǎn)糖率的高低起主要決定作用，并且影響工藝生產(chǎn)過(guò)程中壓榨抽出率和煮煉率等重要技術(shù)指標(biāo)[1-2]。其次，甘蔗蔗糖分及成熟期也是雜交育種親本選配所必須掌握和考慮的因子。因此，全面了解不同甘蔗品種的含糖特性及其成熟特征，科學(xué)選配組合、合理搭配品種熟期和確定砍收時(shí)間，對(duì)育種單位加快品種改良、制糖企業(yè)提高產(chǎn)糖率和經(jīng)濟(jì)效益都具有非常重要的意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前，已有許多關(guān)于甘蔗品種(系)成熟期的糖分積累特征和熟期的報(bào)告，少數(shù)學(xué)者對(duì)其相關(guān)酶開(kāi)展了相關(guān)研究。梁子久[1-2]探討了甘蔗蔗糖分和蔗汁重力純度對(duì)制糖生產(chǎn)的重要性；劉海斌等[3]分析了16個(gè)自育及引入新品種(系)的甘蔗糖分月變化和成熟期情況；羅海玲等[4]研究了6個(gè)甘蔗品種2004年10月下旬至2005年1月下旬蔗莖和節(jié)間的蔗糖積累過(guò)程和品質(zhì)性狀；Leg-endre[5]建立了一個(gè)甘蔗理論產(chǎn)糖量(Theoretical Re-coverable Sugar，TRS)模型，用于原料蔗按質(zhì)論價(jià)收購(gòu)，被以美國(guó)為主的國(guó)外糖廠(chǎng)廣泛應(yīng)用；甘儀梅等[6]以甘蔗品種閩糖69/421為試驗(yàn)材料，研究不同海拔的甘蔗成熟期的蔗糖分的積累特征。俞華先等[7]分析了21個(gè)云瑞系列甘蔗品系的蔗糖分變化規(guī)律和成熟情況。劉凌霄等[8]報(bào)告了蔗糖代謝中蔗糖磷酸合成酶(SPS)的研究進(jìn)展；?？∑娴萚9-10]以甘蔗高糖品種GT35和低糖品種B8為材料，研究甘蔗苗期蔗糖代謝相關(guān)酶活性與糖分積累的關(guān)系；以甘蔗高產(chǎn)高糖品種 GT28和ROC22的不同節(jié)間為材料，分析轉(zhuǎn)化酶及其抑制因子與蔗糖積累的關(guān)系?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】近年來(lái)，云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所瑞麗育種站，基于站內(nèi)保育的甘蔗野生種質(zhì)資源為基礎(chǔ)創(chuàng)制親本，優(yōu)化組合配制，通過(guò)常規(guī)五圃制選育了一批甘蔗新品種，對(duì)中國(guó)新甘蔗品種的更替起到了重要促進(jìn)作用。目前，對(duì)云瑞甘蔗品種的研究主要在農(nóng)藝性狀的選擇方面[11]，而對(duì)其蔗糖分積累特性及熟期變化規(guī)律的研究尚未系統(tǒng)開(kāi)展。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以3個(gè)云瑞甘蔗新品種為試驗(yàn)材料，聯(lián)合糖廠(chǎng)在云南省德宏州瑞麗、隴川和盈江3縣(市)布置生態(tài)試驗(yàn)，在工藝成熟期取樣檢測(cè)其2年新植、1年宿根11月至翌年3月的糖分?jǐn)?shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)基本涵蓋了云南德宏制糖企業(yè)整個(gè)榨季的甘蔗糖分情況，結(jié)合其重力純度分析熟期，讓蔗農(nóng)和糖廠(chǎng)對(duì)3個(gè)云瑞系列甘蔗新品種的蔗糖分和熟期有更加客觀、全面的認(rèn)識(shí)，為云瑞甘蔗新品種在蔗區(qū)的布局、栽培管理、砍運(yùn)安排和雜交育種親本選配等提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所瑞麗育種站選育登記的3個(gè)甘蔗新品種：云瑞05-346、云瑞09-631和云瑞09-895，以粵糖93-159為對(duì)照品種。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)概況 參試材料于2016年3月至2017年4月，聯(lián)合糖廠(chǎng)在云南省德宏州的瑞麗、隴川和盈江3個(gè)縣(市)布置生態(tài)試驗(yàn)點(diǎn)，其中隴川試驗(yàn)點(diǎn)海拔1018.4 m，年平均氣溫19.5 ℃，年降雨量1559.2 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2368.8 h；瑞麗試驗(yàn)點(diǎn)海拔778.6 m，年平均氣溫21 ℃，年降水量1394.8 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2330 h；盈江試驗(yàn)點(diǎn)年均氣溫19.3 ℃，年平均降雨量為1464 mm，年均日照時(shí)數(shù)2356.3 h。

試驗(yàn)設(shè)品種(A)、德宏州3縣(市)的3個(gè)生態(tài)蔗區(qū)(B)為2個(gè)因素，其中以品種(A)為主處理，品種以云瑞05-346(A1)、云瑞09-631(A2)、云瑞09-895(A3)、粵糖93-159(A4)為4個(gè)水平，其中粵糖93-159作為對(duì)照品種，生態(tài)蔗區(qū)以瑞麗(B1)、隴川(B2)和盈江(B3)為3個(gè)水平，共12個(gè)處理。3縣(市)試驗(yàn)均采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3次重復(fù)，5行區(qū)，小區(qū)面積36 m2，包括2年新植及1年宿根的試驗(yàn)。按統(tǒng)一試驗(yàn)方案下種，四周設(shè)2溝保護(hù)行，田間管理與大田生產(chǎn)一致。

1.2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù) 新植試驗(yàn)、宿根試驗(yàn)分別于每年的11月到次年3月取樣化驗(yàn)分析糖分，每個(gè)品種取5株甘蔗，包括3株主莖2株分蘗，所取材料都具有代表性，并且無(wú)病株。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2007整理原始數(shù)據(jù)、DPS進(jìn)行方差分析，利用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試甘蔗新品種蔗糖分的變化及退糖情況

從表1可見(jiàn)，在德宏州3個(gè)縣(市)3個(gè)云瑞甘蔗新品種11月至翌年3月的全期平均蔗糖分均在14.00%以上，不同處理下的全期平均蔗糖分以A4B2最大，為17.04%，以A1B3最小，為14.15%，二者差異極顯著。云瑞09-895的每月蔗糖分及平均蔗糖分均超過(guò)對(duì)照粵糖93-159，在盈江試驗(yàn)點(diǎn)全期平均蔗糖分值最高為17.04%，比對(duì)照粵糖93-159高5.79%；云瑞05-346的全期平均蔗糖分比對(duì)照粵糖93-159低2.78%。在德宏州3縣(市)3個(gè)云瑞甘蔗新品種全期平均甘蔗糖分均超過(guò)對(duì)照粵糖93-159，其中云瑞09-895的全期平均甘蔗糖分最高為16.10%，比對(duì)照粵糖93-159高4.40%，云瑞05-346和云瑞09-631分別比對(duì)照粵糖93-159高0.56%、0.48%。從11月甘蔗蔗糖分看，云瑞09-895和云瑞05-346在德宏瑞麗、盈江2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的甘蔗蔗糖分超過(guò)13.00%，且其3個(gè)縣(市)11月份的平均甘蔗蔗糖分均超過(guò)13.00%，參照王貴華等[12]和周會(huì)等[13]的文獻(xiàn)，云瑞09-895和云瑞05-346應(yīng)屬于早熟種。德宏州3個(gè)縣(市)云瑞09-631品種12月甘蔗蔗糖分均在13.00%～14.00%，12月甘蔗蔗糖分平均值均大于14.00%，應(yīng)為中熟品種。

表1 不同處理下參試甘蔗新品種在不同工藝成熟期的蔗糖分

在德宏州3個(gè)縣(市)，參試4個(gè)甘蔗品種在11月至翌年3月甘蔗蔗糖分上升最明顯，說(shuō)明該期間是甘蔗蔗糖分積累最快的時(shí)期，而在2月4個(gè)甘蔗品種都出現(xiàn)拐點(diǎn)上升現(xiàn)象。在德宏州隴川試驗(yàn)點(diǎn)，粵糖93-159、云瑞05-346和云瑞09-895等3個(gè)甘蔗品種在11月至翌年3月的甘蔗蔗糖分均呈上升趨勢(shì)，云瑞09-631在11月至2月的甘蔗蔗糖分上升最明顯，而2月后出現(xiàn)回糖現(xiàn)象。在德宏州3個(gè)縣(市)云瑞05-346和云瑞09-895的蔗糖分的高峰值在3月；云瑞09-631的蔗糖分的高峰值在2，3月出現(xiàn)退糖現(xiàn)象。3個(gè)云瑞甘蔗新品種的糖分高峰期在2、3月。另外，從表1還可以看出，早熟品種云瑞09-895和云瑞05-346的高峰期蔗糖分和3個(gè)縣(市)的平均甘蔗蔗糖分總體上要高于中熟品種云瑞09-631。

對(duì)不同參試甘蔗品種和生態(tài)蔗區(qū)的甘蔗糖分進(jìn)行方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同甘蔗品種處理(A)水平間的差異達(dá)到顯著水平，不同生態(tài)蔗區(qū)處理(B)水平間的差異達(dá)到極顯著水平，因素A×因素B互作差異不顯著(表2)。說(shuō)明甘蔗品種和生態(tài)蔗區(qū)是影響蔗糖分的主導(dǎo)因子。

表2 不同參試甘蔗品種和蔗區(qū)對(duì)蔗糖分影響的方差分析

表3 各月蔗糖分與平均蔗糖分的相關(guān)系數(shù)

2.2 相關(guān)分析

從表3可見(jiàn)，11月至3月各月蔗糖分與平均蔗糖分之間均呈極顯著的正相關(guān)，表明甘蔗新品種各個(gè)月的蔗糖分的高低決定著平均蔗糖分的高低。整個(gè)榨季中，12月蔗糖分與平均蔗糖分相關(guān)系數(shù)最大，其次是1月，由此說(shuō)明12月和1月蔗糖分決定了平均蔗糖分的高低。參照何海波等[14]和張革民[15]的文獻(xiàn)及甘蔗工藝成熟的概念，12月蔗糖分偏低可反映甘蔗品種的晚熟特性，晚熟與蔗糖偏低相關(guān)聯(lián)，本文中參試品種云瑞09-631，12月蔗糖分相對(duì)較低，驗(yàn)證了越晚熟的品種其平均蔗糖分越低的結(jié)論。

11月蔗糖分與2、3月蔗糖分呈顯著正相關(guān)，表明11月蔗糖分越高(越早熟高糖)，則2、3月(即榨季后期)蔗糖分越高；反之，11月蔗糖分越低(如中熟、晚熟)，則2、3月蔗糖分越低。11月蔗糖分與最高糖分呈極顯著正相關(guān)，且其相關(guān)系數(shù)為0.697，這說(shuō)明3個(gè)云瑞甘蔗新品種11月的蔗糖分越高，其最高蔗糖分亦越高。

2.3 參試甘蔗新品種的蔗汁重力純度

重力純度是評(píng)定甘蔗成熟的主要指標(biāo)，它以蔗汁糖錘度百分比的高低來(lái)衡量蔗汁品質(zhì)的優(yōu)劣，對(duì)提高煮煉收回率具有十分重要的作用[1-2]。由表4可見(jiàn)，在德宏州3個(gè)縣(市)云瑞05-346、云瑞09-631和粵糖93-159重力純度峰值都出現(xiàn)在3月，而在德宏隴川試驗(yàn)點(diǎn)云瑞09-895重力純度峰值出現(xiàn)在2月。3個(gè)云瑞甘蔗新品種全期重力純度的平均值均大于85.00%，其中云瑞09-895在德宏瑞麗、盈江2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的全期重力純度的平均值均在90.00%以上。德宏州3個(gè)縣(市)云瑞09-895全期重力純度的平均值均超過(guò)對(duì)照粵糖93-159，云瑞09-631則低于對(duì)照粵糖93-159。3個(gè)縣(市)3個(gè)云瑞甘蔗新品種全期的平均重力純度值均超過(guò)對(duì)照粵糖93-159，按其數(shù)值從高到低排序?yàn)椋涸迫?9-895>云瑞05-346>云瑞09-631。在德宏瑞麗試驗(yàn)點(diǎn)12月云瑞05-346和云瑞09-895的重力純度達(dá)到90.00%以上，并且逐月保持增長(zhǎng)，到3月出現(xiàn)峰值；在德宏盈江試驗(yàn)點(diǎn)1月3個(gè)云瑞甘蔗新品種重力純度達(dá)到90.00%以上，并且逐月保持增長(zhǎng)，到3月出現(xiàn)峰值；在德宏瑞麗試驗(yàn)點(diǎn)1月云瑞09-895重力純度出現(xiàn)峰值。

2.4 熟期分析

甘蔗蔗汁糖分和重力純度是評(píng)價(jià)甘蔗品種糖分含量特性和成熟期早晚的重要品種指標(biāo)[3]。經(jīng)多年甘蔗品種的改良甘蔗糖分性狀不斷提高，王貴華[12]提出的甘蔗品種熟期規(guī)范的時(shí)間較長(zhǎng)，參照周會(huì)等[12]、俞華先等[7]的方法，將甘蔗熟期劃分的蔗糖分指標(biāo)在王貴華提出的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上增加0.50%(絕對(duì)值)。糖廠(chǎng)壓榨標(biāo)準(zhǔn)是重力純度高于78%即可達(dá)到壓榨要求[6]，德宏州3個(gè)縣(市)11月3個(gè)云瑞甘蔗新品種的重力純度高于壓榨標(biāo)準(zhǔn)在80.00%以上，均可進(jìn)糖廠(chǎng)開(kāi)榨。

表4 各參試甘蔗品種在不同工藝成熟期的重力純度分析

從表1和4可知，在德宏瑞麗、盈江試驗(yàn)點(diǎn)11月云瑞09-895和云瑞05-346達(dá)到4級(jí)成熟材料的標(biāo)準(zhǔn)[6](蔗糖分13.00%～14.00%以上，重力純度78.00%～86.00%)屬于早熟品種，其在11月(或10月中下旬)進(jìn)廠(chǎng)壓榨節(jié)間效益最佳；云瑞09-631的甘蔗蔗糖分及重力純度在12月可達(dá)到4級(jí)成熟標(biāo)準(zhǔn)，適宜在12月安排入榨。

2.5 聚類(lèi)分析

基于參試甘蔗品種各月糖分及其平均糖分值按標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化，采用歐式距離、可變類(lèi)平均法進(jìn)行聚類(lèi)分析，其聚類(lèi)結(jié)果詳見(jiàn)圖1。在歐式距離為2.00處，參試甘蔗品種被分成3類(lèi)，云瑞09-895各月糖分大于13.31%，前期平均糖分16.10%聚為第一類(lèi)，云瑞09-631的2、3月糖分大于17.00%，前期平均糖分15.50%聚為第二類(lèi)，云瑞05-346和粵糖93-159各月糖分值接近聚為第三類(lèi)。在歐式距離為3.00處，參試甘蔗品種被分成2類(lèi)，云瑞09-895各月糖分及平均糖分是參試甘蔗品種中最大的，屬于高糖品種聚為一類(lèi)，其余材料聚為第二類(lèi)。

圖1 參試甘蔗品種的聚類(lèi)樹(shù)形圖Fig.1 Cluster tree diagram of parameter sugarcane varieties

3 討 論

甘蔗是中國(guó)乃至世界的第一大糖料作物，要獲得單位面積上的較高產(chǎn)糖量，具有高產(chǎn)和高糖的甘蔗新品種才能達(dá)到此目的。目前中國(guó)有關(guān)甘蔗蔗糖分的研究主要集中在生理機(jī)制[16-17]和分子方面[18]，而從一個(gè)地州不同縣(市)的不同生態(tài)環(huán)境角度研究甘蔗糖分積累卻鮮有報(bào)道。在德宏州3個(gè)縣(市)的不同生態(tài)蔗區(qū)，各個(gè)甘蔗品種都具有獨(dú)特的蔗糖分積累特性。因此，各個(gè)蔗區(qū)要根據(jù)自身的生產(chǎn)條件科學(xué)合理地搭配好早中晚熟品種的比例，合理安排榨期，才能更好的獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?；?個(gè)云瑞甘蔗新品種在德宏瑞麗、隴川和盈江3個(gè)縣(市)2年新植、1年宿根11月至翌年3月的蔗糖分變化情況，進(jìn)行蔗糖分積累特性和熟期分析，研究表明，在德宏州3個(gè)縣(市)，云瑞09-631在3月出現(xiàn)退糖現(xiàn)象，云瑞09-895和云瑞05-346在4月出現(xiàn)退糖現(xiàn)象，這與張革民[15]研究的在南寧生態(tài)區(qū)甘蔗品種(系)于3—4月開(kāi)始退糖的結(jié)果也較一致。

參試的甘蔗新品種在不同生態(tài)點(diǎn)糖分出現(xiàn)差異的原因是德宏州瑞麗、隴川和盈江3個(gè)縣(市)生態(tài)試驗(yàn)點(diǎn)的海拔高度不同，依次為778.6、1018.4和826.0 m。隴川縣海拔較高其各月蔗糖分和平均蔗糖分均低于瑞麗市和盈江縣，甘儀梅等[6]的研究表明，海拔在400～1000 m時(shí)，甘蔗蔗糖分受海拔的影響較大，隨著海拔升高，蔗糖分降低。周文靈等[17]研究甘蔗是高光效的C4植物，光照時(shí)數(shù)越多、強(qiáng)度越大，則產(chǎn)量和糖分積累潛力越大。一般而言，海拔越高，光照強(qiáng)度越強(qiáng)，紫外輻射亦增強(qiáng)。通過(guò)研究顯示光照時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)的高海拔地區(qū)的甘蔗糖分普遍低于低海拔，說(shuō)明光照時(shí)數(shù)對(duì)蔗糖分積累的貢獻(xiàn)明顯小于海拔因子。前人研究表明，溫度和水分對(duì)甘蔗蔗糖分的積累有重要作用[19-21]。不同海拔區(qū)域的水分和溫差各不同，德宏州瑞麗、隴川和盈江3個(gè)縣(市)的年均氣溫、降水量各不相同，3個(gè)云瑞甘蔗新品種蔗糖分積累會(huì)受到水分和溫差的影響。甘蔗蔗糖分及重力純度除與品種密切相關(guān)外，與種植時(shí)期、種植密度、土壤肥力和田間管理等因素有關(guān)。

4 結(jié) 論

云瑞09-895和云瑞05-346屬于早熟高糖品種，適合在11月(或10月中下旬)砍收入榨，經(jīng)濟(jì)效益最佳；云瑞09-631屬于中熟品種，在12月可達(dá)到4級(jí)成熟標(biāo)準(zhǔn)，適宜在12月安排入榨。