不同甘蔗品種單芽段種莖生產(chǎn)性能分析

吳凱朝，徐 林，龐 天，何遠蘭，鄧智年*

(1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實驗室/農(nóng)業(yè)部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點實驗室，廣西南寧 530007；2中農(nóng)廣西化肥有限公司，廣西南寧 530001)

0 引言

甘蔗是我國最重要的糖料作物。甘蔗傳統(tǒng)種植以非標準化的雙芽段、三芽段、多芽段或者是全莖種植等方式進行，這樣的方式不利于甘蔗機械精量化種植的發(fā)展。目前，蔗農(nóng)自留種莖占70%左右，這種傳統(tǒng)的留種種植方式每公頃下種量最多達 15 t以上，而種莖工廠生產(chǎn)的標準化健康單芽段種莖用種量最低可達 3 t/hm2，僅為傳統(tǒng)用種量的 1/5，這樣可讓很多原本留作種莖的原料蔗都進廠壓榨，可直接提高蔗區(qū)蔗糖的總產(chǎn)量。甘蔗種莖工廠是國內(nèi)近幾年興起的甘蔗種業(yè)和甘蔗良種繁育與推廣結(jié)合的小型企業(yè)，以甘蔗脫毒組培苗繁育的第一代原種和第二代原種為種源，生產(chǎn)標準化甘蔗種莖。使用標準化甘蔗種莖可確保甘蔗生產(chǎn)用種的純度和質(zhì)量；實現(xiàn)壯芽，提高出苗，促根促蘗壯苗，提高產(chǎn)量；耐貯存，抗逆境，降低農(nóng)業(yè)風險；提高種植效率；減少用種量；實現(xiàn)訂單生產(chǎn)種莖以及糖企增效蔗農(nóng)增收等諸多優(yōu)勢。非種莖工廠生產(chǎn)的甘蔗種莖不利于長途運輸，容易對蔗芽造成損傷，導(dǎo)致出苗率低，并且運輸量大造成勞力財力浪費，增加了甘蔗生產(chǎn)成本。因此，發(fā)展單芽段種莖技術(shù)進行機械精量化種植已成為甘蔗主產(chǎn)國的研究熱點[1-3]。

近年來，甘蔗單芽段種莖生產(chǎn)技術(shù)得到不斷的完善和發(fā)展，已有初步的研究報道。單芽段種莖的發(fā)芽率和種莖長度正相關(guān)，與種莖保存時間負相關(guān)，梢頭的甘蔗單芽種莖發(fā)芽率較高，單芽種莖發(fā)芽率具有明顯的基因型差異，桂糖28號和新臺糖22號的發(fā)芽率較好，可達 70%左右[4]。還有研究指出，通過種莖包衣技術(shù)能夠顯著提高甘蔗單芽種莖的發(fā)芽率[4-6]，但甘蔗單芽段種莖包衣后對甘蔗分蘗影響不大[5]。外源低水平赤霉素對甘蔗單芽段種莖蔗芽萌發(fā)和生長具有刺激作用，可使蔗芽萌發(fā)早，發(fā)芽率高[7]。包衣處理甘蔗單芽段種莖在低溫下貯存 30天，有效延緩營養(yǎng)物質(zhì)的下降，減少病菌對甘蔗單芽種莖的侵染，增強蔗種抗逆性，較好的保持甘蔗種莖活力[8]。100 mg/L促根劑處理甘蔗單芽段種莖，能有效促進甘蔗生長，提高甘蔗產(chǎn)量和產(chǎn)糖量[9]。此外，我國還有關(guān)于甘蔗單芽段切種機和甘蔗單芽段種植器的研發(fā)報道[10-11]。本研究在前期甘蔗單芽段包衣技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，開展不同甘蔗品種單芽段種莖生產(chǎn)性能探討。通過對不同甘蔗品種單芽段種莖和雙芽段種莖的新植蔗、宿根蔗農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀及品質(zhì)指標調(diào)查和測定，明確不同甘蔗品種單芽段種莖在生產(chǎn)應(yīng)用上的潛力，為甘蔗機械精量化種植技術(shù)的進一步推廣和應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及概況

試驗設(shè)在賓陽縣鄒圩鎮(zhèn)廣西潤茂農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司甘蔗“雙高”基地，試驗地塊平整、方正，排灌方便，土壤類型為紫色頁巖成土，肥力適中。賓陽縣介于 22°54′～23°27′N之間，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，年日照時數(shù)1800 h左右，年平均降水量1100～1800 mm，夏長冬短，高溫多雨同期，是最適宜發(fā)展甘蔗生產(chǎn)的地方之一[12]。

1.2 試驗材料

供試甘蔗品種為桂糖42號、桂糖44號、桂糖49號、桂糖 55號。甘蔗單芽段種莖包衣劑由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所甘蔗種業(yè)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)創(chuàng)新團隊提供。桂糖42號、桂糖44號、桂糖49號、桂糖55號的標準化甘蔗單芽段種莖為脫毒健康種莖第2代原種，由南寧市金桂福農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。甘蔗單芽種莖的莖徑為2.5～3.0 cm，長度3.5 cm。切好裝框的單芽種莖，使用清水浸泡單芽種莖12 h。清水浸泡后的單芽段種莖，使用包衣液浸泡2 min，整框提起后滴干，晾放24 h后種植。桂糖42號、桂糖44號、桂糖49號、桂糖55號的雙芽段種莖為甘蔗生產(chǎn)中常規(guī)砍種，由廣西潤茂農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司提供。雙芽段種莖使用清水浸泡12 h，然后使用多菌靈稀釋1500倍液消毒10 min，整框提起后滴干，晾放24 h后種植。

1.3 試驗方法

試驗設(shè)置4個甘蔗品種的單芽段和雙芽段處理共計8個處理，分別為桂糖42號單芽段(A1)、桂糖42號雙芽段(A2)、桂糖 44號單芽段(B1)、桂糖 44號雙芽段(B2)、桂糖 49號單芽段(C1)、桂糖 49號雙芽段(C2)、桂糖 55號單芽段(D1)和桂糖 55號雙芽段(D2)。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，3個重復(fù)，共24個小區(qū)，每個處理區(qū)5行，行距1.2 m，行長10 m，面積60 m2。甘蔗種植時間為2020年3月20日，種植密度52500芽/hm2，施用基肥750 kg/hm2(復(fù)合肥，度銳750 mL/hm2拌肥一起施用)，6月5日施用攻莖肥900 kg/hm2(復(fù)合肥)，田間管理按當?shù)貍鹘y(tǒng)管理水平進行。

1.4 調(diào)查項目及方法

2020年對各處理新植蔗的出苗率、分蘗發(fā)生率、分蘗率、分蘗成莖率、成莖率、株高、莖徑等農(nóng)藝性狀指標進行調(diào)查。2021年1月15日進行產(chǎn)量性狀調(diào)查，對每小區(qū)進行測定蔗莖重量。甘蔗單莖重(kg)=小區(qū)甘蔗重量(kg)÷小區(qū)有效莖數(shù)(條)；單位面積有效莖(條/hm2)=小區(qū)有效莖數(shù)(條)/小區(qū)面積(m2)×10000(m2)。甘蔗單位面積產(chǎn)量(t/hm2)=單莖重(kg)×單位面積有效莖數(shù)(條/hm2)/1000。參考《糖料甘蔗試驗方法》(GB/T 10499-2014)[13]每小區(qū)砍取 10條甘蔗進行蔗汁錘度和甘蔗蔗糖分測定。

2021年對各處理宿根蔗的發(fā)株數(shù)、發(fā)株率、分蘗率、成莖率、株高、莖徑等農(nóng)藝性狀指標進行調(diào)查。2021年12月28日進行甘蔗產(chǎn)量性狀調(diào)查及甘蔗品質(zhì)指標測定。

試驗數(shù)據(jù)采用軟件 GraphPad Prism 8.0.2(263)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同甘蔗品種單芽段種莖和雙芽段種莖新植蔗農(nóng)藝性狀比較

由表1可以得出，4個甘蔗品種的單芽段種莖處理與雙芽段種莖處理在出苗率等各項農(nóng)藝指標性狀中表現(xiàn)出較大的差異。4個甘蔗品種的單芽段種莖出苗率均高于雙芽段種莖，差異達到0.01極顯著差異水平，各個處理的出苗率由大到小表現(xiàn)為：B1＞D1＞C1＞A1＞A2＞D2＞B2＞C2，桂糖 44號單芽段種莖出苗率最高，達到90.77%，比雙芽段種莖處理高出20.30%。各處理的分蘗發(fā)生率因品種不同表現(xiàn)出種間有顯著差異性，單芽段處理和雙芽段處理均表現(xiàn)為：桂糖44號＞桂糖49號＞桂糖55號＞桂糖42號；相同品種的單芽段種莖處理和雙芽段種莖處理之間也表現(xiàn)出較大的差異，單芽段種莖處理的分蘗發(fā)生率明顯高于雙芽段種莖處理，在桂糖44號、桂糖49號和桂糖55號中表現(xiàn)均達到0.01極顯著差異水平，分別比雙芽段種莖處理高出 17.74%、16.50%和12.73%。同樣在甘蔗分蘗率上也表現(xiàn)相似的規(guī)律，甘蔗品種間的分蘗率也有很大的差異性，單芽段處理和雙芽段處理的分蘗率從大到小表現(xiàn)為：桂糖44號＞桂糖49號＞桂糖55號＞桂糖42號；相同品種的單芽段種莖處理與雙芽段種莖處理相比，均達到 0.01極顯著差異水平，特別是桂糖 44號，單芽段處理比雙芽段處理高出58.26%。在分蘗的成莖率上，雙芽段種莖處理的分蘗成莖率均表現(xiàn)出高于單芽段種莖處理，其中桂糖42號和桂糖55號的雙芽段處理的分蘗成莖率最高，分別達到45.37%和43.57%，并且與單芽段種莖處理相比均達到0.01極顯著差異水平，而在桂糖 44號中表現(xiàn)出0.05顯著差異水平，在桂糖49號中表現(xiàn)達不到顯著差異水平。在甘蔗成莖率上，4個甘蔗品種雙芽段種莖處理的成莖率也優(yōu)于單芽段種莖處理，在桂糖42號和桂糖44號中表現(xiàn)達到 0.01極顯著差異水平，在桂糖 49和桂糖 55號中則表現(xiàn)為 0.05顯著差異水平。在甘蔗收獲期平均株高和莖徑上，4個甘蔗品種雙芽段種莖處理的株高比單芽段種莖處理高出35～40 cm，均達到0.01極顯著差異水平，而4個甘蔗品種雙芽段種莖處理的莖徑與單芽段種莖處理的莖徑相比差異不顯著。

表1 不同處理新植蔗農(nóng)藝特性指標比較

2.2 不同甘蔗品種單芽段種莖和雙芽段種莖宿根蔗農(nóng)藝性狀比較

從表2可知，單芽段種莖處理的宿根蔗農(nóng)藝特性與雙芽段種莖處理之間也存在一定的差異。在宿根蔗發(fā)株數(shù)和發(fā)株率上，4個甘蔗品種單芽段種莖處理明顯高于雙芽段種莖處理，均達到極顯著差異水平，特別是分蘗性較強的桂糖44號和桂糖49號的單芽段種莖處理的宿根蔗有較高發(fā)株數(shù)和發(fā)株率，發(fā)株數(shù)分別提高15865和13090株/hm2，發(fā)株率分別提高12.64%和10.46%。在宿根蔗分蘗率、成莖率、株高和莖徑上，4個甘蔗品種單芽段種莖處理與雙芽段種莖處理之間的差異均未達到0.05差異水平。

表2 不同處理宿根蔗農(nóng)藝特性指標比較

2.3 不同甘蔗品種單芽種莖和雙芽種莖新植蔗產(chǎn)量和品質(zhì)性狀比較

從表 3可以得出，4個甘蔗品種新植蔗單芽段種莖處理的單莖重都表現(xiàn)出低于雙芽段種莖處理的單莖重，且均達到 0.01極顯著差異水平。同樣地，在單位面積產(chǎn)量和單位面積產(chǎn)糖量上，單芽段種莖處理也表現(xiàn)為明顯低于雙芽段種莖處理，均達到0.01極顯著差異水平。在單位面積有效莖上的表現(xiàn)則相反，4個甘蔗品種單芽段種莖處理新植蔗的單位面積有效莖數(shù)高于雙芽段種莖處理的單位面積有效莖數(shù)，且均達到0.01極顯著差異水平，特別是桂糖 44號單芽段種莖處理的單位面積有效莖數(shù)比雙芽段種莖處理的單位面積有效莖數(shù)增加15.49%。在新植蔗蔗汁錘度和甘蔗蔗糖分上，單芽段種莖處理與雙芽段種莖處理之間的差異沒達到0.05差異水平。

表3 不同處理新植蔗產(chǎn)量和品質(zhì)性狀指標比較

2.4 不同甘蔗品種單芽種莖和雙芽種莖宿根蔗產(chǎn)量和品質(zhì)性狀比較

由表4得出，不同處理的宿根蔗產(chǎn)量和品質(zhì)性狀與新植蔗的表現(xiàn)不同。在宿根蔗的單位面積有效莖、產(chǎn)量和產(chǎn)糖量上，4個甘蔗品種單芽段種莖處理均明顯高于雙芽段種莖處理，都達到0.01極顯著差異水平，特別是桂糖44號單芽段種莖處理的單位面積有效莖數(shù)、產(chǎn)量和產(chǎn)糖量相比雙芽段種莖處理分別增加15.39%、13.59%、13.12%。而在宿根蔗的單莖重、蔗汁錘度和甘蔗蔗糖分上，4個甘蔗品種的單芽段種莖處理與雙芽段種莖處理均未達到 0.05差異統(tǒng)計水平。

表4 不同處理宿根蔗產(chǎn)量和品質(zhì)性狀指標比較

3 討論

健康種莖工廠化供種確保種莖純度和質(zhì)量，可快速恢復(fù)蔗區(qū)甘蔗品種優(yōu)良種性，種苗發(fā)芽率、分蘗率、生長速度、成莖率高于自留種莖，可以減少農(nóng)藥使用，實現(xiàn)訂單生產(chǎn)，按需按時按量供應(yīng)蔗種，確保蔗種新鮮度。甘蔗單芽種植技術(shù)是在甘蔗健康種莖工廠化生產(chǎn)及種莖包衣的基礎(chǔ)上，配套精量機械種植等技術(shù)的現(xiàn)代甘蔗生產(chǎn)新模式，以解決目前我國甘蔗生產(chǎn)中甘蔗種植下種量大、種植效率低、成本高、種莖質(zhì)量較差等一系列問題，該技術(shù)的應(yīng)用和推廣對加快推進甘蔗良種產(chǎn)業(yè)化進程，有效降低甘蔗生產(chǎn)成本，促進甘蔗產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。近幾年來，甘蔗單芽段種莖技術(shù)研究得到不斷的完善和發(fā)展，特別是單芽段種莖的包衣技術(shù)能夠顯著提高甘蔗單芽段種莖的發(fā)芽率[4-6]，能有效保證種莖質(zhì)量，降低農(nóng)業(yè)風險[8]，提高甘蔗產(chǎn)量和產(chǎn)糖量[9]。在本研究中，不同甘蔗品種的單芽段種莖處理新植蔗在產(chǎn)量性狀上有一定的劣勢，分析其中的原因，單芽段種莖處理的出苗率、分蘗發(fā)生率及分蘗率都明顯高于甘蔗雙芽段種莖，在苗期和分蘗期的水肥營養(yǎng)跟不上，會導(dǎo)致分蘗苗的成莖率較低；在同樣的施肥水平和管理條件下，分蘗苗過多，營養(yǎng)分配的不平衡，分蘗苗沒能長成莖也消耗過多的養(yǎng)分，主莖的生長也會受到影響，植株的高度顯著低于雙芽段種莖處理，最終產(chǎn)量指標上不去。而在宿根蔗的表現(xiàn)則不同，單芽段種莖處理的宿根蔗獲得較多的發(fā)株數(shù)和較高的發(fā)株率，在同樣管理條件下，發(fā)株數(shù)和發(fā)株率決定了后期的有效莖數(shù)，產(chǎn)量指標優(yōu)于雙芽段種莖處理的宿根蔗。單芽段種莖的新植蔗出苗率高，分蘗苗多，需水需肥多，應(yīng)在分蘗前期增施一次壯蘗肥，促進甘蔗生長同時提高分蘗苗的成莖率，所以在生產(chǎn)中采用單芽段種莖后，栽培技術(shù)應(yīng)作出相應(yīng)的變化，確保獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

在過去，甘蔗單芽段種莖主要用于甘蔗育苗移栽，而單芽段種莖生長出來的蔗苗與種莖這個營養(yǎng)體有密切的關(guān)系，雖然經(jīng)過浸種、消毒等一些技術(shù)處理，其長出的苗還是弱于雙芽段種莖長出來的蔗苗[14]。范業(yè)賡等[15]的研究發(fā)現(xiàn)單芽段種莖的蔗苗質(zhì)量與種莖莖體體積密切相關(guān)，表明莖體營養(yǎng)對蔗苗生長的重要性。本研究針對甘蔗單芽段種莖在依靠莖體營養(yǎng)上就表現(xiàn)為先天不足，出苗表現(xiàn)根點少、幼苗細弱、生長緩慢、死苗多的問題，對單芽段種莖進行包衣技術(shù)處理，解決出苗、苗弱、生根、分蘗、生長及病蟲防治等一系列問題。在進一步的研究中，將在單芽段種莖的長度上進行優(yōu)化，篩選適合的單芽段種莖長度；對配套精量種植的機械進行升級；根據(jù)甘蔗品種特性優(yōu)化包衣配方實現(xiàn)促根促蘗；在甘蔗栽培技術(shù)上，特別是分蘗早、分蘗強的甘蔗品種，提前施壯蘗肥，促進有效莖形成，而出苗率、分蘗率較低的品種，如桂糖 42號和桂糖 55號，應(yīng)適當增加下種量，以保證獲得高產(chǎn)。