甘蔗宿根性研究進(jìn)展

丁雪兒，林萍萍，余凡，鄧祖湖

（福建農(nóng)林大學(xué)國(guó)家甘蔗工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部福建甘蔗生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350002）

0 引言

甘蔗是禾本科甘蔗屬多年生植物，廣泛種植在熱帶亞熱帶地區(qū)。甘蔗具有宿根能力，被砍后蔗樁在適宜的溫濕度條件下，能重新長(zhǎng)成一茬蔗株即為宿根蔗（也稱舊根蔗）。而宿根性是指新植或上造甘蔗收斬后，宿根發(fā)株的快慢強(qiáng)弱和數(shù)量，最終成莖率、有效莖數(shù)和產(chǎn)蔗量高低的統(tǒng)稱[1]。由于宿根蔗具有成本低、早生發(fā)快、省工省時(shí)和提早成熟等眾多優(yōu)點(diǎn)，是甘蔗良種的重要性狀之一，歷來(lái)為甘蔗育種者重視[2]。世界上蔗糖生產(chǎn)國(guó)家和地區(qū)均有宿根蔗栽培，并且宿根蔗面積比例較高（75%以上），宿根年限2～7 年不等[3]，有的宿根年限長(zhǎng)達(dá)幾十年，甚至百年。在我國(guó)，廣西蔗區(qū)宿根蔗的種植面積約占甘蔗種植面積的50%～60%，宿根年限多為1～2 年[4]。甘蔗品種宿根性的好壞，直接影響著宿根蔗下一季的萌發(fā)率，從而影響甘蔗的產(chǎn)量[5]。然而，目前很多宿根蔗均出現(xiàn)了比新植蔗產(chǎn)量低，宿根年限縮短的現(xiàn)象。其主要原因有以下幾點(diǎn)：第一，缺乏宿根能力強(qiáng)的品種，不同基因型宿根蔗的出苗率、分蘗數(shù)和蔗莖產(chǎn)量存在較大差異[6-8]；第二，宿根蔗的生長(zhǎng)環(huán)境條件越來(lái)越差；第三，病蟲(chóng)危害如黑腐病、梢腐病和白條病等在宿根蔗中累積影響宿根發(fā)株率；第四，宿根蔗的栽培技術(shù)和管理措施發(fā)展滯后，跟不上機(jī)械化程度提高和輕簡(jiǎn)栽培的發(fā)展[9]。總體來(lái)說(shuō)，品種宿根性差為根本原因。因此，選育選用宿根性強(qiáng)的品種是宿根蔗增產(chǎn)的關(guān)鍵。

1 甘蔗宿根性的評(píng)價(jià)

1.1 甘蔗宿根性評(píng)價(jià)指標(biāo)

當(dāng)前，甘蔗品種的宿根能力主要通過(guò)兩個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)。在絕對(duì)方面，一個(gè)好的宿根品種是指宿根季產(chǎn)量高或幾個(gè)宿根作物季的經(jīng)濟(jì)效益高的品種。薛晶等[10]在評(píng)價(jià)宿根性時(shí)正是通過(guò)7個(gè)云南品種與對(duì)照新臺(tái)糖22 號(hào)對(duì)比得到的。另一方面，相對(duì)于其品種本身，通過(guò)不同作物季的比較來(lái)說(shuō)的，一個(gè)宿根性好的品種是指宿根季的產(chǎn)量相對(duì)于其新植或前造的產(chǎn)量百分?jǐn)?shù)高的品種[11]。Milligan 等[12]在研究宿根時(shí)認(rèn)為宿根能力（RA）是第二次宿根的性狀占新植的產(chǎn)量百分率。鄧祖湖等[13]也認(rèn)為，宿根能力（RA）在評(píng)估品種宿根年限上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，是評(píng)價(jià)宿根性的重要指標(biāo)。但甘蔗宿根栽培不僅僅是注重宿根季與上一季產(chǎn)量的比值，還需要考慮它在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的產(chǎn)量和效益。因此，宿根能力（RA）要與產(chǎn)量性狀相結(jié)合才能更好、更全面評(píng)價(jià)甘蔗品種的宿根性和宿根種植效益。此外，Sehtiga 等[14]認(rèn)為蔗茬根系和莖的形態(tài)與質(zhì)量也是評(píng)價(jià)品種宿根性好壞的標(biāo)準(zhǔn)。覃偉等[15]研究也發(fā)現(xiàn)宿根性與蔗蔸形態(tài)也密切相關(guān)，根據(jù)其形態(tài)特征可了解品種宿根能力。

在品種宿根性研究與性狀方面，雖然沒(méi)有研究者對(duì)宿根發(fā)株率與宿根季產(chǎn)量進(jìn)行過(guò)相關(guān)性研究，但由于宿根蔗的有效莖數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性極顯著，如Milligan研究認(rèn)為有效莖數(shù)對(duì)蔗徑產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)在第一季宿根與第二年季宿根分別為0.95 和0.82；有效莖數(shù)對(duì)蔗徑產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)在兩個(gè)宿根季分別為0.74 和0.89，宿根季有效莖數(shù)對(duì)產(chǎn)量的相關(guān)性甚至還大于新植季有效莖數(shù)對(duì)產(chǎn)量的相關(guān)性（0.66）[16]。而發(fā)株特別是早期發(fā)株又與有效莖的關(guān)系極為密切，因而研究者往往都把發(fā)株率作為評(píng)價(jià)宿根性的一個(gè)最為重要的性狀加以應(yīng)用。宿根蔗季的有效莖數(shù)、發(fā)芽株率、分蘗率、有效莖數(shù)、活性根構(gòu)成和高生物量等常用于評(píng)價(jià)甘蔗品種宿根性強(qiáng)弱的指標(biāo)[11]。劉洪博等[5]通過(guò)宿根發(fā)株率、分蘗率、株高、莖徑、錘度、蔗糖分及感病情況為指標(biāo)，評(píng)價(jià)認(rèn)為中國(guó)種竹蔗宿根性較好，部分熱帶種種質(zhì)宿根性也較好。黃玉新等[17]也是通過(guò)株高、莖徑、單莖重、錘度、有效莖數(shù)和黑穗病發(fā)病情況等標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)了甘蔗品種宿根性的強(qiáng)弱。此外，覃偉等[18]也認(rèn)為ABA 含量，IAA/ABA和GA3/ABA比值等指標(biāo)也可用于甘蔗宿根性的評(píng)價(jià)。

1.2 甘蔗宿根性評(píng)價(jià)與強(qiáng)宿根材料的選育

甘蔗育種者對(duì)強(qiáng)甘蔗宿根性材料的評(píng)價(jià)和選育方法也進(jìn)行了廣泛的研究。Ramdoyal 等[19]和Tripaithi等[8]認(rèn)為在早期無(wú)性系階段的宿根蔗中進(jìn)行宿根能力的選擇，可獲得更好效果。而Jackson 等[20]通過(guò)對(duì)新植與宿根蔗產(chǎn)量之間的遺傳相關(guān)、預(yù)期選擇響應(yīng)、真實(shí)選擇響應(yīng)和實(shí)際入選基因型進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)在新植蔗上選擇育種材料，對(duì)于改進(jìn)品種在同一地點(diǎn)的宿根季或跨越不同年份甘蔗的產(chǎn)量是有效的，評(píng)價(jià)新植蔗之后的材料對(duì)遺傳進(jìn)展影響甚微。而在早期階段的宿根蔗上評(píng)價(jià)育種材料，無(wú)疑會(huì)增加更多的時(shí)間和人工來(lái)選擇優(yōu)異基因型。然而，Jackson 等[21]在另一論文中也認(rèn)為將試驗(yàn)延續(xù)到第一次宿根是值得的。因此，通過(guò)調(diào)查新植季和宿根季的相關(guān)性狀來(lái)評(píng)價(jià)宿根性是有必要的。

在美國(guó)路州的甘蔗育種程序中，為了選擇宿根性好的品種，在實(shí)生苗圃新植階段不選，在實(shí)生苗的宿根蔗才選擇[22]。由于對(duì)選育宿根性好的材料非常重視，所以該育種場(chǎng)選育的品種第一年宿根產(chǎn)量并不低于新植蔗。而在我國(guó)五圃制育種中，不少育種單位以前只是到了品比圃階段才留宿根評(píng)價(jià)，這時(shí)很多強(qiáng)宿根材料已丟失，非常不利宿根性好的品種的選育。雖然甘蔗宿根季產(chǎn)量與新植蔗產(chǎn)量之間有顯著的正相關(guān)，但是，只在新植蔗選擇材料時(shí)，僅對(duì)一個(gè)品種的新植蔗產(chǎn)量與對(duì)照品種進(jìn)行比較，其結(jié)果不一定能揭示其宿根性?，F(xiàn)階段很多單位已把宿根性評(píng)價(jià)提前，甚至進(jìn)行實(shí)生苗宿根選擇，這對(duì)強(qiáng)宿根品種的選育是有利的。此外，我國(guó)學(xué)者也認(rèn)為在有低溫、霜凍、干旱或管理粗放的地方，品種的宿根性顯得益發(fā)重要。宿根性好的品種在不同的年份和地點(diǎn)間的宿根蔗產(chǎn)量較為穩(wěn)定，而宿根性差或一般的品種產(chǎn)量則變化大[23]。目前，環(huán)境因素已成為制約我國(guó)甘蔗產(chǎn)量提高的重要因素[24]。因此，甘蔗宿根性需要在低溫脅迫、霜凍、機(jī)械碾壓等逆境中評(píng)價(jià)才具有生產(chǎn)實(shí)踐的價(jià)值，為將來(lái)選育宿根性高的甘蔗品種提高產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)。

親本和組合宿根性配合力評(píng)價(jià)也是評(píng)價(jià)宿根性的一種方法。覃偉等[25-26]選用不同新臺(tái)糖系列甘蔗品種作父、母本與不同類型甘蔗品種進(jìn)行雜交，采用家系評(píng)價(jià)法對(duì)雜交組合及親本的蔗莖產(chǎn)量、莖徑、株高、糖含量、有效莖和錘度的一般配合力、特殊配合力進(jìn)行分析，研究甘蔗有性雜交后代在干旱條件下的宿根性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)父、母本及選配的組合對(duì)后代宿根蔗的影響較新植蔗更為顯著，且蔗莖產(chǎn)量、糖產(chǎn)量和有效莖在宿根蔗的遺傳力表現(xiàn)均高于新植蔗，有利于強(qiáng)宿根后代的選育。

2 甘蔗宿根性的影響因素

對(duì)甘蔗宿根性的影響因素有很多，既有內(nèi)在的因素也有外在的因素。內(nèi)在因素主要有品種（基因型）和親本（血緣）因素。外在因素主要有土壤條件、肥水情況、收獲時(shí)間、機(jī)械化收割和栽培措施等。

2.1 種質(zhì)因素對(duì)宿根性的影響

2.1.1 品種（基因型）對(duì)宿根性的影響

當(dāng)前，我國(guó)宿根蔗的種植面積占植蔗面積的50%以上，因此篩選宿根性強(qiáng)的品種是提高甘蔗產(chǎn)量的重要途徑之一。甘蔗的宿根能力差異原因很復(fù)雜，其與品種關(guān)系密切[27]。目前，已出現(xiàn)了大量關(guān)于選擇高產(chǎn)宿根蔗品系的報(bào)道。馬麗等[1]評(píng)價(jià)從國(guó)外引進(jìn)的甘蔗種質(zhì)糖分、產(chǎn)量和宿根性時(shí)，指出高產(chǎn)、高糖、宿根性強(qiáng)的品種有美引2號(hào)（Cp79-318)、美引4號(hào)（Lho83-153)、Q183、Q190、FR96-29、FR96-416、FR96-245。高產(chǎn)、宿根性強(qiáng)的種質(zhì)有Q166、FR96-31、FR96-22、FR96-62、FR96-423、FR96-65、FR96-512、FR96-95、FR96-626。黃玉新等[17]指出美國(guó)甘蔗種質(zhì)CP89-176、CP51-21、CP88-1834 和CP67-412，法國(guó)甘蔗種質(zhì)FR93-774、FR97-164，菲律賓品甘蔗種質(zhì)VMC71-39 等宿根農(nóng)藝性狀表現(xiàn)突出,可考慮作為高產(chǎn)高糖、強(qiáng)宿根親本。Aslam等[28]也通過(guò)比對(duì)不同的宿根蔗無(wú)性系，發(fā)現(xiàn)CPF.246發(fā)芽率高，100條甘蔗重95.67 kg，甘蔗產(chǎn)量高，達(dá)107.90 t/hm2，糖產(chǎn)量13.74 t/hm2。

目前生產(chǎn)上的品種均是雜交種，大多包含熱帶種、割手密和印度種等3個(gè)種以上的血緣。往往大莖的品種含熱帶種的血緣較重，表現(xiàn)為分蘗弱、宿根性差，而中、細(xì)莖的品種則含較重的印度種和割手密血緣，表現(xiàn)為分蘗力強(qiáng)、宿根性好[2]，且中莖種宿根發(fā)株早、發(fā)株多、發(fā)株齊，缺蔸少，抗性強(qiáng)，適應(yīng)性廣[9]。但細(xì)莖品種較難達(dá)到高產(chǎn)的目的，因此選育宿根性好的中莖品種是世界主要蔗糖國(guó)家關(guān)注的重點(diǎn)。如美國(guó)選育的CP、HoCP、L、LCP 系列的品種和Co 系列的絕大部分品種都是宿根性好的中莖種。我國(guó)選育的中小莖種如桂糖29 號(hào)、中大莖種桂柳05-136、福農(nóng)41 號(hào)和ROC16 等品種發(fā)株快，適應(yīng)性強(qiáng)，出苗多而整齊，宿根性較好[29-32]。此外，王勤南等[33]也發(fā)現(xiàn)與其他甘蔗雜交親本相比，包含有斑茅血緣的親本雜交后代有相對(duì)較好的生勢(shì)和宿根性。其中崖城系列，如崖城11-31和崖城07-71等材料可作為重要親本用于甘蔗雜交育種。李嬡甜等[34]證明包含蔗茅血緣的滇蔗01-104、滇蔗01-106和滇蔗09-38宿根性較好，且可作為優(yōu)良親本雜交利用。

2.1.2 親本種質(zhì)對(duì)育種材料宿根性的影響

甘蔗品種的潛在宿根能力是保證宿根蔗產(chǎn)量的首要因素，不同親本種質(zhì)在宿根蔗的發(fā)株率、有效莖數(shù)、單莖重、產(chǎn)量上存在著遺傳差異。Tripath等[8]發(fā)現(xiàn)雖然宿根性的遺傳力比較低，但是宿根性差的品種與環(huán)境的相互作用高；而宿根性良好的品種，其良好的群體結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)性能，可以多年重復(fù)表現(xiàn)出來(lái)。甘蔗宿根性遺傳的配合力分析是選育強(qiáng)宿根品種，提高宿根性育種的基礎(chǔ)工作。已有研究發(fā)現(xiàn)，CP65-357 是一個(gè)宿根性配合力好的親本，桂糖73-167、崖城81-153作為父本時(shí)宿根配合力也較好。而且，配合力分析認(rèn)為CP72-1210×桂糖73-167、CP65-357×桂糖73-167、CP65-357×崖城73-512、CP65-357×崖城84-153 這些組合宿根性總配合力效應(yīng)值較高，育種者們能夠在這些組合中篩選高糖、高產(chǎn)、宿根好的基因型[35]。楊榮仲[36]也通過(guò)比較不同親本組合的割手密血緣含量分析發(fā)現(xiàn)，親本割手密血緣含量越高，其雜交后代的宿根性越好。覃偉等[25-26]通過(guò)新臺(tái)糖系列甘蔗品種作父、母本與不同類型的甘蔗雜交，發(fā)現(xiàn)母本及選配的組合對(duì)后代宿根蔗的影響也較大，其中新臺(tái)糖28、23和25宿根蔗的糖產(chǎn)量、蔗莖產(chǎn)量和有效莖的配合力較高，可作為優(yōu)良抗旱、強(qiáng)宿根父本加以利用。

2.2 土壤條件對(duì)宿根蔗產(chǎn)量的影響

栽培條件也是影響宿根蔗能否獲得較好產(chǎn)量的重要因素之一。不少甘蔗研究人員對(duì)宿根蔗在不同環(huán)境條件下的表現(xiàn)進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果表明干旱條件、土壤狀況和根系細(xì)菌環(huán)境等也會(huì)對(duì)宿根蔗產(chǎn)量產(chǎn)生一定的影響[37-39]。陽(yáng)景陽(yáng)等[40]探討了蔗地土壤養(yǎng)分狀況與甘蔗農(nóng)藝性狀之間關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)蔗地土壤pH 值由酸性向中性變化時(shí)，pH 值與節(jié)長(zhǎng)的正相關(guān)達(dá)5%顯著水平，表明偏中性的土壤能提高土壤營(yíng)養(yǎng)元素的有效性，有利于甘蔗生長(zhǎng)。也有研究表明甘蔗在pH4.5～7.5的土壤都可以獲得高產(chǎn)，多數(shù)高產(chǎn)甘蔗的土壤呈現(xiàn)弱酸性[41]。蘭靖[42]研究發(fā)現(xiàn)：宿根黃化苗種植的土壤酚酸含量高于宿根正常苗的新植蔗種植地，說(shuō)明長(zhǎng)期連作會(huì)導(dǎo)致土壤中的酚酸類有毒物質(zhì)積累，甘蔗根系中毒，根系受損細(xì)胞膜透性增大，幼苗吸收過(guò)量錳和鋁后，抑制甘蔗正常的氮代謝，阻礙宿根甘蔗對(duì)鐵的吸收，最終宿根甘蔗幼苗因缺鐵而黃化。

陸章流[30]在研究廣西平果縣宿根蔗低產(chǎn)低糖的原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)宿根蔗連作種植會(huì)導(dǎo)致土地板結(jié)，地下芽發(fā)株成莖少，土壤肥力下降，加上根系活力衰退快、分布淺，易倒伏等，因此造成宿根蔗低產(chǎn)低糖。甘蔗對(duì)土壤條件要求不嚴(yán)格，但對(duì)水肥需求量要求較高，中等以上肥力、水源充足的土壤種植的甘蔗宿根性好。反之則差，因此必須創(chuàng)造一個(gè)深、松、肥，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)好的土壤環(huán)境條件，增強(qiáng)土壤保水保肥能力和通透性，促進(jìn)宿根蔗生長(zhǎng)旺盛不早衰。

2.3 施肥對(duì)宿根蔗產(chǎn)量的影響

廣西蔗區(qū)大部分為紅壤土，土壤貧瘠，普遍呈酸性。有機(jī)質(zhì)肥料能有效改良酸性土壤，與施肥前相比，施用不同有機(jī)質(zhì)肥料均能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，有效地改善土壤酸堿度[43]。此外，很多研究均表明，連續(xù)的宿根蔗減產(chǎn)的一個(gè)重要原因就是土壤中氮肥的減少[44]，因此增施氮肥對(duì)宿根蔗有利。Bokhtiar等[45]認(rèn)為宿根蔗與新植蔗相比應(yīng)該多施加50%的氮肥才能夠獲得更好的產(chǎn)量。而梁闐等[46]的研究表明，甘蔗一次性施用緩釋肥可提高宿根蔗產(chǎn)量，并不影響出苗和發(fā)株。

甘蔗農(nóng)藝性狀與土壤養(yǎng)分的變化量也具有相關(guān)性，陽(yáng)景陽(yáng)等[40]通過(guò)研究施肥后首次測(cè)定的有機(jī)質(zhì)、土壤全氮、全磷、全鉀和pH值與收獲期相應(yīng)測(cè)定值的差，并測(cè)定甘蔗農(nóng)藝性狀，試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為：土壤全氮量與甘蔗的節(jié)長(zhǎng)間達(dá)顯著正相關(guān)，表明土壤的全氮影響著甘蔗節(jié)的生長(zhǎng)，土壤全磷與莖粗、莖長(zhǎng)達(dá)到顯著的正相關(guān)，說(shuō)明在甘蔗生長(zhǎng)中期，磷也對(duì)蔗莖的生長(zhǎng)有巨大影響。說(shuō)明甘蔗的伸長(zhǎng)不是由單個(gè)營(yíng)養(yǎng)元素決定的，而是多種營(yíng)養(yǎng)元素共同作用的結(jié)果，因此施肥時(shí)要注意營(yíng)養(yǎng)全面的合理配施。

2.4 收獲時(shí)間對(duì)宿根蔗的影響

宿根蔗的收獲時(shí)間對(duì)其蔗莖的產(chǎn)量同樣也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。砍收時(shí)的天氣對(duì)宿根發(fā)株有重要影響，留宿根蔗一般要避免陰雨天砍收，因?yàn)橄掠晏焓斋@會(huì)導(dǎo)致傷口易受病菌侵入，損壞蔗芽[2]。而且，砍收期的天氣與甘蔗宿根的發(fā)株成莖率也有直接關(guān)系。冬季寒冷天多、氣溫低、常年有霜凍的蔗區(qū)，留宿根的甘蔗應(yīng)在1 月以后再砍收；而冬季氣溫較高的蔗區(qū)，則應(yīng)在大寒以后砍收，更有利于宿根蔗的早發(fā)株。如果過(guò)早砍收，地溫在15℃以上時(shí)，地下芽會(huì)發(fā)芽出土，管理上又來(lái)不及松蔸、覆土，幼苗易受低溫霜凍危害[30]。另外，太早砍蔗樁也易受鳳梨病等危害，影響活力。Viator等[47]對(duì)美國(guó)路易斯安那州的甘蔗品系研究表明較早時(shí)間收獲宿根蔗會(huì)造成減少25%的蔗莖產(chǎn)量。他們對(duì)LCP 85-384、ho 95-988、hoCP 96-540和L 97-128甘蔗品種進(jìn)行收獲時(shí)間的早晚進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，有3份材料早收獲（10月份）時(shí)甘蔗產(chǎn)量均降低，只有L 97-128在早收獲和晚收獲時(shí)產(chǎn)量一樣。

2.5 栽培措施對(duì)甘蔗宿根性生產(chǎn)的影響

在提高宿根蔗產(chǎn)量方面，肖晶晶等[47]研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)缺苗補(bǔ)種的方法可顯著提高宿根蔗的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。樊保寧等[48]也證明此方法效果較好。然而相關(guān)研究報(bào)道還比較少，其實(shí)際效益還需進(jìn)一步研究。此外，也有不少研究證明宿根蔗種植行距對(duì)產(chǎn)量有影響。陳建國(guó)等[50]研究發(fā)現(xiàn)，加寬行距會(huì)提高甘蔗的株高和莖徑等，但是下芽量的減少又同時(shí)影響甘蔗產(chǎn)量。楊業(yè)彬等[51]通過(guò)比較研究發(fā)現(xiàn)，桂糖29 號(hào)和粵糖60 號(hào)進(jìn)行寬行種植，宿根蔗產(chǎn)量?jī)?yōu)于對(duì)照新臺(tái)糖22 號(hào)。Banerjee 等[52]也通過(guò)比較種植在印度的宿根蔗進(jìn)行不同種植行距（60、90、110 cm）研究，結(jié)果表明Madhuri（cv.COB 94164）品種在種植行距為90 cm 時(shí)產(chǎn)量明顯優(yōu)于其它行距。因此，品種間對(duì)寬行距的響應(yīng)有差異，面對(duì)機(jī)械化收獲所需的1.2 m以上的寬行距，要先行進(jìn)行寬行距試驗(yàn)，或改變種植方式，如寬窄來(lái)解決有效莖數(shù)不足的問(wèn)題。

2.6 機(jī)械化收割對(duì)甘蔗宿根性的影響

甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化包括耕整地、開(kāi)行種植、中耕施肥、植保、灌溉、收獲、裝載運(yùn)輸以及宿根蔗的破壟平茬和蔗葉粉碎還田等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的機(jī)械化作業(yè)[53]。機(jī)械化收獲可以提高勞動(dòng)效率和降低生產(chǎn)成本。因此研究機(jī)械收割對(duì)甘蔗宿根的影響，對(duì)選育適應(yīng)機(jī)械化收割的甘蔗具有重要的意義。我國(guó)甘蔗種植省區(qū)都已經(jīng)開(kāi)展了機(jī)械化收獲，但還存在一些問(wèn)題[54]。宿根的破頭率是衡量切割器工作性能的一個(gè)指標(biāo)，機(jī)械化的收割機(jī)切割器將直接導(dǎo)致甘蔗宿根的好壞，目前我國(guó)機(jī)械收割的甘蔗破頭率在20%左右，過(guò)高的破頭率會(huì)導(dǎo)致甘蔗第二年出芽率較低[55]。甘蔗機(jī)械收割過(guò)程中破頭率影響因素主要有刀盤(pán)的切割深度、切割器功率、收獲機(jī)動(dòng)態(tài)特性等[56-58]。另外，破頭率與品種也有關(guān)，生長(zhǎng)帶不過(guò)分膨脹，芽體陷入芽溝，芽翼等性狀都是保證低破頭率的有益性狀[59]。

在安玉興等[60]的研究表明，機(jī)械收割比人工砍蔗減少了黃化苗的出現(xiàn)。他對(duì)兩種機(jī)收蔗區(qū)的出苗情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)：機(jī)械收獲的宿根蔗出苗數(shù)高于人工收獲。已有研究結(jié)果表明，在收獲后的蔗茬高度和破蔸率兩個(gè)指標(biāo)，機(jī)械化收割的都低于人工收獲，更有利于促進(jìn)蔗樁低位芽萌發(fā)，蔗苗容易獲得更多的水分，因此機(jī)械收獲利于出苗整齊，蔗苗均勻、粗壯，分蘗多，對(duì)提高宿根蔗出苗率具有良好的效果。但機(jī)械化收割的確對(duì)宿根蔗發(fā)株也有不利方面。在蘇俊波等人[61]的試驗(yàn)中表明，由于機(jī)械收割下的土壤緊實(shí)度更高，因此造成機(jī)械收割下的宿根發(fā)株率小于常規(guī)的人工收獲。此外，機(jī)械收割中碾壓造成宿根蔗生長(zhǎng)不良，并且收獲過(guò)程中由于機(jī)械切割造成切口破裂較多，容易感染病菌，使宿根發(fā)株率降低[62]。

3 適宜機(jī)械化生產(chǎn)的強(qiáng)宿根品種的選育

隨著我國(guó)勞動(dòng)力成本的提高，機(jī)械收獲成為我國(guó)甘蔗糖業(yè)生存的關(guān)鍵，也是必由之路。甘蔗的機(jī)械化收割無(wú)疑將在甘蔗收割中得到更加廣泛地應(yīng)用。機(jī)械收獲對(duì)甘蔗的宿根性提出了更高的要求，而機(jī)械收割對(duì)甘蔗宿根的影響也因品種不同而異。對(duì)4 個(gè)甘蔗品種新植進(jìn)行人工與機(jī)收時(shí)發(fā)現(xiàn)，粵糖03-393機(jī)收的宿根蔗發(fā)株高、莖徑、有效莖、單莖重和產(chǎn)量均高于人工收獲，為適合機(jī)械化收獲品種[63]。研究表明，在宿根發(fā)株能力上，新臺(tái)糖22 號(hào)機(jī)收的發(fā)株率明顯低于人工砍收，最終有效莖數(shù)、蔗莖產(chǎn)量也低于人工砍收；而機(jī)收后的桂糖32 的發(fā)株率則比人工砍收高，最終有效莖數(shù)、蔗莖產(chǎn)量與人工砍收的基本持平。即對(duì)宿根性強(qiáng)的品種機(jī)械收割影響很小，甚至比人工收獲有所提高，而對(duì)宿根性差的品種影響較大[64]。因此選育宿根發(fā)株能力強(qiáng)、抗損傷力強(qiáng)的甘蔗品種，對(duì)機(jī)械收割宿根蔗高產(chǎn)具有重要意義[62]。

張華等[59]和王維贊等[65]認(rèn)為適宜機(jī)械化的甘蔗品種應(yīng)具有豐產(chǎn)、高糖、抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣的特點(diǎn)。黃梅燕[66]已開(kāi)始在機(jī)械破壟條件下篩選宿根性好的甘蔗品種。綜上，宿根性強(qiáng)的品種更適宜用于機(jī)械收獲，選育宿根性強(qiáng)的品種將促進(jìn)甘蔗機(jī)械收獲的推進(jìn)，提高甘蔗糖業(yè)的效益和產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

4 甘蔗宿根性的研究展望

4.1 加強(qiáng)野生種質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用

當(dāng)前甘蔗育種者已認(rèn)識(shí)到甘蔗品種目標(biāo)性狀與品種本身的血緣成分密切相關(guān)，認(rèn)為甘蔗栽培品種中野生種質(zhì)的血緣含量低是導(dǎo)致其適應(yīng)性、抗逆性及宿根性下降的主要因素[67]。因此，將野生種質(zhì)導(dǎo)入到甘蔗栽培種中已成為選育強(qiáng)宿根品種的關(guān)鍵途徑之一。目前，野生種質(zhì)資源如割手密、斑茅、蔗茅、滇蔗茅和河八王等[68-72]，已廣泛用于拓展甘蔗血緣。在甘蔗與割手密的雜交育種過(guò)程中，親本割手密血緣含量越高，其雜交后代的宿根性越好[36]。王麗萍等[73]從1998—2003年間，篩選包含野生種割手密血緣的雜交后代，選育出分蘗多、宿根性強(qiáng)等多個(gè)性狀優(yōu)良的雜交后代。安汝?yáng)|等[74]通過(guò)導(dǎo)入云南割手密血緣，選育出的含野生甘蔗種質(zhì)血緣宿根性強(qiáng)的甘蔗新品種云蔗99-155。在斑茅和蔗茅的利用上，王勤南等[33]、李嬡甜等[34]也篩選出了包含有斑茅血緣宿根性較好的崖城系列和滇蔗系列?？傊吧N質(zhì)在提高甘蔗宿根性方面已經(jīng)展現(xiàn)出了獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，然而相關(guān)研究還相對(duì)有限，進(jìn)一步加強(qiáng)利用新的野生種質(zhì)資源來(lái)提高甘蔗宿根性也將是未來(lái)甘蔗育種的重要方向。新種質(zhì)在強(qiáng)宿根性品種選育利用方面要加強(qiáng)對(duì)親本的的鑒定評(píng)價(jià)，然后利用野生宿根性強(qiáng)的種質(zhì)與高貴化程度高的高產(chǎn)高糖品種（親本）進(jìn)行雜交，定向選育適宜機(jī)械化生產(chǎn)的強(qiáng)宿根品種。

4.2 在逆境和機(jī)械收獲條件下評(píng)價(jià)選育強(qiáng)宿根品種

研究表明宿根性的評(píng)價(jià)必須在干旱、寒害、病蟲(chóng)草藥害等逆境條件下進(jìn)行才能真正篩選出強(qiáng)宿根材料，在溫度適宜、土壤疏松、水肥條件優(yōu)越的條件下進(jìn)行評(píng)價(jià)意義不大，因而在各地篩選評(píng)價(jià)適宜當(dāng)?shù)貤l件下的強(qiáng)宿根品種時(shí)，要針對(duì)當(dāng)?shù)胤治鲇绊懏?dāng)?shù)厮薷嵘L(zhǎng)的主要因子，并在該因子的較強(qiáng)壓力下進(jìn)行篩選。如針對(duì)當(dāng)前機(jī)械化生產(chǎn)條件下，土壤的壓實(shí)和芽損傷是影響機(jī)收甘蔗宿根發(fā)株的主要因子，最好的辦法就是品種釋放前能在早春進(jìn)行機(jī)收評(píng)價(jià)。

4.3 加強(qiáng)新技術(shù)新方法在宿根性研究的應(yīng)用

全基因組選擇評(píng)價(jià)宿根性及挖掘相關(guān)基因：迄今，甘蔗割手密全基因組已經(jīng)公布，甘蔗其他種質(zhì)的基因組序列也將不斷公布出來(lái)。并且隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，全基因測(cè)序成本也會(huì)不斷降低，群體全基因組關(guān)聯(lián)性分析也將逐步用于甘蔗宿根性的研究，利用該技術(shù)可以批量地篩選發(fā)掘出與宿根性相關(guān)的基因，將在分子生物學(xué)水平進(jìn)一步說(shuō)明甘蔗宿根性好壞的關(guān)聯(lián)基因。

發(fā)株相關(guān)基因的研究挖掘：前人已研究發(fā)現(xiàn)分蘗力強(qiáng)品種一般宿根性也比較好，因此今后在選育宿根性好的品種時(shí)，品種分蘗力將會(huì)是宿根性研究中重要研究方向之一。在水稻中，已有大量的研究證明獨(dú)角金內(nèi)酯參與了水稻分蘗的調(diào)控，會(huì)抑制分蘗[75]。在擬南芥[76]、矮牽牛[77]、豌豆[78]等的研究中均初步確定了獨(dú)角金內(nèi)酯的合成及信號(hào)傳導(dǎo)途徑在調(diào)控植物分枝形成的作用。甘蔗中，吳轉(zhuǎn)娣等[79]、李旭娟等和呂愛(ài)麗等[80]也克隆了調(diào)控甘蔗分蘗的獨(dú)腳金內(nèi)酯生物合成關(guān)鍵基因。然而，目前甘蔗中獨(dú)腳金內(nèi)酯調(diào)控甘蔗分蘗的研究還相對(duì)較少，獨(dú)腳金內(nèi)酯進(jìn)一步對(duì)甘蔗宿根性的影響還需進(jìn)一步研究。另外，地下芽的萌發(fā)對(duì)發(fā)株率的影響至關(guān)重要，萌芽過(guò)程中各種激素與代謝的研究及調(diào)控基因發(fā)掘也是很值得開(kāi)展的工作。