單芽段種莖機(jī)械直接補(bǔ)種作業(yè)對宿根蔗的影響

徐 林，黃海榮，游建華*，覃曉遠(yuǎn)，何 遠(yuǎn)，鄧智年，丘立杭，韋日輝，張有光，韋 強(qiáng)，黃日宏，龐 天，覃朝龍，黃振文

（1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心/廣西甘蔗遺傳改良重點實驗室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村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.來賓市興賓區(qū)甘蔗技術(shù)推廣站，廣西 來賓 546138；3.來賓市興賓區(qū)石牙鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合服務(wù)中心，廣西 來賓 546126；4.柳州市柳江區(qū)甘蔗技術(shù)推廣站，廣西 柳州545100；5.融水苗族自治縣蔗糖生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，廣西 融水 545300；6.廣西糖業(yè)集團(tuán)紅河制糖有限公司，廣西 來賓 546128；7.百色市經(jīng)濟(jì)作物栽培技術(shù)推廣站，廣西 百色 533000）

0 前言

甘蔗是我國最重要的糖料經(jīng)濟(jì)作物，目前甘蔗生產(chǎn)面臨生產(chǎn)成本高、全程機(jī)械化程度較低，宿根年限短等多方面的問題。究其原因，主要還是種植甘蔗品種特性、種植模式等的制約。與巴西、澳大利亞、哥倫比亞等國家甘蔗宿根可達(dá)4年以上的生產(chǎn)周期相比［1］，我國甘蔗生產(chǎn)表現(xiàn)為宿根發(fā)株率低，有效莖數(shù)少，宿根年限短（一般只能留2年宿根），種植成本高；近年來人工砍收成本約占甘蔗生產(chǎn)成本的30%［2］，宿根性差的甘蔗品種，導(dǎo)致人工種植和收獲成本不斷增加；同時，機(jī)械化收獲對甘蔗宿根性要求較高，宿根性差直接導(dǎo)致機(jī)械化難以推廣而增加人工采收成本［3］。因此，選育和推廣應(yīng)用宿根性強(qiáng)的甘蔗品種，通過采用種莖直接補(bǔ)種等栽培手段延長甘蔗宿根年限，是甘蔗生產(chǎn)提高單產(chǎn)、推廣甘蔗機(jī)械化和降低生產(chǎn)成本的迫切要求。

采用與宿根蔗本品種不同的品種種莖，按照新植蔗的下種方法直接下種于宿根蔗畦缺株斷壟處，待補(bǔ)種種莖芽萌發(fā)出土后按宿根蔗要求進(jìn)行田間管理，是目前延長甘蔗宿根年限的一種有效手段。由于桂輻98-296具有高產(chǎn)高糖，萌芽出土快，分蘗早且快，抗病、抗逆性強(qiáng)，宿根性好，前期生長快，整個生長期旺盛，適應(yīng)性廣等種性優(yōu)勢，近年來利用該品種對廣西主要栽培品種新臺糖22號（ROC22）［4-6］、桂糖42號［7］和桂柳05-136［8］等宿根缺株斷壟處進(jìn)行種莖直接補(bǔ)種，獲得了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性技術(shù)成果［9-10］，并形成了成熟的栽培技術(shù)體系［11］。為進(jìn)一步研究桂輻98-296種莖直接補(bǔ)種技術(shù)的廣譜性，本研究探討通過桂輻98-296單芽段種莖機(jī)械補(bǔ)種和雙芽段種莖人工直接補(bǔ)種作業(yè)對桂糖49號宿根蔗的影響，以解決該品種宿根蔗缺株斷壟問題，同時為機(jī)械化直接進(jìn)行宿根蔗補(bǔ)種技術(shù)的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試甘蔗品種為桂輻98-296（GF98-296）和桂糖49號（GT49）。

1.2 試驗時間和地點

試驗于2019年12月至2021年3月在廣西來賓市興賓區(qū)石牙鎮(zhèn)古本村甘岔屯覃國幸的蔗地進(jìn)行，供試地塊為桂糖49號第2年宿根蔗地，試驗地存在50 cm以上的缺株斷壟狀況。

1.3 試驗方法

試驗設(shè)置5個處理，見表1，每個處理設(shè)置3次重復(fù)，小區(qū)面積180 m2（行長30 m×行距1.2 m×5行），采用隨機(jī)區(qū)組排列；補(bǔ)種下種量12芽/m。

表1 試驗設(shè)計

上茬甘蔗收獲后，及時進(jìn)行宿根蔗地清理。選擇無病蟲害、蔗莖均勻、蔗芽飽滿的桂輻98-296和桂糖49號半莖種，提前斬成單芽段、雙芽段備用。當(dāng)宿根蔗長出2~4張葉片時，其蔗畦缺株斷壟處明晰，即進(jìn)行補(bǔ)種作業(yè)；其中雙芽段補(bǔ)種均采用人工作業(yè)，開補(bǔ)種溝深度10~15 cm，種莖依據(jù)密度要求品字型擺種于蔗溝補(bǔ)種，蓋土深度1~5 cm，不蓋膜；單芽段種莖采用機(jī)械化補(bǔ)種，即開溝、下種、蓋土作業(yè)均由“YTL-19Z型種莖直接補(bǔ)種宿根蔗種植機(jī)”（廣西柳州市賽福數(shù)控機(jī)械制造有限公司研發(fā)）完成。記錄每小區(qū)補(bǔ)種的下種芽數(shù)量，補(bǔ)種的桂輻98-296和桂糖49號出苗后用紅繩綁圈記號以便調(diào)查。田間管理統(tǒng)一以宿根蔗的要求為準(zhǔn)。

1.4 調(diào)查項目

測定農(nóng)藝性狀指標(biāo)主要包括出苗率、發(fā)株率、株高、莖徑和生長速度（7~11月份株高）；產(chǎn)量指標(biāo)包括有效莖數(shù)、產(chǎn)量和蔗糖分；病害發(fā)生率主要有病害黑穗病和梢腐病發(fā)生率。為保證數(shù)據(jù)的真實有效性，所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一在單位面積內(nèi)采集。

1.5 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007和DPS 19.05進(jìn)行統(tǒng)計分析，多重比較采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對甘蔗農(nóng)藝性狀的影響

甘蔗有效莖數(shù)是構(gòu)成產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，也與其宿根性呈正相關(guān)。從圖1、圖2可知，桂輻98-296補(bǔ)種A1和A2處理混合群體甘蔗的有效莖數(shù)分別為54315條/hm2和53425條/hm2，較桂糖49號宿根CK的44130條/hm2分別提高23.1%和21.1%，經(jīng)統(tǒng)計檢驗達(dá)到顯著差異水平。桂糖49號單、雙芽段補(bǔ)種B1、B2處理較CK有效莖數(shù)提高，但差異不顯著。與補(bǔ)種成長蔗株莖徑相比較，對照莖徑最粗為2.60 cm，桂輻98-296單、雙芽段補(bǔ)種莖徑A1和A2處理較CK略小0.01 cm，B1和B2最小分別為2.46 cm和2.49 cm。由此可知，桂輻98-296補(bǔ)種蔗株的有效莖數(shù)增加，且單株健壯程度與宿根蔗無差異。

圖1 不同處理的有效莖數(shù)

圖2 不同處理的莖徑

2.2 不同處理對甘蔗生長速度的影響

通過調(diào)查7~11月份的甘蔗株高，監(jiān)測不同處理間的甘蔗生長速度。由圖3可見，7月份桂糖49號宿根對照（CK，下同）的株高略高于桂輻98-296的單、雙芽段補(bǔ)種株高，而桂糖49號單、雙芽段補(bǔ)種的株高較低，不同處理的株高為CK＞A2＞A1＞B2＞B1；從7~11月份的甘蔗生長速度來看，桂輻98-296雙芽段種莖補(bǔ)種的A2處理和單芽段補(bǔ)種A1處理的蔗株的增長速度最快，分別達(dá)到297 cm和290 cm，CK為291 cm，桂糖49號單芽段B1和雙芽段B2補(bǔ)種的蔗株的平均株高最低；不同處理11月份的甘蔗株高為A2＞CK＞A1＞B2＞B1。

圖3 不同處理的甘蔗株高

由此得知，桂輻98-296種莖直接補(bǔ)種桂糖49號宿根蔗，能有效提高混合群體的平均株高，符合桂輻98-296早生快發(fā)的品種特性，能有效縮短補(bǔ)種新植蔗與其他品種宿根蔗之間的生長差異。桂糖49號種莖直接補(bǔ)種桂糖49號宿根蔗，可能因同一品種中，作為補(bǔ)種成長蔗株生長時間相對較短，其新植蔗出苗較宿根蔗發(fā)株慢，植株矮小，吸收養(yǎng)分水分能力弱及陽光被遮蔽的原因，在群體中的競爭處于弱勢，從而導(dǎo)致宿根蔗地混合群體的平均株高下降。桂輻98-296單芽段和雙芽段補(bǔ)種之間比較，單芽段補(bǔ)種A1成長的蔗株生長速度略低于A2雙芽段補(bǔ)種的；桂糖49號單芽段和雙芽段補(bǔ)種比較，單芽段B1成長的蔗株生長速度同樣也略低于雙芽段B2補(bǔ)種的。

2.3 不同處理對甘蔗病害發(fā)生率的影響

從表2得出，不同處理比較，桂糖49號對照的枯心苗率為1.90%，比桂輻98-296和桂糖49號的單芽段、雙芽段補(bǔ)種處理略高。梢腐病發(fā)病率在不同處理間未達(dá)到顯著差異。黑穗病是廣西乃至全國危害最廣泛的甘蔗病害，嚴(yán)重影響甘蔗有效莖數(shù)，造成宿根蔗減產(chǎn)。桂糖49號宿根蔗對照中，黑穗病的發(fā)病率最高，為7.45%，屬發(fā)病率較高水平；其次是桂糖49號雙芽段和單芽段補(bǔ)種處理，桂輻98-296的單芽段和雙芽段種莖補(bǔ)種宿根的黑穗病發(fā)生率最低，分別是0.07%和0.30%，由此說明桂輻98-296表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗黑穗病特性，補(bǔ)種宿根蔗能有效降低混合群體的黑穗病發(fā)病率。

表2 不同處理的主要病害發(fā)生率

2.4 不同處理對甘蔗產(chǎn)量及蔗糖分的影響

從表3得出，桂輻98-296單、雙芽段種莖（A1、A2）直接補(bǔ)種桂糖49號宿根蔗的混合群體蔗莖平均甘蔗產(chǎn)量分別為84.9 t/hm2和85.4 t/hm2，比對照處理分別增產(chǎn)31.83%和31.99%，平均增產(chǎn)31.91%，與對照相比達(dá)到極顯著差異水平。桂糖49號單、雙芽段種莖補(bǔ)種處理（B1、B2）的甘蔗產(chǎn)量與對照差異不顯著；桂輻98-296單芽段與雙芽段種莖B處理之間甘蔗產(chǎn)量相近。從11月至次年2月的蔗糖分看，桂糖49號對照和桂輻98-296補(bǔ)種宿根蔗的糖分接近，均超過14.5%，與桂糖49號單、雙芽段補(bǔ)種處理的宿根蔗糖分差異顯著。從蔗糖產(chǎn)量來看，桂輻98-296單、雙芽段種莖（A1、A2）直接補(bǔ)種處理的產(chǎn)糖量均比對照增產(chǎn)72.6 t/hm2，增幅達(dá)31.71%，達(dá)到極顯著差異水平；同時A處理與桂糖49號單、雙芽段種莖補(bǔ)種B處理的差異達(dá)極顯著水平。不同處理產(chǎn)量和產(chǎn)糖量的比較表明，桂輻98-296具有高產(chǎn)特性，補(bǔ)種宿根蔗能有效提高甘蔗產(chǎn)量和產(chǎn)糖量，蔗糖分差異不大或者略高；雙芽段種莖補(bǔ)種效果略優(yōu)于單芽段種莖補(bǔ)種，但兩者差異不大。

表3 不同處理間甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)

2.5 不同處理間各性狀指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表4分析得出，各個性狀指標(biāo)與產(chǎn)量的相關(guān)性，病害如黑穗病率、梢腐病率、枯心苗率與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，但不顯著。有效莖數(shù)、株高都與產(chǎn)量呈中度正相關(guān)，相關(guān)性為有效莖數(shù)＞11月株高＞莖徑，可見有效莖數(shù)與甘蔗產(chǎn)量相關(guān)最密切。產(chǎn)糖量與產(chǎn)量的相關(guān)性為0.9866，P值為0.0019，達(dá)到顯著水平，說明產(chǎn)量直接決定產(chǎn)糖量。產(chǎn)糖量與其他性狀的相關(guān)性與甘蔗產(chǎn)量的相關(guān)性趨勢基本一致，決定產(chǎn)糖量的關(guān)鍵因子仍是甘蔗產(chǎn)量、有效莖數(shù)、株高和蔗糖分，相關(guān)性為蔗產(chǎn)量＞有效莖數(shù)＞蔗糖分＞株高。

表4 不同處理產(chǎn)量和產(chǎn)糖量與其他性狀指標(biāo)的相關(guān)性分析

3 討論與結(jié)論

桂輻98-296具有早生快發(fā)的品種特性［12］，通過單芽段、雙芽段種莖直接補(bǔ)種桂糖49號宿根蔗時，補(bǔ)種成長蔗株的出苗和分蘗受宿根蔗的影響小，彌補(bǔ)了桂糖49號宿根蔗缺株斷壟帶來的少苗少株狀況，確保了中后期目標(biāo)產(chǎn)量所需的有效莖數(shù)，為穩(wěn)產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。利用單芽段和雙芽段進(jìn)行的前期研究發(fā)現(xiàn)桂輻98-296生長期全期生長旺盛，新植蔗生長量同樣能與宿根蔗齊頭并進(jìn)，甚至趕超，使甘蔗目標(biāo)產(chǎn)量得到保障［13］。在本研究中，桂輻98-296種莖直接補(bǔ)種桂糖49號宿根蔗成長蔗株7至11月的平均株高呈明顯上升趨勢，8月份后，其株高均超過其他處理，總體而言，雙芽段補(bǔ)種效果略優(yōu)于單芽段補(bǔ)種。鑒于宿根蔗生長期長于新植蔗，同樣用桂糖49號單芽段、雙芽段種莖直接補(bǔ)種桂糖49號宿根蔗，宿根蔗的株高整體高于補(bǔ)種成長蔗株，說明其作為新植蔗生長相對較緩，總體長勢矮小，不能整體提高宿根蔗混合群體的平均株高。因此，再次驗證了在缺株斷壟的宿根蔗應(yīng)選擇另外一種生長更快的甘蔗品種進(jìn)行補(bǔ)種才能有效避免新植蔗和宿根蔗生長期不一致帶來的影響。

甘蔗病蟲害發(fā)生主要還是取決于品種的抗性。本研究發(fā)現(xiàn)，桂糖49號常規(guī)宿根蔗病害發(fā)病率最高，特別是黑穗病發(fā)病率，這與桂糖49號品種特性有關(guān)。桂輻98-296具有高抗病害的特性，采用桂輻98-296新植蔗補(bǔ)種能有效降低桂糖49號宿根蔗混合群體病害發(fā)生率。然而，采用桂糖49號新植蔗補(bǔ)種桂糖49號宿根蔗也可降低宿根蔗病害發(fā)生率，但效果比桂輻98-296新植蔗補(bǔ)種略差。

從本研究結(jié)果可以得出，基于桂輻98-296高產(chǎn)高糖的特性［14］，桂輻98-296種莖直接補(bǔ)種桂糖49號宿根蔗能較大程度提高宿根蔗混合群體蔗莖產(chǎn)量和產(chǎn)糖量，彌補(bǔ)宿根蔗缺株斷壟造成的損失，比用桂糖49號種莖直接補(bǔ)種的效果好，達(dá)到增產(chǎn)增收目的。用桂糖49號單、雙芽段補(bǔ)種宿根蔗，可能由于生長期不一致，新植蔗株生長過程中受制于宿根蔗株，對光能利用、吸收水肥等方面均處于劣勢，雖然能增加宿根蔗群體的有效莖數(shù)，但是其植株莖徑相對較小，株高相對較低，在與宿根蔗的生長競爭中處于弱勢，因此甘蔗產(chǎn)量提高不明顯。同時，桂輻98-296種莖直接補(bǔ)種成長蔗株在成熟期的平均蔗糖分與宿根蔗基本持平，因此，在產(chǎn)量提高的基礎(chǔ)上，顯著提高了產(chǎn)糖量，增加了工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，這與前面的研究是吻合的。

本研究的單芽段種莖補(bǔ)種作業(yè)采用機(jī)械化進(jìn)行，在補(bǔ)種效果上基本與雙芽段種莖人工直接補(bǔ)種作業(yè)差別不大，其后的田間管理及農(nóng)事活動相同，但機(jī)械化補(bǔ)種能有效提高補(bǔ)種效率，節(jié)約蔗種。同時，單芽段機(jī)械化補(bǔ)種試驗也為完善及提升“YTL-19Z型種莖直接補(bǔ)種宿根蔗種植機(jī)”的各方面性能以及下一步的申請鑒定、定型、批量生產(chǎn)和供應(yīng)市場提供依據(jù)。

綜上所述，采用桂輻98-296單芽段機(jī)械化與雙芽段種莖人工直接補(bǔ)種作業(yè)可改善桂糖49號宿根蔗混合群體的結(jié)構(gòu)，顯著增加單位面積有效莖數(shù)，提高單位面積蔗莖產(chǎn)量和產(chǎn)糖量。桂輻98-296不同種莖芽段下種方式的補(bǔ)種效果無顯著差異，單芽段或雙芽段種莖補(bǔ)種均可依據(jù)生產(chǎn)條件靈活選擇。因此，選用桂輻98-296種莖直接補(bǔ)種宿根蔗是目前解決宿根蔗缺株斷壟問題，確保甘蔗產(chǎn)量穩(wěn)定及延長宿根年限的有效方法，值得大面積推廣應(yīng)用。