適應(yīng)機(jī)械化收獲的糖料蔗新品種種植行距及方式選擇

王小明，韋增林，陳 碧，張亮曼，何奕響

(1.廣西科技師范學(xué)院食品與生化工程學(xué)院，廣西 來賓 546199；2.廣西來賓市興賓區(qū)甘蔗技術(shù)推廣站，廣西 來賓 546138；3.廣西來賓市科技開發(fā)中心，廣西 來賓 546199)

【研究意義】糖料蔗生產(chǎn)成本高和“用工荒”是當(dāng)前制約我國蔗糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩大因素，其中收獲環(huán)節(jié)的成本占糖料蔗生產(chǎn)成本的比例最高，而收獲環(huán)節(jié)恰好是機(jī)械化水平最低(2017年廣西甘蔗機(jī)械化收獲比例不足5 %)、勞動強(qiáng)度最大和生產(chǎn)效率最低的環(huán)節(jié)，尤其是勞動強(qiáng)度最大的收獲作業(yè)環(huán)節(jié)勞動力嚴(yán)重不足[1]，用工荒問題日趨突顯，嚴(yán)重影響制糖企業(yè)的生產(chǎn)效益。實(shí)現(xiàn)糖料蔗機(jī)械化收獲，可使收獲環(huán)節(jié)生產(chǎn)成本明顯降低25 %～50 %[2-4]。已有研究表明，選擇適宜的糖料蔗種植行距，既能適應(yīng)機(jī)械化收獲機(jī)對種植行距的要求，又能保持或達(dá)到較高的糖料蔗生產(chǎn)效益[5]。因此，分析適應(yīng)機(jī)械化收獲最小種植行距(120 cm)條件下人工種植和機(jī)械化種植各糖料蔗新品種的農(nóng)藝性狀和生產(chǎn)效益狀況，對篩選適應(yīng)120 cm種植行距的糖料蔗新品種及其種植方式具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】適宜的田間種植行距和種植方式有利于土壤養(yǎng)分分布和理化性質(zhì)優(yōu)化[6-7]，并通過促進(jìn)作物的養(yǎng)分利用和生長發(fā)育，達(dá)到提高群體效益的目標(biāo)[8]。步蘊(yùn)法[9]研究表明，種植行距對某些作物產(chǎn)量、光合作用指標(biāo)和田間小氣候等具有顯著影響。糖料蔗寬行種植不僅可改善蔗地透光通風(fēng)條件，提高光合作用效率，還有利于糖料蔗田間管理等機(jī)械作業(yè)[10]。羅藝[11]研究顯示，機(jī)械化種植方式的甘蔗單莖性狀略優(yōu)于人工種植方式，但機(jī)械化種植方式缺苗率高、有效株數(shù)少容易導(dǎo)致減產(chǎn)；機(jī)械種植行距為110 cm處理的甘蔗產(chǎn)量最高，但不同行距機(jī)械種植甘蔗的農(nóng)藝性狀、生理性狀及產(chǎn)量品質(zhì)等方面沒有明顯的規(guī)律性。譚裕模等[12]研究認(rèn)為，在配套現(xiàn)代設(shè)施和管理措施條件下，廣西糖料蔗可選擇良種進(jìn)行140 cm寬行種植或130 cm+50 cm寬窄行種植。秦培釗等[13]研究發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)上采用的120 cm種植行距是最適宜甘蔗機(jī)械化收割行距。【本研究切入點(diǎn)】我國廣西、云南、海南、廣東和貴州等糖料蔗主產(chǎn)省(區(qū))常規(guī)的種植行距是100 cm及以下。為提高糖料蔗的機(jī)械化收獲效益，國際上比較成熟的大功率甘蔗機(jī)械化收獲機(jī)(如凱斯和約翰迪爾)均要求種植行距為120 cm及以上，當(dāng)甘蔗種植行距小于120 cm時(shí)，甘蔗機(jī)械化收獲機(jī)會碾壓甘蔗行而不能通行作業(yè)或因?qū)е赂收帷捌祁^率高”而降低宿根甘蔗出苗率[14]。目前，國內(nèi)外針對120 cm行距人工種植和機(jī)械化種植條件下新品種桂糖49、福農(nóng)41和桂柳05/136農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量效益狀況的研究鮮見報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】以適應(yīng)糖料蔗機(jī)械化收獲的最小種植行距120 cm和糖料蔗新品種桂糖49、福農(nóng)41和桂柳05/136為研究對象，采用120 cm行距人工和機(jī)械化種植兩種方式，以100 cm行距人工種植方式為對照，測定分析不同種植行距和方式下各甘蔗品種的出苗率、分蘗率、螟蟲為害節(jié)率、生長速度、株高、莖徑、理論產(chǎn)蔗量、蔗糖分含量、理論產(chǎn)糖量、伸長期的葉綠素含量和凈光合速率(Pn)，為篩選適應(yīng)機(jī)械化收獲行距(120 cm)的糖料蔗新品種及其種植方式提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)基地概況

試驗(yàn)于2017年2月至2018年3月在廣西來賓市興賓區(qū)良塘雙高糖料蔗生產(chǎn)基地進(jìn)行。該基地屬南亞熱帶向中亞熱帶過渡地帶，春夏秋季溫度較高，冬春季稍干旱，夏秋季多大暴雨；年均氣溫約21 ℃，年均降水量約1300 mm，年日照時(shí)數(shù)約1500 h；基地面積30 hm2，地勢平坦，土壤為砂質(zhì)壤土，肥力條件中等且均勻，pH偏酸，有機(jī)質(zhì)和總氮等土壤養(yǎng)分含量偏低[15-16]，前茬作物為甘蔗。

1.2 試驗(yàn)材料

新臺糖22號、桂糖49、福農(nóng)41和桂柳05/136 4個糖料蔗品種均購自廣西南寧市和來賓市個體戶的蔗種繁育基地。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用小區(qū)試驗(yàn)，隨機(jī)區(qū)組排列，其中設(shè)A0為100 cm行距人工種植(對照，CK)處理，A1為120 cm行距人工種植處理，AM為120 cm行距機(jī)械化種植處理。每處理設(shè)3個平行，每個平行種植面積約0.0333 hm2。試驗(yàn)地糖料蔗于2017年2月8日下種，機(jī)械種植采用2CZ-2甘蔗種植機(jī)(江蘇富來威公司)，人工種植與機(jī)械化種植的下種量基本相同(約15 t/hm2)。施用殺蟲雙防治地下害蟲，施肥、中耕、除草和培土等田管措施基本相同。在糖料蔗種植期、出苗期、分蘗期、伸長期、工藝成熟期和收獲期記載物候狀況及施肥、噴藥和除草等田間管理情況。

1.3.2 測定項(xiàng)目及方法 在苗期采集數(shù)據(jù)計(jì)算出苗率和分蘗率，7-9月連續(xù)3個月采集數(shù)據(jù)計(jì)算月平均生長速度，7-10月分4次采集葉綠素含量和Pn數(shù)據(jù)，取平均值，在收獲期采集數(shù)據(jù)計(jì)算螟蟲為害節(jié)率、有效株數(shù)、株高、莖徑、單莖重和田間錘度，以折算理論產(chǎn)蔗量和理論產(chǎn)糖量。

數(shù)據(jù)采集方法：每處理取3個平行，每個平行采用對角線法取3個平行樣點(diǎn)，在整個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)樣本數(shù)固定不變，每個平行樣點(diǎn)隨機(jī)取10米進(jìn)行糖料蔗理論測產(chǎn)、隨機(jī)取5～8株糖料蔗送樣分析蔗糖分含量，各處理區(qū)所采集的數(shù)據(jù)取平均值；有效株數(shù)為每個平行樣點(diǎn)計(jì)數(shù)0.0067 hm2糖料蔗的總有效株數(shù)；參考張憲政[17]的方法測定葉綠素含量，取平均值；采用便攜式光合作用測量系統(tǒng)(美國)測定Pn，取平均值；株高為每個樣點(diǎn)測量20株糖料蔗高度的平均值；莖徑為用游標(biāo)卡尺量取每個樣點(diǎn)20株糖料蔗蔗株莖上、中、下部3點(diǎn)節(jié)間直徑，計(jì)算平均值；單莖重=莖徑2×株高×0.7854/1000 ；理論產(chǎn)蔗量=單莖重×有效株數(shù)/1000；田間錘度為從測量單莖重的糖料蔗中隨機(jī)選取10株，在每株中部鉆取蔗汁，用手持錘度計(jì)測得的數(shù)值，取平均值；蔗糖分含量=平均田間錘度×1.0825-7.703 %；理論產(chǎn)糖量=蔗糖分含量×理論產(chǎn)蔗量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和制圖，以SPSS 18.0進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植行距及方式對糖料蔗出苗率和分蘗率的影響

由表1可知，各品種A0與A1處理的出苗率均無顯著差異(P>0.05，下同)；除桂糖49外，其他品種AM處理的出苗率均顯著低于A0和A1處理(P<0.05，下同)，其中，桂柳05/136 AM處理的出苗率比其A0處理低6.74 %(絕對值，下同)，新臺糖22號AM處理的出苗率比其A0處理低5.75 %，福農(nóng)41 AM處理的出苗率比其A0處理低2.74 %，桂糖49 AM處理的出苗率比其A0處理低1.00 %，而桂柳05/136、新臺糖22號和桂糖49 A1處理的出苗率與各自的A0處理相比，分別降低2.67 %、2.02 %和1.96 %。說明120 cm行距機(jī)械化種植的出苗率(除桂糖49外)均顯著低于人工種植的出苗率，即機(jī)械化種植對蔗芽有一定損傷，或者蔗地起伏不平導(dǎo)致機(jī)械化種植深度不一致而影響出苗率，其中對桂柳05/136和新臺糖22號出苗率的影響相對較大。

表1 不同種植行距及方式糖料蔗的出苗和分蘗情況

注：同一品種同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note:Different lowercase letters in the same column of the same variety represented significant difference(P<0.05)，the same as below.

表2 不同種植行距及方式糖料蔗的螟蟲為害節(jié)率和生長速度比較

桂糖49和福農(nóng)41 A0、A1和AM處理的分蘗率差異不顯著，但均以A0和AM處理高于A1處理；新臺糖22號AM處理的分蘗率高于A1和A0處理，其中與A1處理差異不顯著，但A1和AM處理顯著高于A0處理；桂柳05/136 AM處理的分蘗率顯著高于A0和A1處理，A0與A1處理間差異不顯著。其中，桂柳05/136 AM和A1處理的分蘗率與A0處理相比分別提高3.51 %和0.95 %，新臺糖22號AM和A1處理的分蘗率與A0處理相比分別提高4.73 %和3.04 %。說明120 cm行距下機(jī)械化種植包括開溝、施肥、下種、蓋膜等環(huán)節(jié)同步完成更有利于土壤保水保肥，從而促進(jìn)糖料蔗苗期的分蘗，其中對桂柳05/136和新臺糖22號分蘗率的促進(jìn)作用相對較大。

2.2 不同種植行距及方式對糖料蔗螟蟲為害節(jié)率和生長速度的影響

由表2可知，各品種A0處理的螟蟲為害節(jié)率總體上高于A1和AM處理(桂柳05/136的A0處理低于A1處理外)。其中，新臺糖22號A0處理的螟蟲為害節(jié)率顯著高于A1和AM處理，而其他品種A0處理的螟蟲為害節(jié)率與A1和AM處理無顯著差異；除新臺糖22號外，其他3個品種AM處理的螟蟲為害節(jié)率均最低。說明窄行距可能比寬行距更有利于螟蟲生存、繁殖和為害，其中100 cm行距人工種植新臺糖22號更有利于螟蟲生存、繁殖和為害，而120 cm行距機(jī)械化種植的各品種受螟蟲為害相對較輕。

各品種A0處理的生長速度均低于A1和AM處理，且除桂糖49外，其他品種A0處理的生長速度均顯著低于A1和AM處理，而A1處理的生長速度與AM處理間差異不顯著。說明糖料蔗寬行距種植的生長速度比窄行距種植更快，即寬行距有利于糖料蔗通風(fēng)透氣和進(jìn)行光合作用，從而促進(jìn)其生長。A1和AM處理生長速度最快的品種均為桂柳05/136(分別為60.7和59.2 cm/月)，說明從生長速度來看，桂柳05/136是比新臺糖更適合120 cm行距人工種植和120 cm行距機(jī)械化種植的甘蔗新品種。

2.3 不同種植行距及方式對糖料蔗產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表3可知，各品種A0處理的有效株數(shù)均顯著多于A1和AM處理，AM處理的有效株數(shù)最少，但與A1處理差異不顯著，其中，新臺糖22號A1和AM處理的有效株數(shù)分別比A0處理少5076和6347株/hm2，桂糖49 A1和AM處理的有效株數(shù)分別比A0處理少2594和4323株/hm2，福農(nóng)41 A1和AM處理的有效株數(shù)分別比A0處理少5190和7491株/hm2，桂柳05/136 A1和AM處理的有效株數(shù)分別比A0處理少4697和5604株/hm2，表明120 cm行距人工和機(jī)械化種植比100 cm行距人工種植在有效株數(shù)上處于明顯劣勢，但120 cm行距人工和機(jī)械化種植福農(nóng)41和桂柳05/136的有效株數(shù)與新臺糖22號120 cm行距人工和機(jī)械化種植的有效株數(shù)差異不明顯。

表3 不同種植行距及方式糖料蔗的產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

各品種A0處理的株高均最小，AM處理的株高均最大，其中，新臺糖22號A1和AM處理的株高顯著大于A0處理，桂糖49 AM處理的株高顯著大于A0和A1處理；福農(nóng)41和桂柳05/13 A0、A1和AM處理的株高間無顯著差異，即種植行距和種植方式對該2個品種的株高影響不明顯；A1和AM處理株高最大的品種均為桂糖49，株高最小的品種均為福農(nóng)41，而各處理中只有桂糖49的株高略大于新臺糖22號。

在莖徑方面，桂柳05/136 A1和AM處理顯著大于A0處理，A1和AM處理間差異不顯著，說明120 cm行距機(jī)械化種植桂柳05/136更有利于其莖徑增粗；桂糖49、福農(nóng)41和桂柳05/13的A0、A1和AM處理間無顯著差異，表明種植行距和種植方式對該3個品種的莖徑影響不明顯。

2.4 不同種植行距及方式對糖料蔗產(chǎn)量狀況的影響

由表4可知，各品種A0處理的理論產(chǎn)蔗量均顯著高于A1和AM處理，而A1處理的理論產(chǎn)蔗量總體上高于AM處理，但差異不顯著，表明以100 cm行距進(jìn)行糖料蔗人工種植比以120 cm行距進(jìn)行人工和機(jī)械化種植在理論產(chǎn)蔗量上具有明顯優(yōu)勢，120 cm行距人工種植的理論產(chǎn)蔗量總體上也比機(jī)械化種植具有一定優(yōu)勢(桂柳05/136除外)。

各品種A0處理的蔗糖分含量總體上均低于A1和AM處理(桂糖49除外)，表明以120 cm行距進(jìn)行糖料蔗人工和機(jī)械化種植均比以100 cm行距進(jìn)行人工種植在蔗糖分含量上具有較明顯優(yōu)勢；桂糖49和福農(nóng)41號A1處理的蔗糖分含量均高于AM處理，其中桂糖49 A1處理的蔗糖分含量顯著高于AM處理；新臺糖22號和桂柳05/136 A1處理的蔗糖分含量均低于AM處理，但差異不顯著。說明各品種120 cm行距人工與機(jī)械化種植在蔗糖分含量上存在一定差異。

各品種A0處理的理論產(chǎn)糖量除桂糖49外均高于A1和AM處理。其中，福農(nóng)41號A0處理顯著高于AM處理，其他3個品種A0、A1和AM處理間無顯著差異，說明本研究的種植行距和種植方式對新臺糖22號、桂糖49和桂柳05/136的產(chǎn)糖量影響不明顯。從表4還可看出，4個糖料蔗品種AM處理的理論產(chǎn)糖量排序?yàn)楣鹆?5/136>福農(nóng)41>新臺糖22號>桂糖49，且桂柳05/136 AM處理的理論產(chǎn)糖量明顯高于新臺糖22號、桂糖49和福農(nóng)41，表明桂柳05/136比新臺糖22號更適應(yīng)120 cm行距機(jī)械化種植。

2.5 不同種植行距及方式對糖料蔗光合作用指標(biāo)的影響

由表5可知，各品種的葉綠素含量和Pn均以A0處理最低，且均顯著低于A1和AM處理，而A1與AM處理差異不顯著，表明以120 cm行距進(jìn)行甘蔗人工和機(jī)械化種植在提高葉綠素含量和Pn方面比以100 cm行距人工種植具有明顯優(yōu)勢。各品種的葉綠素含量和Pn排序總體上表現(xiàn)為A1處理>AM處理>A0處理，與蔗糖分含量的表現(xiàn)一致，表明120 cm的種植行距更有利于提高糖料蔗的葉綠素含量和Pn。

表4 不同種植行距及方式糖料蔗的產(chǎn)量狀況

表5 不同種植行距及方式糖料蔗的光合作用指標(biāo)

3 討 論

本研究結(jié)果表明，人工種植糖料蔗品種新臺糖22號、桂糖49、福農(nóng)41和桂柳05/136的出苗率間無顯著差異，且除桂糖49外其他品種人工種植的出苗率均顯著高于機(jī)械化種植的出苗率，應(yīng)與機(jī)械化種植對蔗芽有一定損傷或蔗地起伏不平導(dǎo)致機(jī)械化種植深度不一致而影響出苗有關(guān)，與張華等[18]研究認(rèn)為機(jī)械下種時(shí)甘蔗種莖傷芽率略高的觀點(diǎn)相似；除福農(nóng)41外，120 cm行距機(jī)械化種植的分蘗率總體上略高于100 cm行距人工種植，與農(nóng)宏臻等[19]研究認(rèn)為寬行距有利于糖料蔗分蘗的觀點(diǎn)一致；100 cm行距人工種植各品種糖料蔗的螟蟲為害節(jié)率總體上高于120 cm行距人工和機(jī)械化種植，與夏銀果等[20]認(rèn)為改良蔗田環(huán)境條件可抑制害蟲發(fā)生和為害的研究結(jié)果相似。

本研究中，各品種100 cm行距人工種植糖料蔗的生長速度均低于120 cm行距人工和機(jī)械化種植糖料蔗，表明適宜的種植密度可增加群體葉面積指數(shù)，促進(jìn)甘蔗生長，從而影響產(chǎn)品品質(zhì)構(gòu)成因素的性狀表現(xiàn)[21-23]；各品種100 cm行距人工種植糖料蔗的有效株數(shù)均顯著多于120 cm行距人工和機(jī)械化種植糖料蔗，表明100 cm行距人工種植糖料蔗在有效株數(shù)上比120 cm行距人工和機(jī)械化種植具有更明顯的優(yōu)勢，與譚裕模等[12]發(fā)現(xiàn)糖料蔗有效株數(shù)和蔗莖產(chǎn)量隨行距的加寬呈降低趨勢的研究結(jié)果一致；各品種100 cm行距人工種植糖料蔗的株高和莖徑均小于120 cm行距人工和機(jī)械化種植糖料蔗，與農(nóng)宏臻等[19]研究認(rèn)為株高與行距寬窄呈輕微負(fù)相關(guān)、株高隨著行距的增加而降低的觀點(diǎn)存在差異；各品種100 cm行距人工種植糖料蔗的理論產(chǎn)蔗量均顯著高于120 cm行距人工和機(jī)械化種植糖料蔗，表明在理論產(chǎn)蔗量上100 cm行距人工種植糖料蔗比120 cm行距人工和機(jī)械化種植具有更明顯優(yōu)勢，與丘立杭等[23]研究認(rèn)為糖料蔗產(chǎn)量隨著種植密度的增加而提高的觀點(diǎn)相符。

已有研究表明，密植過度會導(dǎo)致甘蔗單莖重下降[24]，加劇甘蔗或玉米對光、水和養(yǎng)分等的競爭，導(dǎo)致代謝消耗增大，抑制同化作用進(jìn)行，不利于其生長發(fā)育，影響產(chǎn)量形成[22，25-26]。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果不一致，除福農(nóng)41外其他3個糖料蔗品種A0、A1和AM處理的理論產(chǎn)糖量間無顯著差異，種植行距(100或120 cm)和種植方式(人工種植或機(jī)械化種植)對新臺糖22號、桂糖49和桂柳05/136理論產(chǎn)糖量的影響不明顯，說明本研究的種植行距較合理。丘立杭等[24]研究發(fā)現(xiàn)，甘蔗的種植密度與錘度呈極顯著負(fù)相關(guān)，本研究結(jié)果與其相似，各品種100 cm行距人工種植糖料蔗的蔗糖分含量總體上均小于120 cm行距人工和機(jī)械化種植糖料蔗(除桂糖49外)；4個糖料蔗品種的葉綠素含量和Pn排序總體上表現(xiàn)為A1處理>AM處理>A0處理，與李紀(jì)潮等[27]發(fā)現(xiàn)葉綠素含量隨著行距加寬而增加、寬行距甘蔗光合作用因光照充足而增強(qiáng)的研究結(jié)果一致。

4 結(jié) 論

120 cm行距機(jī)械化種植桂柳05/136的理論產(chǎn)蔗量、蔗糖分含量和理論產(chǎn)糖量均明顯高于新臺糖22號，因此桂柳05/136是比新臺糖22號更適應(yīng)120 cm行距機(jī)械化種植的甘蔗新品種。