甘蔗健康種苗一代種莖生產(chǎn)力分析

周慧文，覃興云，陳榮發(fā)，范業(yè)賡，韋 素，閆海鋒，丘立杭，吳建明，李楊瑞

（1.農(nóng)業(yè)部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點實驗室/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心，廣西 南寧 530007；2.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，廣西 南寧 530007；3.來賓市金鳳凰農(nóng)業(yè)投資有限公司，廣西 來賓 546100；4.廣西環(huán)江毛南族自治縣水源鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，廣西 河池 547102）

0 引言

甘蔗（Saccharum officinarum）為禾本科甘蔗屬植物，是世界重要的糖料作物和能源作物［1-3］。我國約90%的食糖來源于甘蔗［4-5］，其中甘蔗食糖的60%以上來源于廣西蔗區(qū)，但目前由于諸多因素，廣西蔗區(qū)普遍面臨著單產(chǎn)不高、種性退化的難題，這會嚴(yán)重影響我國蔗糖業(yè)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。甘蔗是利用種莖上的蔗芽進(jìn)行無性繁殖的作物，優(yōu)質(zhì)的健康種莖是保證甘蔗穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。生產(chǎn)上一般是將蔗莖砍成具有一個或多個節(jié)的莖段作種莖進(jìn)行繁殖；或在每年砍收后，利用殘留在土中的莖基上的腋芽作宿根繁殖［6］，但該繁殖方法會導(dǎo)致甘蔗經(jīng)多年留種種植后，種莖受到多種病原物的反復(fù)侵染并在甘蔗生長時在植株內(nèi)積累［7］，抑制甘蔗正常生長，導(dǎo)致優(yōu)良種性退化，質(zhì)量和產(chǎn)量不斷下降，給生產(chǎn)造成極大的損失，嚴(yán)重威脅甘蔗產(chǎn)業(yè)安全。

利用甘蔗組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)脫毒健康種苗，可有效解決上述病毒反復(fù)侵染蔗莖問題。其原理是采用甘蔗幼嫩心葉或莖尖分生組織培養(yǎng)，獲得健康脫毒種苗后［8-9］，將健康種苗經(jīng)大田繁殖成一代、二代的健康種莖后用于甘蔗生產(chǎn)［10］。已有關(guān)于甘蔗健康種苗一代種莖在大田種植表現(xiàn)的研究報道。新臺糖22號的健康種苗一代種莖的錘度和產(chǎn)量比對照有顯著提高［11］。桂糖35號的錘度比常規(guī)種莖有所提高，產(chǎn)量提高不顯著［6］。有的研究認(rèn)為脫毒一代種莖分蘗多，前期長勢健壯，但后期有效莖數(shù)顯著低于常規(guī)種莖［12］。還有的研究認(rèn)為果蔗的第二代和第三代健康種莖的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)顯著優(yōu)于第一代，并且一代種莖不能提升產(chǎn)量和糖分，相反還會降低［13-14］。根據(jù)前人報道，種植脫毒健康種苗一代種莖（以下簡稱“一代種莖”）是否可以提高甘蔗產(chǎn)量為蔗農(nóng)帶來經(jīng)濟(jì)效益尚未有明確結(jié)論，且試驗品種和試驗地點有所局限。因此本研究選擇目前廣西主栽5個糖料蔗品種，在分布于廣西不同地方的3個試驗點開展一代種莖農(nóng)藝性狀的研究，為明確一代種莖種植潛力和甘蔗的高產(chǎn)栽培技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試甘蔗品種為桂糖42號、桂糖46號、桂糖49號、桂糖55號和桂柳05136，常規(guī)種莖和一代種莖由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗地點

在來賓市的1個試驗點和欽州市的2個試驗點開展健康種苗一代種莖與常規(guī)種莖試驗示范；欽州久隆鎮(zhèn)的桂柳05136是繁育種莖，詳細(xì)信息見表1。

表1 試驗點信息

1.2.2 試驗設(shè)計和方法

在上述試驗區(qū)選取水肥條件一致的甘蔗地，設(shè)置一代種莖（T）和常規(guī)種莖（CK）兩個處理；一代種莖和常規(guī)種莖的種植密度分別為4500芽/畝和6000芽/畝；種植行距為1.2米；整個生育期管理一致。根據(jù)結(jié)果進(jìn)一步開展實驗，設(shè)桂糖42號種植密度分別為一代種莖3500芽/畝和常規(guī)種莖6000芽/畝；桂糖55號健康種苗種植密度分別為一代種莖4000芽/畝和常規(guī)種莖6000芽/畝。

1.2.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查及產(chǎn)量驗收

在甘蔗收獲時期（2019年12月20日），在CK和一代種莖試驗區(qū)隨機選取3個小區(qū)，小區(qū)面積約為6m×10m，每個小區(qū)隨機取樣20株調(diào)查株高、莖徑、單莖重和單位小區(qū)的有效莖數(shù)和產(chǎn)量，并計算平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2007和DPS 16.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析，差異顯著性采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

由表2可知，在供試的廣西主栽5個糖料蔗品種中，采用一代種莖種植對于甘蔗株高、有效莖數(shù)和產(chǎn)量的影響是正面的。在株高中，除了桂糖42號，其余品種的株高增加不顯著，有效莖數(shù)除了桂糖46號和桂柳05136以外，均提高10%以上，結(jié)果達(dá)顯著性差異。5個品種產(chǎn)量均有提升，除了桂糖49號，種植一代種莖的其余4個品種的產(chǎn)量提升超過10%，結(jié)果達(dá)極顯著差異。種植一代種莖的桂柳05136和桂糖55號莖徑略有增加，差異不顯著；其余3個品種有微小的降低，差異也并不顯著，因此可以得出一代種莖對莖粗影響并不大。單莖重具有同樣表現(xiàn)，種植一代種莖和常規(guī)種莖對5個品種的單莖重影響不顯著。

表2 廣西主栽5個糖料蔗品種種植一代種莖農(nóng)藝性狀

從目前廣西主栽品種推廣面積和試驗結(jié)果考慮，選擇桂糖42號和桂糖55號進(jìn)行進(jìn)一步的種植一代種莖和常規(guī)種莖的比較試驗，結(jié)果如表3。結(jié)果表明，重復(fù)種植2個品種的試驗表現(xiàn)與前一次種植表現(xiàn)類似，說明試驗結(jié)果重復(fù)性有保證。一代種莖的株高、有效莖數(shù)和產(chǎn)量較種植常規(guī)種莖有不同程度的提高，株高和有效莖數(shù)提高不顯著；在產(chǎn)量方面，桂糖55號提高顯著，莖徑2個品種種植一代種莖略有降低，桂糖42號處理的單莖重比對照下降，但在莖徑和單莖重這2個性狀中，處理和對照這兩者之間的差異不顯著。

表3 桂糖42號和桂糖55號重復(fù)種植一代種莖表現(xiàn)

3 討論

種植脫毒組培苗一代種莖能有效抑制甘蔗花葉病、宿根矮化病等病毒性病害發(fā)生，使甘蔗種性得到較好的恢復(fù)，有提純復(fù)壯的效果［12］，現(xiàn)已有較多的報道對一代種莖生產(chǎn)潛力做了相關(guān)研究。

種植一代種莖是否有良好表現(xiàn)依品種而定。比如新臺糖22號種植一代種莖后錘度和產(chǎn)量均有顯著提高［11-12，15-16］。粵糖00-236種植一代種莖后產(chǎn)量顯著提高，糖分提高不顯著［17］。黔糖1號種植一代種莖的產(chǎn)量和糖分同樣具有正向提升［12］。桂糖35號種植一代種莖后錘度和產(chǎn)量增加不顯著［11］。對于果蔗而言，一代種莖并未顯著提升農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量，甚至有負(fù)面影響，而二代和三代種莖對產(chǎn)量和糖分有正面影響［13-14］。負(fù)面影響可能是由于低代種莖苗分蘗多，相互之間爭奪水分、養(yǎng)分和陽光，產(chǎn)生的無效分蘗較多，不能為產(chǎn)量和糖分做貢獻(xiàn)［18］。在本實驗中，種植一代種莖對5個廣西主栽品種的有效莖數(shù)和產(chǎn)量有不同程度的提高。而種植一代種莖是否對于每個甘蔗品種都有正面提升還未能確定，因此還需要在甘蔗品種生產(chǎn)前進(jìn)行種植一代種莖的比較試驗方可判斷。

種植一代種莖能提高產(chǎn)量的主要原因之一是有效莖數(shù)增多，有效莖數(shù)來源于甘蔗分蘗，因此有效莖數(shù)的增多原因是一代種莖的分蘗率增加。分蘗增加的原因推測是由于在甘蔗脫毒組培苗未移栽時種植于含有外源激素的培養(yǎng)基中，組培苗擴(kuò)繁時外源激素有所殘留并對組培苗繁育成的種莖有影響，因此組培苗繁育成的種莖分蘗率高于常規(guī)種莖，也因此一代種莖有效莖數(shù)增多［19］。但若分蘗過多就會造成分蘗之間爭奪營養(yǎng)無法形成有效分蘗，因此在種植一代種莖后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑耘喙芾泶胧龠M(jìn)有效分蘗的形成，抑制無效分蘗的形成，就可避免分蘗過多而分蘗之間養(yǎng)分不足形成無效分蘗的情形。

4 結(jié)論

種植桂糖42號、桂糖46號、桂柳05136、桂糖49號和桂糖55號這5個廣西主栽糖料蔗品種的脫毒組培苗一代種莖后，產(chǎn)量有不同程度的提升，部分品種產(chǎn)量提升顯著，因此可適當(dāng)推廣種植脫毒苗一代種莖。