單芽段種莖機械直接補種作業(yè)對宿根蔗的影響

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

（1.廣西壯族自治區(qū)農業(yè)科學院甘蔗研究所/中國農業(yè)科學院甘蔗研究中心/廣西甘蔗遺傳改良重點實驗室/農業(yè)農村部廣西甘蔗生物技術與遺傳改良重點實驗室，廣西 南寧 530007；2.來賓市興賓區(qū)甘蔗技術推廣站，廣西 來賓 546138；3.來賓市興賓區(qū)石牙鎮(zhèn)農業(yè)農村綜合服務中心，廣西 來賓 546126；4.柳州市柳江區(qū)甘蔗技術推廣站，廣西 柳州545100；5.融水苗族自治縣蔗糖生產領導小組辦公室，廣西 融水 545300；6.廣西糖業(yè)集團紅河制糖有限公司，廣西 來賓 546128；7.百色市經濟作物栽培技術推廣站，廣西 百色 533000）

0 前言

甘蔗是我國最重要的糖料經濟作物，目前甘蔗生產面臨生產成本高、全程機械化程度較低，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4年以上的生產周期相比［1］，我國甘蔗生產表現(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成本的30%［2］，宿根性差的甘蔗品種，導致人工種植和收獲成本不斷增加；同時，機械化收獲對甘蔗宿根性要求較高，宿根性差直接導致機械化難以推廣而增加人工采收成本［3］。因此，選育和推廣應用宿根性強的甘蔗品種，通過采用種莖直接補種等栽培手段延長甘蔗宿根年限，是甘蔗生產提高單產、推廣甘蔗機械化和降低生產成本的迫切要求。

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，待補種種莖芽萌發(fā)出土后按宿根蔗要求進行田間管理，是目前延長甘蔗宿根年限的一種有效手段。由于桂輻98-296具有高產高糖，萌芽出土快，分蘗早且快，抗病、抗逆性強，宿根性好，前期生長快，整個生長期旺盛，適應性廣等種性優(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行種莖直接補種，獲得了具有完全自主知識產權的創(chuàng)新性技術成果［9-10］，并形成了成熟的栽培技術體系［11］。為進一步研究桂輻98-296種莖直接補種技術的廣譜性，本研究探討通過桂輻98-296單芽段種莖機械補種和雙芽段種莖人工直接補種作業(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，同時為機械化直接進行宿根蔗補種技術的推廣應用提供依據(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

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

表1 試驗設計

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

1.4 調查項目

測定農藝性狀指標主要包括出苗率、發(fā)株率、株高、莖徑和生長速度（7~11月份株高）；產量指標包括有效莖數(shù)、產量和蔗糖分；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)一在單位面積內采集。

1.5 統(tǒng)計分析

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

2 結果與分析

2.1 不同處理對甘蔗農藝性狀的影響

甘蔗有效莖數(shù)是構成產量的關鍵因素，也與其宿根性呈正相關。從圖1、圖2可知，桂輻98-296補種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%，經統(tǒng)計檢驗達到顯著差異水平。桂糖49號單、雙芽段補種B1、B2處理較CK有效莖數(shù)提高，但差異不顯著。與補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、雙芽段補種株高，而桂糖49號單、雙芽段補種的株高較低，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雙芽段種莖補種的A2處理和單芽段補種A1處理的蔗株的增長速度最快，分別達到297 cm和290 cm，CK為291 cm，桂糖49號單芽段B1和雙芽段B2補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號種莖直接補種桂糖49號宿根蔗，可能因同一品種中，作為補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單芽段和雙芽段補種之間比較，單芽段補種A1成長的蔗株生長速度略低于A2雙芽段補種的；桂糖49號單芽段和雙芽段補種比較，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、雙芽段補種處理略高。梢腐病發(fā)病率在不同處理間未達到顯著差異。黑穗病是廣西乃至全國危害最廣泛的甘蔗病害，嚴重影響甘蔗有效莖數(shù)，造成宿根蔗減產。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種處理，桂輻98-296的單芽段和雙芽段種莖補種宿根的黑穗病發(fā)生率最低，分別是0.07%和0.30%，由此說明桂輻98-296表現(xiàn)出較強的抗黑穗病特性，補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）直接補種桂糖49號宿根蔗的混合群體蔗莖平均甘蔗產量分別為84.9 t/hm2和85.4 t/hm2，比對照處理分別增產31.83%和31.99%，平均增產31.91%，與對照相比達到極顯著差異水平。桂糖49號單、雙芽段種莖補種處理（B1、B2）的甘蔗產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補種宿根蔗的糖分接近，均超過14.5%，與桂糖49號單、雙芽段補種處理的宿根蔗糖分差異顯著。從蔗糖產量來看，桂輻98-296單、雙芽段種莖（A1、A2）直接補種處理的產糖量均比對照增產72.6 t/hm2，增幅達31.71%，達到極顯著差異水平；同時A處理與桂糖49號單、雙芽段種莖補種B處理的差異達極顯著水平。不同處理產量和產糖量的比較表明，桂輻98-296具有高產特性，補種宿根蔗能有效提高甘蔗產量和產糖量，蔗糖分差異不大或者略高；雙芽段種莖補種效果略優(yōu)于單芽段種莖補種，但兩者差異不大。

表3 不同處理間甘蔗產量和品質指標表現(xiàn)

2.5 不同處理間各性狀指標的相關性分析

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

表4 不同處理產量和產糖量與其他性狀指標的相關性分析

3 討論與結論

桂輻98-296具有早生快發(fā)的品種特性［12］，通過單芽段、雙芽段種莖直接補種桂糖49號宿根蔗時，補種成長蔗株的出苗和分蘗受宿根蔗的影響小，彌補了桂糖49號宿根蔗缺株斷壟帶來的少苗少株狀況，確保了中后期目標產量所需的有效莖數(shù)，為穩(wěn)產打下了基礎。利用單芽段和雙芽段進行的前期研究發(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，甚至趕超，使甘蔗目標產量得到保障［13］。在本研究中，桂輻98-296種莖直接補種桂糖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，雙芽段補種效果略優(yōu)于單芽段補種。鑒于宿根蔗生長期長于新植蔗，同樣用桂糖49號單芽段、雙芽段種莖直接補種桂糖49號宿根蔗，宿根蔗的株高整體高于補種成長蔗株，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選擇另外一種生長更快的甘蔗品種進行補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。桂輻98-296具有高抗病害的特性，采用桂輻98-296新植蔗補種能有效降低桂糖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新植蔗補種略差。

從本研究結果可以得出，基于桂輻98-296高產高糖的特性［14］，桂輻98-296種莖直接補種桂糖49號宿根蔗能較大程度提高宿根蔗混合群體蔗莖產量和產糖量，彌補宿根蔗缺株斷壟造成的損失，比用桂糖49號種莖直接補種的效果好，達到增產增收目的。用桂糖49號單、雙芽段補種宿根蔗，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，因此甘蔗產量提高不明顯。同時，桂輻98-296種莖直接補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，在產量提高的基礎上，顯著提高了產糖量，增加了工農業(yè)經濟效益，這與前面的研究是吻合的。

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

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