甘蔗机械化收获后的宿根性能分析

苏俊波，孔 冉，罗炼芳，李栋梁

(1中国热带农业科学院南亚热带作物研究所，广东 湛江 524091；2中国热带农业科学院甘蔗研究中心，海南 海口 570100)

甘蔗机械化收获后的宿根性能分析

苏俊波1,2，孔 冉1,2，罗炼芳1，李栋梁1,2

(1中国热带农业科学院南亚热带作物研究所，广东 湛江 524091；2中国热带农业科学院甘蔗研究中心，海南 海口 570100)

为了探讨机械化收获后甘蔗的宿根性能，筛选适宜机械化收获的品种，本文以国家甘蔗产业技术体系集成示范品种为主要供试材料，分析了土壤紧实度与甘蔗宿根萌芽率之间的关系，并比较了各品种间机械化收获后宿根性能表现。结果表明，机械化收获的土壤紧实度显著高于人工收获，甘蔗的宿根发株率与土壤的紧实度呈显著的负相关；供试品种当中，桂糖31号、福农38号、柳城05-136、柳城03-1137、粤甘24号等几个品种在机收后土壤紧实度较高的情况下宿根发株率相对较高，表现出了适应机械化收获的性能。

甘蔗；机械化；宿根

0 前言

目前我国甘蔗产业正面临着生产成本高、比较效益低的困境，实现机械化生产是解决这一困境的有效途径[1]，尤其是收获环节的机械化。在开展甘蔗机械化收获的过程中，机械化收获之后甘蔗的宿根效果差成为了推广机械化收获作业的一大障碍之一[2]。适当延长甘蔗的宿根年限有利于节约甘蔗生产成本，增加种蔗的效益[3]。为了分析机械化收获对甘蔗宿根的影响因素，在栽培上制定相应的耕作措施以提高甘蔗的宿根性能，本文以国家甘蔗产业技术体系集成示范的品种为供试材料，筛选出机械化收获之后宿根发株率较高的甘蔗品种，为生产上选择适宜机械化栽培和收获的品种提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料及设备

供试品种为国家甘蔗产业技术体系集成与示范的第1轮、第3轮、第4轮品种，加上我们之前收集选择的具有适宜机械化宽行种植潜力的品种，以及主栽品种ROC22，总共20个品种。其中粤糖55号用于测定土壤紧实度与宿根发株率相关性分析，其他19个品种用于不同品种机械化收获后的宿根性比较，具体品种来源及信息见表1。选择这些品种作为供试品种的原因是：这些品种都是国内各主要育种单位新近选育出来的，具有高产、高糖以及适宜机械化宽行种植潜力等特性的品种或品系。

土壤紧实度仪来自美国的Spectrum SC900；切断式联合收割机为美国CASE (AUSTOFT) 7000；统计分析软件为SPSS 15.0。

表1 供试品种名单及来源等信息

1.2 实验设计与方法

1.2.1 土壤紧实度与宿根发株率相关性分析

⑴试验设计：试验布置在广东省遂溪县北坡镇国家甘蔗生产全程机械化试验示范基地，土壤肥力均匀，试验区为砂壤土，肥力中下。行距1.3 m，除了种植的环节摆种使用人工以外，从耕整地、施肥、培土到收获各环节均采用机械化操作。种植同一个品种(粤糖55号)，整块地面积约2.64 hm2(长×宽=120×220 m2)。

⑵甘蔗收获：2014年12月收获前调查整块地的平均有效茎数，2015年1月20日开始收获，其中一半以CASE7000联合收割机培土普通农用运输车进行机械化收获，另一半以常规人工砍收，收获时天气为晴天，表层土壤含水量为22.3%。

⑶土壤紧实度：全部收获完毕，以土壤紧实度仪测量土壤的紧实度。机械化收获的区域分为2种类型，一类为收割机或者运输车轮胎碾压过的轮底部分，另一类为未被轮胎直接压过的地方，在此称为轮间部分。每种类型随机选取15个小区，每个小区由5 m长的2行甘蔗组成，约13 m2，以土壤紧实度仪测量土壤0～25 cm深度的紧实度，每个小区随机连续测量10次，取同一深度的10个数值平均值作为该小区同深度的紧实度。人工收获的部分随机选取15个小区测量紧实度仪，测量方法同上。每个小区测量之后，做上标记。

⑷统计出苗率：2015年4月5日，甘蔗出苗结束，根据测量紧实度时标记的小区，统计标记范围内的出苗数，除以前一茬的有效茎数，得出小区的宿根发株率。

1.2.2 不同品种机械化收获后的宿根性比较

⑴田间布局：19个供试品种采用随机排列，每个品种种植10行，每行行长约102 m，每个小区面积约0.13 hm2。

⑵收获处理：2014年12月份调查各品种的平均有效茎数。2015年1月28日开始用CASE7000收割机配套农用运输车进行收获，收获时天气晴朗，表面土壤含水量为24.2%。

⑶宿根田间管理：采用机械化管理栽培模式，2015年3月2日用拖拉机以破垄器进行破垄松蔸，同年4月15日苗出齐之后进行第1次培土施肥，之后的田间管理参照当地常规生产管理。

⑷调查与统计：2015年4月10日，甘蔗出苗结束，根据测量紧实度时标记的小区，统计标记范围内的出苗数，除以前一茬的有效茎数，得出小区的宿根发株率。

2 结果与分析

2.1 不同收获方式下的土壤紧实度

土壤紧实度在本文作为衡量不同甘蔗品种宿根萌芽能力的一个压力值。本文的土壤紧实度是指甘蔗收获后甘蔗田间的耕作层土壤坚硬或结实程度，它随着被大型农业机械的碾压程度而变大，也会随着土层深度的加深而上升，总体趋势大致相同，但是浅层土壤的紧实度因收获方式的不同而各有差别。如图1所示，在0～7.5 cm深度内，土壤紧实度都是随着土层的加深而呈直线上升，7.5 cm之后，紧实度呈抛物线上升，到20 cm之后，土壤紧实度稳定在一定的水平范围内。

图1 土壤紧实度与土层深度的曲线图

不同的收获方式之间，机械化收获的土壤紧实度在0～17.5 cm范围内高于人工收获，在20 cm深度往下，差异不显著(表2)。表明机械化收获的机械在甘蔗地里面主要是将0～20 cm的土层压实，而对20 cm以下的土层没有显著影响。轮底下的紧实度与轮间的紧实度在0～10 cm深度内差异不显著，在12.5～17.5范围内，轮底的紧实度显著高于轮间；在20 cm往下，轮底与轮间差异不显著。表明机械轮胎在田间翻滚，即便没有直接压到，浅层土壤紧实度也会受到影响而上升。本试验结果也为机械化收获后破垄松蔸深度要求提供数据支撑，建议机收后的破垄深度至少应该在20 cm深度以下，这样才能让宿根蔗蔸有较为松碎的土壤环境，以保证宿根出苗率。

2.2 宿根萌芽率与土壤紧实度的相关性分析

统计对应的做过标记的小区内甘蔗宿根发株率，结果表明机械化收获的地块发株率显著低于常规收获的地块，而轮底与轮间的发株率差异不显著(表3)。无论是轮底还是轮间，在土层深度超过7 cm之后，轮底和轮间的土壤紧实度都已经超过了2000 kPa，在这个紧实度之下，已经严重地影响了甘蔗的宿根萌芽。从宿根发株率来看，轮底与轮间的宿根发株率都在40%左右，虽然差异不显著，但已经属于较低的水平。说明无论是轮底还是轮间，在重型机械碾压之后，土壤紧实度显著升高，对甘蔗的宿根出芽率就会有显著的影响。

因此在机收作业的过程中，应该要规范机手的操作，严格将收割机的轮胎压在行距中央，尽量避免压在蔗蔸上面行走。

将每个小区内的宿根发株率与相应的紧实度作回归分析显示，宿根发株率与土壤紧实度的关系符合一元线性回归模型，它们的回归模型可以用以下方程表示：y=85.572-0.18x。

该方程的决定系数r2为0.913，关联度比较高；显著性检验显示P值等于0，小于等于0.01，差异极显著，表明该方程具有极显著的统计学意义。

甘蔗的宿根发株率与土壤紧实度之间的关系示意图如图2所示，随着土壤紧实度逐渐升高，甘蔗的发株率逐渐下降。甘蔗的蔗蔸内，在宿根时候能够萌动并破土而出的休眠芽，往往就在土层的0～20 cm深度范围之内，在机械化收获的方式下，无论机械轮胎是否直接压到蔗头，都会将土层压实而加大土壤的紧实度，从而对甘蔗的宿根萌芽产生显著的影响。因此，我们在推广机械化收获的过程中，应该在尽量使甘蔗种植行距与收割机轮距相匹配，并且在收割机行进过程中，尽量保证车轮不要压在种植垄之上，保障甘蔗的宿根发株率。

表2 不同收获方式下的浅层土壤紧实度(kPa)

表3 不同收获方式下的平均宿根发株率

表4 回归分析的各项系数表

图2 甘蔗宿根发株率与土壤紧实度关系示意图

2.3 不同品种机械化收获后的宿根性比较

2.3.1 不同品种的宿根发株率

机械化收获过后，所有供试品种蔗地的平均土壤紧实度如表5所示，整块地的压实程度较为严重。19个甘蔗品种在这样的紧实度情况下的发株情况差异显著，如图3所示。

判断一个品种的宿根性能高低，最主要的指标就是看它的宿根萌芽率。从图3可以看出，云蔗99-596的宿根发株率最高，其后依次是福农38号、柳城05-136、柳城03-1137、桂糖31号、粤甘42号、粤甘24号、闽糖86-05、福农07-1110、云蔗05-49等，这些品种的宿根萌芽率都超过了主栽品种ROC22，同时云蔗99-596的宿根萌芽率显著高于其他品种；福农38号、柳城05-136、柳城03-1137、桂糖31号、粤甘42号、粤甘24号、闽糖86-05等品种的宿根萌芽率都超过了60%，表明这些品种在机收之后，具有较强的宿根萌芽能力。

2.3.2 不同品种机收后的宿根农艺性状和产量性状

从宿根的各品种个体农艺性状来看，如表6所示，福农38号的中前期长势较快，节间较长，因此株高是最高的，但是该品种属于中茎型，茎径一般，其单茎重为1.28 kg，属于中等水平；福农40号和粤甘42号属于大茎种，长势快，因此单茎较重；云蔗01-1413长势慢一些，但是茎径较粗，单茎重也较重，柳城05-136、桂糖31号、桂糖30号、柳城03-1137等品种属于中大茎，从株高、茎径等方面表现则比较均衡。桂糖29号分蘖太多，茎径较小，因此单茎重较低。个体的农艺性状主要由品种特性决定，反映的是长势快慢和茎径的大小，而决定单位面积产量则还要看群体的表现。

表5 机械收获宿根试验地的土壤平均紧实度

在产量性状方面，如表7所示，云蔗99-596有较高的宿根发株率，但是后期可能因为分蘖的原因，反而田间有效茎数并不是最多，因而产量不算太高，并且该品种属于中晚熟品种，糖分一般，因此产糖量也不是很高。而桂糖31号宿根萌芽率比云蔗99-596稍低一些，但凭借后期较强的分蘖，有效茎数最多，糖分也不错，因此桂糖31号的产量和产糖量为最高。柳城05-136、桂糖31号、桂糖30号、柳城03-1137等品种在宿根萌芽率、分蘖、长势、糖分等方面表现得比较均衡，因此他们的产量和产糖量也较高，比较稳定。粤甘24号虽然产量不高，但糖分较高；福农40号相反，产量较高，但是糖分相对较低。

图3 各供试品种在机械化收获后的宿根发株率

从各个品种的宿根总体情况来看，机械化收获对各个品种的宿根性影响差异显著，主要是在宿根出苗的环节影响较大。因收割机械重量较大，如果种植的行距与收割机轮距不匹配，就会造成轮子直接碾压蔗头的情况。本次机械化试验行距为1.3 m，基本符合CASE7000的2.5 m宽轮距的要求，但是在实际收割操作中，仍然会导致土层紧实度增加，影响甘蔗的宿根出苗。而柳城05-136、桂糖31号、桂糖30号、柳城03-1137等品种的宿根表现说明通过品种的筛选可以在一定程度上克服土壤紧实给宿根造成的影响。

表6 各品种宿根后的个体农艺性状表现

表7 各品种宿根后的产量性状表现

在今后甘蔗育种过程中，可以考虑人为模拟土壤的紧实度，以检验各优良株系的耐压性能，这也是为了选育出适宜机械化收获、机收宿根性强的品种的有效手段之一。

3 结论与讨论

3.1 结论

本试验表明，甘蔗收获后蔗地表层土壤紧实度随着土层深度成抛物线式上升，不同收获方式下的表层土壤紧实度差异显著，机械化收获的甘蔗地土壤紧实度显著大于人工收获；甘蔗的宿根发株率与土壤紧实度呈显著的负相关，机械化收获下的甘蔗宿根发株率显著低于常规的人工收获。

不同供试品种之间宿根性能差异显著，云蔗99-566在机械化收获后的宿根发株率最高，其后依次是福农38号、柳城05-136、柳城03-1137、桂糖31号、粤甘42号等；从机收后的宿根产量来看，桂糖31号最高，其后依次是福农38号、柳城05-136、柳城03-1137、粤甘24号等。综合来看，在所有供试品中，桂糖31号、福农38号、柳城05-136、柳城03-1137、粤甘24号这几个品种在机械化收获之后宿根性能相对较优。

3.2 讨论

甘蔗的宿根栽培是甘蔗生产中最重要的技术措施之一，在广西、云南等甘蔗产区，一般甘蔗宿根2～3年左右；而在粤西蔗区，一般宿根只有1～2年，每年只有1/3左右面积为宿根，2/3的面积为新植，这样在一定程度上增加了田间劳作和生产成本。在我们之前的甘蔗机械化收获作业过程中，发现机收之后甘蔗的宿根性能下降[4]，很大的原因是收割机械碾压导致土壤紧实的加大而导致宿根萌芽率降低，经过本文的研究表明，完全可以通过技术措施避免机收后蔗兜周围的土壤紧实度过大，从而提高甘蔗的宿根萌芽率。

选择适宜的品种，也是解决甘蔗农机农艺融合的关键环节之一[5]。各品种机收后的宿根性比较试验筛选出了几个相对适宜机械化栽培的品种。当然，这些品种绝不是生产上最适合机械化收获或者说收获后宿根性能最强的品种，今后的研究需要更大范围地试验和对比，筛选出更适宜机械化收获的品种。另外，在甘蔗育种过程中，今后可以考虑人工模拟土壤的紧实度，以检验各优良株系的耐压性能，这也是为了选育出适宜机械化收获、机收宿根性强的品种的有效手段之一。

结合本文试验的结果，为了提高甘蔗机械化收获后的宿根性能，提出以下几点技术措施，供机械化生产作业参考：

⑴尽量使甘蔗种植的行距与所使用的收割机轮距相匹配，如果采用CASE7000以上的大型收割机械，则其种植的行距应该为1.4～1.5 m；如果是CASE4000等中型的收割机械，种植行距应为1.2～1.3 m；目前湛江蔗区开始推广小型的收割机械例如河南洛阳辰汉4GQ-130或者日本松元机工MCH-15，种植行距可以窄至1.0～1.1 m。

⑵规范收割机以及运输车工作人员的操作，收割机的转弯、掉头均应该在机耕道上完成，而不是在田间；运输车应该严格与收割机并行，并且将轮胎刚好压在行间行走。

⑶选择耐压性强的品种，这些品种应该在紧实度比较高的情况下，依然能够保持较高的宿根萌芽率。而哪一些品种具有这样的特性，需要在育种或者生产当中进行更全面地考察和筛选。

[1] 陈超平，阳慈香，杨丹彤，等．甘蔗机械化收获系统的试验与分析[J]. 华南农业大学学报，2009，30(3)：107-109.

[2] 莫建霖，刘庆庭. 我国甘蔗收获机械化技术探讨[J]. 农机化研究，2013(3)：12-18.

[3] 王晓鸣，莫建霖．甘蔗生产机械化现状及相关问题的思考[J]. 农机化研究，2012，(10)：6-11.

[4] 张华，苏俊波，林兆里，等．机械化模式下不同追肥量对甘蔗品种产量的影响[J]. 热带作物学报，2012，33(8)：1354-1358.

[5] 张华，罗俊，袁照年，等．甘蔗机械化种植的农艺技术分析[J]. 中国农机化学报，2013，1(34)：78-81.

(本篇责任编校：李金玉)

Analysis of Sugarcane Ratooning Performance after Mechanized Harvest

SU Jun-bo1,2, KONG Ran1,2, LUO Lian-fang1, LI Dong-liang1,2
(1Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences South Subtropical Crops Research Institute, Zhanjiang, Guangdong 524091;2Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences Sugarcane Research Center, Haikou, Hainan 570100)

In order to investigate the performance of ratoon sugarcane harvested by mechanization and to screen out the varieties suitable for mechanized harvesting, we tested varieties from the national sugarcane research system, and analyzed the relationship between soil compaction and ratoon germination. The results indicated that the soil compaction of mechanical harvesting was significantly higher than that of manual harvesting; the relationship between soil compaction and ratoon germination was in significant negative correlation. Among the tested varieties, several varieties in the condition of higher soil compaction after mechanized harvest had relatively higher ratoon germination, including GuiTang31, FuNong38, LiuCheng05-136, LiuCheng03-1137 and YueGan24, showing the performance to adapt to the mechanical harvesting.

Sugarcane; Mechanization; Ratoon

S566.1

A

1005-9695(2016)06-0022-07

2016-11-15；

2016-12-16

农业部农业技术试验示范专项经费；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（No.1630062014003）

苏俊波(1978-)，男，助理研究员，研究方向：甘蔗栽培与耕作；E-mail：junbosu@126.com

苏俊波，孔冉，罗炼芳，等. 甘蔗机械化收获后的宿根性能分析[J]. 甘蔗糖业，2016(6)：22-28.