海藻素对甘蔗不同栽培品种生长和产量影响的初探

2019-05-11陈迪文敖俊华周文灵荆红利赵尊康黄振瑞

甘蔗糖业 2019年2期

陈迪文，敖俊华，周文灵，荆红利，赵尊康，黄振瑞，沈宏，江永*

(1广东省生物工程研究所(广州甘蔗糖业研究所) 广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室，广东广州510316；2华南农业大学资源与环境学院，广东广州510642；3广西大学农学院，广西南宁530004)

0 引言

海藻是一种丰富的海洋资源，其化学成分复杂，种类多，用途非常广泛[1-3]。海藻素(海藻提取物)是从海藻中提取出具有生物活性的一类天然物质，含有多种矿质营养元素，含有褐藻糖胶、海藻多糖、糖醇、氨基酸、维生素、甜菜碱以及酚类化合物等，此外还含有生长素、细胞激动素、赤霉素等植物生长调节物质[4]，从20世纪90年代开始广泛应用于农业领域[5-8]。海藻素作为一类生物刺激素既可单独对作物施用，也可与肥料配施，不仅可以调理土壤[9-10]，提高养分利用效率[11]，促进植物生长发育[12-14]，还可以提高作物的抗旱、抗寒等抗逆性[15-17]，目前国内外在多种作物上应用海藻素均表现出良好的效果[18]。甘蔗是世界上最主要的糖料作物，也是我国最重要的糖料作物，对于我国食糖生产提供有力保障[19]。在甘蔗上我们先前做过一些海藻素相关研究的结果也表明，海藻素对于促进甘蔗生长，提高甘蔗抗旱性方面有较好的作用[20-23]。而由于同一种作物不同栽培品种之间存在多方面的差异，是否对于海藻素有相同的响应尚不清楚，因此，为了探讨不同甘蔗品种对于海藻素的响应程度及海藻素对于不同甘蔗栽培品种生长的影响差异，本研究采用喷施的方式将海藻素应用于甘蔗叶面，研究不同甘蔗栽培品种在施用海藻素后的生长变化情况，为海藻素在甘蔗生产上的应用提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 供试材料

甘蔗品种：粤糖09-13(海蔗22号)、福农41号、桂糖 02-467、粤糖 00-236、崖城 07-71、ROC22、粤糖 03-393(粤糖 60号)和粤糖 93-159，除了崖城07-71外，其余均为商品大田栽培品种。

本试验所用海藻素由广州申晶雅农业科技有限公司提供，为液态海藻提取物(海藻酸含量≥20 g/L)。试验地点为广东省生物工程研究所(广州甘蔗糖业研究所)广州本部田间试验区，试验区土壤基本理化性质：pH 5.01，全氮0.68 g/kg，全磷0.37 g/kg，全钾2.72 g/kg，有机质18.49 g/kg。

1.2 试验处理设置

采用微型小区试验，每个小区面积3 m2，种植1行，长3 m，行距1 m。试验甘蔗于2017年1月3日下种，每个小区种植30个健康种茎芽。出苗后于3月9日每小区定苗24株。在3月20日和5月15日分别进行施肥，肥料总的用量为尿素30 kg/hm2，15:15:15复合肥1500 kg/hm2，2次施用比例为1:2。在甘蔗分蘖后期至伸长前期，于 5月 30日和 6月15日分别用海藻素和清水(对照)进行处理。海藻素用量为3 L/hm2，稀释300倍通过喷雾器进行叶面喷雾，每个处理重复3次，喷雾时处理之间用塑料板进行隔档。

1.3 调查项目及方法

以甘蔗株高变化情况测定甘蔗生长速率：从处理当天开始，每一个月测量一次株高，从5月30日直至10月30日，并计算每个月株高净增长厘米数除以天数即得甘蔗生长速率(cm/d)。甘蔗于12月25日收获，收获时测量茎径、株高及单茎重和小区产量，株高测定用株高尺测量蔗茎底端至甘蔗叶片最高可见肥厚带的高度，每个小区固定测量第1至第15株，单茎重为每个小区取 15条称重计算均值，小区产量为每个小区全部甘蔗茎重量总和。所有数据通过Excel整理收集，采用SPSS 19.0进行统计分析，方差分析采用邓肯多重比较。

2 结果与分析

2.1 海藻素对不同甘蔗栽培品种生长速率的影响

从表1可以看出，大部分甘蔗品种生长速率从6月到 8月一直在增加，8月份生长速率最快，如ROC22的生长速率达到1.27～1.32 cm/d，9月开始所有品种生长速率逐渐下降，10月则进一步下降，不同品种之间有一定差异。从施用海藻素与对照处理之间的生长速率差异来看，6月份各个品种的 2个处理之间均无显著差异，从7月开始，部分品种开始表现出显著差异，如粤糖09-13、福农41号、桂糖02-467、ROC22和粤糖02-393，而粤糖00-236、崖城 07-71、粤糖 93-159仍然没有差异，8月份的处理间差异进一步加大，具有差异的品种也增多，而9月份则只有福农41号和粤糖93-159在处理间的生长速率存在显著差异，到10月份除粤糖93-159之外其他品种甘蔗处理间的生长速率均无显著差异。从处理后5个月生长速率的平均值可知，所有甘蔗品种在施用海藻素之后的生长速率比对照均得到提升，提升幅度在 7.18%～18.26%之间，说明海藻素对于不同甘蔗品种生长均具有促进作用，但品种之间存在一定的差异。

2.2 海藻素对甘蔗不同栽培品种农艺性状的影响

根据收获时对各个农艺性状的测量结果(表 2)可知，各个甘蔗品种在施用海藻素处理后株高均高于对照，增幅为3.82%～8.41%之间，增幅最大的品种为福农41号，另外粤糖09-13、桂糖02-467、粤糖03-393、ROC22和粤糖93-159均比对照提高10 cm以上，达到显著性差异，说明海藻素对于促进甘蔗株高有积极作用。各个甘蔗品种茎径在施用海藻素后比对照有一定的增加，增幅在0.94%～4.48%之间，但与对照处理的差异不显著。从单茎重的结果可以发现，施用海藻素处理对多个品种均有提高作用，其中粤糖09-13、福农41号、粤糖93-159提高幅度均超过9%，粤糖00-236和崖城07-71提高幅度相对较低。

表1 海藻素对不同甘蔗栽培品种生长速率的影响单位：cm/d

表2 海藻素对甘蔗不同栽培品种农艺性状的影响

2.3 海藻素对甘蔗不同栽培品种产量的影响

从表3可以看出，施用海藻素对多个甘蔗栽培品种的产量均有显著提高，提高幅度在 4.30%～10.66%之间，平均提高8.55%，除粤糖00-236和崖城07-71的2个品种之外其余品种施用海藻素处理产量均显著高于对照，其中提高幅度最高的为粤糖09-13，其次是粤糖03-393和ROC22。我们将施用海藻素能显著增产的甘蔗栽培品种定义为高响应型，包括粤糖 09-13、福农 41号、桂糖 02-467、ROC22、粤糖03-393和粤糖93-159，这些栽培品种对海藻素响应程度高，增产效果好；将施用海藻素对增产不显著的甘蔗栽培品种定义为低响应型，包括粤糖00-236和崖城07-71，这些栽培品种对海藻素响应程度低，增产效果不显著。

3 讨论与结论

本研究结果表明，不同甘蔗栽培品种在施用海藻素之后的生长速率比对照处理得到不同程度的提升，株高、茎径、单茎重等各方面性状及产量均有不同程度提高。这主要原因是由于海藻素中除了含有一定量的中微量营养元素之外，还含有如植物生长素、细胞分裂素、赤霉素等多种有利于促进植物生长的活性物质[1,3,24]，前人在多种作物上的应用研究表明其对于促进作物生长、提高作物抗逆性及改善品质方面均有良好效果[16,25-26]。同时，与其他作物一样，不同品种的甘蔗由于其自身基因型差异，在生长及对于养分吸收利用等方面均存在一定差异。

因此，本研究中不同栽培品种对于海藻素的响应程度不一，从而产量提升幅度存在差异，有的响应程度高，产量提高幅度则大，仅从本研究中选取的8个品种来看，其中有6个栽培品种都对海藻素响应程度高，能显著提高产量，响应程度低的2个品种中崖城 07-71为含有斑茅血缘的甘蔗育种亲本材料，其可能由于自身基因型的差异而对海藻素的响应程度低。总体来说，海藻素对于甘蔗产量提升具有积极作用。

对于农药、化肥等农用制剂来说，不同的施用方式对于作物的效果是不同的，常用的肥料施用方式有沟施、撒施、滴灌、喷雾及淋施等。本研究中海藻素的施用方法是采用叶面喷雾的形式，主要考虑到一方面海藻素本身的液体属性，适合作为液体肥施用，另一方面甘蔗大多种植在缺水的旱坡地，在甘蔗生产上也很少采用喷灌或者滴灌的水肥一体化设备，而人工浇灌或者淋施也难以实现，因此通过叶面喷雾是比较适当的方式，由于试验小区面积非常小，采用人工喷雾方便操作。同时由于甘蔗中后期植株高大，无法人工施肥操作，而随着无人机在农业上的应用普及，海藻素也可以通过无人机喷施的方式进行应用[21]，因此本试验处理选择在生长中期进行。另外，本研究只关注了海藻素对于甘蔗产量的影响，未调查分析海藻素对于甘蔗糖分方面的影响，因此下一步将探讨海藻素对于甘蔗糖分的影响进行试验。