适应机械化收获的糖料蔗新品种种植行距及方式选择

王小明，韦增林，陈 碧，张亮曼，何奕响

(1.广西科技师范学院食品与生化工程学院，广西 来宾 546199；2.广西来宾市兴宾区甘蔗技术推广站，广西 来宾 546138；3.广西来宾市科技开发中心，广西 来宾 546199)

【研究意义】糖料蔗生产成本高和“用工荒”是当前制约我国蔗糖产业发展的两大因素，其中收获环节的成本占糖料蔗生产成本的比例最高，而收获环节恰好是机械化水平最低(2017年广西甘蔗机械化收获比例不足5 %)、劳动强度最大和生产效率最低的环节，尤其是劳动强度最大的收获作业环节劳动力严重不足[1]，用工荒问题日趋突显，严重影响制糖企业的生产效益。实现糖料蔗机械化收获，可使收获环节生产成本明显降低25 %～50 %[2-4]。已有研究表明，选择适宜的糖料蔗种植行距，既能适应机械化收获机对种植行距的要求，又能保持或达到较高的糖料蔗生产效益[5]。因此，分析适应机械化收获最小种植行距(120 cm)条件下人工种植和机械化种植各糖料蔗新品种的农艺性状和生产效益状况，对筛选适应120 cm种植行距的糖料蔗新品种及其种植方式具有重要意义。【前人研究进展】适宜的田间种植行距和种植方式有利于土壤养分分布和理化性质优化[6-7]，并通过促进作物的养分利用和生长发育，达到提高群体效益的目标[8]。步蕴法[9]研究表明，种植行距对某些作物产量、光合作用指标和田间小气候等具有显著影响。糖料蔗宽行种植不仅可改善蔗地透光通风条件，提高光合作用效率，还有利于糖料蔗田间管理等机械作业[10]。罗艺[11]研究显示，机械化种植方式的甘蔗单茎性状略优于人工种植方式，但机械化种植方式缺苗率高、有效株数少容易导致减产；机械种植行距为110 cm处理的甘蔗产量最高，但不同行距机械种植甘蔗的农艺性状、生理性状及产量品质等方面没有明显的规律性。谭裕模等[12]研究认为，在配套现代设施和管理措施条件下，广西糖料蔗可选择良种进行140 cm宽行种植或130 cm+50 cm宽窄行种植。秦培钊等[13]研究发现，生产上采用的120 cm种植行距是最适宜甘蔗机械化收割行距。【本研究切入点】我国广西、云南、海南、广东和贵州等糖料蔗主产省(区)常规的种植行距是100 cm及以下。为提高糖料蔗的机械化收获效益，国际上比较成熟的大功率甘蔗机械化收获机(如凯斯和约翰迪尔)均要求种植行距为120 cm及以上，当甘蔗种植行距小于120 cm时，甘蔗机械化收获机会碾压甘蔗行而不能通行作业或因导致甘蔗“破头率高”而降低宿根甘蔗出苗率[14]。目前，国内外针对120 cm行距人工种植和机械化种植条件下新品种桂糖49、福农41和桂柳05/136农艺性状和产量效益状况的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】以适应糖料蔗机械化收获的最小种植行距120 cm和糖料蔗新品种桂糖49、福农41和桂柳05/136为研究对象，采用120 cm行距人工和机械化种植两种方式，以100 cm行距人工种植方式为对照，测定分析不同种植行距和方式下各甘蔗品种的出苗率、分蘖率、螟虫为害节率、生长速度、株高、茎径、理论产蔗量、蔗糖分含量、理论产糖量、伸长期的叶绿素含量和净光合速率(Pn)，为筛选适应机械化收获行距(120 cm)的糖料蔗新品种及其种植方式提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验基地概况

试验于2017年2月至2018年3月在广西来宾市兴宾区良塘双高糖料蔗生产基地进行。该基地属南亚热带向中亚热带过渡地带，春夏秋季温度较高，冬春季稍干旱，夏秋季多大暴雨；年均气温约21 ℃，年均降水量约1300 mm，年日照时数约1500 h；基地面积30 hm2，地势平坦，土壤为砂质壤土，肥力条件中等且均匀，pH偏酸，有机质和总氮等土壤养分含量偏低[15-16]，前茬作物为甘蔗。

1.2 试验材料

新台糖22号、桂糖49、福农41和桂柳05/136 4个糖料蔗品种均购自广西南宁市和来宾市个体户的蔗种繁育基地。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 采用小区试验，随机区组排列，其中设A0为100 cm行距人工种植(对照，CK)处理，A1为120 cm行距人工种植处理，AM为120 cm行距机械化种植处理。每处理设3个平行，每个平行种植面积约0.0333 hm2。试验地糖料蔗于2017年2月8日下种，机械种植采用2CZ-2甘蔗种植机(江苏富来威公司)，人工种植与机械化种植的下种量基本相同(约15 t/hm2)。施用杀虫双防治地下害虫，施肥、中耕、除草和培土等田管措施基本相同。在糖料蔗种植期、出苗期、分蘖期、伸长期、工艺成熟期和收获期记载物候状况及施肥、喷药和除草等田间管理情况。

1.3.2 测定项目及方法 在苗期采集数据计算出苗率和分蘖率，7-9月连续3个月采集数据计算月平均生长速度，7-10月分4次采集叶绿素含量和Pn数据，取平均值，在收获期采集数据计算螟虫为害节率、有效株数、株高、茎径、单茎重和田间锤度，以折算理论产蔗量和理论产糖量。

数据采集方法：每处理取3个平行，每个平行采用对角线法取3个平行样点，在整个数据采集周期内样本数固定不变，每个平行样点随机取10米进行糖料蔗理论测产、随机取5～8株糖料蔗送样分析蔗糖分含量，各处理区所采集的数据取平均值；有效株数为每个平行样点计数0.0067 hm2糖料蔗的总有效株数；参考张宪政[17]的方法测定叶绿素含量，取平均值；采用便携式光合作用测量系统(美国)测定Pn，取平均值；株高为每个样点测量20株糖料蔗高度的平均值；茎径为用游标卡尺量取每个样点20株糖料蔗蔗株茎上、中、下部3点节间直径，计算平均值；单茎重=茎径2×株高×0.7854/1000 ；理论产蔗量=单茎重×有效株数/1000；田间锤度为从测量单茎重的糖料蔗中随机选取10株，在每株中部钻取蔗汁，用手持锤度计测得的数值，取平均值；蔗糖分含量=平均田间锤度×1.0825-7.703 %；理论产糖量=蔗糖分含量×理论产蔗量。

1.4 统计分析

试验数据采用Excel 2010进行统计和制图，以SPSS 18.0进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植行距及方式对糖料蔗出苗率和分蘖率的影响

由表1可知，各品种A0与A1处理的出苗率均无显著差异(P>0.05，下同)；除桂糖49外，其他品种AM处理的出苗率均显著低于A0和A1处理(P<0.05，下同)，其中，桂柳05/136 AM处理的出苗率比其A0处理低6.74 %(绝对值，下同)，新台糖22号AM处理的出苗率比其A0处理低5.75 %，福农41 AM处理的出苗率比其A0处理低2.74 %，桂糖49 AM处理的出苗率比其A0处理低1.00 %，而桂柳05/136、新台糖22号和桂糖49 A1处理的出苗率与各自的A0处理相比，分别降低2.67 %、2.02 %和1.96 %。说明120 cm行距机械化种植的出苗率(除桂糖49外)均显著低于人工种植的出苗率，即机械化种植对蔗芽有一定损伤，或者蔗地起伏不平导致机械化种植深度不一致而影响出苗率，其中对桂柳05/136和新台糖22号出苗率的影响相对较大。

表1 不同种植行距及方式糖料蔗的出苗和分蘖情况

注：同一品种同列数据后不同小写字母表示差异显著(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 不同种植行距及方式糖料蔗的螟虫为害节率和生长速度比较

桂糖49和福农41 A0、A1和AM处理的分蘖率差异不显著，但均以A0和AM处理高于A1处理；新台糖22号AM处理的分蘖率高于A1和A0处理，其中与A1处理差异不显著，但A1和AM处理显著高于A0处理；桂柳05/136 AM处理的分蘖率显著高于A0和A1处理，A0与A1处理间差异不显著。其中，桂柳05/136 AM和A1处理的分蘖率与A0处理相比分别提高3.51 %和0.95 %，新台糖22号AM和A1处理的分蘖率与A0处理相比分别提高4.73 %和3.04 %。说明120 cm行距下机械化种植包括开沟、施肥、下种、盖膜等环节同步完成更有利于土壤保水保肥，从而促进糖料蔗苗期的分蘖，其中对桂柳05/136和新台糖22号分蘖率的促进作用相对较大。

2.2 不同种植行距及方式对糖料蔗螟虫为害节率和生长速度的影响

由表2可知，各品种A0处理的螟虫为害节率总体上高于A1和AM处理(桂柳05/136的A0处理低于A1处理外)。其中，新台糖22号A0处理的螟虫为害节率显著高于A1和AM处理，而其他品种A0处理的螟虫为害节率与A1和AM处理无显著差异；除新台糖22号外，其他3个品种AM处理的螟虫为害节率均最低。说明窄行距可能比宽行距更有利于螟虫生存、繁殖和为害，其中100 cm行距人工种植新台糖22号更有利于螟虫生存、繁殖和为害，而120 cm行距机械化种植的各品种受螟虫为害相对较轻。

各品种A0处理的生长速度均低于A1和AM处理，且除桂糖49外，其他品种A0处理的生长速度均显著低于A1和AM处理，而A1处理的生长速度与AM处理间差异不显著。说明糖料蔗宽行距种植的生长速度比窄行距种植更快，即宽行距有利于糖料蔗通风透气和进行光合作用，从而促进其生长。A1和AM处理生长速度最快的品种均为桂柳05/136(分别为60.7和59.2 cm/月)，说明从生长速度来看，桂柳05/136是比新台糖更适合120 cm行距人工种植和120 cm行距机械化种植的甘蔗新品种。

2.3 不同种植行距及方式对糖料蔗产量构成因素的影响

由表3可知，各品种A0处理的有效株数均显著多于A1和AM处理，AM处理的有效株数最少，但与A1处理差异不显著，其中，新台糖22号A1和AM处理的有效株数分别比A0处理少5076和6347株/hm2，桂糖49 A1和AM处理的有效株数分别比A0处理少2594和4323株/hm2，福农41 A1和AM处理的有效株数分别比A0处理少5190和7491株/hm2，桂柳05/136 A1和AM处理的有效株数分别比A0处理少4697和5604株/hm2，表明120 cm行距人工和机械化种植比100 cm行距人工种植在有效株数上处于明显劣势，但120 cm行距人工和机械化种植福农41和桂柳05/136的有效株数与新台糖22号120 cm行距人工和机械化种植的有效株数差异不明显。

表3 不同种植行距及方式糖料蔗的产量构成因素比较

各品种A0处理的株高均最小，AM处理的株高均最大，其中，新台糖22号A1和AM处理的株高显著大于A0处理，桂糖49 AM处理的株高显著大于A0和A1处理；福农41和桂柳05/13 A0、A1和AM处理的株高间无显著差异，即种植行距和种植方式对该2个品种的株高影响不明显；A1和AM处理株高最大的品种均为桂糖49，株高最小的品种均为福农41，而各处理中只有桂糖49的株高略大于新台糖22号。

在茎径方面，桂柳05/136 A1和AM处理显著大于A0处理，A1和AM处理间差异不显著，说明120 cm行距机械化种植桂柳05/136更有利于其茎径增粗；桂糖49、福农41和桂柳05/13的A0、A1和AM处理间无显著差异，表明种植行距和种植方式对该3个品种的茎径影响不明显。

2.4 不同种植行距及方式对糖料蔗产量状况的影响

由表4可知，各品种A0处理的理论产蔗量均显著高于A1和AM处理，而A1处理的理论产蔗量总体上高于AM处理，但差异不显著，表明以100 cm行距进行糖料蔗人工种植比以120 cm行距进行人工和机械化种植在理论产蔗量上具有明显优势，120 cm行距人工种植的理论产蔗量总体上也比机械化种植具有一定优势(桂柳05/136除外)。

各品种A0处理的蔗糖分含量总体上均低于A1和AM处理(桂糖49除外)，表明以120 cm行距进行糖料蔗人工和机械化种植均比以100 cm行距进行人工种植在蔗糖分含量上具有较明显优势；桂糖49和福农41号A1处理的蔗糖分含量均高于AM处理，其中桂糖49 A1处理的蔗糖分含量显著高于AM处理；新台糖22号和桂柳05/136 A1处理的蔗糖分含量均低于AM处理，但差异不显著。说明各品种120 cm行距人工与机械化种植在蔗糖分含量上存在一定差异。

各品种A0处理的理论产糖量除桂糖49外均高于A1和AM处理。其中，福农41号A0处理显著高于AM处理，其他3个品种A0、A1和AM处理间无显著差异，说明本研究的种植行距和种植方式对新台糖22号、桂糖49和桂柳05/136的产糖量影响不明显。从表4还可看出，4个糖料蔗品种AM处理的理论产糖量排序为桂柳05/136>福农41>新台糖22号>桂糖49，且桂柳05/136 AM处理的理论产糖量明显高于新台糖22号、桂糖49和福农41，表明桂柳05/136比新台糖22号更适应120 cm行距机械化种植。

2.5 不同种植行距及方式对糖料蔗光合作用指标的影响

由表5可知，各品种的叶绿素含量和Pn均以A0处理最低，且均显著低于A1和AM处理，而A1与AM处理差异不显著，表明以120 cm行距进行甘蔗人工和机械化种植在提高叶绿素含量和Pn方面比以100 cm行距人工种植具有明显优势。各品种的叶绿素含量和Pn排序总体上表现为A1处理>AM处理>A0处理，与蔗糖分含量的表现一致，表明120 cm的种植行距更有利于提高糖料蔗的叶绿素含量和Pn。

表4 不同种植行距及方式糖料蔗的产量状况

表5 不同种植行距及方式糖料蔗的光合作用指标

3 讨 论

本研究结果表明，人工种植糖料蔗品种新台糖22号、桂糖49、福农41和桂柳05/136的出苗率间无显著差异，且除桂糖49外其他品种人工种植的出苗率均显著高于机械化种植的出苗率，应与机械化种植对蔗芽有一定损伤或蔗地起伏不平导致机械化种植深度不一致而影响出苗有关，与张华等[18]研究认为机械下种时甘蔗种茎伤芽率略高的观点相似；除福农41外，120 cm行距机械化种植的分蘖率总体上略高于100 cm行距人工种植，与农宏臻等[19]研究认为宽行距有利于糖料蔗分蘖的观点一致；100 cm行距人工种植各品种糖料蔗的螟虫为害节率总体上高于120 cm行距人工和机械化种植，与夏银果等[20]认为改良蔗田环境条件可抑制害虫发生和为害的研究结果相似。

本研究中，各品种100 cm行距人工种植糖料蔗的生长速度均低于120 cm行距人工和机械化种植糖料蔗，表明适宜的种植密度可增加群体叶面积指数，促进甘蔗生长，从而影响产品品质构成因素的性状表现[21-23]；各品种100 cm行距人工种植糖料蔗的有效株数均显著多于120 cm行距人工和机械化种植糖料蔗，表明100 cm行距人工种植糖料蔗在有效株数上比120 cm行距人工和机械化种植具有更明显的优势，与谭裕模等[12]发现糖料蔗有效株数和蔗茎产量随行距的加宽呈降低趋势的研究结果一致；各品种100 cm行距人工种植糖料蔗的株高和茎径均小于120 cm行距人工和机械化种植糖料蔗，与农宏臻等[19]研究认为株高与行距宽窄呈轻微负相关、株高随着行距的增加而降低的观点存在差异；各品种100 cm行距人工种植糖料蔗的理论产蔗量均显著高于120 cm行距人工和机械化种植糖料蔗，表明在理论产蔗量上100 cm行距人工种植糖料蔗比120 cm行距人工和机械化种植具有更明显优势，与丘立杭等[23]研究认为糖料蔗产量随着种植密度的增加而提高的观点相符。

已有研究表明，密植过度会导致甘蔗单茎重下降[24]，加剧甘蔗或玉米对光、水和养分等的竞争，导致代谢消耗增大，抑制同化作用进行，不利于其生长发育，影响产量形成[22，25-26]。本研究结果与上述研究结果不一致，除福农41外其他3个糖料蔗品种A0、A1和AM处理的理论产糖量间无显著差异，种植行距(100或120 cm)和种植方式(人工种植或机械化种植)对新台糖22号、桂糖49和桂柳05/136理论产糖量的影响不明显，说明本研究的种植行距较合理。丘立杭等[24]研究发现，甘蔗的种植密度与锤度呈极显著负相关，本研究结果与其相似，各品种100 cm行距人工种植糖料蔗的蔗糖分含量总体上均小于120 cm行距人工和机械化种植糖料蔗(除桂糖49外)；4个糖料蔗品种的叶绿素含量和Pn排序总体上表现为A1处理>AM处理>A0处理，与李纪潮等[27]发现叶绿素含量随着行距加宽而增加、宽行距甘蔗光合作用因光照充足而增强的研究结果一致。

4 结 论

120 cm行距机械化种植桂柳05/136的理论产蔗量、蔗糖分含量和理论产糖量均明显高于新台糖22号，因此桂柳05/136是比新台糖22号更适应120 cm行距机械化种植的甘蔗新品种。