种植密度对甘蔗单芽生长发育及产量的影响

2021-03-24吴凯朝邓智年黄成丰黄海荣李毅杰刘晓燕王维赞

甘蔗糖业 2021年1期

关键词：产糖量出苗率农艺

徐　林，吴凯朝，邓智年，庞　天，黄成丰，黄海荣，李毅杰，刘晓燕，王维赞*

【糖料与糖料生产】

种植密度对甘蔗单芽生长发育及产量的影响

徐林1,2,3，吴凯朝1,2,3，邓智年1,2,3，庞天1,2,3，黄成丰1,2,3，黄海荣1,2,3，李毅杰1,2,3，刘晓燕1,2,3，王维赞1,2,3*

(1广西农业科学院甘蔗研究所，广西南宁 530007；2广西甘蔗遗传改良重点实验室，广西南宁 530007；3农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室，广西南宁 530007)

为不断完善甘蔗单芽种植技术，加快推进甘蔗良种产业化进程，有效降低生产成本，促进甘蔗产业可持续发展，本研究以桂糖49号为试验材料，研究不同种植密度对甘蔗单芽生产的影响。结果表明：随着种植密度增加，各农艺性状指标均呈现先上升后下降的趋势，T3处理(5芽/m)种植密度表现最佳，其出苗率、分蘖率和有效茎数与其他处理均达到极显著(＜0.01)差异；不同种植密度对甘蔗可溶性蛋白质、可溶性糖、丙二醛含量和脯氨酸含量未达到显著性影响；甘蔗抗倒能力强弱表现为T4＞T3＞T2＞T5＞T1＞T6；不同种植密度下甘蔗品质无明显变化规律，但产量和产糖量表现出显著性差异，其中T3处理(5芽/m)可获得最佳产量(83.85 t/hm2)和产糖量(13.44 t/hm2)。综合分析得出：桂糖49号甘蔗单芽适宜种植密度为5～6芽/m。该结果可为甘蔗单芽种植技术的推广提供参考依据。

甘蔗；种植密度；单芽；农艺性状；产量

0 引言

甘蔗是我国重要的糖料经济作物之一，甘蔗产业的发展不仅关系到广大蔗农和糖业产业工人的经济收益，也关系到社会的经济发展[1-3]。然而我国甘蔗生产面临的瓶颈问题是生产成本高、全程机械化生产程度较低，究其原因，主要是受农机农艺融合程度、种植模式等因素的制约[4-6]。甘蔗单芽种植技术是在甘蔗种茎工厂化生产及包衣的基础上，配套精量机械种植等技术的现代甘蔗生产模式，主要应对目前我国甘蔗种植下种量大、种植效率低、成本高、种茎质量较差等问题，该技术的应用和推广对加快推进甘蔗良种产业化进程，有效降低生产成本，促进甘蔗产业可持续发展具有重要作用。

种植密度是作物生长过程中的关键影响因素，适宜的种植密度能提高作物养分和光能利用效率，形成最佳的群体结构而发挥增产提质的潜力[7]，提高植株的抗性[8-9]，是提高作物产量的重要途径之一[10-12]。不同生态蔗区和不同甘蔗品种对种植密度的要求不同[13]，其甘蔗出苗率、分蘖率、茎径、有效茎数等农艺性状指标以及最终的产量和品质因不同品种特性而表现不一致[14-16]。如桂辐98-296随着种植密度的增加，出苗率、有效茎数和蔗茎产量有所提高，茎径和分蘖率逐渐下降，其蔗茎产量在种植密度为6.75万芽/hm2时最高[17]；不同甘蔗新品种，甘蔗的出苗率随着其种植密度的增加呈先上升后下降的趋势，其蔗茎产量、有效茎数随其种植密度的增加而增大，而其分蘖率、成茎率、茎径随着种植密度的增大而下降[18]；桂糖29号种植密度研究表明，有效茎数与产量成正相关[19]。因此，适宜的种植密度对甘蔗单芽生产的产量和品质，以及降低生产成本至关重要。本试验以广西蔗区主推的桂糖49号甘蔗单芽种茎为材料，研究不同种植密度对甘蔗农艺性状、生理生化指标、品质和产量等影响，筛选适宜的种植密度，为甘蔗单芽种植技术推广应用提供数据支撑和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为桂糖49号健康种苗F1代种茎，采用高效可控精准气动甘蔗切种机切种[20]，单芽种茎长度均为3 cm。

1.2 试验时间和地点

甘蔗种植时间：2019年4月26日，试验地点：广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所试验场。

1.3 试验设计及田间管理

1.3.1 试验设计

试验采用随机区组设计，6个处理(见表1)，3个重复，每个小区种植5行，行长7 m，行距1.2 m，小区面积42 m2。

表1　不同处理设置表

1.3.2 田间管理

包衣处理：咪鲜胺0.005%、多菌灵0.08%、噻虫嗪0.03%、苯醚甲环唑0.04%和代森锌0.06%与清水按1︰1制成。根据不同处理，将切好的甘蔗单芽种茎用网袋装好，浸种15 min。

田间管理：将包衣后的甘蔗单芽种茎品字型排放于行沟中，施基肥、盖土、覆盖地膜，出苗后接膜、追肥、培土等，各处理田间管理一致。基肥：N︰P︰K(18︰22︰5) 300 kg/hm2；分蘖初期追施N︰P︰K(18︰22︰5) 300 kg/hm2，拔节初期大培土N︰P︰K(20︰8︰15) 1125 kg/hm2。

1.4 测定指标

1.4.1 农艺性状指标

测定不同处理下甘蔗生长的相关农艺性状指标，包括出苗率、分蘖率、株高、茎径、有效茎数等；调查甘蔗倒伏率；收获时测量甘蔗实产。

1.4.2 生理生化指标

取不同处理下甘蔗+1叶测定甘蔗伸长期生理生化指标，包括可溶性蛋白(考马斯亮蓝G-250比色法[21])、可溶性糖(蒽酮比色法[22])、丙二醛(硫代巴比妥酸法[23])和脯氨酸(酸性茚三酮显色法[24])。

1.4.3 甘蔗品质和产量

取样测定甘蔗成熟期品质，包括蔗汁重力纯度、蔗汁锤度和甘蔗蔗糖分，蔗汁重力纯度、甘蔗蔗糖分等指标采用上海般特WZZ-ZSS自动旋光仪测定(旋光法)，蔗汁锤度采用日本ATAGO公司的数显锤度计测定；称取小区田间实际产量，产糖量(%)=实际产量×甘蔗蔗糖分。

1.5 数据处理

本试验所有数据均为3次重复均值，数据采用Excel 2010软件完成试验数据统计分析，并采用SPSS 18.0数据分析处理软件对试验数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 种植密度对甘蔗出苗率、分蘖率、株高、茎径和单位有效茎数的影响

从表2可以得知，不同种植密度处理下甘蔗单芽的出苗率存在一定差异，出苗率由高到低表现为T3＞T1＞T2＞T4＞T5＞T6，T3出苗率达到83.4%，比T4、T5和T6分别高9.0%、14.1%和34.7%，T1、T2和T3处理之间未达到明显差异，但这3个处理与T4、T5和T6达到显著(＜0.05)或极显著(＜0.01)差异；分蘖率由高到低表现为T3＞T2＞T1＞T4＞T5＞T6，其中T1、T2和T3之间未达到显著差异，与T4、T5和T6达到显著(＜0.05)或极显著(＜0.01)差异，T3比分蘖率最低的T6高38.7%；种植密度对甘蔗单芽的株高和茎径影响不大，其中T3处理略优于其他处理，各处理间株高和茎径无明显变化规律，且未达到显著差异；不同处理下，甘蔗有效茎数表现为T3＞T2＞T4＞T5＞T6＞T1，T3与T5、T6和T1之间达到极显著(＜0.01)差异，T4、T5、T6和T2之间未达到显著差异，T3有效茎数比T1多24.7%。甘蔗出苗率、分蘖率、株高、茎径和有效茎数随着种植密度的增大表现出先上升后下降的趋势，各农艺性状指标T3处理表现为最大值。

表2　不同处理下甘蔗生长农艺性状指标

注：表中各数据表示为平均值±标准差；同列数据后标注的不同小写字母表示差异显著(＜0.05)，不同大写字母表示差异极显著(＜0.01)，下同。

2.2 种植密度对甘蔗伸长期可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、丙二醛含量和脯氨酸含量的影响

由表3分析得出，不同种植密度处理下，甘蔗伸长期生理生化指标均有一定差异。可溶性蛋白含量由高到低表现为T2＞T3＞T1＞T4＞T5＞T6，各处理间未达到显著差异；可溶性糖含量表现为T1＞T3＞T2＞T5＞T6＞T4，各处理间未达到显著差异；丙二醛含量表现为T4＞T1＞T5＞T6＞T2＞T3，各处理间未达到显著差异；脯氨酸含量表现为T3＞T5＞T1＞T4＞T6＞T2，T3处理的脯氨酸含量略高于其他处理，但各处理间仍未达到显著差异。从甘蔗单芽伸长期生理生化指标的表现来看，各处理间无明显变化规律，种植密度对甘蔗生理生化指标的影响不大。

2.3 种植密度对甘蔗倒伏的影响

不同种植密度对甘蔗群体结构的影响不一致，甘蔗倒伏情况也有差异。从表4可以看出，T3和T4的甘蔗倒伏率最低，分别为1.17%和1.12%，与其他处理均达到极显著(＜0.01)差异；倒伏率最高的为T6，达到13.30%，比T1、T2、T3、T4和T5分别高4.64%、6.85%、12.13%、12.18%和6.23%，抗倒伏力由强到弱排名为T4＞T3＞T2＞T5＞T1＞T6。

2.4 种植密度对甘蔗品质、产量及产糖量的影响

品质、产量及产糖量是甘蔗最重要的生产指标。从表5中分析得出，不同处理下甘蔗蔗汁重力纯度表现为T6＞T4＞T3＞T2＞T5＞T1，各处理间蔗汁重力纯度无明显变化规律，且未达到显著差异；蔗汁锤度表现为T6＞T4＞T2＞T3＞T5＞T1，T6与T1之间达到极显著(＜0.01)差异，T2、T3、T4和T5蔗汁锤度含量接近，无显著差异；甘蔗蔗糖分含量由高到低表现为T6＞T4＞T3＞T5＞T2＞T1，各处理间未达到显著差异，T6处理的甘蔗品质略优于其他处理。甘蔗产量表现为T3＞T2＞T4＞T5＞T6＞T1，其中T3处理产量达到83.85 t/hm2，比T1、T5和T6分别高17.8%、14.7%和14.7%，达到显著差异(＜0.05)；T3、T2和T4处理之间未达到显著性差异。甘蔗产糖量取决于产量和甘蔗蔗糖分的综合表现，不同处理下甘蔗产糖量由高到低为T3＞T2＞T4＞T6＞T5＞T1，T3产糖量最高为13.44 t/hm2，与T1、T5比达到显著性差异(＜0.05)，未达到极显著(＜0.01)差异。结合产量和产糖量表现，T3表现最佳，其次为T2和T4。

表3　不同处理下甘蔗伸长期生理生化指标

表4　不同处理对甘蔗倒伏的影响

3 结论

表5　不同处理下甘蔗品质和产量表现

⑴不同种植密度对甘蔗农艺性状具有一定的影响，随着种植密度增加，各农艺性状指标均呈现先上升后下降的趋势，T3处理表现最佳，其出苗率、分蘖率和有效茎数与其他处理均达到显著或极显著差异，株高和茎径受种植密度影响不大。

⑵不同种植密度对甘蔗生理生化指标影响不大，各处理间可溶性蛋白质、可溶性糖、丙二醛含量和脯氨酸含量无明显变化规律，且未达到显著性差异。

⑶不同种植密度对甘蔗倒伏有一定影响，其中T4和T3处理抗倒能力较强，甘蔗抗倒能力强弱随种植密度增加先上升后下降。

⑷种植密度对甘蔗单芽品质无明显影响，但不同处理下产量和产糖量随着种植密度增加表现出先上升后下降趋势，其中T3表现最佳，其次为T2。

4 讨论

农艺性状是甘蔗产量的基础，对甘蔗产量的形成起到决定性的作用[25]。本试验研究表明，甘蔗单芽农艺性状指标随着种植密度的增加而呈现出先上升后下降的趋势，T3处理(5芽/m)表现最佳，种植密度太稀或者太密均不利于甘蔗生长，这与甘蔗合理密植能有效促进甘蔗生长发育研究结果一致[26]。不同处理下，甘蔗单芽伸长期叶片生理生化指标受种植密度的影响不大，且未出现明显变化规律，这可能是甘蔗伸长初期后，降雨稀少，甘蔗受旱严重，甘蔗生长受到影响导致部分试验结果差异不大。不同种植密度形成的群体结构不一样，当甘蔗遇到强风或强降雨时，抗倒能力也不一致。本试验研究初步调查了不同种植密度下甘蔗倒伏情况，发现T4处理(6芽/m)抗倒能力最强，其次是T3(5芽/m)，种植密度太稀和太密都可能增加甘蔗倒伏风险，但甘蔗倒伏受多种因素影响[27]，其具体因素有待进一步验证。不同种植密度对甘蔗品质影响不大，其结果与甘蔗生理生化指标变化趋势一致，可推测甘蔗品质主要与甘蔗内含物的形成有关。产量是甘蔗最重要的指标，直接影响政府、企业和农民收益，是甘蔗育种的最终目标。本试验研究表明，不同种植密度对甘蔗产量和产糖量具有明显影响，其中T3(5芽/m)种植密度可获得最佳产量和产糖量，与不同种植密度下农艺性状指标变化趋势一致，因此，可推断产量主要受出苗、分蘖以及有效茎数等指标影响。

合理种植密度能有效提高甘蔗的出苗率，促进甘蔗分蘖，提高甘蔗养分的利用效率，最终获得较高的产量和产糖量。综合分析得出，桂糖49号甘蔗单芽适宜的种植密度为5～6芽/m。该结果可为甘蔗单芽种植技术的推广提供参考依据。但由于不同甘蔗品种特性不同，其最佳种植密度需进一步研究和验证。

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The Effect of Planting Density on the Development and Yield in Single Bud of Sugarcane

XU Lin1,2,3, WU Kai-chao1,2,3, DENG Zhi-nian1,2,3, PANG Tian1,2,3, HUANG Cheng-feng1,2,3, HUANG Hai-rong1,2,3, LI Yi-jie1,2,3, LIU Xiao-yan1,2,3, WANG Wei-zan1,2,3

(1Sugarcane Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007;2Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Nanning, Guangxi 530007;3Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement (Guangxi), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Nanning, Guangxi 530007)

In order to improve the single bud planting technology of sugarcane, accelerate the industrialization process of sugarcane improved varieties, effectively reduce production costs, and promote sustainable development of sugarcane industry, Guitang49 was used as material in this study, and the effects of different planting density on single bud production of sugarcane was studied. The results showed that with the increase of planting density, all agronomic indexes showed a trend of rising and then decreasing, T3 treatment (5 buds /m) showed the best planting density, and its germination rate, the tillering rate and the millable stalks reached extremely significant (＜0.01) difference. Different planting densities had no significant effect on soluble protein, soluble sugar, MAD and proline contents of sugarcane. The plant lodging resistance of sugarcane was T4＞T3＞T2＞T5＞T1＞T6. There was no obvious change rule of sugarcane quality under different planting density, but there were significant differences in yield and sugar yield. The optimal yield (83.85 t/hm2) and sugar yield (13.44 t/hm2) could be obtained by T3 treatment (5 buds /m). According to the comprehensive analysis, the suitable planting density of single bud of Guitang49 was 5～6 buds /m. The results could provide reference for the popularization of single bud planting technology of sugarcane.

Sugarcane; Planting density; Single bud; Agronomic characters; Yield