广西宿根甘蔗黄化病现状及病因分析

2021-03-24吴建明邓宇驰翁梦苓梁宏卫范业赓周慧文丘立杭陈荣发闫海锋黄诗伟周忠凤

甘蔗糖业 2021年1期

关键词：黄化病宿根黄化

罗　霆，吴建明*，邓宇驰，翁梦苓，梁宏卫，范业赓，周慧文，丘立杭，陈荣发，闫海锋，黄诗伟，周忠凤*

【糖料与糖料生产】

广西宿根甘蔗黄化病现状及病因分析

罗霆1,2,3，吴建明1,2,3*，邓宇驰1,2,3，翁梦苓1,2,3，梁宏卫4，范业赓1,2,3，周慧文1,2,3，丘立杭1,2,3，陈荣发1,2,3，闫海锋1,2,3，黄诗伟1,2,3，周忠凤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农业部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室，广西南宁 530007；4广西博庆食品有限公司，广西宜州 546300)

甘蔗宿根黄化病是近10余年发现的一种无病原菌感染的生理性病害，对甘蔗产量和品质有严重影响，逐渐成为影响广西蔗糖产业发展的重要因素，且有逐年加重趋势。目前全世界范围内仅见广西发生宿根甘蔗生理性黄化病，对其病因存在多种解释，但尚未明确，也未找到高效的复绿措施解决生产上日益严重的黄化病情。本研究开展了广西宿根甘蔗生理性黄化病现状调查，对发病点的地理位置、土壤性质、连作和轮作情况及病因进行分析和讨论，以期为早日实现甘蔗宿根黄化病有效防控提供依据。

甘蔗宿根黄化病；土壤性质；病因分析；防控措施

0 引言

广西是我国重要的产糖大省，糖料蔗种植面积占全国的60%以上，食糖产量占全国的80%以上。保障广西的糖料蔗持续稳定供应，关系到国家的食糖安全。经过多年的生产实践，广西形成了“1新2宿”为主的甘蔗种植制度，即第1年种下甘蔗砍收后，第2、3年不翻耕，蔗蔸留土宿根再发获得1年产量。目前，广西每年的宿根蔗面积占甘蔗种植面积的65%左右，对蔗糖产业有重大影响，但宿根蔗由于栽培方式及生理特点，有一些专性病害发生，如由甘蔗宿根矮化病菌引起的甘蔗宿根矮化病和生理性的宿根黄化病。甘蔗宿根黄化病是近10余年发现的一种无病原菌感染的生理性病害。目前全世界范围内主要发生在广西地区，表现为宿根甘蔗发株后失绿，长出黄色甚至接近白色的叶片，在无处理的情况下，一般50～70天内能自动复绿，但在黄化期间，植株僵化，生长缓慢甚至停滞，几乎不能分蘖和拔节，新叶抽出速度异常缓慢，造成减产30%～50%的严重后果。甘蔗宿根黄化病已成为影响甘蔗生产的重要病害之一，亟待解决。

对甘蔗生理性宿根黄化病的研究报道集中在2012年后，广西本土的大学和研究机构较先发现并研究甘蔗宿根黄化病。已报道的甘蔗宿根黄化病集中在扶绥、崇左等桂南蔗区，发生地以贫瘠、灌溉条件差的酸性粘土为主，且同一地块新植和宿根的栽培、管理等措施一致的情况下，新植蔗不发病，只有宿根蔗发病。近年来，研究者相继开展了甘蔗宿根黄化病致病机理的探索研究。李贤宇、罗维钢认为，由于宿根蔗蔸留土时间长，老根缺乏活力，不能有效利用养分造成黄化[1-2]；常敏敏、黎晓峰、龙光霞等认为，土壤中微量元素不平衡是主要病因，土壤中累积过量酚酸类物质，加速锰、铝等有毒物质积累后，造成植株体内铁锰比例失衡而黄化[3-5]；李贤宇认为，宿根甘蔗幼苗黄化的主要原因是根际土壤中积累了较多的化感物质，尤其是酚酸类化感物质，导致甘蔗根系对养分和水分的吸收能力不足造成黄化[6]。同时，一些研究者开展了宿根蔗黄化复绿研究。于华认为，氮素形态与宿根黄化病发生有相关性，施用铵态氮肥有利于减轻幼苗叶片黄化，加速黄化叶片复绿[7]；陈桂芬认为叶面喷施铁、镁、硼、钙、钾、锌、氮等营养元素均能提高黄化苗的转绿率，其中，以喷施铁的效果最好，其次是镁、硼[8]。刘要鑫发现，喷施硫酸亚铁、硫酸锰、硫酸镁和钼酸铵能有效提高黄化病小区的产量，以喷施硫酸亚铁的效果最好[9]。硅肥、石灰等也能在一定程度上降低当年的宿根黄化率[10-11]。此外，常敏敏还发现甘蔗对锰毒黄化抗性存在明显的基因型差异，此差异与甘蔗品种锰的含量、分布及铁素营养有关[12]。

综上所述，研究者近年来开展了甘蔗宿根黄化病因及复绿措施等的研究，取得一定进展，但对黄化病的现状调查局限在小范围和地域条件单一的桂南少数区域，不利于对病因探索，现有的致病原因也存在不同解释。在复绿措施上的研究尚少，找到一些能降低发病率的措施，但还没有找到能在生产上根本解决甘蔗宿根黄化病的方法。鉴于此，本研究小组开展了广西宿根甘蔗生理性黄化病现状调查及病因分析，以期为甘蔗宿根黄化病有效防控提供依据。

2 材料与方法

2.1 调查地概况

2020年3～5月期间，走访和调查桂中、桂南、桂西、桂东等蔗区的27个点，包括沿海、丘陵山地、退桉还蔗地块、双高基地等不同海拔和经纬度的发病点。

2.2 调查项目

对27个黄化病发生较严重的地点的土壤类型、耕作制度、前作作物、连作轮作情况、发病率等进行调查，并分析当前广西地区甘蔗宿根黄化病高发的原因。

2.3 测定方法

甘蔗宿根黄化病发病率采用5点取样法统计，从调查地块四角开始，每隔10 m，向中心点取1 m×1 m大小的区域调查黄化株数量。小区黄化率按⑴式计算。调查点黄化率为各小区黄化率的平均数。

小区黄化率=黄化株数/总株数×100%········⑴

3 发生范围及发病情况

甘蔗宿根黄化病在广西发现至今已有10余年，现有的研究报道主要集中在桂南小范围的县(区)，为了更全面地了解病情发展和分布，本项目小组调查了桂南上思、崇左、百色、田东、田阳、桂中来宾、柳州、桂南沿海北海、钦州等11个县(区)27个蔗区(表1，图1)，调查结果和早前报道的甘蔗宿根黄化病集中在桂南酸性粘土发生不同，甘蔗宿根黄化病在近10年内，发生区域和范围迅速扩大，目前几乎覆盖广西所有蔗区，甚至在桂南沿海沙壤土上也发现小范围的甘蔗宿根黄化病。

4 土壤类型和特点

图1　甘蔗宿根黄化病调查点分布图

表1　甘蔗宿根黄化病调查点概况

土壤机械组成是土壤稳定的自然属性之一，决定着土壤物理、化学和生物特性。不同土壤的机械组成在物质含量上有显著差别，影响着土壤水分、空气和热量运动，也影响养分的转化和土壤结构类型。本研究对所调查的各点的土壤进行机械组成分析(表2，去除不发病点)，并根据机械组成得出各点的土壤类型，再将各点黄化病以发病率高低进行分级(表3)，发现宿根黄化病发生等级与土壤类型有一定的关联性，在发病轻的7个点中，土壤类型包括粘壤土、砂质壤土、壤质砂土等，只有一个点的土质为粘土，占14.2%，且该点的发病率达到22%，也相对较高；在中度和重度发病率的11个点中，有8个点的土壤类型为粘土，占72.7%。

粘土一般由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成，主要成分为氧化硅与氧化铝，由于含沙粒很少，水分不容易从中通过，保水保肥力强，有一定的丰产性，但排水不良，极易板结，通气性差，土壤微生物活动受限，播种后植株发育比较迟缓，特别对植物根部的发育有很大影响。土壤粘重很可能是黄化病严重的原因之一。

表2　不同土壤类型黄化病情况

表3　黄化病发病率分级表

5 连作与黄化病发生的关系

广西人多地少，人均耕地面积只有873.3 m2，耕地较贫瘠，产出能力有限。为了满足社会需求，必须在本就质量堪忧的土地上持续多年复种。所调查的27个点都存在多年连作或轮作的情况(表4)，一些调查点的土地已经持续近40年种植甘蔗、木薯、速生桉等对地力消耗较大的作物，且没有采取任何休耕或改良培肥措施。这种情况很可能加重对作物有专一性危害的病原微生物、害虫和寄生性、伴生性杂草的滋生繁殖，降低土壤中微生物多样性，影响土壤的理、化性状，使肥效降低。同时使某些元素无法被吸收或降解，大量累积在土壤中，又加速消耗另一些营养元素，形成养分偏失；土壤中不断累积的某些有毒的根系分泌物，引起连作作物的自身“中毒”等。我们推测广西甘蔗宿根黄化病日益严重与长期连作或与其他地力消耗大的作物轮作有关。

6 广西宿根甘蔗黄化病致病因素探讨

目前已知的宿根甘蔗黄化病复绿措施以叶面喷施各种微量元素肥料为主，以喷施铁肥的最多，叶面喷施5～8天后，叶片能快速复绿，保证植株当年的前期生长，但第2年宿根再发后，甘蔗植株仍然黄化，甚至有黄化率更高于前一年的情况，并没有从根本上解决问题。但叶面喷施或是从植株上部补充营养能作为一种紧急处理方法，及时缓解当年的甘蔗宿根黄化病情。土壤应该是造成甘蔗宿根黄化的最重要因素，但目前黄化病土壤改良的研究尚少，已证明施用硅肥、石灰等能明显降低宿根黄化率，证实土壤的理化性质与宿根甘蔗黄化病的发生直接相关。连作、土壤粘重，土壤理化性质不佳等都有可能是导致黄化病严重的主要因素，水旱轮作或种植绿肥、施用有机肥等能减少黄化发生的几率，但其机理需要进一步深入研究，才能找到能为生产上所用的根本解决甘蔗宿根黄化病的方法。

表4　不同调查点连作、轮作情况表

[1] 李贤宇，周洁琼，兰靖，等. 土壤中有毒物质对宿根甘蔗苗期黄化的效应研究[J]. 湖北农业科学，2016，55(14)：3641-3647.

[2] 罗维钢，刘要鑫，仇惠君，等. 宿根甘蔗黄化苗根系活力及其营养特性研究[J]. 南方农业学报，2013，44(6)：930-933.

[3] 常敏敏，梁莉燕，杨曙，等. 高锰诱导甘蔗幼苗黄化的基因型差异研究[J]. 西南农业学报，2019，32(9)：1980-1985.

[4] 黎晓峰. 锰诱导甘蔗幼苗缺铁黄化及抗性机制研究[D]. 南宁：广西大学，2016.

[5] 龙光霞. 铁、锰对广西宿根甘蔗幼苗黄化的影响[J]. 南方农业学报，2020，51(8)：1939-1945.

[6] 李贤宇. 化感作用与宿根甘蔗苗期黄化的相关性初探[D]. 南宁：广西大学，2015.

[7] 于华，陈杨明珠，黎晓峰. 氮素形态对甘蔗锰毒黄化的影响[J]. 西南农业学报，2018，31(9)：1821-1824.

[8] 陈桂芬，黄玉溢，唐其展，等. 宿根甘蔗幼苗黄化发生的原因与矫正措施[J]. 中国糖料，2014(1)：5-7，12.

[9] 刘要鑫，罗维纲，仇惠君，等. 宿根甘蔗黄化苗调控研究[J]. 广东农业科学，2013，40(21)：32-35.

[10] 凌桂芝，蒋雄英，杨曙，等. 硅对甘蔗锰毒的缓解作用研究[J]. 西南农业学报，2016，29(7)：1639-1643.

[11] 陈杨明珠，杨曙，梁丽萍，等. 石灰及其与有机肥配施对甘蔗幼苗黄化的影响[J]. 热带作物学报，2018，39(6)：1050-1054.

[12] 常敏敏，梁莉燕，杨曙，等. 高锰诱导甘蔗幼苗黄化的基因型差异研究[J]. 西南农业学报，2019，32(9)：1980-1985.

The Status and Etiology Analysis of Chlorosis Disease of Ratoon Sugarcane in Guangxi

LUO Ting1,2,3, WU Jian-ming1,2,3, DENG Yu-chi1,2,3, WENG Meng-ling1,2,3, LIANG Hong-wei4, FAN Ye-geng1,2,3, ZHOU Hui-wen1,2,3, QIU Li-hang1,2,3, CHEN Rong-fa1,2,3, YAN Hai-feng1,2,3, HUANG Shi-wei1,2,3, ZHOU Zhong-feng1,2,3

(1Sugarcane Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007;2Guangxi Key Laboratory of Guangxi Sugarcane Genetic Improvement, Nanning, Guangxi 530007;3Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Nanning, Guangxi 530007;4Guangxi Boqing Food Co. Ltd., Yizhou, Guangxi 546300)

The chlorosis disease of ratoon sugarcane is a physiological disease without pathogen infection has been known for more than a decade and only be reported occurring in Guangxi by now. It has a serious effect on the yield and quality of sugarcane and was becoming an important factor affecting the development of sugarcane industry in Guangxi. At present, there are many explanations for its etiology, but the etiology has not been determined and no efficient measures have been found to solve the increasingly serious chlorosis in fields planting. In order to provide the basis for the early realization of the effective prevention and control of the chlorosis disease of ratoon sugarcane, an investigation was carried out on the status of the geographical location, soil property, continuous cropping and crop rotation， prevention and control measures of the investigate sites, and the etiology were analyzed and discussed.

Chlorosis disease of ratoon sugarcane; Soil property; Etiology; Prevention and control measures