甘蔗健康种苗一代种茎生产力分析

2021-07-30周慧文覃兴云陈荣发范业赓闫海锋丘立杭吴建明李杨瑞

广西糖业 2021年3期

周慧文，覃兴云，陈荣发，范业赓，韦素，闫海锋，丘立杭，吴建明，李杨瑞

（1.农业部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/中国农业科学院甘蔗研究中心，广西南宁 530007；2.广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所，广西南宁 530007；3.来宾市金凤凰农业投资有限公司，广西来宾 546100；4.广西环江毛南族自治县水源镇农业技术推广站，广西河池 547102）

0 引言

甘蔗（Saccharum officinarum）为禾本科甘蔗属植物，是世界重要的糖料作物和能源作物［1-3］。我国约90%的食糖来源于甘蔗［4-5］，其中甘蔗食糖的60%以上来源于广西蔗区，但目前由于诸多因素，广西蔗区普遍面临着单产不高、种性退化的难题，这会严重影响我国蔗糖业的稳定持续发展。甘蔗是利用种茎上的蔗芽进行无性繁殖的作物，优质的健康种茎是保证甘蔗稳产高产的物质基础。生产上一般是将蔗茎砍成具有一个或多个节的茎段作种茎进行繁殖；或在每年砍收后，利用残留在土中的茎基上的腋芽作宿根繁殖［6］，但该繁殖方法会导致甘蔗经多年留种种植后，种茎受到多种病原物的反复侵染并在甘蔗生长时在植株内积累［7］，抑制甘蔗正常生长，导致优良种性退化，质量和产量不断下降，给生产造成极大的损失，严重威胁甘蔗产业安全。

利用甘蔗组织培养技术生产脱毒健康种苗，可有效解决上述病毒反复侵染蔗茎问题。其原理是采用甘蔗幼嫩心叶或茎尖分生组织培养，获得健康脱毒种苗后［8-9］，将健康种苗经大田繁殖成一代、二代的健康种茎后用于甘蔗生产［10］。已有关于甘蔗健康种苗一代种茎在大田种植表现的研究报道。新台糖22号的健康种苗一代种茎的锤度和产量比对照有显著提高［11］。桂糖35号的锤度比常规种茎有所提高，产量提高不显著［6］。有的研究认为脱毒一代种茎分蘖多，前期长势健壮，但后期有效茎数显著低于常规种茎［12］。还有的研究认为果蔗的第二代和第三代健康种茎的农艺性状和品质显著优于第一代，并且一代种茎不能提升产量和糖分，相反还会降低［13-14］。根据前人报道，种植脱毒健康种苗一代种茎（以下简称“一代种茎”）是否可以提高甘蔗产量为蔗农带来经济效益尚未有明确结论，且试验品种和试验地点有所局限。因此本研究选择目前广西主栽5个糖料蔗品种，在分布于广西不同地方的3个试验点开展一代种茎农艺性状的研究，为明确一代种茎种植潜力和甘蔗的高产栽培技术提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试甘蔗品种为桂糖42号、桂糖46号、桂糖49号、桂糖55号和桂柳05136，常规种茎和一代种茎由广西农业科学院甘蔗研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 试验地点

在来宾市的1个试验点和钦州市的2个试验点开展健康种苗一代种茎与常规种茎试验示范；钦州久隆镇的桂柳05136是繁育种茎，详细信息见表1。

表1 试验点信息

1.2.2 试验设计和方法

在上述试验区选取水肥条件一致的甘蔗地，设置一代种茎（T）和常规种茎（CK）两个处理；一代种茎和常规种茎的种植密度分别为4500芽/亩和6000芽/亩；种植行距为1.2米；整个生育期管理一致。根据结果进一步开展实验，设桂糖42号种植密度分别为一代种茎3500芽/亩和常规种茎6000芽/亩；桂糖55号健康种苗种植密度分别为一代种茎4000芽/亩和常规种茎6000芽/亩。

1.2.3 农艺性状调查及产量验收

在甘蔗收获时期（2019年12月20日），在CK和一代种茎试验区随机选取3个小区，小区面积约为6m×10m，每个小区随机取样20株调查株高、茎径、单茎重和单位小区的有效茎数和产量，并计算平均值。

1.3 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2007和DPS 16.05软件进行数据处理和统计分析，差异显著性采用Duncan’s新复极差法进行方差分析。

2 结果与分析

由表2可知，在供试的广西主栽5个糖料蔗品种中，采用一代种茎种植对于甘蔗株高、有效茎数和产量的影响是正面的。在株高中，除了桂糖42号，其余品种的株高增加不显著，有效茎数除了桂糖46号和桂柳05136以外，均提高10%以上，结果达显著性差异。5个品种产量均有提升，除了桂糖49号，种植一代种茎的其余4个品种的产量提升超过10%，结果达极显著差异。种植一代种茎的桂柳05136和桂糖55号茎径略有增加，差异不显著；其余3个品种有微小的降低，差异也并不显著，因此可以得出一代种茎对茎粗影响并不大。单茎重具有同样表现，种植一代种茎和常规种茎对5个品种的单茎重影响不显著。

表2 广西主栽5个糖料蔗品种种植一代种茎农艺性状

从目前广西主栽品种推广面积和试验结果考虑，选择桂糖42号和桂糖55号进行进一步的种植一代种茎和常规种茎的比较试验，结果如表3。结果表明，重复种植2个品种的试验表现与前一次种植表现类似，说明试验结果重复性有保证。一代种茎的株高、有效茎数和产量较种植常规种茎有不同程度的提高，株高和有效茎数提高不显著；在产量方面，桂糖55号提高显著，茎径2个品种种植一代种茎略有降低，桂糖42号处理的单茎重比对照下降，但在茎径和单茎重这2个性状中，处理和对照这两者之间的差异不显著。

表3 桂糖42号和桂糖55号重复种植一代种茎表现

3 讨论

种植脱毒组培苗一代种茎能有效抑制甘蔗花叶病、宿根矮化病等病毒性病害发生，使甘蔗种性得到较好的恢复，有提纯复壮的效果［12］，现已有较多的报道对一代种茎生产潜力做了相关研究。

种植一代种茎是否有良好表现依品种而定。比如新台糖22号种植一代种茎后锤度和产量均有显著提高［11-12，15-16］。粤糖00-236种植一代种茎后产量显著提高，糖分提高不显著［17］。黔糖1号种植一代种茎的产量和糖分同样具有正向提升［12］。桂糖35号种植一代种茎后锤度和产量增加不显著［11］。对于果蔗而言，一代种茎并未显著提升农艺性状和产量，甚至有负面影响，而二代和三代种茎对产量和糖分有正面影响［13-14］。负面影响可能是由于低代种茎苗分蘖多，相互之间争夺水分、养分和阳光，产生的无效分蘖较多，不能为产量和糖分做贡献［18］。在本实验中，种植一代种茎对5个广西主栽品种的有效茎数和产量有不同程度的提高。而种植一代种茎是否对于每个甘蔗品种都有正面提升还未能确定，因此还需要在甘蔗品种生产前进行种植一代种茎的比较试验方可判断。

种植一代种茎能提高产量的主要原因之一是有效茎数增多，有效茎数来源于甘蔗分蘖，因此有效茎数的增多原因是一代种茎的分蘖率增加。分蘖增加的原因推测是由于在甘蔗脱毒组培苗未移栽时种植于含有外源激素的培养基中，组培苗扩繁时外源激素有所残留并对组培苗繁育成的种茎有影响，因此组培苗繁育成的种茎分蘖率高于常规种茎，也因此一代种茎有效茎数增多［19］。但若分蘖过多就会造成分蘖之间争夺营养无法形成有效分蘖，因此在种植一代种茎后要进行适当的栽培管理措施，促进有效分蘖的形成，抑制无效分蘖的形成，就可避免分蘖过多而分蘖之间养分不足形成无效分蘖的情形。