蔗糖主产国甘蔗单产及产糖率改良进展

胡朝晖，潘永保，WERAPON Ponragdee

（1.广东省科学院南繁种业研究所，广州 510316；2.全国甘蔗糖业信息中心，广州 510316；3.美国农业部甘蔗研究所，美国路易斯安那州；4.泰国农业部大田与可再生能源作物研究所，泰国曼谷）

0 引言

根据美国农业部（USDA）统计资料，1959—2021 年，全球食糖产量由5 721.2 万t 增加至18 553.7 万t，其中，甘蔗糖由3 857.9万t增加至14 678.8万t，甜菜糖由1 848.6万t增加至3 874.9万t，全球食糖产量变化与甘蔗糖产量变化趋势一致（图1）；在食糖占比方面，1959—2021 年，甘蔗糖占比一直高于甜菜糖，近5个榨季即2016/2017 至2020/2021 年榨季，甘蔗糖平均占比为78.01%，甜菜糖占比为21.99%，2020/2021 年榨季甘蔗糖占79.12%，甜菜糖占20.88%（图2），总体而言甘蔗糖占比呈增加趋势，而甜菜糖占比呈降低趋势。

图1 全球甘蔗糖、甜菜糖和食糖产量变化趋势Fig.1 Global cane sugar,beet sugar and sugar production trends

根据2018 年联合国粮食及农业组织（FAO）全球甘蔗种植面积统计数据，排名前五的国家依次为巴西、印度、中国、泰国和巴基斯坦，甘蔗种植面积依次为1 004.22万hm2、473.00万hm2、140.56 万hm2、137.22万hm2和110.19万hm2；其次，墨西哥、古巴、澳大利亚、菲律宾、阿根廷、印度尼西亚、哥伦比亚、美国、危地马拉和南非10个国家甘蔗种植面积均在28.58万hm2～78.59万hm2（图3），其他国家甘蔗面积低于28万hm2[1]。以上国家中，仅澳大利亚和美国蔗区具备优越的灌溉条件，危地马拉等部分国家蔗区雨量极为丰富。巴西、印度、中国、泰国、巴基斯坦、墨西哥、古巴、菲律宾和南非9个甘蔗主产国甘蔗生产以雨养型旱地为主。

本文以5 个榨季为一阶段，将2011/2012 榨季至2020/2021 年榨季的10 个榨季划分为2011/2012—2015/2016 年榨季的5 个榨季和2016/2017—2020/2021 年榨季的5 个榨季，分析了甘蔗种植面积排名全球前15 位中，巴西、印度、中国、泰国、巴基斯坦、墨西哥、古巴、菲律宾和南非9 个国家的甘蔗单产和产糖率及其增幅与年遗传增益，以期为相关行业提供参考信息。

1 全球主要甘蔗育种技术及其成效

1.1 全球主要甘蔗育种技术

据国际甘蔗技师协会（International Society of Sugar Cane Technologists,ISSCT）统计，甘蔗品种改良的科技贡献率高达60%[2]。甘蔗新品种选育和应用，是促进糖业可持续发展的基础措施。杂交育种是甘蔗育种上成效最显著，育成品种最多的方法。各蔗糖生产国均高度重视甘蔗新品种的选育。在甘蔗新品种选育方面，从种质资源收集、评价、杂交利用，到杂交后代的选择，蔗糖主产国通过相关应用研究，均已形成了成熟的技术体系。一是在亲本信息方面，澳大利亚、巴西、美国等具有完善的亲本数据信息；二是在杂交花穗生产方面，注重杀雄避免自交在大多育种程序中应用，光周期诱导技术在美国、澳大利亚等国家应用；三是在选择技术方面，多采用家系评价结合单株选择的技术方法，并在此通过家系评价或经济遗传值估算亲本育种潜力；四是在育种策略方面，以巴西、澳大利亚为典型的分区育种，从实生苗开始在不同区域选育新品种，印度、泰国和美国针对不同区域开展品种选育；五是在分子辅助育种方面，法国国际农业研究中心开发的Bru1褐锈病抗性分子标记在巴西、美国等国家甘蔗育种程序中大量应用，用于评价亲本及后代褐锈病抗性。

1.2 全球主要甘蔗育种成效

据ISSCT甘蔗品种志（Sugarcane Variety Notes）分析，全球设有甘蔗育种机构的国家共有56 个。巴西、印度、中国、泰国等蔗糖生产大国均具备完善的甘蔗育种技术体系。巴西育成‘RB’、‘SP’和‘CTC’系列主栽品种，泰国育成‘KK’、‘K’、‘LK’和‘UT’等系列主栽品种，印度育成‘Co’系列主栽品种。然而，部分国家地区甘蔗育种起步较晚，目前仍然以引进品种为主。通过新品种的选育和推广应用，有力地推动了全球甘蔗平均单产的提升。根据FAO 统计资料分析，从1961 年至2018 年，全球甘蔗公顷产量由51.15 t 增加至70.65 t，增加19.50 t/hm2，增幅38.12%。按照60%的品种贡献率，育种贡献增幅11.7 t/hm2。在1961/1962 年榨季至2017/2018年榨季的57个榨季内，年育种贡献为205 kg/hm2。

2 近10个榨季全球甘蔗主产国单产、产糖率改良进展

2.1 单产及其增幅对比

根据布瑞克农业数据、USDA和FAO统计资料，将2011/2012年榨季至2020/2021年榨季的10个榨季分为2011/2012年榨季至2015/2016年榨季的5个榨季和2016/2017年榨季至2020/2021年榨季的5个榨季，并取5个榨季内每个国家的甘蔗单产均值进行对比。如表1所示，2011/2012年榨季至2015/2016年榨季的5个榨季，9个国家甘蔗平均单产为38.53～70.61 t/hm2，平均62.10 t/hm2，甘蔗单产由高至低依次为印度（70.61 t/hm2）、墨西哥（69.87 t/hm2）、中国（69.51 t/hm2）、南非（66.92 t/hm2）、泰国（66.17 t/hm2）、巴西（61.67 t/hm2）、菲律宾（58.81 t/hm2）、巴基斯坦（56.76 t/hm2）和古巴（38.53 t/hm2）。2016/2017年榨季至2020/2021年榨季的5个榨季期间，9个国家甘蔗平均单产为41.31～76.81 t/hm2，整体平均单产达64.68 t/hm2。甘蔗单产由高至低依次为中国（76.81 t/hm2）、印度（76.72 t/hm2）、南非（69.82 t/hm2）、墨西哥（69.14 t/hm2）、泰国（64.09 t/hm2）、巴西（63.50 t/hm2）、巴基斯坦（62.42 t/hm2）、菲律宾（58.32 t/hm2）和古巴（41.31 t/hm2）；中国甘蔗单产高于印度，显著（P＜0.05）高于其他7个国家。与上一个5个榨季平均甘蔗单产相比较，全球甘蔗单产平均提高了2.58 t/hm2，增幅由高至低依次为中国（7.30 t/hm2）、印度（6.11 t/hm2）、巴基斯坦（5.66 t/hm2）、南非（2.90 t/hm2）、古巴（2.78 t/hm2）和巴西（1.83 t/hm2）。另外3个国家，菲律宾、墨西哥和泰国甘蔗单产较上5个榨季呈降低趋势。与上5个榨季相比较，中国甘蔗单产由第三上升至第一，是9个国家中单产增幅最大的。

表1 2011/2012—2015/2016 及2016/2017—2021/2021 年榨季蔗糖主产国甘蔗平均单产和产糖率及其增幅Table 1 Average cane yield and sugar recovery in main cane sugar production country from 2011/2012-2015/2016 and 2016/2017-2021/2021 crushing season

2.2 产糖率及其增幅对比

根据布瑞克农业数据提供的9 个国家甘蔗产糖率数据，将2011/2012 年榨季至2020/2021年榨季的10 个榨季分为2011/2012 年榨季至2015/2016年榨季的5个榨季和2016/2017 年榨季至2020/2021 年榨季的5 个榨季，并取各国5个榨季产糖率的平均值进行对比。结果如表1所示，2011/2012年榨季至2015/2016年榨季的5个榨季，9 个国家甘蔗平均产糖率为9.50%～12.13%，甘蔗产糖率由高至低依次为巴西（12.13%）、墨西哥（11.83%）、中国（11.83%）、南非（11.37%）、泰国（10.43%）、古巴（10.01%）、巴基斯坦（9.97%）、菲律宾（9.75%）和印度（9.50%）。2016/2017 年榨季至2020/2021 年榨季的5 个榨季期间，9 个国家甘蔗产糖率为7.76%～12.59%，甘蔗产糖率由高至低依次为中国（12.59%）、巴西（12.44%）、墨西哥（11.69%）、南非（11.55%）、泰国（11.01%）、巴基斯坦（10.06%）、菲律宾（10.00%）、印度（9.80%）和古巴（7.76%），中国甘蔗产糖率高于巴西、墨西哥和南非，显著（P＜0.05）高于印度等其他5个国家。与前5个榨季平均甘蔗产糖率相比较，全球甘蔗产糖率无增加。产糖率增幅（百分点）由高至低依次为中国（0.76）、泰国（0.58）、巴西（0.31）、印度（0.30）、菲律宾（0.25）、南非（0.18）和巴基斯坦（0.09），墨西哥和古巴产糖率呈降低趋势。与上5 个榨季相比较，中国甘蔗产糖率由并列第二上升至第一，在9个国家中甘蔗产糖率最高，增幅最大。此外，泰国甘蔗产糖率增幅也较高，达到了0.58%（绝对值）。

2.3 单产遗传增益对比

根据表1单产增幅数据，按照甘蔗品种改良贡献率60%计算，获得9 个国家甘蔗单产的年遗传增益如图4A 所示。从2011/2012—2015/2016 年榨季至2016/2017—2020/2021 年榨季，中国、印度、巴基斯坦、南非、古巴和巴西6 个甘蔗主产国单产年遗传增益呈正效应，单产年遗传增益分别为876.00、732.96、678.48、346.92、333.36、220.08 kg/hm2，其他3 个国家的单产年遗传增益呈现负效应。9 个国家中，中国的甘蔗单产年遗传增益最高。

2.4 产糖率遗传增益对比

根据表1甘蔗产糖率增幅数据，按照甘蔗品种改良贡献率60%计算，获得9个国家甘蔗产糖率的年遗传增益如图4B 所示。从2011/2012—2015/2016 年榨季至2016/2017—2020/2021 年榨季，中国、泰国、巴西、印度、菲律宾、南非和巴基斯坦7个甘蔗主产国产糖率年遗传增益呈正效应，产糖率年遗传增益百分点数（绝对值）分别为0.091、0.069、0.036、0.036、0.030、0.021 和0.011。古巴和墨西哥甘蔗产糖率年遗传增益呈现负效应。9个国家中，中国甘蔗产糖率年遗传增益最高。

3 中国甘蔗主产区成功实现新一代良种更新

高产高糖是甘蔗育种品种改良的主要目标。台湾甘蔗研究所选育的‘新台糖’系列品种曾经长期作为中国甘蔗产区的主栽品种。如‘新台糖22 号’在1998年至2007 年的10年时间内，在广西区种植面积占比已高达62%以上[3]，2011 年已接近70%[4]；在广东省湛江[5]、海南[6]均表现出较好的适应性；在生态环境复杂的云南蔗区，据2012 年云南省甘蔗生产统计，‘新台糖22 号’单个品种种植面积占比高达26.41%[7]。作为无性繁殖作物，随着栽种年限的延长，近年来，病原的积累已导致‘新台糖22号’种性退化[4,8-10]。2007—2010 年广西全区糖料蔗单产分别为77.10、72.75、69.90、69.30 t/hm2，累计降低了10.12%[8]，且‘新台糖22号’抗寒性弱[11-12]，易感黑穗病[13-14]及蔗糖分较低等缺点需要改良[7]。

2010年以来，中国大陆甘蔗育种机构先后育成并推广了一批‘桂糖’、‘桂柳’、‘粤糖’和‘云蔗’系列高产高糖品种。如‘桂糖42 号’[14]、‘柳城05136’、‘云蔗05-51’等高产高糖品种在全国主产蔗区作为主栽品种快速推广应用，占比逐年增加，在较短时间内大面积替换了‘新台糖’系列品种。从2014/2015年至2020/2021年榨季，‘新台糖’品种种植面积占比由70.69%下降到2020/2021年榨季的23.30%，大陆自育品种种植面积占比由29.31%上升至76.70%（图5）。根据FAO 统计资料，自1961年以来，我国甘蔗单产仅有2006—2007 年单产略高于全球平均水平。近年来，通过新一代良种的推广应用，中国甘蔗单产稳步增加，自2014/2015年榨季起已连续5个榨季高于全球平均单产（图6），是全球同类蔗区中甘蔗单产最高的国家（表1）。同时，高产高糖品种的推广应用，有效提升了中国甘蔗产糖率，大陆自育品种大规模替换‘新台糖’系列品种以来，2016/2017年榨季至2020/2021年榨季，中国甘蔗产糖率较上一个五年增加了0.76%（绝对值），在9个同类甘蔗生产国中增幅最大，平均产糖率最高，产糖率年遗传增益最大（图4B）。

图5 近年新台糖品种和大陆自育品种占比变化趋势Fig.5 Changing trend of“ROC”cultivars and cultivars developed in China's Mailand

图6 2010/2011—2018/2019年榨季中国和全球平均甘蔗单产Fig.6 Average sugarcane yield in China and world during the 2010/2011-2018/2019 crushing season

4 结语

甘蔗是全球最主要的糖料作物，甘蔗糖约占全球食糖产量的八成，甘蔗单产和产糖率是甘蔗生产2个最重要的指标。2016/2017—2020/2021年榨季这最近的5个榨季与2011/2012—2015/2016年榨季的5个榨季相比较，9个甘蔗生产大国中，中国、印度、巴基斯坦、南非、古巴和巴西单产增幅、单产年遗传增益呈正效应；中国、泰国、巴西、印度、菲律宾、南非和巴基斯坦的产糖率增幅、产糖率年遗传增益呈现正效应。

2016/2017 年榨季至2020/2021 年榨季的5 个榨季，中国甘蔗主产区选育的‘桂糖’、‘桂柳’、‘粤糖’、‘云蔗’系列高产高糖品种种植面积占比由29.31%上升至76.70%，‘新台糖’系列品种种植面积占比由70.69%下降至23.30%，中国甘蔗单产由2011/2012—2015/2016 年榨季5 个榨季平均的69.51 t/hm2增加至2016/2017—2020/2021 年榨季5 个榨季平均的76.81 t/hm2，增加7.30 t/hm2，增幅10.5%，年遗传增益为876.00 kg/hm2，在类似的9 个甘蔗生产国中，单产、单产增幅和年遗传增益均位列第一；同时，中国甘蔗产糖率由2011/2012—2015/2016 年榨季5个榨季平均的11.83%增加至2016/2017—2020/2021 年榨季5 个榨季平均的12.59%，增涨0.76%（绝对值），年遗传增益为0.091 个百分点，在9 个甘蔗生产大国中，甘蔗产糖率及其增幅和年遗传增益均位列第一。