3个云瑞系列甘蔗新品种的蔗糖分积累特性及成熟期分析

俞华先，安汝东，周清明，郎荣斌，董立华，桃联安，孙有芳，杨李和，边 芯，田春艳，张加江，经艳芬*

(1.瑞丽滇蔗农业科技开发有限公司，云南 瑞丽 678600；2.云南省农业科学院甘蔗研究所瑞丽育种站，云南 瑞丽 678600)

【研究意义】甘蔗蔗汁糖分和重力纯度是甘蔗品质分析的重要经济技术指标，亦是评价甘蔗品种含糖特性和成熟早晚的重要品种指标，它对制糖企业产糖率的高低起主要决定作用，并且影响工艺生产过程中压榨抽出率和煮炼率等重要技术指标[1-2]。其次，甘蔗蔗糖分及成熟期也是杂交育种亲本选配所必须掌握和考虑的因子。因此，全面了解不同甘蔗品种的含糖特性及其成熟特征，科学选配组合、合理搭配品种熟期和确定砍收时间，对育种单位加快品种改良、制糖企业提高产糖率和经济效益都具有非常重要的意义。【前人研究进展】目前，已有许多关于甘蔗品种(系)成熟期的糖分积累特征和熟期的报告，少数学者对其相关酶开展了相关研究。梁子久[1-2]探讨了甘蔗蔗糖分和蔗汁重力纯度对制糖生产的重要性；刘海斌等[3]分析了16个自育及引入新品种(系)的甘蔗糖分月变化和成熟期情况；罗海玲等[4]研究了6个甘蔗品种2004年10月下旬至2005年1月下旬蔗茎和节间的蔗糖积累过程和品质性状；Leg-endre[5]建立了一个甘蔗理论产糖量(Theoretical Re-coverable Sugar，TRS)模型，用于原料蔗按质论价收购，被以美国为主的国外糖厂广泛应用；甘仪梅等[6]以甘蔗品种闽糖69/421为试验材料，研究不同海拔的甘蔗成熟期的蔗糖分的积累特征。俞华先等[7]分析了21个云瑞系列甘蔗品系的蔗糖分变化规律和成熟情况。刘凌霄等[8]报告了蔗糖代谢中蔗糖磷酸合成酶(SPS)的研究进展；牛俊奇等[9-10]以甘蔗高糖品种GT35和低糖品种B8为材料，研究甘蔗苗期蔗糖代谢相关酶活性与糖分积累的关系；以甘蔗高产高糖品种 GT28和ROC22的不同节间为材料，分析转化酶及其抑制因子与蔗糖积累的关系。【本研究切入点】近年来，云南省农业科学院甘蔗研究所瑞丽育种站，基于站内保育的甘蔗野生种质资源为基础创制亲本，优化组合配制，通过常规五圃制选育了一批甘蔗新品种，对中国新甘蔗品种的更替起到了重要促进作用。目前，对云瑞甘蔗品种的研究主要在农艺性状的选择方面[11]，而对其蔗糖分积累特性及熟期变化规律的研究尚未系统开展。【拟解决的关键问题】以3个云瑞甘蔗新品种为试验材料，联合糖厂在云南省德宏州瑞丽、陇川和盈江3县(市)布置生态试验，在工艺成熟期取样检测其2年新植、1年宿根11月至翌年3月的糖分数据，该数据基本涵盖了云南德宏制糖企业整个榨季的甘蔗糖分情况，结合其重力纯度分析熟期，让蔗农和糖厂对3个云瑞系列甘蔗新品种的蔗糖分和熟期有更加客观、全面的认识，为云瑞甘蔗新品种在蔗区的布局、栽培管理、砍运安排和杂交育种亲本选配等提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为云南省农业科学院甘蔗研究所瑞丽育种站选育登记的3个甘蔗新品种：云瑞05-346、云瑞09-631和云瑞09-895，以粤糖93-159为对照品种。

1.2 试验方法

1.2.1 试验概况 参试材料于2016年3月至2017年4月，联合糖厂在云南省德宏州的瑞丽、陇川和盈江3个县(市)布置生态试验点，其中陇川试验点海拔1018.4 m，年平均气温19.5 ℃，年降雨量1559.2 mm，年平均日照时数2368.8 h；瑞丽试验点海拔778.6 m，年平均气温21 ℃，年降水量1394.8 mm，年平均日照时数2330 h；盈江试验点年均气温19.3 ℃，年平均降雨量为1464 mm，年均日照时数2356.3 h。

试验设品种(A)、德宏州3县(市)的3个生态蔗区(B)为2个因素，其中以品种(A)为主处理，品种以云瑞05-346(A1)、云瑞09-631(A2)、云瑞09-895(A3)、粤糖93-159(A4)为4个水平，其中粤糖93-159作为对照品种，生态蔗区以瑞丽(B1)、陇川(B2)和盈江(B3)为3个水平，共12个处理。3县(市)试验均采用随机区组设计，设3次重复，5行区，小区面积36 m2，包括2年新植及1年宿根的试验。按统一试验方案下种，四周设2沟保护行，田间管理与大田生产一致。

1.2.2 试验数据 新植试验、宿根试验分别于每年的11月到次年3月取样化验分析糖分，每个品种取5株甘蔗，包括3株主茎2株分蘖，所取材料都具有代表性，并且无病株。

1.3 数据统计分析

采用Microsoft Excel 2007整理原始数据、DPS进行方差分析，利用SPSS 22.0软件进行数据的相关分析。

2 结果与分析

2.1 参试甘蔗新品种蔗糖分的变化及退糖情况

从表1可见，在德宏州3个县(市)3个云瑞甘蔗新品种11月至翌年3月的全期平均蔗糖分均在14.00%以上，不同处理下的全期平均蔗糖分以A4B2最大，为17.04%，以A1B3最小，为14.15%，二者差异极显著。云瑞09-895的每月蔗糖分及平均蔗糖分均超过对照粤糖93-159，在盈江试验点全期平均蔗糖分值最高为17.04%，比对照粤糖93-159高5.79%；云瑞05-346的全期平均蔗糖分比对照粤糖93-159低2.78%。在德宏州3县(市)3个云瑞甘蔗新品种全期平均甘蔗糖分均超过对照粤糖93-159，其中云瑞09-895的全期平均甘蔗糖分最高为16.10%，比对照粤糖93-159高4.40%，云瑞05-346和云瑞09-631分别比对照粤糖93-159高0.56%、0.48%。从11月甘蔗蔗糖分看，云瑞09-895和云瑞05-346在德宏瑞丽、盈江2个试验点的甘蔗蔗糖分超过13.00%，且其3个县(市)11月份的平均甘蔗蔗糖分均超过13.00%，参照王贵华等[12]和周会等[13]的文献，云瑞09-895和云瑞05-346应属于早熟种。德宏州3个县(市)云瑞09-631品种12月甘蔗蔗糖分均在13.00%～14.00%，12月甘蔗蔗糖分平均值均大于14.00%，应为中熟品种。

表1 不同处理下参试甘蔗新品种在不同工艺成熟期的蔗糖分

在德宏州3个县(市)，参试4个甘蔗品种在11月至翌年3月甘蔗蔗糖分上升最明显，说明该期间是甘蔗蔗糖分积累最快的时期，而在2月4个甘蔗品种都出现拐点上升现象。在德宏州陇川试验点，粤糖93-159、云瑞05-346和云瑞09-895等3个甘蔗品种在11月至翌年3月的甘蔗蔗糖分均呈上升趋势，云瑞09-631在11月至2月的甘蔗蔗糖分上升最明显，而2月后出现回糖现象。在德宏州3个县(市)云瑞05-346和云瑞09-895的蔗糖分的高峰值在3月；云瑞09-631的蔗糖分的高峰值在2，3月出现退糖现象。3个云瑞甘蔗新品种的糖分高峰期在2、3月。另外，从表1还可以看出，早熟品种云瑞09-895和云瑞05-346的高峰期蔗糖分和3个县(市)的平均甘蔗蔗糖分总体上要高于中熟品种云瑞09-631。

对不同参试甘蔗品种和生态蔗区的甘蔗糖分进行方差分析，结果发现不同甘蔗品种处理(A)水平间的差异达到显著水平，不同生态蔗区处理(B)水平间的差异达到极显著水平，因素A×因素B互作差异不显著(表2)。说明甘蔗品种和生态蔗区是影响蔗糖分的主导因子。

表2 不同参试甘蔗品种和蔗区对蔗糖分影响的方差分析

表3 各月蔗糖分与平均蔗糖分的相关系数

2.2 相关分析

从表3可见，11月至3月各月蔗糖分与平均蔗糖分之间均呈极显著的正相关，表明甘蔗新品种各个月的蔗糖分的高低决定着平均蔗糖分的高低。整个榨季中，12月蔗糖分与平均蔗糖分相关系数最大，其次是1月，由此说明12月和1月蔗糖分决定了平均蔗糖分的高低。参照何海波等[14]和张革民[15]的文献及甘蔗工艺成熟的概念，12月蔗糖分偏低可反映甘蔗品种的晚熟特性，晚熟与蔗糖偏低相关联，本文中参试品种云瑞09-631，12月蔗糖分相对较低，验证了越晚熟的品种其平均蔗糖分越低的结论。

11月蔗糖分与2、3月蔗糖分呈显著正相关，表明11月蔗糖分越高(越早熟高糖)，则2、3月(即榨季后期)蔗糖分越高；反之，11月蔗糖分越低(如中熟、晚熟)，则2、3月蔗糖分越低。11月蔗糖分与最高糖分呈极显著正相关，且其相关系数为0.697，这说明3个云瑞甘蔗新品种11月的蔗糖分越高，其最高蔗糖分亦越高。

2.3 参试甘蔗新品种的蔗汁重力纯度

重力纯度是评定甘蔗成熟的主要指标，它以蔗汁糖锤度百分比的高低来衡量蔗汁品质的优劣，对提高煮炼收回率具有十分重要的作用[1-2]。由表4可见，在德宏州3个县(市)云瑞05-346、云瑞09-631和粤糖93-159重力纯度峰值都出现在3月，而在德宏陇川试验点云瑞09-895重力纯度峰值出现在2月。3个云瑞甘蔗新品种全期重力纯度的平均值均大于85.00%，其中云瑞09-895在德宏瑞丽、盈江2个试验点的全期重力纯度的平均值均在90.00%以上。德宏州3个县(市)云瑞09-895全期重力纯度的平均值均超过对照粤糖93-159，云瑞09-631则低于对照粤糖93-159。3个县(市)3个云瑞甘蔗新品种全期的平均重力纯度值均超过对照粤糖93-159，按其数值从高到低排序为：云瑞09-895>云瑞05-346>云瑞09-631。在德宏瑞丽试验点12月云瑞05-346和云瑞09-895的重力纯度达到90.00%以上，并且逐月保持增长，到3月出现峰值；在德宏盈江试验点1月3个云瑞甘蔗新品种重力纯度达到90.00%以上，并且逐月保持增长，到3月出现峰值；在德宏瑞丽试验点1月云瑞09-895重力纯度出现峰值。

2.4 熟期分析

甘蔗蔗汁糖分和重力纯度是评价甘蔗品种糖分含量特性和成熟期早晚的重要品种指标[3]。经多年甘蔗品种的改良甘蔗糖分性状不断提高，王贵华[12]提出的甘蔗品种熟期规范的时间较长，参照周会等[12]、俞华先等[7]的方法，将甘蔗熟期划分的蔗糖分指标在王贵华提出的标准基础上增加0.50%(绝对值)。糖厂压榨标准是重力纯度高于78%即可达到压榨要求[6]，德宏州3个县(市)11月3个云瑞甘蔗新品种的重力纯度高于压榨标准在80.00%以上，均可进糖厂开榨。

表4 各参试甘蔗品种在不同工艺成熟期的重力纯度分析

从表1和4可知，在德宏瑞丽、盈江试验点11月云瑞09-895和云瑞05-346达到4级成熟材料的标准[6](蔗糖分13.00%～14.00%以上，重力纯度78.00%～86.00%)属于早熟品种，其在11月(或10月中下旬)进厂压榨节间效益最佳；云瑞09-631的甘蔗蔗糖分及重力纯度在12月可达到4级成熟标准，适宜在12月安排入榨。

2.5 聚类分析

基于参试甘蔗品种各月糖分及其平均糖分值按标准化转化，采用欧式距离、可变类平均法进行聚类分析，其聚类结果详见图1。在欧式距离为2.00处，参试甘蔗品种被分成3类，云瑞09-895各月糖分大于13.31%，前期平均糖分16.10%聚为第一类，云瑞09-631的2、3月糖分大于17.00%，前期平均糖分15.50%聚为第二类，云瑞05-346和粤糖93-159各月糖分值接近聚为第三类。在欧式距离为3.00处，参试甘蔗品种被分成2类，云瑞09-895各月糖分及平均糖分是参试甘蔗品种中最大的，属于高糖品种聚为一类，其余材料聚为第二类。

图1 参试甘蔗品种的聚类树形图Fig.1 Cluster tree diagram of parameter sugarcane varieties

3 讨 论

甘蔗是中国乃至世界的第一大糖料作物，要获得单位面积上的较高产糖量，具有高产和高糖的甘蔗新品种才能达到此目的。目前中国有关甘蔗蔗糖分的研究主要集中在生理机制[16-17]和分子方面[18]，而从一个地州不同县(市)的不同生态环境角度研究甘蔗糖分积累却鲜有报道。在德宏州3个县(市)的不同生态蔗区，各个甘蔗品种都具有独特的蔗糖分积累特性。因此，各个蔗区要根据自身的生产条件科学合理地搭配好早中晚熟品种的比例，合理安排榨期，才能更好的获得良好的经济效益和社会效益。基于3个云瑞甘蔗新品种在德宏瑞丽、陇川和盈江3个县(市)2年新植、1年宿根11月至翌年3月的蔗糖分变化情况，进行蔗糖分积累特性和熟期分析，研究表明，在德宏州3个县(市)，云瑞09-631在3月出现退糖现象，云瑞09-895和云瑞05-346在4月出现退糖现象，这与张革民[15]研究的在南宁生态区甘蔗品种(系)于3—4月开始退糖的结果也较一致。

参试的甘蔗新品种在不同生态点糖分出现差异的原因是德宏州瑞丽、陇川和盈江3个县(市)生态试验点的海拔高度不同，依次为778.6、1018.4和826.0 m。陇川县海拔较高其各月蔗糖分和平均蔗糖分均低于瑞丽市和盈江县，甘仪梅等[6]的研究表明，海拔在400～1000 m时，甘蔗蔗糖分受海拔的影响较大，随着海拔升高，蔗糖分降低。周文灵等[17]研究甘蔗是高光效的C4植物，光照时数越多、强度越大，则产量和糖分积累潜力越大。一般而言，海拔越高，光照强度越强，紫外辐射亦增强。通过研究显示光照时长较长的高海拔地区的甘蔗糖分普遍低于低海拔，说明光照时数对蔗糖分积累的贡献明显小于海拔因子。前人研究表明，温度和水分对甘蔗蔗糖分的积累有重要作用[19-21]。不同海拔区域的水分和温差各不同，德宏州瑞丽、陇川和盈江3个县(市)的年均气温、降水量各不相同，3个云瑞甘蔗新品种蔗糖分积累会受到水分和温差的影响。甘蔗蔗糖分及重力纯度除与品种密切相关外，与种植时期、种植密度、土壤肥力和田间管理等因素有关。

4 结 论

云瑞09-895和云瑞05-346属于早熟高糖品种，适合在11月(或10月中下旬)砍收入榨，经济效益最佳；云瑞09-631属于中熟品种，在12月可达到4级成熟标准，适宜在12月安排入榨。