单芽段种茎机械直接补种作业对宿根蔗的影响

徐 林，黄海荣，游建华*，覃晓远，何 远，邓智年，丘立杭，韦日辉，张有光，韦 强，黄日宏，庞 天，覃朝龙，黄振文

（1.广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所/中国农业科学院甘蔗研究中心/广西甘蔗遗传改良重点实验室/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；2.来宾市兴宾区甘蔗技术推广站，广西 来宾 546138；3.来宾市兴宾区石牙镇农业农村综合服务中心，广西 来宾 546126；4.柳州市柳江区甘蔗技术推广站，广西 柳州545100；5.融水苗族自治县蔗糖生产领导小组办公室，广西 融水 545300；6.广西糖业集团红河制糖有限公司，广西 来宾 546128；7.百色市经济作物栽培技术推广站，广西 百色 533000）

0 前言

甘蔗是我国最重要的糖料经济作物，目前甘蔗生产面临生产成本高、全程机械化程度较低，宿根年限短等多方面的问题。究其原因，主要还是种植甘蔗品种特性、种植模式等的制约。与巴西、澳大利亚、哥伦比亚等国家甘蔗宿根可达4年以上的生产周期相比［1］，我国甘蔗生产表现为宿根发株率低，有效茎数少，宿根年限短（一般只能留2年宿根），种植成本高；近年来人工砍收成本约占甘蔗生产成本的30%［2］，宿根性差的甘蔗品种，导致人工种植和收获成本不断增加；同时，机械化收获对甘蔗宿根性要求较高，宿根性差直接导致机械化难以推广而增加人工采收成本［3］。因此，选育和推广应用宿根性强的甘蔗品种，通过采用种茎直接补种等栽培手段延长甘蔗宿根年限，是甘蔗生产提高单产、推广甘蔗机械化和降低生产成本的迫切要求。

采用与宿根蔗本品种不同的品种种茎，按照新植蔗的下种方法直接下种于宿根蔗畦缺株断垄处，待补种种茎芽萌发出土后按宿根蔗要求进行田间管理，是目前延长甘蔗宿根年限的一种有效手段。由于桂辐98-296具有高产高糖，萌芽出土快，分蘖早且快，抗病、抗逆性强，宿根性好，前期生长快，整个生长期旺盛，适应性广等种性优势，近年来利用该品种对广西主要栽培品种新台糖22号（ROC22）［4-6］、桂糖42号［7］和桂柳05-136［8］等宿根缺株断垄处进行种茎直接补种，获得了具有完全自主知识产权的创新性技术成果［9-10］，并形成了成熟的栽培技术体系［11］。为进一步研究桂辐98-296种茎直接补种技术的广谱性，本研究探讨通过桂辐98-296单芽段种茎机械补种和双芽段种茎人工直接补种作业对桂糖49号宿根蔗的影响，以解决该品种宿根蔗缺株断垄问题，同时为机械化直接进行宿根蔗补种技术的推广应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试甘蔗品种为桂辐98-296（GF98-296）和桂糖49号（GT49）。

1.2 试验时间和地点

试验于2019年12月至2021年3月在广西来宾市兴宾区石牙镇古本村甘岔屯覃国幸的蔗地进行，供试地块为桂糖49号第2年宿根蔗地，试验地存在50 cm以上的缺株断垄状况。

1.3 试验方法

试验设置5个处理，见表1，每个处理设置3次重复，小区面积180 m2（行长30 m×行距1.2 m×5行），采用随机区组排列；补种下种量12芽/m。

表1 试验设计

上茬甘蔗收获后，及时进行宿根蔗地清理。选择无病虫害、蔗茎均匀、蔗芽饱满的桂辐98-296和桂糖49号半茎种，提前斩成单芽段、双芽段备用。当宿根蔗长出2~4张叶片时，其蔗畦缺株断垄处明晰，即进行补种作业；其中双芽段补种均采用人工作业，开补种沟深度10~15 cm，种茎依据密度要求品字型摆种于蔗沟补种，盖土深度1~5 cm，不盖膜；单芽段种茎采用机械化补种，即开沟、下种、盖土作业均由“YTL-19Z型种茎直接补种宿根蔗种植机”（广西柳州市赛福数控机械制造有限公司研发）完成。记录每小区补种的下种芽数量，补种的桂辐98-296和桂糖49号出苗后用红绳绑圈记号以便调查。田间管理统一以宿根蔗的要求为准。

1.4 调查项目

测定农艺性状指标主要包括出苗率、发株率、株高、茎径和生长速度（7~11月份株高）；产量指标包括有效茎数、产量和蔗糖分；病害发生率主要有病害黑穗病和梢腐病发生率。为保证数据的真实有效性，所有数据统一在单位面积内采集。

1.5 统计分析

试验数据采用Excel 2007和DPS 19.05进行统计分析，多重比较采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 不同处理对甘蔗农艺性状的影响

甘蔗有效茎数是构成产量的关键因素，也与其宿根性呈正相关。从图1、图2可知，桂辐98-296补种A1和A2处理混合群体甘蔗的有效茎数分别为54315条/hm2和53425条/hm2，较桂糖49号宿根CK的44130条/hm2分别提高23.1%和21.1%，经统计检验达到显著差异水平。桂糖49号单、双芽段补种B1、B2处理较CK有效茎数提高，但差异不显著。与补种成长蔗株茎径相比较，对照茎径最粗为2.60 cm，桂辐98-296单、双芽段补种茎径A1和A2处理较CK略小0.01 cm，B1和B2最小分别为2.46 cm和2.49 cm。由此可知，桂辐98-296补种蔗株的有效茎数增加，且单株健壮程度与宿根蔗无差异。

图1 不同处理的有效茎数

图2 不同处理的茎径

2.2 不同处理对甘蔗生长速度的影响

通过调查7~11月份的甘蔗株高，监测不同处理间的甘蔗生长速度。由图3可见，7月份桂糖49号宿根对照（CK，下同）的株高略高于桂辐98-296的单、双芽段补种株高，而桂糖49号单、双芽段补种的株高较低，不同处理的株高为CK＞A2＞A1＞B2＞B1；从7~11月份的甘蔗生长速度来看，桂辐98-296双芽段种茎补种的A2处理和单芽段补种A1处理的蔗株的增长速度最快，分别达到297 cm和290 cm，CK为291 cm，桂糖49号单芽段B1和双芽段B2补种的蔗株的平均株高最低；不同处理11月份的甘蔗株高为A2＞CK＞A1＞B2＞B1。

图3 不同处理的甘蔗株高

由此得知，桂辐98-296种茎直接补种桂糖49号宿根蔗，能有效提高混合群体的平均株高，符合桂辐98-296早生快发的品种特性，能有效缩短补种新植蔗与其他品种宿根蔗之间的生长差异。桂糖49号种茎直接补种桂糖49号宿根蔗，可能因同一品种中，作为补种成长蔗株生长时间相对较短，其新植蔗出苗较宿根蔗发株慢，植株矮小，吸收养分水分能力弱及阳光被遮蔽的原因，在群体中的竞争处于弱势，从而导致宿根蔗地混合群体的平均株高下降。桂辐98-296单芽段和双芽段补种之间比较，单芽段补种A1成长的蔗株生长速度略低于A2双芽段补种的；桂糖49号单芽段和双芽段补种比较，单芽段B1成长的蔗株生长速度同样也略低于双芽段B2补种的。

2.3 不同处理对甘蔗病害发生率的影响

从表2得出，不同处理比较，桂糖49号对照的枯心苗率为1.90%，比桂辐98-296和桂糖49号的单芽段、双芽段补种处理略高。梢腐病发病率在不同处理间未达到显著差异。黑穗病是广西乃至全国危害最广泛的甘蔗病害，严重影响甘蔗有效茎数，造成宿根蔗减产。桂糖49号宿根蔗对照中，黑穗病的发病率最高，为7.45%，属发病率较高水平；其次是桂糖49号双芽段和单芽段补种处理，桂辐98-296的单芽段和双芽段种茎补种宿根的黑穗病发生率最低，分别是0.07%和0.30%，由此说明桂辐98-296表现出较强的抗黑穗病特性，补种宿根蔗能有效降低混合群体的黑穗病发病率。

表2 不同处理的主要病害发生率

2.4 不同处理对甘蔗产量及蔗糖分的影响

从表3得出，桂辐98-296单、双芽段种茎（A1、A2）直接补种桂糖49号宿根蔗的混合群体蔗茎平均甘蔗产量分别为84.9 t/hm2和85.4 t/hm2，比对照处理分别增产31.83%和31.99%，平均增产31.91%，与对照相比达到极显著差异水平。桂糖49号单、双芽段种茎补种处理（B1、B2）的甘蔗产量与对照差异不显著；桂辐98-296单芽段与双芽段种茎B处理之间甘蔗产量相近。从11月至次年2月的蔗糖分看，桂糖49号对照和桂辐98-296补种宿根蔗的糖分接近，均超过14.5%，与桂糖49号单、双芽段补种处理的宿根蔗糖分差异显著。从蔗糖产量来看，桂辐98-296单、双芽段种茎（A1、A2）直接补种处理的产糖量均比对照增产72.6 t/hm2，增幅达31.71%，达到极显著差异水平；同时A处理与桂糖49号单、双芽段种茎补种B处理的差异达极显著水平。不同处理产量和产糖量的比较表明，桂辐98-296具有高产特性，补种宿根蔗能有效提高甘蔗产量和产糖量，蔗糖分差异不大或者略高；双芽段种茎补种效果略优于单芽段种茎补种，但两者差异不大。

表3 不同处理间甘蔗产量和品质指标表现

2.5 不同处理间各性状指标的相关性分析

由表4分析得出，各个性状指标与产量的相关性，病害如黑穗病率、梢腐病率、枯心苗率与产量呈负相关，但不显著。有效茎数、株高都与产量呈中度正相关，相关性为有效茎数＞11月株高＞茎径，可见有效茎数与甘蔗产量相关最密切。产糖量与产量的相关性为0.9866，P值为0.0019，达到显著水平，说明产量直接决定产糖量。产糖量与其他性状的相关性与甘蔗产量的相关性趋势基本一致，决定产糖量的关键因子仍是甘蔗产量、有效茎数、株高和蔗糖分，相关性为蔗产量＞有效茎数＞蔗糖分＞株高。

表4 不同处理产量和产糖量与其他性状指标的相关性分析

3 讨论与结论

桂辐98-296具有早生快发的品种特性［12］，通过单芽段、双芽段种茎直接补种桂糖49号宿根蔗时，补种成长蔗株的出苗和分蘖受宿根蔗的影响小，弥补了桂糖49号宿根蔗缺株断垄带来的少苗少株状况，确保了中后期目标产量所需的有效茎数，为稳产打下了基础。利用单芽段和双芽段进行的前期研究发现桂辐98-296生长期全期生长旺盛，新植蔗生长量同样能与宿根蔗齐头并进，甚至赶超，使甘蔗目标产量得到保障［13］。在本研究中，桂辐98-296种茎直接补种桂糖49号宿根蔗成长蔗株7至11月的平均株高呈明显上升趋势，8月份后，其株高均超过其他处理，总体而言，双芽段补种效果略优于单芽段补种。鉴于宿根蔗生长期长于新植蔗，同样用桂糖49号单芽段、双芽段种茎直接补种桂糖49号宿根蔗，宿根蔗的株高整体高于补种成长蔗株，说明其作为新植蔗生长相对较缓，总体长势矮小，不能整体提高宿根蔗混合群体的平均株高。因此，再次验证了在缺株断垄的宿根蔗应选择另外一种生长更快的甘蔗品种进行补种才能有效避免新植蔗和宿根蔗生长期不一致带来的影响。

甘蔗病虫害发生主要还是取决于品种的抗性。本研究发现，桂糖49号常规宿根蔗病害发病率最高，特别是黑穗病发病率，这与桂糖49号品种特性有关。桂辐98-296具有高抗病害的特性，采用桂辐98-296新植蔗补种能有效降低桂糖49号宿根蔗混合群体病害发生率。然而，采用桂糖49号新植蔗补种桂糖49号宿根蔗也可降低宿根蔗病害发生率，但效果比桂辐98-296新植蔗补种略差。

从本研究结果可以得出，基于桂辐98-296高产高糖的特性［14］，桂辐98-296种茎直接补种桂糖49号宿根蔗能较大程度提高宿根蔗混合群体蔗茎产量和产糖量，弥补宿根蔗缺株断垄造成的损失，比用桂糖49号种茎直接补种的效果好，达到增产增收目的。用桂糖49号单、双芽段补种宿根蔗，可能由于生长期不一致，新植蔗株生长过程中受制于宿根蔗株，对光能利用、吸收水肥等方面均处于劣势，虽然能增加宿根蔗群体的有效茎数，但是其植株茎径相对较小，株高相对较低，在与宿根蔗的生长竞争中处于弱势，因此甘蔗产量提高不明显。同时，桂辐98-296种茎直接补种成长蔗株在成熟期的平均蔗糖分与宿根蔗基本持平，因此，在产量提高的基础上，显著提高了产糖量，增加了工农业经济效益，这与前面的研究是吻合的。

本研究的单芽段种茎补种作业采用机械化进行，在补种效果上基本与双芽段种茎人工直接补种作业差别不大，其后的田间管理及农事活动相同，但机械化补种能有效提高补种效率，节约蔗种。同时，单芽段机械化补种试验也为完善及提升“YTL-19Z型种茎直接补种宿根蔗种植机”的各方面性能以及下一步的申请鉴定、定型、批量生产和供应市场提供依据。

综上所述，采用桂辐98-296单芽段机械化与双芽段种茎人工直接补种作业可改善桂糖49号宿根蔗混合群体的结构，显著增加单位面积有效茎数，提高单位面积蔗茎产量和产糖量。桂辐98-296不同种茎芽段下种方式的补种效果无显著差异，单芽段或双芽段种茎补种均可依据生产条件灵活选择。因此，选用桂辐98-296种茎直接补种宿根蔗是目前解决宿根蔗缺株断垄问题，确保甘蔗产量稳定及延长宿根年限的有效方法，值得大面积推广应用。