桂糖55号的宿根性及不同种植密度对其农艺性状的影响

2022-06-06邓宇驰黄海荣王伦旺

西南农业学报 2022年5期

贤武，邓宇驰，经艳，黄海荣，谭芳，王伦旺

(广西农业科学院甘蔗研究所/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，南宁 530007)

【研究意义】宿根蔗早生快发、株龄长、成熟早、节省生产成本，宿根是重要的糖料蔗栽培制度[1-2]。宿根蔗的生长不仅与品种遗传特性有关，还与土壤条件和栽培管理技术[3-4]及收获方式[5]有关。目前广西蔗区3个甘蔗主栽品种桂糖42号、柳城05-136和新台糖22号(ROC22)植蔗面积占总面积的70%以上[6]，均为中大茎、不抗黑穗病品种，其宿根蔗尤其易感黑穗病，严重影响广西蔗区宿根蔗的产量和栽培年限。近年来，广西农业科学院甘蔗研究所在甘蔗常规选育种中加大对宿根性、抗病性的选育力度，选育出田间自然黑穗病发病率低、宿根性好的优良中茎甘蔗新品种桂糖55号(GT55，原试验编号为桂糖08-120)[7]，但至今生产上对其宿根性和种植密度与产量关系的了解甚少。因此，分析GT55的宿根性及不同种植密度对其农艺性状的影响，对GT55的推广应用和推动广西蔗糖产业可持续发展具有重要意义。【前人研究进展】国际上主要蔗糖生产国的甘蔗生长周期大多为5年(1年新植4年宿根)[8]，而我国的宿根年限多为2～3年[1，9]，广西的种植年限一般为3年(1年新植2年宿根)，少数地方甚至每年新植[8]。GT55于2019年完成非主要农作物品种登记，属早中熟、高糖、中茎、丰产性好、抗逆性强、宿根好、适应性广品种[7，9-13]，目前在广西和广东湛江蔗区均有种植。GT55芽体小，出苗和分蘖好，成茎率高，与目前主栽的中大茎品种差异较明显，下种密度过大容易因有效茎数过多导致茎径过小，不利于人工砍收。周一帆[14]统计结果表明，广西蔗区的下种量多为100 000～120 000芽/hm2，甘蔗产量随着下种量的加大呈先升后降变化趋势，一般下种量80 000～100 000芽/hm2时产量最高。前人对玉米和水稻种植密度的研究也得到相似结果(产量随着下种量的加大呈先升后降变化趋势)[15-16]。下种量是影响甘蔗产量的主要因素之一，下种量太少会影响产量和宿根年限。俞华先等[17]研究认为，种植密度对云蔗05-51的有效茎数、锤度和蔗茎产量影响显著。丘立杭等[18]对强分蘖甘蔗品种B9的研究结果表明，在种植密度为60 000～150 000芽/hm2的条件下，茎径几乎不受种植密度影响，种植密度与甘蔗株高、有效茎和产量呈正相关，与茎径和田间锤度呈负相关，株高和有效茎数对产量的贡献最显著，过多的有效茎数不利于田间锤度提高，合理密植对强分蘖甘蔗品种的产量和品质形成极其重要。谭芳等[19-20]研究认为，施肥水平和种植密度是影响桂糖31号产量的主要因素，而种植密度对桂糖32号蔗糖分影响较大。但也有研究表明，种植密度对蔗糖分无明显影响[21-22]。【本研究切入点】目前，针对中茎甘蔗新品种GT55第三年宿根产量变化及不同种植密度对其农艺性状影响的研究未见报道。【拟解决的关键问题】开展GT55新植和宿根的4年品种比较及不同种植密度试验，分析其宿根特性及不同种植密度对农艺性状的影响，以期为GT55的推广应用及推动广西蔗糖产业的可持续发展提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2016—2019年4年的品种比较试验，与2019—2020年2年的种植密度试验均在广西农业科学院甘蔗研究所隆安县丁当基地进行。供试甘蔗品种为GT55和ROC22(对照，CK)均由广西农业科学院甘蔗研究所隆安丁当基地砍收留种。隆安县位于广西中部偏西南，地处107°21′～108°6′E，22°51′～23°21′N，位于北回归线以南，属南亚热带季风气候。年平均降雨量1301 mm，降雨多集中在夏季。日照充足，年均气温21.8 ℃，年均无霜期361 d。土壤类型以沙页岩赤红壤为主。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计品种比较试验和种植密度试验均设5行区，行长7.0 m，行距1.2 m，3个重复，随机区组排列，次年2—3月砍收测产后保留宿根。4年品种比较试验的下种量为107 190芽/hm2(因蔗种放置时间过长，下种量略增加)，1年新植及其1年宿根密度试验设下种量75 000、90 000、105 000和120 000芽/hm2处理(分别为处理1～处理4)，双芽段双行品字形排列下种，地膜覆盖，常规管理。

1.2.2 农艺性状调查于9月下旬调查小区的有效茎数，小区第三行连续15株甘蔗的株高和茎径，收获时测定小区实际产量(折算为公顷产量)。密度试验在新植蔗齐苗后调查出苗数，在宿根蔗破垄后调查发株数，计算发株率[23]，分蘖盛期调查总苗数，5月调查枯心苗，7月调查黑穗病株数。

1.2.3 蔗糖分分析种植密度试验分别于11月至次年2月的中下旬，每小区随机采集2条健康主茎，每处理共6条蔗茎，采用一次旋光法分析其蔗糖分。

1.3 统计分析

试验数据采用Excel 2007和DPS 16.05进行统计，以Duncan’s新复极差法进行多重比较(对枯心率进行反正弦平方根转换)。

2 结果与分析

2.1 4年品种比较试验

2.1.1 品种比较试验的株高、茎径、有效茎及产量情况由表1可知，GT55新植蔗的株高与第二和第三年宿根相近，相互间无显著差异(P>0.05，下同)，而第一年宿根的株高达296.51 cm，均高于新植(258.48 cm)及第二和第三年宿根(分别为275.04和249.82 cm)，其中显著高于新植和第三年宿根的株高(P<0.05，下同)；GT55宿根蔗的茎径为26.50～27.73 mm，呈逐年增大趋势，但均与同一种植年限的ROC22无显著差异；GT55新植和宿根的每公顷有效茎数均显著高于同一种植年限的ROC22，其中，有效茎数最多为新植的7.83万条/hm2，第一和第三年宿根的有效茎数也保持在7.00万条/hm2以上(分别为7.33万和7.01万条/hm2)，第二年宿根的有效茎数仍达6.50万条/hm2；GT55的新植产量为96.77 t/hm2，略低于ROC22的98.80 t/hm2，但差异不显著，第一年宿根的产量最高，第二年次之，分别为110.63和100.00 t/hm2，且均显著高于同一种植年限的ROC22和第三年宿根，第三年宿根的产量(79.43 t/hm2)虽显著降低，但仍显著高于同一种植年限的ROC22。3年宿根平均产量为96.71 t/hm2，与新植产量相近，比ROC22的3年宿根平均产量(78.96 t/hm2)增产22.48%。可见，GT55的宿根有效茎数多，高产稳产，宿根性强。

表1 桂糖55号品种比较试验的农艺性状比较

2.1.2 品种比较试验的黑穗病自然发病率由表2可知，GT55新植蔗的黑穗病发病率均为0，随着宿根年限的增加，黑穗病发病率总体上逐渐上升。其中，第一年宿根的平均黑穗病发病率仅4.23%；第二年宿根仅第Ⅱ小区的黑穗病发病率(18.39%)略高，其他2个小区的发病率分别为1.85%和9.72%，平均为9.99%；第三年宿根的平均黑穗病发病率上升至17.39%，这是第三年宿根产量降低的原因之一。而CK宿根的黑穗病非常严重，小区发病率为15.88%～58.62%，平均发病率均高于25.00%。可见，GT55的黑穗病自然发病率明显低于ROC22，生产上可采用健康种苗、轮作或及时拔除病株等措施，以减少田间黑穗病孢子量，可使宿根年限达3年或3年以上。

表2 桂糖55号品种比较试验的黑穗病自然发病情况

2.2 种植密度试验

2.2.1 出苗率和发株率由表3可知，随着下种量的增加，GT55新植的出苗率呈上升趋势，宿根发株率呈先升后降变化趋势，但4个处理间均无显著差异，其中处理3的发株率最高，达164.76%，而处理4的发株率最低，为99.65%。

2.2.2 分蘖率 GT55新植和宿根4个处理的分蘖率间差异不显著。其中，处理3新植的分蘖率最高，达59.57%，但宿根分蘖率最低，为60.55%；而处理1新植的分蘖率最低，为41.83%，但宿根分蘖率最高，为71.42%(表3)。

2.2.3 枯心率 GT55新植4个处理间、宿根4个处理间的枯心率差异不显著(表3)，说明GT55的枯心率与种植密度无密切关系。

2.2.4 有效茎数由表3可知，GT55新植的有效茎数略高于宿根。随着下种量的增加，新植的有效茎数呈先升后降变化趋势，新植每公顷有效茎数排序为处理3>处理4>处理2>处理1，其中，处理3和处理4的有效茎数在7.00万条/hm2以上，显著高于处理1的6.23万条/hm2。宿根的有效茎数排序为处理3>处理1>处理4>处理2，其中，处理1、处理3和处理4的有效茎数均在6.00万条/hm2以上，三者间差异不显著；处理1新植的平均有效茎数最少，为6.23万条/hm2，标准差(0.70万条/hm2)较大，而其宿根的有效茎数较多，为6.40万条/hm2，但标准差(0.80万条/hm2)最大，重复间差异较明显；处理3新植和宿根的有效茎数最多，分别为7.49万和6.64万条/hm2，标准差分别为0.18万和0.41万条/hm2，重复间差异较小。可见，GT55在合理的种植密度下，可获得较多的有效茎。

2.2.5 产量从表3可看出，GT55新植的产量随着下种量的增加呈先升后降变化趋势，新植产量排序为处理3>处理2>处理4>处理1，其中，处理3新植的产量最高，为92.19 t/hm2，显著高于处理1，且标准差(0.87 t/hm2)最小，产量表现稳定，处理2、处理3和处理4间新植的产量差异不显著。宿根产量排序为处理3>处理1>处理4>处理2，宿根产量随着有效茎数的增加而增加，其中，处理3的宿根产量(100.27 t/hm2)显著高于处理2的新植和宿根产量，处理1的宿根产量(92.56 t/hm2)显著高于其新植产量(77.80 t/hm2)，处理2的宿根产量(81.49 t/hm2)最低，且标准差最大(9.56 t/hm2)，重复间差异明显，而处理4的宿根产量为91.73 t/hm2，比处理3和处理1低，但标准差最小(0.88 t/hm2)，重复间差异小，宿根产量表现最稳定。可见，GT55下种量大，宿根产量较稳定，但未能获得最佳宿根产量。

表3 桂糖55号种植密度试验的主要农艺性状比较

2.2.6 群体整齐度由表4可知，不同种植密度处理GT55新植和宿根的株高均值在9月均达250.00 cm左右，随着下种量的增加，株高呈先升后降变化趋势，但处理间无显著差异；由于甘蔗在9月仍处于营养生长阶段，部分分蘖茎尚未长高，因此株高极差的变化范围为78.00～120.00 cm；处理4新植和宿根的平均株高分别为251.67和245.62 cm，不仅株高较矮，且极差(83.00和82.00 cm)均较小，标准差(18.49和20.11 cm)均最小，变异系数较小，个体间差异较小；处理3宿根的株高最高，为258.51 cm，极差(78.00 cm)最小，标准差(20.74 cm)较小，宿根株高群体表现为较高较均匀。

表4 桂糖55号种植密度试验的株高和茎径比较

从表4还可看出，各处理GT55宿根的茎径均略粗于相应新植的茎径，但新植4个处理间、宿根4个处理间均无显著差异，其中，处理1新植茎径的变化范围为21.60～34.00 mm，该范围的上限(21.60 mm)在4个新植处理中较大，极差(12.40 mm)最大，而其宿根茎径的变化范围为23.40～36.10 mm，该范围的上限(23.40 mm)和变异系数(10.56%)在4个宿根处理中均最大，说明处理1茎径的群体表现较粗大，但均匀度较差；处理3新植茎径的变化范围为23.00～33.00 mm，该范围的下限(33.00 mm)和平均茎径(28.09 mm)在4个新植处理中均最大，极差(10.00 mm)和变异系数(8.55%)在4个新植处理中均最小，而其宿根茎径的变化范围为23.20～36.00 mm，该范围的上、下限均居中，变异系数(9.69%)最小，说明处理3茎径的群体表现较均匀；处理4新植茎径的变化范围为21.30～33.50 cm，该范围的上限(21.30 mm)和平均茎径(27.18 mm)在4个新植处理中均最小，而其宿根的平均茎径(28.62 mm)、茎径变化范围的上下限(22.00和33.30 mm)、极差(11.30 mm)和变异系数(9.82%)均最小，说明处理4茎径的群体表现较小但较均匀。

2.2.7 黑穗病自然发病率由表5可知，不同种植密度下GT55新植蔗的黑穗病自然发病率均为0；在宿根蔗中，处理1的黑穗病平均自然发病率最低(0.42%)，处理2和处理3居中(其中处理3有2个小区的自然发病率为0)，处理4最高(1.43%，其中一个小区为0)。说明总体上GT55的黑穗病自然发病率很低，且与种植密度无密切关系。

表5 桂糖55号种植密度试验的黑穗病自然发病情况

2.3 甘蔗蔗糖分析

由表6可知，在不同种植密度下，GT55新植在12月中下旬的蔗糖分除处理4(14.47%)外，其他3个处理均高于14.50%；GT55新植的平均蔗糖分排序为处理2>处理3>处理1>处理4，处理间差异较明显(最高达15.19%，最低为14.06%)，而GT55宿根的平均蔗糖分排序为处理2>处理1>处理3>处理4，4个处理均大于14.50%，除处理2的平均蔗糖分为15.01%，略低于其对应新植外，其他3个处理宿根的蔗糖分均高于其对应的新植，其中，处理1的增幅为5.41%)，处理4的增幅为3.34%，处理3的增幅为2.26%。说明GT55适当稀植可提高蔗糖分，种植密度过大会影响蔗糖分积累。

表6 桂糖55号种植密度试验的蔗糖分比较

3 讨论

甘蔗在10月开始进入成熟期，常因台风侵袭或连续降雨后被风吹倾斜、倒伏，不利于田间数据的准确采集。为减少试验误差，本研究对GT55在9月下旬的株高进行分析(小区产量不以株高进行计算，均为小区砍收测产)，结果发现，9月下旬的株高虽与成熟期株高相比差异显著，但能反映品种前期的生长速度，而茎径和有效茎数与成熟期差异不明显；GT55前期生长快，9月下旬的株高与ROC22差异不显著，与前人的研究结果一致[9-13]。可见，GT55早生快发，前期能充分利用雨季快速生长，尤其在干旱年份和干旱蔗区，对夺取高产稳产十分有利。本研究中，GT55宿根蔗的茎径为26.50～27.73 mm，属中茎种，比ROC22略小，随着宿根年限的增加，GT55茎径逐渐增大，但与ROC22均无显著差异；GT55新植和宿根的有效茎数均显著高于同一种植年限的ROC22，其中，GT55新植的有效茎数为7.83万条/hm2，第一和第三年宿根的有效茎数也在7.00万条/hm2以上(分别为7.33万和7.01万条/hm2)，虽然第二年宿根的有效茎数略低，但仍达6.50万条/hm2。可见，GT55具有良好的宿根发株力、分蘖力和高成茎率，使其在种植的第4年(第3年宿根)仍能保持较多的有效茎数，为宿根高产、稳产及延长宿根年限打下了良好基础。

前人研究结果[7，9，12-13]表明，GT55具有新植高产及第一年和第二年宿根增产稳定特性，本研究结果与其一致。本研究中，用于品种比较试验的GT55蔗种在种植前放置时间长达1个多月，新植后产量仍达96.77 t/hm2，与ROC22(98.80 t/hm2)相近，说明GT55蔗种具有较好的耐储性，与甘崇琨等[9]的研究结果一致；由于GT55宿根早生快发，其第一年宿根产量达110.63 t/hm2，显著高于ROC22和其他年份的产量，株高在9月可达296.51 cm，与当年气候条件较好和调查时间较晚有关；GT55第二年宿根产量仍达100.27 t/hm2。由于GT55的试验小区与ROC22相邻种植，而ROC22的黑穗病发病严重，连续宿根栽培后田间蓄积了大量的病菌孢子，导致GT55第三年宿根黑穗病发病率明显上升，产量下降至79.43 t/hm2，但仍显著高于ROC22，说明黑穗病田间自然发病率低也是GT55成茎率高、宿根性强及可延长宿根年限的原因之一。

本研究中，随着GT55种植密度的增加，新植蔗的出苗率呈上升趋势，最高为处理4，但处理间差异不显著，而处理1的出苗率(39.57%)最低，其新植分蘖率、有效茎数和产量均最低，说明下种量越低对出苗率及其产量构成因素的影响越明显；GT55的分蘖率为41.83%～71.42%，与广西区域试验结果相近[7]。甘蔗分蘖与光照、土壤类型、养分、种植密度和植期等因素有关，根据多年多点引种示范观察，GT55宿根分蘖稍迟，分蘖力属中上水平，分蘖力不及分蘖性特强的桂糖29号、桂糖44号和桂糖49号等品种，但宿根发株力和分蘖力好，分蘖茎成茎率高，有效茎多，主茎和分蘖茎差异小，植株较均匀，可减少无效分蘖对营养的损耗，有利于养分的高效利用。

GT55种植密度试验的平均茎径在4个处理间无显著差异，与俞华先等[17]、丘立杭等[18]的研究结果一致。由于受光合效率和营养分配影响，随着下种量的增加，GT55新植和宿根的株高及新植的有效茎数和产量均呈先升后降的变化趋势，与周一帆等[14]、陆文娟等[22]的研究结果一致。本研究中，处理2的种植密度和新植产量均高于处理1，但宿根产量(81.49 t/hm2)最低，标准差最大，重复间差异明显，其分蘖率为63.11%，标准差高，可能与甘蔗砍收时蔗种堆放及破垄和培土等农事操作引起的误差有关；处理1新植出苗率和分蘖率最低，有效茎数最少，新植产量最低，缘于部分蔗地不封行不荫蔽，土壤水分蒸发散失大，但蔗株得到的光照充足，宿根分蘖率最高，茎径粗大，有效茎数仅次于处理3，因此其宿根产量较高(居第二位)，可见GT55群体调节能力非常强；处理3新植的分蘖率、宿根发株率最高，宿根分蘖率最低，群体密度合理，植株光合效率高，株高和茎径较均匀整齐，有效茎数多，其新植和宿根产量最高；处理4新植的出苗率最高，而宿根发株率最低，但由于群体密度大，光照不足、光合效率低，新植和宿根的株高和茎径偏小，群体蔗株较小，其有效茎数和产量均不及处理3，宿根的产量也低于处理1；GT55在较低种植密度下，通过群体的光、温、水、气、肥调节，可获得较粗的茎径和较多的有效茎数，从而获得较高产量，与前人的研究结果相似[20-22]。因此认为，合理的种植密度可使GT55有效茎数增多，光合效率提高，群体株高和茎径整齐度好，有利于获得多年高产和稳产。此外，GT55的黑穗病自然发病率与种植密度无密切关系，与前人研究结果一致[24-25]。由于不同年份环境因素存在差异，本研究中2组试验GT55第一年宿根的黑穗病发病率为0.42%～4.23%，略有差异，与许莉萍等[26]、黄玉新等[27]的研究结果相似。

本研究中，不同种植密度的GT55在12月中下旬的平均蔗糖分均在14.40%以上，与广西区试结果[7]一致，其中，处理2新植和宿根的蔗糖分均最高，除处理2宿根平均蔗糖分(15.01%)略降低于其对应新植平均蔗糖分外，其他3个处理的平均蔗糖分均较新植提高；GT55适当稀植可提高蔗糖分，种植密度过大会影响蔗糖分积累，与丘立杭等[18]、谭芳等[20]的研究结果相似，但与梁阗等[21]、陆文娟等[22]的研究结果存在差异，应与研究所用品种和栽培条件不同有关。