强宿根高产高糖甘蔗新品种云蔗101666的选育与评价

张 静,杨 昆,吴才文,赵培方,夏红明,昝逢刚,姚 丽,覃 伟,赵丽萍,陈学宽,刘家勇,赵 俊

(云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室, 云南开远 661699)

0 引言

甘蔗是我国重要的糖料作物,蔗糖是我国发展必不可少的战略物资之一,其产量占我国食糖总产量的90%以上[1-3]。品种是支撑蔗糖产业发展的基本保障和重要根基,也是提高单位土地面积产出的核心技术。作为世界第三大产糖大国,我国甘蔗生产成本远高于第一产糖大国巴西,究其原因,除巴西耕地成本低、土壤和生态条件好且采取全程机械作业外,其品种宿根性强、宿根年限长也是最主要的原因之一[4]。在我国,大约60%～70%的食糖生产成本用于原料蔗生产。与新植甘蔗相比,宿根甘蔗具有早生快发、封行快、省肥、节省种苗和整地费用、前期管理成本低和早熟等一系列优点[4]。在印度,宿根蔗成本相较新植低了20%～30%[5],但由于宿根蔗的产量较低[5-7],印度宿根蔗一般只保留1—2年[8],这也导致印度的甘蔗生产成本相对较高。在巴基斯坦,宿根作物可以节省的成本从过去的25%～30%[9]提高到现在的30%～40%[10]。在中国,宿根甘蔗的比例很高。在广西和云南这两个我国甘蔗主产区,宿根蔗分别占甘蔗产量的50%～60%和70%。然而,由于品种的宿根性较差,除广东湛江外,一般都采用“一新两宿”的种植制度,广东湛江受虫害和黑穗病的影响,仅采用“一新一宿”。因此,宿根年限短被认为是我国甘蔗生产成本高的主要原因[4]。而随着社会经济的发展,农村劳动力流失,劳动力成本上升将进一步拉大宿根蔗和新植蔗之间的成本差距。因此,为降低甘蔗生产成本,加快推进我国蔗糖产业的发展,在持续推进探索甘蔗机械化生产的同时,还应不断选育宿根性好的高产高糖甘蔗新品种,通过宿根栽培提高甘蔗种植效益。高产、高糖、宿根性强、耐寒、耐旱、抗倒伏等一直是育种家们选育甘蔗新品种的目标性状,育种家们瞄准这些性状,选育出了一批批优秀甘蔗新品种,并逐渐完成了以‘柳城05136’、‘桂糖42号’、‘云蔗0551’、‘云蔗081609’、‘粤糖 93-159’为主的甘蔗品种更新[11]。为避免长期大面积种植单一品种带来的甘蔗种性退化和病虫害流行问题,同时提高糖厂的入榨效率,需要在蔗区布局不同熟期的品种,因此,甘蔗育种是个永恒的工作。此外,全国不同育种单位先后选育出一批待推广应用的甘蔗品种,如‘桂糖96-167’[12]、‘桂糖31号’[13]、‘中糖1号’[14]等为代表的强宿根新品种和以‘云蔗072800’[15]、‘云蔗072178’[16]、‘云蔗081095’[17]等为代表的抗旱品种等,为蔗糖产业的可持续发展提供了保障。为促进蔗糖产业可持续发展,结合云南地域特性,亟需针对宿根栽培要求,选育出具备高产、高糖、宿根性好,抗旱性好的甘蔗新品种。以‘桂糖96-167’为母本,以‘崖城93-26’为父本进行有性杂交,开展系统选育研究,选育出高产、高糖,宿根性好,抗旱性强的甘蔗新品种,为云南和中国蔗糖产业的可持续发展提供品种支持。

1 材料与方法

1.1 选育过程

‘云蔗101666’是云南省农业科学院甘蔗研究所经“五圃”选育程序,结合旱地甘蔗选育技术选育而成的甘蔗新品种。该品种以‘桂糖96-167’为母本,以‘崖城93-26’为父本(图1),于2009/2010杂交季配制杂交组合,并委托海南甘蔗育种场杂交获得杂交种子,2010年在云南省农业科学院甘蔗研究所培育获得实生苗,并于当年定植,2011年经宿根杂种圃优选,选育编号为‘云蔗101666’。2012—2016年先后经选种圃、鉴定圃、预备品比、品比试验,该品种田间综合表现发株势强、宿根性好、蔗茎均匀、有效茎多,高产高糖、抗旱耐贫瘠。2017年推荐参加云南省第十五轮区域化试验,通过分析3年(一新两宿)的区试试验数据,对‘云蔗101666’的农艺、工艺性状及区域适应性进行评价。

图1 云蔗101666系谱图Fig.1 Pedigree of Yunzhe 101666

1.2 特征特性概述

1.2.1 植物学特征

蔗茎均匀,株型紧凑直立,中至中大茎,节间曝光后紫色,曝光前红紫色,节间圆锥形,Z字形排列无或很微,蜡粉带明显;芽卵圆形,芽尖达生长带,芽基与叶痕分离;内叶耳为披针形,外叶耳退化,叶鞘57号毛群少,叶片较窄,脱叶性好。

1.2.2 农艺特性

‘云蔗101666’出苗好,分蘖强,前期生长快,成茎率高,有效茎82 620条/hm2,蔗茎均匀整齐,株型紧凑直立,平均株高261 cm,茎径约2.76 cm,单茎重1.61 kg。为中早熟、高产、高糖品种,其抗旱性强,宿根性好,中抗黑穗病和条纹花叶病,感高粱花叶病。适宜在海拔900～1400 m甘蔗产区中等以上肥力的的旱坡地、台地种植,在水肥条件较好或有灌溉条件的水田、坝地、缓坡地种植,增产增糖效果更佳。

2 试验结果

2.1 主要农艺性状

2.1.1 出苗与分蘖

由表1可见,‘云蔗101666’新植平均出苗率达54.66%,较对照‘新台糖22号’增加17.38%;宿根第一年发平均株率147.97%,第二年192.79%,发株率逐年增加,宿根平均发株率170.38%,较‘新台糖22号’(143 .03%)增加19.16%,宿根发株率高。对照‘新台糖22号’一新两宿的平均分蘖率为90.57%,‘云蔗101666’的分蘖强,虽然分蘖率逐年下降(由120.20%下降至83.57%),但平均分蘖率可达102.40%,相较于‘新台糖22号’提高了13.06%。

表1 云蔗101666的农艺性状表现Table 1 Performance in agronomic traits of Yunzhe 101666

2.1.2 蔗茎产量构成因子

‘云蔗101666’的平均株高261 cm,与对照‘新台糖22号’相当(262 cm),株高适中利于抗倒伏;平均茎径2.76 cm,较‘新台糖22号’增加5.75%,差异显著,属中至中大茎种;平均有效茎8.26 万条/hm2,较‘新台糖22号’增加了9.99%,呈现极显著差异。

2.2 主要经济性状

2.2.1 蔗茎产量

总体来看,‘云蔗101666’的蔗茎产量虽呈现逐年下降的趋势(表2),但其平均蔗茎产量达121.32 t/hm2,比对照‘新台糖22号’增产22.50%;其中新植蔗蔗茎产量128.59 t/hm2,比对照增产24.05%;第1年宿根蔗茎产量124.41 t/hm2,比对照增产25.50%;第一年宿根蔗茎产量110.97 t/hm2,比对照增产17.63%。从植期和试验地点来看(图2),无论是新植还是宿根,‘云蔗101666’的最高蔗茎产量记录均出现在德宏试验点;开远市2019年(2年宿根)出现严重旱情导致甘蔗减产,故2019年‘云蔗101666’在开远点出现了蔗茎产量最低试验记录。

表2 云蔗101666的蔗茎产量、糖产量Table 2 The cane yield and sugar yield of Yunzhe101666

图2 不同植期及试验地点蔗茎产量的差异Fig.2 Difference of cane yield in different planting periods and regions

由图2A可见,‘云蔗101666’在开远点除去2019年(2年宿根))干旱造成减产,新植和1年宿根的蔗茎产量没有显著差异;保山点新植和宿根之间蔗茎产量没有显著差异,但是1年宿根和2年宿根差异显著;勐海试验点新植和宿根之间蔗茎产量差异显著,但是两年宿根产量差异不显著;在临沧试验点3年的蔗茎产量无显著差异,说明该品种在开远、保山、勐海、临沧具有较好的稳产性;德宏试验点1年宿根的产量下降,原因可能是德宏州机械收获导致地下芽受损,影响宿根发株;从总体看,德宏试验点3年间的蔗茎产量差异显著,但是产量在4个试验点中稳居第一,具有好的丰产性。新植甘蔗在开远和保山两地的产量没有显著差异(图2B),但是在德宏和勐海,‘云蔗101666’新植蔗产量有明显的增加或减少,临沧试验点新植蔗产量居于保山和勐海之间,与两地无显著差异;勐海和临沧第一年宿根蔗产量无显著差异,另外3个点间无明显差异,且显著高于勐海和临沧;宿根第二年开远点受旱灾影响产量明显减少,但与临沧点没有显著差异,德宏点产量稳居第一,保山、勐海、临沧的蔗茎产量无显著差异但显著低于德宏试验点。

2.2.2 糖产量

2017—2019年,在全省甘蔗新品种区域化试验中,‘云蔗101666’平均糖产量18.67 t/hm2,比对照‘新台糖22号’增产29.20%(表2),糖产量明显提高。其中:新植糖产量19.32 t/hm2,比对照增产31.34%;1年宿根蔗糖产量19.67 t/hm2,比对照增产36.10%;2年宿根蔗糖产量17.03 t/hm2,比‘新台糖22号’增产20.78%。

从各试验点的结果(图3A)来看,开远试验点新植蔗和1年宿根蔗的糖产量没有显著差异,2年宿根蔗显著减产;保山、德宏和临沧3个试验点3年的糖产量没有显著差异,具有很好的稳产性和丰产性;临沧宿根1年宿根蔗的糖产量有所增加,但不显著;勐海点新植蔗的糖产量显著低于1年宿根,2年宿根的糖产量处于新植和1年宿根之间,无显著差异,两年宿根间的糖产量无显著差异。

图3 不同植期及试验地点的糖产差异Fig.3 Difference of sugar yield in different planting periods and regions

从植期来看(图3B),新植‘云蔗101666’在开远和保山两地的糖产量无显著差异,与之相比,德宏点的糖产量显著增产,而勐海和临沧显著低于开远、保山和德宏;1年宿根在勐海和临沧两点的糖产量较低,另外3个试验点间没有显著差异。2019年(2年宿根)开远点因蔗茎产量大幅下降导致其糖产量下降,但与勐海和临沧相比无显著差异;勐海与保山两试验点的糖产量无显著差异,德宏点显著高于其他4个试验点。

2.3 主要工艺性状

2.3.1 蔗糖分

通过对5个试验点3年检测数据的分析(表3)可以看到,除了宿根第2年蔗糖分在3月出现了小幅度的下降,新植和1年宿根‘云蔗101666’的蔗糖分从11月到次年3月一直稳步上升,且高于对照‘新台糖22号’;从一新两宿的统计结果来看,11月至次年3月‘云蔗101666’的平均蔗糖分分别为:12.80%、14.97%、16.26%、17.09%、17.37%,均高于对照‘新台糖22号’。前期(11—12月)平均蔗糖分13.88%,比‘新台糖22号’高0.64个百分点(绝对值);1—3月平均蔗糖分16.91%,显著高出对照0.78个百分点(绝对值);全期平均蔗糖分为15.46%,比对照高出0.71个百分点(绝对值),表现出良好的早熟高糖特性。

表3 云蔗101666的蔗糖分Table 3 The Sucrose content of Yunzhe 101666

从试验点的统计结果来看(图4),新植‘云蔗101666’在保山试验点蔗糖分最高,其次是临沧,在开远最低,德宏和勐海相当;1年宿根除保山之外的4个试验点蔗糖分相较于新植蔗均有提高;2年宿根开远点蔗糖分持续增高,保山试验点的蔗糖分也提高并排名第一,另外3个试验点的蔗糖分较1年宿根均出现下降,其中勐海降幅最大,蔗糖分最低。开远点的蔗糖分逐年增加,故将2年宿根糖产量的减少归因于干旱导致的蔗茎产量下降;保山的蔗糖分一直处于高位,一定程度上弥补了蔗茎产量低对糖产量的影响,而德宏点尽管在蔗糖分方面不突出,其蔗茎产量高产弥补了蔗糖分带来的影响,所以该点的糖产量仍稳居高位(图3A);临沧1年宿根蔗的蔗糖分显著提升,所以当年的糖产量有所增加,但不显著。勐海点的蔗茎产量虽然逐年增加(图2A),但2019年的蔗糖分严重降低,所以该点新植蔗和2年宿根的糖产量无明显差异,但明显低于1年宿根。2年宿根‘云蔗101666’在开远点的糖产量与勐海和临沧相比无显著差异(图3B),这一年开远因干旱蔗茎产量降低,勐海和临沧的蔗糖分下降严重。

图4 不同植期及试验地点的蔗糖分差异Fig.4 Difference of sucrose content in different planting periods and regions

2.3.2 其他工艺性状

甘蔗品种的工艺性状直接影响着制糖企业的产糖率和经济效益[18],然而甘蔗品种种性的研究中,往往是甘蔗的农艺性状、产量及抗逆性以及蔗糖分受到更多的关注[19-20]。尽管蔗糖分是甘蔗工艺性状中的重要指标,但其与产糖率之间仅是间接关系,出汁率、重力纯度、纤维分含量、还原糖高低以及甘蔗品种的耐砍晒转化率等也与产糖率息息相关[13,21-22]。由表4可见,新植‘云蔗101666’的重力纯度为86.33%,宿根蔗为86.76%,一新两宿平均重力纯度为86.62%,优于对照‘新台糖22号’;平均还原糖含量0.68%,比对照低0.11个百分点(绝对值);平均纤维分10.80%,低于对照(11.45%);平均出汁率为70.50%,超过对照(68.80%)。

表4 云蔗101666的品质分析结果Table 4 The results of quality analysis of Yunzhe 101666

2.4 抗逆性

2.4.1 抗旱性

委托云南省甘蔗遗传改良重点实验室对其抗旱性进行鉴定评价(见表5),结果表明:‘云蔗101666’株高伤害率为26.96%,产量损失率为35.36%,而同期‘新台糖22号’受旱后株高伤害率为25.10%,产量损失率40.12 %,抗旱性综合表现评定为抗旱性强。

表5 抗旱性鉴定结果Table 5 The identification results of drought resistance

2.4.2 抗病性

委托云南省甘蔗遗传改良重点实验室进行甘蔗黑穗病、花叶病抗性鉴定结果表明:‘云蔗101666’甘蔗黑穗病发病率为16.60%,抗性级别为4级,抗性反应型为中等(表6);经人工接种鉴定,甘蔗条纹花叶病发病率为22.2%,抗性级别为3级,抗性反应型为中抗,甘蔗高粱花叶病发病率为62.5%,抗性级别为4级,抗性反应型为感病(表7)。田间试验过程中未发现甘蔗稍腐病、甘蔗黄叶综合症等甘蔗病害。

表6 甘蔗黑穗病抗病性鉴定结果Table 6 The identification results of smut resistance in Yunzhe 101666

表7 云蔗101666甘蔗花叶病抗病性鉴定结果Table 7 The identification results of moasic resistance in Yunzhe 101666

3 主要栽培技术要点

‘云蔗101666’为中早熟、高产、高糖品种,其抗旱性强,宿根性好,脱叶性佳,适宜机械化种植与管理,适宜在云南德宏、版纳、临沧、富宁蔗区海拔900～1 400 m甘蔗产区中等以上肥力的的旱坡地、台地种植,在水肥条件较好或有灌溉条件的水田、坝地、缓坡地种植,增产增糖效果更佳。春植、秋植、冬植均可种植。

主要栽培技术要点:‘云蔗101666’按照甘蔗常规种植管理,主要栽培要点:1.出苗好,分蘖强,种植行距以1～1.2 m为宜,亩下芽量8 000芽为宜;2.前期生长快,成茎率高,栽种时应施足基肥、早施追肥,加强水肥管理,以满足其生长需要;3.砍收后应及时清理蔗园,做到早松蔸、早施肥,地膜覆盖促进宿根蔗萌发;4.宿根蔗推荐使用快锄低砍,促进宿根萌发整齐一致,提高成茎率;5.品种易感黑穗病,中抗花叶病,可采取田间尽量清除黑穗病病株,以降低黑穗病对其危害;6.脱叶性好,种苗长距离运输或搬运过程中应注意避免种芽机械损伤。

4 讨论与结论

‘云蔗101666’蔗茎均匀,中至中大茎,叶鞘57号毛群少,叶片较窄,脱叶性好;其新植和宿根的产量均高于对照‘新台糖22号’,表现出高产特性,并且在开远、保山、勐海、临沧具有较好的稳产性,在德宏则表现出良好的丰产性;从糖产量来看,‘云蔗101666’一新两宿平均糖产量18.67 t/hm2,显著高于对照,表现出良好的高糖属性。从蔗糖分来看,‘云蔗101666’在1、2月的蔗糖分和后期的蔗糖分显著高于‘新台糖22号’,表现出中早熟特性。从抗逆性来看,‘云蔗101666’的干旱损失率为40.12 %,抗旱性综合表现评定为抗旱性强;黑穗病发病率为16.60%,甘蔗条纹花叶病发病率为22.2%,甘蔗高粱花叶病发病率为62.5%,综合表现为中抗黑穗病和条纹花叶病,感高粱花叶病。田间试验过程中未发现甘蔗稍腐病、甘蔗黄叶综合症等甘蔗病害。

宿根性是甘蔗特有的重要特性,对甘蔗的生产具有重要的作用[14]。研究者们对甘蔗宿根性的描述不同,但核心是相似的,即宿根蔗的宿根年限长,产量下降幅度越小,宿根性就越强[4]。‘云蔗101666’2年宿根的蔗茎产量达110.97 t/hm2,为新植产量的86.3%;糖产量为17.03 t/hm2,为新植的88.15%。宿根性强的指标性性状包含了甘蔗根残茬/残茬的形态指标以及直接影响蔗茎产量和糖产量的性状,如新植蔗的有效茎数、芽活力、根系活力、蔗茎产量、糖产量级分蘖率等[4]。研究表明,宿根性强的甘蔗品系在新植蔗中表现出出苗快、出苗率和分蘖率高,有效茎多[23-25]。新植‘云蔗101666’平均出苗率达54.7%,较对照‘新台糖22号’增加17.38%;分蘖率120.2%,相比对照高56.92%;有效茎达8.26万条/hm2。

综上,‘云蔗101666’是以桂糖‘96-167’为母本,以‘崖城93-26’为父本选育出来的中早熟、高产高糖品种,其抗旱性强,宿根性好,脱叶性佳,适宜在云南德宏、版纳、临沧、富宁蔗区海拔900～1 400 m甘蔗产区中等以上肥力的的旱坡地、台地种植。