粵西蔗區(qū)無(wú)人機(jī)噴施甘蔗增糖劑應(yīng)用研究

陳迪文，周文靈*，敖俊華，喻建剛，羅青文，江 永，李奇?zhèn)?/p>

0 引言

廣東粵西蔗區(qū)是我國(guó)第3大甘蔗產(chǎn)區(qū)，但近年來(lái)粵西蔗區(qū)甘蔗糖分相比廣西和云南蔗區(qū)均偏低，近2年廣東蔗區(qū)產(chǎn)糖率不及10%，而廣西和云南產(chǎn)糖率均達(dá)12%以上。甘蔗產(chǎn)業(yè)的從業(yè)科技人員在多個(gè)方面努力嘗試不同辦法來(lái)提高糖分，取得的效果均有限[1-3]。針對(duì)低糖問(wèn)題，國(guó)內(nèi)科研人員嘗試通過(guò)化學(xué)制劑來(lái)調(diào)控甘蔗糖分，如美國(guó)、巴西和古巴等國(guó)家從20世紀(jì)50年代開(kāi)始研究甘蔗增糖劑(或催熟劑)的應(yīng)用并且取得了良好效果。在各種不同類(lèi)型增糖劑或催熟劑中應(yīng)用研究最多的化學(xué)制劑是乙烯利[4-5]，它作為一種水果常用催熟劑而廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[6-7]，在甘蔗上也可以通過(guò)促進(jìn)甘蔗提早成熟來(lái)提高早期糖分[4,8]。另外還有研究應(yīng)用較多的是草甘膦(增甘磷)[9-10]，它是一種除草劑的主要成分或者類(lèi)似的化合物，在甘蔗成熟期噴施一定的濃度可以使甘蔗停止生長(zhǎng)而轉(zhuǎn)為糖分累積[10-11]。其他制劑如植物生長(zhǎng)激素類(lèi)、養(yǎng)分元素類(lèi)及氨基酸等[12-14]。在噴施工具及方式方面，人工難以噴施生長(zhǎng)后期的甘蔗植株，以前有利用輕型飛機(jī)進(jìn)行大面積噴灑的應(yīng)用報(bào)道[15]，但是由于飛行管控和操作專(zhuān)業(yè)程度高，以及對(duì)于地勢(shì)地貌要求高等各方面原因難以推廣應(yīng)用[16-17]。如今隨著農(nóng)用無(wú)人機(jī)的推廣應(yīng)用，讓甘蔗增糖劑應(yīng)用變得簡(jiǎn)單[18]。本研究選擇了3種自主研制的甘蔗增糖劑通過(guò)無(wú)人機(jī)噴施在廣東粵西蔗區(qū)開(kāi)展了其對(duì)甘蔗糖分的影響研究，為無(wú)人機(jī)噴施甘蔗增糖劑研究和應(yīng)用提供參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試甘蔗品種與增糖劑

供試品種：粵糖 61號(hào)(粵糖 03-373)和粵甘 50號(hào)(粵糖08-776)，前者為早熟品種，糖分相對(duì)較高，后者為晚熟品種，糖分中等相對(duì)偏低。

供試增糖劑：自主研制的增糖劑1、增糖劑2、增糖劑3(主要成分包含海藻提取物、氨基酸、十六烷基三甲基溴化銨等)、40%乙烯利、30%草甘膦異丙胺鹽，均為水劑。

1.2 試驗(yàn)設(shè)置

試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理：清水對(duì)照，增糖劑1(每公頃用量1.5 L加水配置成22.5 L)，增糖劑2(每公頃用量1.5 L加水配置成22.5 L)，增糖劑3(每公頃用量1.5 L加水配置成22.5 L)，乙烯利(每公頃用量0.75 L加水配置成22.5 L)和草甘膦(每公頃用量0.6 L加水配置成 22.5 L)。

田間種植試驗(yàn)地設(shè)在廣東湛江市遂溪縣洋青鎮(zhèn)。試驗(yàn)田行長(zhǎng)20 m，行距1.2 m，5行區(qū)，每小區(qū)面積120 m2。小區(qū)之間間隔6行為保護(hù)行，減少?lài)婌F漂移的影響。其中粵甘50號(hào)為第3年宿根，粵糖61號(hào)為第2年宿根。2018年11月1日開(kāi)始進(jìn)行增糖劑噴施處理。所用無(wú)人機(jī)型號(hào)為大疆 MG1S，設(shè)定每公頃用量22.5 L，距離葉片頂部高度1 m，噴頭流量0.8 L/min，采用手動(dòng)模式飛行。

1.3 檢測(cè)項(xiàng)目與分析方法

在噴施后20、40及60天后分別對(duì)甘蔗進(jìn)行取樣進(jìn)行糖分檢測(cè)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)砍收8條甘蔗作為一個(gè)樣本混合榨汁分析糖分相關(guān)參數(shù)，糖分檢測(cè)送廣東省生物工程研究所(廣州甘蔗糖業(yè)研究所)湛江甘蔗研究中心糖分檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用一次旋光法檢測(cè)。收獲前對(duì)甘蔗進(jìn)行株高、莖徑測(cè)量，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)測(cè)量 30株，并對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行估算，估產(chǎn)(t/hm2)=0.785×(株高-30)×莖徑2×3500(統(tǒng)一有效莖數(shù))×15/106；根據(jù)糖分和估產(chǎn)計(jì)算單位面積甘蔗含糖量，單位面積甘蔗含糖量(t/hm2)=甘蔗糖分(%)×單位面積甘蔗估產(chǎn)(t/hm2)。

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013和SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，差異顯著性采用LSD法方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同增糖劑對(duì)甘蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

根據(jù)表1所示的結(jié)果可以看出，與清水對(duì)照相比，各處理對(duì)2個(gè)甘蔗品種的株高和莖徑均沒(méi)有顯著影響，因此各處理的估產(chǎn)結(jié)果均沒(méi)有顯著差異。結(jié)果表明噴施各種增糖劑處理對(duì)甘蔗農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量無(wú)顯著影響。

2.2 不同增糖劑處理后粵糖61號(hào)甘蔗糖分參數(shù)的變化情況分析

從甘蔗糖分檢測(cè)結(jié)果(表2)可以看出，在噴施不同增糖劑處理后對(duì)粵糖 61號(hào)的蔗糖分產(chǎn)生了不同程度的影響，在噴施不同時(shí)間后也存在不同的效果。

在噴施20天后，增糖劑2、增糖劑3及草甘膦處理的蔗糖分顯著高于清水對(duì)照，增糖劑2和增糖劑3處理的蔗汁錘度顯著高于清水對(duì)照，同時(shí)，所有增糖劑處理的還原糖分均顯著低于清水對(duì)照處理。視純度和重力純度在各個(gè)處理間均無(wú)顯著差異。

在噴施40天后，增糖劑3處理的蔗糖分顯著高于清水對(duì)照，增糖劑2和增糖劑3處理的蔗汁錘度顯著高于清水對(duì)照，同時(shí)，所有增糖劑處理的還原糖分均顯著低于清水對(duì)照處理。視純度和重力純度在各個(gè)處理間均無(wú)顯著差異。

表1 不同增糖劑處理下的甘蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量表現(xiàn)

表2 不同增糖劑處理后粵糖61號(hào)糖分參數(shù)的變化情況

而在噴施60天后，所有增糖劑處理的各個(gè)糖分參數(shù)均和清水對(duì)照無(wú)顯著差異。

以上結(jié)果表明，增糖劑2和增糖劑3對(duì)粵糖61號(hào)的蔗糖分提升作用比較明顯，同時(shí)有利于降低還原糖分，其中增糖劑3效果最好，且持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)。

2.3 不同增糖劑處理后粵甘50號(hào)甘蔗糖分參數(shù)的變化情況分析

從甘蔗糖分檢測(cè)結(jié)果(表 3)可以看出，與粵糖61號(hào)類(lèi)似，在噴施不同增糖劑處理后對(duì)甘蔗品種粵甘50號(hào)的蔗糖分均產(chǎn)生了一定的提升作用，且在噴施不同時(shí)間后也存在不同的效果。

在噴施20天后，所有5個(gè)增糖劑處理的蔗糖分均顯著高于清水對(duì)照，其中增糖劑3最高；同樣地，所有增糖劑處理的蔗汁錘度均顯著高于清水對(duì)照，其中增糖劑3最高；同時(shí)，所有增糖劑處理的還原糖分均顯著低于清水對(duì)照處理；另外，增糖劑3處理的視純度和重力純度均顯著高于清水對(duì)照處理。

在噴施40天后，增糖劑1、增糖劑2、增糖劑3和乙烯利處理的蔗糖分均顯著高于清水對(duì)照，其中增糖劑3最高；同時(shí)這4個(gè)處理的蔗汁錘度也均顯著高于清水對(duì)照，其中增糖劑3最高；所有增糖劑處理的還原糖分均顯著低于清水對(duì)照處理。視純度和重力純度在各個(gè)處理間均無(wú)顯著差異。

在噴施60天后，增糖劑3處理的蔗糖分顯著高于清水對(duì)照，其他參數(shù)在各處理之間均無(wú)顯著差異。

以上結(jié)果表明，所有增糖劑處理對(duì)粵甘50號(hào)的蔗糖分均具有提升作用，同時(shí)有利于降低還原糖分，

其中增糖劑3的蔗糖分提升幅度最大，且持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，草甘膦的持續(xù)時(shí)間最短。

2.4 不同增糖劑處理后甘蔗糖分變化幅度分析

表3 不同增糖劑處理后粵甘50號(hào)糖分參數(shù)的變化情況

根據(jù)不同增糖劑處理與清水對(duì)照處理的蔗糖分百分比絕對(duì)值差值比較結(jié)果(表4)可以看出，各增糖劑處理在噴施處理后不同時(shí)間段的蔗糖分比對(duì)照提升幅度不同，其中除草甘膦外各個(gè)處理在噴施后40天時(shí)的糖分增幅最大，到60天時(shí)糖分的提升幅度有所減小，但各個(gè)處理之間存在差異，其中增糖劑 2和增糖劑3處理的2個(gè)品種甘蔗在60天時(shí)還能保持較高的增幅，其他處理的增幅則下降較多，粵糖61號(hào)的草甘膦處理甚至出現(xiàn)負(fù)值，說(shuō)明糖分比對(duì)照還低。綜合2個(gè)品種平均值來(lái)看，增糖劑3處理的糖分比對(duì)照增幅在20～60天均是最高且超過(guò)0.5個(gè)百分點(diǎn)，其次是增糖劑2處理效果較好。

表4 不同增糖劑處理不同時(shí)間后的甘蔗糖分比對(duì)照提升幅度

2.5 不同增糖劑處理后單位面積含糖量分析

根據(jù)不同時(shí)間段的糖分含量估算的單位面積甘蔗含糖量結(jié)果(表 5)可以看出，隨著噴施后天數(shù)增加，甘蔗含糖量逐漸增加，不同處理之間增加幅度不同。對(duì)于2個(gè)品種各個(gè)增糖劑中均以增糖劑3處理的含糖量在不同時(shí)間為最高。其中，粵糖61號(hào)在噴施增糖劑3后20、40和60天的含糖量分別比對(duì)照增加1.19、1.37和1.23 t/hm2，粵甘50號(hào)在噴施增糖劑3后20、40和60天的含糖量分別比對(duì)照增加0.97、1.14和0.86 t/hm2，但差異性均不顯著。

表5 不同增糖劑處理不同時(shí)間后單位面積甘蔗含糖量

3 討論與結(jié)論

國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)80年代開(kāi)始大量關(guān)于增糖劑在甘蔗上的應(yīng)用研究[11,19-20]。乙烯利和草甘膦在國(guó)內(nèi)外的研究和應(yīng)用都比較多，因此，在本研究中用于和自行研制的增糖劑進(jìn)行比較。本研究結(jié)果表明，對(duì)于2個(gè)甘蔗品種，噴施乙烯利40天和噴施草甘膦后20天的蔗糖分比對(duì)照均能提高0.5個(gè)百分點(diǎn)絕對(duì)值(表4)，說(shuō)明二者均有一定的提升糖分效果，而自行研制的增糖劑2和增糖劑3對(duì)糖分提高的幅度更大，效果更好。在增糖劑對(duì)于糖分提升的時(shí)效性方面，草甘膦起效快但持久性差，其噴施后20天比對(duì)照提高幅度相對(duì)于40天和60天最高，粵糖61號(hào)噴施草甘膦后60天的糖分甚至低于對(duì)照處理，其他增糖劑處理到噴施后60天也表現(xiàn)出提升幅度下降，但增糖劑2和增糖劑3的提升幅度仍高于乙烯利處理。因此說(shuō)明，一方面，增糖劑2和增糖劑3具有良好的增糖效果同時(shí)也具有良好的時(shí)效性；另一方面，無(wú)論何種增糖劑在噴施后具有一定的時(shí)效性，不同增糖劑的時(shí)效性有差異，一般在20～60天內(nèi)，時(shí)間太長(zhǎng)的增糖效果會(huì)降低甚至完全消除，建議根據(jù)甘蔗的收獲時(shí)間提前一個(gè)月或45天進(jìn)行噴施。

不同增糖劑對(duì)于甘蔗糖分提升的作用機(jī)理是不同的，比如草甘膦銨鹽一類(lèi)的增糖劑作用機(jī)制為通過(guò)抑制甘蔗生長(zhǎng)從而促進(jìn)成熟[21]，在成熟早期施用會(huì)對(duì)產(chǎn)量具有一定的負(fù)面影響，施用濃度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致葉片枯死，有些甚至?xí)绊懰薷?，在美?guó)甘蔗生產(chǎn)上，為了避免風(fēng)險(xiǎn)其要求僅用于宿根最后一年的甘蔗。乙烯利是一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，在一定條件下不僅自身可以釋放乙烯，而且可以誘導(dǎo)植物自身產(chǎn)生乙烯來(lái)促進(jìn)作物成熟。本研究中自行研制的增糖劑均是通過(guò)一些植物營(yíng)養(yǎng)元素和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)等組合，試驗(yàn)中對(duì)農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量估算的結(jié)果也表明，所有處理對(duì)甘蔗株高、莖徑和產(chǎn)量均沒(méi)有產(chǎn)生顯著影響，自行研制的3個(gè)增糖劑在這一方面是可以放心使用的。至于其對(duì)甘蔗糖分提升的作用機(jī)制，則還需進(jìn)一步的研究進(jìn)行深入探討。

生產(chǎn)上的甘蔗品種非常多，品種本身有不同的熟期和糖分高低，增糖劑對(duì)于不同的品種可能產(chǎn)生不同的效果，或者說(shuō)增糖劑對(duì)于有些品種沒(méi)有效果，對(duì)于有些品種則效果很好。本研究根據(jù)當(dāng)?shù)匾延械牟牧蠌氖炱诜矫孢x擇一個(gè)早熟的和一個(gè)晚熟的，從糖分高低方面選擇了一個(gè)高糖和一個(gè)相對(duì)低一點(diǎn)的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，增糖劑對(duì)于2個(gè)品種都有一定的效果。至于對(duì)其他甘蔗品種效果如何則還需要更多的試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試才能得出結(jié)論。另外，不同年份、土壤以及栽培措施對(duì)于甘蔗糖分都會(huì)有影響，本試驗(yàn)當(dāng)年氣候和雨水條件較好，甘蔗普遍高產(chǎn)高糖，往年糖分較低的粵甘50號(hào)的整體糖分也高于往年，跟高糖品種粵糖61號(hào)比相差不多，這也可能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定影響，因此還需要進(jìn)一步結(jié)合不同條件開(kāi)展更多的研究試驗(yàn)才能確定增糖劑的施用效果及其穩(wěn)定性。

本研究結(jié)果表明，在甘蔗工藝成熟早期通過(guò)無(wú)人機(jī)噴施各種增糖劑對(duì)粵西蔗區(qū)2個(gè)品種甘蔗的蔗糖分具有提升作用，其中自主開(kāi)發(fā)的增糖劑3對(duì)提高甘蔗糖分的作用最好，且在噴施后40天左右進(jìn)行收獲效果最佳。

4 致謝

感謝沈大春、文明富、潘方胤、梁?jiǎn)⑷?、彭立沖等人在增糖劑無(wú)人機(jī)噴施及甘蔗糖分檢測(cè)等方面的大力協(xié)助。