甘蔗脫毒種苗第三代種莖不同體積單芽育苗差異及其移栽效果

范業(yè)賡 閆海鋒 陳榮發(fā) 丘立杭 周慧文黃 杏 翁夢(mèng)苓 吳建明 李楊瑞 韋生滿

（1廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣西甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心，530007，廣西南寧；2馬山縣周鹿鎮(zhèn)綠江專業(yè)種養(yǎng)合作社，530603，廣西南寧）

廣西是我國(guó)最大的糖料蔗和食糖生產(chǎn)基地，甘蔗年種植面積約77萬(wàn)hm2，但2001-2018年，甘蔗的平均單產(chǎn)和蔗糖分沒(méi)有發(fā)生根本性變化（表1）。因此，在優(yōu)良甘蔗品種前提下如何創(chuàng)新變革栽培方式，大幅度提高甘蔗產(chǎn)量和蔗糖分，對(duì)甘蔗生產(chǎn)健康發(fā)展具有重要意義。

表1 2001-2018年廣西產(chǎn)糖量、甘蔗單產(chǎn)和蔗糖分變化Table 1 The changes of sugar production, sugarcane yield and sucrose content in Guangxi from 2001 to 2018

我國(guó)20世紀(jì)70-90年代對(duì)甘蔗育苗移栽已有相關(guān)研究，主要研究甘蔗同節(jié)位不同取種方法和全莖不同節(jié)位芽片的移栽差異、移栽密度、移栽葉齡以及移栽后增產(chǎn)增糖效果等方面[2-4]。近年來(lái)，廣西研發(fā)并集成推廣應(yīng)用一系列甘蔗栽培技術(shù)，主要包括蔗地機(jī)械深耕深松、智能化施肥、蔗葉還田、節(jié)水灌溉、使用脫毒健康種苗、酒精發(fā)酵液定量還田、化學(xué)調(diào)控、甘蔗生產(chǎn)管理機(jī)械化和病蟲(chóng)草鼠綜合防治等十大栽培技術(shù)[5]，極大地促進(jìn)了我國(guó)甘蔗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。一些新的栽培技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如甘蔗健康種莖稀植栽培[6]、一次性施肥[7-8]、地膜全覆蓋[8-9]、化肥減施[10]等相關(guān)技術(shù)。

雖然育苗移栽技術(shù)早期已有相關(guān)研究報(bào)道[11-12]，也針對(duì)移栽存在的問(wèn)題制定了相關(guān)育苗技術(shù)，但是當(dāng)時(shí)主要是以苗床育苗為主，導(dǎo)致移栽時(shí)難以保持根系完整[12]；而且健康種苗的育苗還處于起步階段，均為常規(guī)種莖育苗，沒(méi)能從根本上改變我國(guó)甘蔗以農(nóng)民自留種為主的局面。經(jīng)多年連續(xù)無(wú)性留種種植后，多種病原物反復(fù)侵染并在植株體內(nèi)積累，抑制甘蔗正常生長(zhǎng)，導(dǎo)致優(yōu)良種性退化，質(zhì)量和產(chǎn)量不斷下降，給甘蔗生產(chǎn)造成極大損失。因此，如何消除蔗農(nóng)自留種，實(shí)現(xiàn)甘蔗“育繁推一體化”仍是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)需要攻關(guān)的難題。

本試驗(yàn)采用目前生產(chǎn)上大面積推廣的健康種苗第3代種莖進(jìn)行不同體積單芽秧盤(pán)育苗后移栽及常規(guī)種莖種植方式的比較，研究結(jié)果有助于推動(dòng)現(xiàn)有甘蔗栽培模式從“甘蔗種莖”向“甘蔗種苗”變革，達(dá)到消除農(nóng)民自留種的目的，提高甘蔗產(chǎn)量和蔗糖分。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試甘蔗品種為廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所自育品種桂糖42號(hào)，材料是用第3代種莖的完整單芽、1/2單芽和1/4單芽，通過(guò)秧盤(pán)育苗后移栽。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018年5月-2019年2月進(jìn)行。試驗(yàn)地為廣西來(lái)賓市興賓區(qū)廖平農(nóng)場(chǎng)。

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)進(jìn)行秧盤(pán)育苗。所有單芽均截取2.5cm長(zhǎng)度的芽段，試驗(yàn)設(shè)完整單芽（單芽長(zhǎng)度2.5cm）、1/2單芽（從芽背面切掉1/2）和1/4單芽（從1/2單芽背面再切掉1/2）3個(gè)處理，每個(gè)處理均設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)3個(gè)秧盤(pán)，每個(gè)秧盤(pán)54穴。育苗具體流程（圖1）為：雙芽段（常規(guī)種莖種植）和所有單芽、1/2單芽和1/4單芽砍下后，分別浸泡于多菌靈3～5min防病，再浸泡度銳（美國(guó)先正達(dá)）10min防蟲(chóng)；然后把芽平擺于秧盤(pán)并蓋上細(xì)土，保持秧盤(pán)土壤濕度在60%以上，在此過(guò)程中調(diào)查其生長(zhǎng)情況。

圖1 不同體積單芽甘蔗育苗流程Fig.1 The sugarcane seedling process of single buds with different bud sizes

田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，4個(gè)處理，分別是完整單芽、1/2單芽、1/4單芽育苗和常規(guī)種莖種植（雙芽段，對(duì)照）。行距為1.2m，育苗移栽下種量均為52 500苗/hm2；常規(guī)種莖種植下種量為90 000芽/hm2。每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)種植5行，行長(zhǎng)5m，重復(fù)3次，小區(qū)面積均為30m2（5m×6m），在區(qū)組四周設(shè)3行保護(hù)行。各處理之間除種苗差異外，其余的栽培方法、除草、培土、施肥等管理措施均一致。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

秧盤(pán)育苗期間調(diào)查株高、苗粗（以靠近地面處測(cè)定）、根鮮重、根干重和葉片數(shù)。

大田試驗(yàn)甘蔗生長(zhǎng)期間調(diào)查出苗率和分蘗率。2019年2月人工收獲時(shí)測(cè)量4個(gè)處理甘蔗的株高、莖徑、有效莖數(shù)和產(chǎn)量。其中，每小區(qū)隨機(jī)選取20條進(jìn)行莖徑和株高的測(cè)量。莖徑：使用游標(biāo)卡尺測(cè)量中部莖徑；株高：用株高尺從植株基部量起至最高可見(jiàn)肥厚帶的高度。有效莖數(shù)指莖長(zhǎng)超過(guò)1.0m（株高超過(guò)1.3m）、莖徑大于1.5cm的甘蔗植株總數(shù)。測(cè)定小區(qū)有效莖數(shù)和小區(qū)產(chǎn)量，換算為單位面積產(chǎn)量。每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取6條有效莖送當(dāng)?shù)靥菑S化驗(yàn)室分析甘蔗蔗糖分。

1.4 數(shù)據(jù)分析

在Excel 2010中進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用GraphPad Prism 8.2軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同體積單芽育苗生長(zhǎng)差異

通過(guò)觀察可以看出，完整單芽處理的株高、根重、苗粗和葉片數(shù)均比1/2單芽和1/4單芽高。調(diào)查分析結(jié)果（圖2）顯示，完整單芽處理株高分別比1/2單芽和1/4單芽處理提高了33.58%和48.75%，差異均達(dá)到極顯著水平，而1/2單芽和1/4單芽之間差異不顯著；完整單芽處理的苗粗分別比1/2單芽和1/4單芽處理提高了33.19%和51.42%，差異分別達(dá)到顯著和極顯著水平，而1/2單芽和1/4單芽處理之間差異不顯著。完整單芽處理的葉片數(shù)、根鮮重和根干重分別比1/2單芽處理提高了50.00%、64.39%和34.67%，分別比1/4單芽提高了157.07%、192.68%和188.57%，除完整單芽和1/2單芽的根干重之間差異達(dá)顯著水平，其余處理間差異均達(dá)到了極顯著水平；而1/2單芽的葉片數(shù)、根鮮重和根干重分別比1/4單芽處理提高了71.38%、78.05%和114.29%，差異達(dá)極顯著水平。

圖2 不同體積單芽育苗生長(zhǎng)分析Fig.2 Growth analysis of single buds with different sizes

2.2 不同處理之間甘蔗農(nóng)藝性狀比較

從表2可以看出，所有育苗后移栽的成活率均極顯著高于常規(guī)種莖種植，并且不同體積單芽育苗處理（完整單芽、1/2單芽、1/4單芽）之間差異不顯著；完整單芽處理的成活率為99.39%，而常規(guī)種莖種植成活率只有84.10%，比完整單芽的成活率降低了15.29個(gè)百分點(diǎn)。不同處理之間的分蘗率如表2所示，完整單芽和1/2單芽處理的分蘗率比1/4單芽處理分別高68.66%、61.34%，比常規(guī)種莖種植分別高51.32%、44.00%，差異達(dá)到極顯著水平；完整單芽處理比1/2單芽處理分蘗率高，但差異不顯著；1/4單芽處理和常規(guī)種莖種植的分蘗率差異不顯著。不同處理的株高表現(xiàn)為完整單芽＞常規(guī)種莖＞1/2單芽＞1/4單芽，其中完整單芽株高顯著高于其他處理，而常規(guī)種莖、1/2單芽和1/4單芽3個(gè)處理之間差異不顯著。不同處理的有效莖數(shù)為完整單芽＞1/2單芽＞1/4單芽＞常規(guī)種莖，其中完整單芽處理的有效莖數(shù)比常規(guī)種莖種植多5 479條/hm2，兩者差異達(dá)到極顯著水平；而1/2單芽、1/4單芽和常規(guī)種莖3個(gè)處理之間差異不顯著。不同處理的莖徑差異結(jié)果為完整單芽和1/2單芽處理均高于1/4單芽和常規(guī)種莖種植，但4個(gè)處理之間差異不顯著。

表2 不同處理甘蔗農(nóng)藝性狀比較Table 2 Comparison of sugarcane agronomic characters in different treatments

2.3 不同處理之間原料蔗產(chǎn)量比較

從表3可以看出，育苗移栽處理的原料蔗產(chǎn)量均高于常規(guī)種莖種植，其中完整單芽處理的原料蔗產(chǎn)量為112.66t/hm2，比常規(guī)種莖種植增加了17.29t/hm2，產(chǎn)量提高了18.13%，兩者差異達(dá)到極顯著水平；而1/2單芽和1/4單芽處理的原料蔗產(chǎn)量比常規(guī)種莖種植的分別提高了6.53%和5.50%，但差異不顯著。

表3 不同處理原料蔗產(chǎn)量比較Table 3 Yield comparison of raw sugarcane under different treatments

2.4 不同處理之間甘蔗蔗糖分比較

從表4可以看出，育苗移栽處理的甘蔗蔗糖分均高于常規(guī)種莖種植，其中完整單芽處理的平均蔗糖分為14.47%，比常規(guī)種莖種植提高了1.10個(gè)百分點(diǎn)，差異達(dá)到顯著水平；1/2單芽處理的平均蔗糖分比常規(guī)種莖種植提高0.91個(gè)百分點(diǎn)，差異也達(dá)到顯著水平；而完整單芽和1/2單芽處理之間，1/4單芽處理和常規(guī)種莖種植之間的平均蔗糖分差異不顯著。

3 討論

蔗苗移栽后成活率的高低、返青滯長(zhǎng)期的長(zhǎng)短與蔗苗的齊、全、壯及生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)有直接關(guān)系，因而也直接影響到甘蔗育苗移栽的成功與否[13]。張瓊姿和翟金青[11]研究發(fā)現(xiàn)，雙芽苗的素質(zhì)較好，芽片苗先天不足，根點(diǎn)少、幼苗細(xì)弱、生長(zhǎng)緩慢、死苗多；在幼苗4片葉時(shí)測(cè)定幼苗鮮重，雙芽苗平均單株鮮重13.30～19.72g，芽片苗（相當(dāng)于本試驗(yàn)中的1/4單芽苗）僅3.49～3.92g。本試驗(yàn)結(jié)果表明，完整單芽處理的株高、苗粗、根鮮重、根干重均明顯優(yōu)于1/2單芽和1/4單芽處理，且葉片數(shù)也多于1/2單芽和1/4單芽處理，說(shuō)明種芽體積越大，苗的質(zhì)量越高，這與張瓊姿和翟金青[11]研究結(jié)果基本一致。20世紀(jì)70-80年代甘蔗育苗方式主要采用苗床露地育苗和苗床蓋膜育苗，這2種育苗方式移栽時(shí)容易傷根，種植條件要求比較苛刻，移栽后有明顯的返青滯長(zhǎng)期，一般長(zhǎng)達(dá)10～15d[12]；此時(shí)期健康種苗沒(méi)有普及，全部是自留種育苗，導(dǎo)致種性退化。本試驗(yàn)用脫毒健康種苗第3代種莖進(jìn)行育苗，發(fā)現(xiàn)蔗芽出苗比較整齊，而且移栽時(shí)種根基本布滿秧盤(pán)穴，可以帶營(yíng)養(yǎng)土移栽，且營(yíng)養(yǎng)土中含有相當(dāng)多的水分和養(yǎng)料，移栽后容易成活，縮短返青滯長(zhǎng)期，生長(zhǎng)快，苗較整齊。但是利用脫毒健康種苗第3代育苗移栽也存在著種植密度大、育苗生產(chǎn)成本比常規(guī)種莖種植高、分蘗遲、分蘗成莖率不高等問(wèn)題。因此，將種苗生產(chǎn)成本降至農(nóng)民自留種水平是解決甘蔗種性退化、糖分降低和產(chǎn)量下降的關(guān)鍵。

表4 不同處理甘蔗蔗糖分比較Table 4 Sucrose content comparison of different treatments

甘蔗育苗移栽能夠節(jié)約蔗種，保證全苗，有望實(shí)現(xiàn)從“甘蔗種莖”向“甘蔗種苗”的變革，最終達(dá)到消除農(nóng)民自留種的目的，是保證甘蔗種源健康的有效途徑。早期研究發(fā)現(xiàn)，育苗移栽的分蘗率、株高和有效莖數(shù)等均優(yōu)于種莖直播，比種莖直播增產(chǎn)13.57%～15.50%，蔗糖分提高0.34%～1.21%[2-3，12-17]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，所有育苗后移栽的成活率、分蘗率、株高、有效莖數(shù)和莖徑均優(yōu)于常規(guī)種莖種植，原料蔗產(chǎn)量和蔗糖分也高于常規(guī)種莖種植，其中完整單芽和1/2單芽處理與常規(guī)種莖種植原料蔗產(chǎn)量差異均達(dá)極顯著水平，蔗糖分差異均達(dá)顯著水平，而1/4單芽處理雖然有一定優(yōu)勢(shì)，但與常規(guī)種莖種植差異均不顯著。育苗后移栽的增產(chǎn)和增糖效果明顯，與前人[11，18]的研究結(jié)果基本一致。

與傳統(tǒng)甘蔗種莖種植方法相比，甘蔗育苗移栽會(huì)大大減少甘蔗種植所需的甘蔗種莖，有效提高原料蔗產(chǎn)量和蔗糖分。但從育苗成本考慮，未來(lái)還是利用健康種苗1代種莖育苗移栽更有發(fā)展前景；利用健康種苗1代種莖育苗移栽，可減少種植密度，充分利用健康種苗1代種莖分蘗強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，提高分蘗成莖率，將下種量降到27 000～37 500株/hm2（數(shù)據(jù)未發(fā)表），育苗成本與常規(guī)種莖種植持平或略低，還可結(jié)合機(jī)械化種植，達(dá)到生長(zhǎng)快、苗齊、有效莖數(shù)足等效果。

4 結(jié)論

甘蔗育苗移栽是節(jié)約蔗種、保證全苗，促進(jìn)甘蔗生產(chǎn)發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)。由于育苗材料營(yíng)養(yǎng)體大小不一樣，對(duì)單芽苗的成活、分蘗、原料蔗產(chǎn)量和蔗糖分都有不同程度的影響。本研究中所有不同體積單芽育苗移栽處理的成活率、分蘗率、株高、莖徑、有效莖數(shù)和原料蔗產(chǎn)量均高于常規(guī)種莖種植，以完整單芽育苗的農(nóng)藝性狀、原料蔗產(chǎn)量和蔗糖分表現(xiàn)最好，可在生產(chǎn)上結(jié)合機(jī)械種植推廣應(yīng)用。