經(jīng)濟(jì)遺傳值在甘蔗選育種應(yīng)用研究系列（Ⅴ）適宜機(jī)械化生產(chǎn)的甘蔗新品種（系）評(píng)價(jià)

徐良年，鄧祖湖，黃潮華，林兆里，趙新旺，黃國(guó)強(qiáng)

（1.福建農(nóng)林大學(xué)國(guó)家甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心/農(nóng)業(yè)部福建甘蔗生物學(xué)與遺傳育種實(shí)驗(yàn)室，福州 350002；2.廣西大學(xué)廣西蔗糖產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，南寧 530004）

0 引言

甘蔗新品種適合機(jī)械化生產(chǎn)是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要[1]。隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，機(jī)械化技術(shù)水平不斷提高，我國(guó)廣西、云南、廣東等主產(chǎn)區(qū)甘蔗生產(chǎn)的全程機(jī)械化生產(chǎn)面積不斷擴(kuò)大[2]。但我國(guó)現(xiàn)有的品種大多不適宜機(jī)械化生產(chǎn)，缺乏適應(yīng)機(jī)械化收獲的品種成為阻礙我國(guó)機(jī)械化生產(chǎn)的重要原因之一。因而選育適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)的品種急待加強(qiáng)。國(guó)內(nèi)已經(jīng)重視適于機(jī)械收獲甘蔗品種的相關(guān)研究[3-5]。我們借鑒澳大利亞工農(nóng)效益最大化的經(jīng)濟(jì)遺傳值綜合選擇指數(shù)法[6-9]，圍繞選育適宜機(jī)械化生產(chǎn)的目標(biāo)來評(píng)價(jià)品種(系）[10]，以期為選育適宜機(jī)械化生產(chǎn)的甘蔗新品種（系）提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

參加品種（系）為我國(guó)甘蔗育種單位近年選育的10 個(gè)新材料，分別為：德蔗07-36、福農(nóng)09-2201、福農(nóng)09-7111、桂糖06-2081、桂糖08-1180、海蔗22、柳城07-150、閩糖06-1405、粵甘47、云蔗08-1095，以ROC22為對(duì)照品種（CK）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在福州市倉(cāng)山區(qū)福建農(nóng)林大學(xué)旗山校區(qū)試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)計(jì)為隨機(jī)區(qū)組3 次重復(fù)，3 行小區(qū)，行長(zhǎng)10 m，行距1.1 m。試驗(yàn)共1次新植2次宿根：2015年新植，2016年3月、2017年3月砍收后留宿根。新植蔗于2015 年1 月種植，雙芽苗種莖，下種量82 500 芽/hm2,種植后覆蓋地膜，基肥過磷酸鈣50 kg、尿素10 kg、殺蟲雙5 kg。采用小型甘蔗培土機(jī)培土，收獲時(shí)采用割鋪機(jī)砍倒，并對(duì)參試新品種（系）進(jìn)行花葉病、黑穗病抗性鑒定，花葉病為SCMV、SCSMV、SrMV 混合接種；黑穗病為混合生理小種浸種。其他田間管理方式同大田生產(chǎn)相一致。

1.3 性狀調(diào)查

在甘蔗生長(zhǎng)期間對(duì)出苗或發(fā)株、分蘗、株高、小區(qū)有效莖等性狀進(jìn)行調(diào)查。從11 月到翌年3 月每月中旬取樣進(jìn)行糖分化驗(yàn)，每一個(gè)品種取6 根甘蔗（5根主莖、1根分蘗莖），測(cè)定分析甘蔗蔗糖分和甘蔗纖維分。分析按GB/T10499-2014《糖料甘蔗試驗(yàn)方法》和《甘蔗制糖化學(xué)管理統(tǒng)一分析方法》進(jìn)行；數(shù)據(jù)結(jié)果運(yùn)用Excel和DPS軟件進(jìn)行處理分析。并對(duì)甘蔗新品種（系）花葉病和黑穗病進(jìn)行抗性鑒定和評(píng)價(jià)。

1.4 經(jīng)濟(jì)權(quán)重的計(jì)算

1.4.1權(quán)重估算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

參考國(guó)外蔗糖產(chǎn)業(yè)，結(jié)合國(guó)內(nèi)近年來的實(shí)際情況，經(jīng)濟(jì)權(quán)重計(jì)算基礎(chǔ)見表1。

表1 經(jīng)濟(jì)權(quán)重計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Table 1 Basic data for economic weight calculation

1.4.2無性系篩選階段經(jīng)濟(jì)權(quán)重的計(jì)算

無性系試驗(yàn)階段，材料通過人工選擇后，產(chǎn)量、糖分等基本數(shù)據(jù)已提高，產(chǎn)量構(gòu)成因素已得到改善，經(jīng)濟(jì)權(quán)重基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與實(shí)生苗階段不同，性狀的權(quán)重計(jì)算如下。

(1)甘蔗蔗糖分：若甘蔗蔗糖分由14.37%升高1個(gè)百分點(diǎn)，即15.37%，則原生產(chǎn)噸糖的8.0 t原料可增加糖的效益為：8.0（t）×1%×87.00%×5 000.00（元/t）=348.00元。

(2)甘蔗纖維分：纖維分對(duì)產(chǎn)業(yè)的影響主要表現(xiàn)為增加蔗渣的重量，但同時(shí)纖維要帶走部分的糖。纖維分增加1%，8.0 t甘蔗增加的蔗渣產(chǎn)值為：8.0 t×1%×200.00元/t=16.00元；

蔗渣帶走蔗糖值為：8.0 t×1%×2.2%×5 000.00元/t=8.80（元）；產(chǎn)生的總的效益為：16.00-8.80=7.20元。

(3)蔗產(chǎn)量：在同等生產(chǎn)條件下，蔗莖增產(chǎn)所增加的收入對(duì)生產(chǎn)管理成本的增減可不予考慮，只增加部分機(jī)收成本，甘蔗增產(chǎn)，噸蔗砍收成本下降，按75%計(jì)，則當(dāng)公頃蔗產(chǎn)量增加1 t時(shí)，增加效益為：1.0 t×500.00元/t×0.1067-1.0 t×0.1067×（90.00×0.75）元/t=46.148元。

1.4.3參試品種經(jīng)濟(jì)遺傳值的校正值

適宜機(jī)械化生產(chǎn)的品種不僅要滿足傳統(tǒng)的良種評(píng)價(jià)目標(biāo)要求，亦即高產(chǎn)、高糖、抗逆、強(qiáng)宿根，還應(yīng)注意適宜機(jī)械作業(yè)的形態(tài)學(xué)特征。對(duì)機(jī)械化種植而言，要求蔗芽不暴凸，生長(zhǎng)帶不過分鼓脹，芽體陷入芽溝，芽翼等保護(hù)蔗芽避免機(jī)械損傷的有益性狀；對(duì)機(jī)械化中耕管理來說，要求分蘗性強(qiáng)，先促蘗，后伸長(zhǎng)，主莖、分蘗整齊均勻的品種，避免使用主莖伸長(zhǎng)較早、分蘗出生較晚的品種，以保證中耕培土的作業(yè)適期和作業(yè)質(zhì)量；機(jī)械收獲則要求甘蔗品種抗倒伏，易脫葉，脫葉性不好會(huì)導(dǎo)致機(jī)收雜率較高；以及中小莖，株高整齊等。因而選用以下幾個(gè)性狀做為校正參數(shù)（表2）。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel2010及R3.3.3軟件的相關(guān)程序進(jìn)行經(jīng)濟(jì)遺傳值的計(jì)算。

表2 經(jīng)濟(jì)遺傳值的校正值Table 2 Correction of economic genetic values

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀分析

2.1.1出苗率和發(fā)株率

由表3 可知，參試品種新植平均出苗率為37.05%～81.04%，其中出苗率最高的為德蔗07-36 和ROC22；最低的為福農(nóng)09-2201。發(fā)株率為52.89%～77.54%，其中發(fā)株率最高的為桂糖08-1180和德蔗07-36。

表3 參試品種農(nóng)藝性狀Table 3 Agronomic traits of tested varieties

2.1.2分蘗率

參試品種的分蘗率變化范圍為87.03%～134.00%。分蘗率高于100% 的品系有福農(nóng)09-2201（134.00%）、桂糖08-1180（111.70%)、海蔗22號(hào)（107.10%）、新臺(tái)糖22號(hào)（113.30%）、云蔗08-1095（106.10%），其中分蘗率最高的是福農(nóng)09-2201（134.04%），最低的是閩糖06-1405（87.03%）。

2.1.3莖徑

參試品種的平均莖徑為2.47～2.92 cm，蔗莖最粗的是粵甘47 號(hào)，蔗莖最細(xì)的是福農(nóng)09-7111、桂糖08-1180（2.47 cm）。

2.1.4株高

參試品種的平均株高為250～300 cm。新植期株高最高的是閩糖06-1405（304 cm），最矮的是粵甘47號(hào)（276 cm）；宿根期最高的是德蔗07-36（288 cm），最矮的是粵甘47號(hào)（238 cm）。

2.1.5有效莖數(shù)

參試品種中新植期有效莖數(shù)最多的是福農(nóng)09-2201（86 205 條/hm2）,最少的是柳城07-150（55 725 條/hm2）；宿根期有效莖數(shù)最多的是福農(nóng)09-7111（67 755條/hm2）；最少的是柳城07-150（46 696條/hm2）。

2.1.6蔗產(chǎn)量

由表4 可知，在1 年新植2 年宿根中福農(nóng)09-7111 的蔗莖產(chǎn)量99.79 t/hm2，位列第一，比對(duì)照品種ROC22增產(chǎn)10.45%。柳城07-150 的蔗莖產(chǎn)量72.44 t/hm2，位列最后，比對(duì)照品種ROC22減產(chǎn)19.83%。參試品種新植期中蔗莖產(chǎn)量為89.40～125.34 t/hm2；宿根期中蔗莖產(chǎn)量為51.01～102.96 t/hm2。除了柳城07-150、桂糖08-1180表現(xiàn)為減產(chǎn)，其余品種都有不同程度的增產(chǎn)。

表4 參試品種蔗莖產(chǎn)量Table 4 Cane yield of tested varieties

表5 參試品種（系）甘蔗蔗糖分Table 5 Cane sucrose content of tested clones

2.2 工藝性狀分析

2.2.1甘蔗蔗糖分

由表5可知，參試品種1年新植2年宿根11月份至翌年3月份平均甘蔗蔗糖分中，閩糖06-1405的平均甘蔗蔗糖分（15.22%）為所有品系中最高，其次為柳城07-150，平均蔗糖分是15.19%。粵甘47 號(hào)、云蔗08-1095、桂糖08-1180的平均蔗糖分低于對(duì)照種ROC22，其余參試品種都高于對(duì)照種ROC22，表現(xiàn)高糖的特性。柳城07-150和閩糖06-1405在11—12月平均甘蔗蔗糖分比ROC22高0.5個(gè)百分點(diǎn)，表現(xiàn)為早熟高糖。

2.2.2含糖量

由表6可知，在1年新植2年宿根中福農(nóng)09-7111的平均含糖量位列第一，比對(duì)照種ROC22增產(chǎn)11.81%。柳城07-150新植和宿根蔗的平均含糖量都位列最后，比對(duì)照種ROC22減產(chǎn)17.70%。除了柳城07-150、桂糖08-1180、云蔗08-1095和粵甘47號(hào)的含糖量低于對(duì)照外，其余品種都有不同程度的增糖。

表6 參試品種含糖量Table 6 Sugar yield of testing varieties

表7 參試品種甘蔗纖維分Table 7 Cane fiber content of tested varieties

2.2.3甘蔗纖維分

由表7可知，甘蔗纖維分在11.10%～11.89%之間,最高為ROC22（11.89%）,桂糖08-1180最低。

2.3 甘蔗病害及孕穗表現(xiàn)

從表8參試品種花葉病和黑穗病抗性鑒定結(jié)果可知，所有的參試品種花葉病抗病反應(yīng)型為中抗以上，所以發(fā)病率低。參試品種中黑穗病反應(yīng)型為感以上的有福農(nóng)09-2201、閩糖06-1405 和云蔗08-1095，其余品種均達(dá)中抗以上，其中德蔗07-36、桂糖06-2081、海蔗22 號(hào)和柳城07-150 屬高抗。福農(nóng)09-7111、桂糖06-2081有個(gè)別出現(xiàn)孕穗現(xiàn)象，德蔗07-36、閩糖06-1405個(gè)別出現(xiàn)開花現(xiàn)象，不利于甘蔗的推廣種植。

2.4 各性狀的遺傳值分析

從表9列出的12個(gè)主要性狀的遺傳值可知，含糖量最高的是德蔗07-36，其次福農(nóng)09-7111，最低的是柳城07-150；蔗產(chǎn)量福農(nóng)09-7111 最高，其次為福農(nóng)09-2201，最低的為柳城07-150；甘蔗蔗糖分柳城07-150、閩糖06-1405 最高，云蔗08-1095 最低。出苗最好的是福農(nóng)09-7111，宿根發(fā)株率最好的是福農(nóng)09-2201，分蘗最好的是德蔗07-36，有效莖最多的是福農(nóng)09-7111。

表9 各性狀的遺傳值Table 9 Economic genetic value of traits of testing varieties

表10 各品種經(jīng)濟(jì)遺傳值及校正值Table 10 Corrected economic genetic value of tested varieties

2.5 各品種的經(jīng)濟(jì)遺傳值分析

經(jīng)濟(jì)遺傳值是通過對(duì)各性狀遺傳值給予不同的權(quán)重，然后對(duì)各性狀進(jìn)行加權(quán)，最后綜合為一個(gè)以貨幣為單位的指數(shù)。經(jīng)濟(jì)遺傳值是對(duì)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有較大關(guān)系的各種主要經(jīng)濟(jì)性狀的遺傳效應(yīng)與性狀的經(jīng)濟(jì)權(quán)重形成的一種選擇指數(shù)。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，考慮了多個(gè)性狀的遺傳因素、經(jīng)濟(jì)重要性和市場(chǎng)需求[4]。因此，它所反映出的價(jià)值是全面的，選擇方法也簡(jiǎn)單，只要按其大小對(duì)甘蔗無性系進(jìn)行排序，指導(dǎo)無性系的選擇即可。從表10的校正經(jīng)濟(jì)遺傳值的大小可以看出，福農(nóng)09-7111，海蔗22號(hào)是參試品種中經(jīng)濟(jì)遺傳值較大的，云蔗08-1095、柳城07-150、粵甘47號(hào)、桂糖08-1180的經(jīng)濟(jì)遺傳值為負(fù)，且低于對(duì)照，生產(chǎn)不宜采用。

3 討論與結(jié)論

本研究從我國(guó)甘蔗育種單位近年選育的11 個(gè)新品種（系）中，篩選出2 個(gè)經(jīng)濟(jì)育種值最高的品種福農(nóng)09-7111 和海蔗22 號(hào)，尤其是海蔗22 號(hào)，因抗倒伏性，脫葉好，高抗黑穗病等，獲得較多加分，使得總排名上升。福農(nóng)09-7111和海蔗22號(hào)均于2018 年申報(bào)新品種登記，2019年1月通過非主要農(nóng)作物新品種登記?，F(xiàn)已入選農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在全國(guó)開展的由6個(gè)品種組成的2019年登記品種第一輪示范展示。而其余品種則未入選或未申請(qǐng)登記，也可說明該評(píng)價(jià)體系具有較高的準(zhǔn)確性和合理性。

適宜機(jī)械化生產(chǎn)的新品種評(píng)價(jià)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作。由于適宜機(jī)械化生產(chǎn)的甘蔗新品種選育的各性狀的經(jīng)濟(jì)權(quán)重會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展變化、農(nóng)機(jī)的種類不同而變，因而經(jīng)濟(jì)權(quán)重應(yīng)在今后的工作實(shí)踐中不斷調(diào)整和完善，以期提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和合理性。本研究的試驗(yàn)僅在一點(diǎn)實(shí)施，同時(shí)機(jī)械化操作過程與全程機(jī)械化還有差異，有關(guān)利用適宜機(jī)械化生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)遺傳值評(píng)價(jià)方法的重演性和實(shí)用性及其對(duì)新品種的評(píng)價(jià)有待進(jìn)一步擴(kuò)大到有機(jī)收條件的多點(diǎn)試驗(yàn)下深入研究。