甘蔗是多年生植物,上茬甘蔗砍收后留在土壤中蔗蔸的地下芽在适宜温湿度条件下萌发出土长成的植株称为宿根甘蔗[1,2]。宿根蔗种植面积约占植蔗总面积的60%~70%,与新植蔗比较而言,利用好宿根的发株性状生产高产高糖的原料甘蔗是一项重要的栽培制度,可以省工省力,减少生产投入成本[3,4],提高甘蔗种植业和制糖企业的经济效益,而且宿根年限越长,整个植蔗周期的种植成本就愈低[5],经济效益越显著,已成为蔗糖行业的共识。甘蔗生长期难免会遭遇病虫、冰霜冻为害,加之收获期人畜践踏、机具碾压等因素的影响,地下宿根芽受到不同程度伤害,导致宿根蔗畦缺株断垄。如果缺株断垄严重的宿根蔗地不及时有效地采用补种措施,弥补有效茎数不足,会对蔗茎产量造成减产。宿根蔗补种方法有：本品种提前育苗移栽法、宿根老蔸移密补疏法、种茎直接补种法。种茎直接补种法是采用与宿根蔗不同的品种种茎,按照新植蔗的下种方法直接下种于宿根蔗畦缺株断垄处,种茎芽萌芽出土后按照宿根蔗为准进行系列田间农事活动,直至工艺成熟期蔗茎收获压榨制糖。利用种茎直接补种方法延长甘蔗宿根年限的研究报道较少,更谈不上形成栽培技术体系。仅有的报道是谢廷林[6]使用‘新台糖22号’（‘ROC22’）补苗于‘ROC22’宿根,以“破垄+早施肥+单行补苗+盖地膜”处理可保证宿根蔗有足够的苗数和早生快长,最后获得高产高糖,比其他处理显著增产,同时获得更多的纯收益,这一管理水平宜在劳力充足,管理水平高的蔗区推广,一般蔗区面上生产难以复制推广,意义不大。‘桂辐98-296’（‘GF98-296’）是广西农业科学院甘蔗研究所以优良常规杂交中间材料细胞团为供体材料,经60Coγ辐照诱变选育而成[7], 2010年5月通过国家甘蔗品种鉴定委员会鉴定（国品鉴甘蔗2010003）[8],2012年6月再次通过广西农作物品种审定委员会审定（桂审蔗2012001号）[9,10],获得2016年度广西科技进步奖三等奖;该品种高产、高糖,萌芽出土快,分蘖早、分蘖快,前期生长快,整个生长期旺盛,宿根性好,具有高抗花叶病、抗黑穗病、抗旱性、抗寒性等抗逆性[11,12,13],还具有耐脊性,在没有灌溉条件的旱坡地、瘦瘠地种植可获得较高的产量[14];尤其是其独特的前期生长快,整个生长期旺盛的种性特征,在广西目前所有的推广品种中,只有该种适宜作为种茎直接补种宿根蔗的品种。梁阗等[15]、游建华等[16]采用‘GF98-296’种茎直接补种于‘ROC22’宿根蔗蔗畦缺株断垄处获得成功,种茎直接补种处理比对照的蔗茎单产显著提高,且蔗糖分相当,该技术也获得了国家发明专利证书,并完成了广西地方标准的撰写与颁布[17],也拉开了种茎直接补种宿根蔗研究的序幕,目前尚无其他相关研究报道。
上述研究解决了广西蔗区主栽当家品种‘ROC22’宿根蔗缺株断垄导致的单产低问题,也初步构建了种茎直接补种宿根蔗的新技术雏形,要形成成熟的技术体系,还要利用这个新技术针对其它主要推广品种,如‘桂柳05-136’（‘GL05-136’）进行实证研究与验证,以拓展、完善、提升该新技术的可行性、广谱性、实用性。本研究拟解决‘GL05-136’宿根苗长出2~4片蔗叶时,‘GF98-296’种茎直接补种出苗后直至拔节伸长期的生长速度能否追赶上‘GL05-136’蔗苗的问题,以克服作为宿根蔗‘GL05-136’蔗苗前期早生快发生长优势对作为新植蔗‘GF98-296’蔗苗的荫蔽、抑制等不利因素的影响,在蔗地封行后两者基本同步生长,‘GF98-296’蔗株能顺利拔节伸长成为有效茎,蔗茎（宿根蔗+补种新植蔗）同比达到增产、增收的目的。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试验时间、地点 2017年4月2日—2018年1月14日在广西融水苗族自治县融水镇三合村黄洞屯李耀光种植的‘GL05-136’宿根甘蔗地试验,供试地块土壤为红壤土,肥力中等。
1.1.2 试验材料 供试甘蔗品种为‘GF98-296’、‘GL05-136’（第2年宿根蔗地,上茬甘蔗砍收时间为2017年1月22日）。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 试验设3个处理。处理A：‘GF98-296’种茎直接补种,下种密度为12芽/m（该处理的各个试验小区包含‘GF98-296’种茎直接补种+‘GL05-136’宿根蔗成长的蔗株）;处理B：‘GL05-136’种茎直接补种,下种密度为12芽/m（该处理的各个试验小区包含‘GL05-136’种茎直接补种+‘GL05-136’宿根蔗成长的蔗株）;对照（CK）：‘GL05-136’宿根蔗地块自然状态,不补种。‘GL05-136’宿根蔗以下简称“宿根蔗”。
每个试验小区90.0 m2（行距1.2 m×行长15.0 m,共5行）,3次重复,共9个小区,随机区组排列,四周设保护行。2017年4月2日调查,宿根蔗苗长出了2~4片蔗叶,凡30 cm以上蔗畦无蔗蔸芽萌动出土的,按照新植蔗的种植方法选择单芽或双芽段下种及盖土,记录每小区补种的下种芽数量。补种芽出苗后的蔗株用红绳绑圈标记,田间管理以宿根蔗为准。5月上旬施分蘖肥后小培土,6月上旬施攻茎肥后大培土;施肥量：杨柳牌15%复混肥（5-5-5）3.0 t/hm2（分蘖肥1.2 t/hm2、攻茎肥1.8 t/hm2）,伸长期加施尿素0.3 t/hm2。
1.2.2 项目测定 上茬蔗茎砍收前,调查每个小区有效茎数,5—12月,每月调查出苗率、有效茎数、株高、茎径、蔗糖分等指标。2018年1月14日广西壮族自治区农业厅组织专家组对试验地进行实产验收,按照有关规程[18],测定株高、茎径、有效茎数、蔗糖分,称重产量,其中补种的‘GF98-296’和‘GL05-136’分别计重,便于统计分析。蔗糖分由广西凤糖融水和睦制糖有限责任公司农务科采样至该公司化验室进行测试分析。
1.3 数据处理
采用Excel 2007软件作图表,采用LSD法对数据进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 各处理宿根蔗发株率及补种品种出苗率、成茎率比较
从表1可见,A处理：宿根蔗发株率为88.72%,‘GF98-296’直接补种出苗率为73.75%、成茎率为90.96%;B处理：宿根蔗发株率为89.13%,‘GL05-136’直接补种出苗率为63.84%、成茎率为31.70%;CK：宿根蔗发株率为88.66%。补种‘GF98-296’的出苗率高于‘GL05-136’,成茎率也大大高于‘GL05-136’,这是‘GF98-296’前期生长快的种性表现[19],几乎没有受到宿根蔗抑制的影响;而与宿根蔗同品种的‘GL05-136’的补种苗成茎率仅为31.70%,大多数被荫蔽无法进行正常的光合作用而自然死亡。各个处理中的宿根蔗发株率没有受到影响,基本处于同一水平。
表1 发株率、出苗率、成茎率情况Tab. 1 Emergence ratio, stalk ratio and tillering ratio of sugarcane |
| 处理Teatment | 品种与植期 Variety and planting period | 每公顷上茬蔗有效茎数Sugarcane stalk number in last crop per hectare | 每公顷补种蔗芽数 Number of sugarcane buds replanted per hectare | 每公顷蔗苗数 Sugarcane seedling number per hectare | 出苗率 Emergence ratio/% | 每公顷有效茎数 Sugarcane stalk number per hectare | 成茎率 Stalk ratio/% | 发株率 Tillering rate/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | GF98-296（新植） | 25 455 | 18 773 | 73.75 | 17 075 | 90.96 | ||
| 宿根蔗 | 51 266 | 45 485 | 88.72 | |||||
| B | GL05-136（新植） | 26 780 | 17 096 | 63.84 | 5 420 | 31.70 | ||
| 宿根蔗 | 52 074 | 46 415 | 89.13 | |||||
| CK | 宿根蔗 | 51 873 | 45 990 | 88.66 |
2.2 不同处理下蔗株生长量比较
从表2可见,6月2日进行大培土时,蔗株（假茎）株高从低到高依次为：‘GL05-136’补种蔗苗<‘GF98-296’补种蔗苗<宿根蔗苗,‘GL05-136’补种蔗苗与各处理株高差异达极显著水平;而到了工艺成熟期的12月份,补种 ‘GF98-296’ 株高为297 cm,与处理A宿根蔗株高差异不显著,与对照（CK）宿根蔗株高差异显著,且高于处理B宿根蔗13 cm,差异达极显著水平;补种‘GL05-136’的蔗株高仅为218 cm,与各处理甘蔗株高差异均达极显著水平。从生长量比较看（表2）,补种的‘GL05-136’为190 cm,与其他处理差异均达极显著水平;补种‘GF98-296’的生长量达252 cm,与处理B、对照宿根蔗的差异达显著水平。即从生长量看,补种‘GF98-296’>宿根蔗>补种‘GL05-136’。6月中旬蔗地封行时,补种‘GF98-296’的株高与宿根蔗基本同步生长,到了8月底9月初后,甚至超过了宿根蔗,而补种的‘GL05-136’长势参差不齐,整体弱小。说明‘GF98-296’早生快发,全期生长旺盛[20],能有效地避过宿根蔗的基础好、发株早所致的竞争优势而对其的不利影响,达到目标产量对有效茎数所要求的茎长、茎径。
表2 不同处理下蔗株的生长量比较Tab. 2 Sugarcane amount of growth by different treatment |
| 处理 Teatment | 品种 Variety | 株高 Plant height/cm | 生长量Amount of growth/cm | |
|---|---|---|---|---|
| 5月21日 | 12月19日 | |||
| A | GF98-296（补种） | 45Aa | 297Aa | 252Aa |
| 宿根蔗 | 48Aa | 289ABab | 241Aab | |
| B | GL05-136（补种） | 28Bb | 218Cc | 190Bc |
| 宿根蔗 | 49Aa | 284Bb | 235Ab | |
| CK | 宿根蔗 | 48Aa | 285ABb | 237Ab |
注：各处理性状后不同大、小写字母分别表示在1%、5%水平上差异显著。 | |
Note: Different capital letters indicate variance analysis reached extremely significant difference at the 0.01 level, and different lowercase letters indicate variance analysis reached significant difference at the 0.05 level. |
2.3 不同处理下农艺性状表现及其蔗茎单位面积产量比较
表3 不同处理下农艺性状表现及其蔗茎单位面积产量比较Tab. 3 Comparison of agronomic characters and yield per hm2 by different treatment |
| 处理Treatment | 品种与植期 Variety andplanting period | 每公顷有 效茎数 Sugarcane stalk number per hectare | 茎径Stem diameter /cm | 茎长 Plant height /cm | 产量 Production /(t·hm-2) | 单茎重 Single stem weight/kg | 合计产量 Total yields/ (t·hm-2) | 比CK增减 Yields comparing with CK±/(t·hm-2) | 比CK增减 百分比 Ratio comparing with CK/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | GF98-296（补种） | 17 075Bb | 2.44Bb | 293Aa | 19.51Bb | 1.14BCb | 79.55Aa | 19.29 | 32.01 |
| 宿根蔗 | 45 485Aa | 2.58Aa | 289Aab | 60.04Aa | 1.32Aa | ||||
| B | GL05-136（补种） | 5 420Cc | 2.22Cc | 218Bc | 5.30Cc | 0.98Cc | 65.64Bb | 5.38 | 8.93 |
| 宿根蔗 | 46 415Aa | 2.56Aa | 284Ab | 60.34Aa | 1.30ABa | ||||
| CK | 宿根蔗 | 45 990Aa | 2.55Aa | 285Ab | 60.26Aa | 1.31ABa | 60.26Bb | 0.00 |
注：不同大、小写字母分别表示在1%、5%水平上的差异显著性。 | |
Note: Different capital letters indicate variance analysis reached extremely significant difference at the 0.01 level, and different lowercase letters indicate variance analysis reached significant difference at the 0.05 level. |
2.4 不同处理下蔗糖分比较
从表4可见,3个处理宿根蔗的田间锤度、蔗糖分分别为22.62~22.93 °Bx、15.47%~15.95%,高于‘GL05-136’补种蔗的田间锤度（21.81 °Bx）和蔗糖分（15.10%）,也略高于‘GF98-296’补种蔗的田间锤度（21.86 °Bx）和蔗糖分（15.38%）;这与新植蔗的田间锤度、蔗糖分低于同一品种宿根蔗的一般规律相吻合;不同品种间也基本遵循宿根蔗优于新植蔗成熟、早积累蔗糖分,其田间锤度、蔗糖分略高,也是正常的。甘蔗工艺成熟期能达到15%以上的蔗糖分进厂压榨制糖,应该是非常优良的原料了,因此,说明同一地块的‘GL05-136’宿根蔗补种了‘GF98-296’,其混合群体的原料进厂对产糖率没有影响。
表4 不同处理下蔗糖分比较Tab. 4 Sucrose content by different treatment |
| 处理 Treatment | 品种与植期 Variety and planting period | 田间锤度 Hammerdegrees/°BX | 蔗糖分 Sugar content/% |
|---|---|---|---|
| A | GF98-296（新植） | 21.86 | 15.38 |
| 宿根蔗 | 22.62 | 15.95 | |
| B | GL05-136（新植） | 21.81 | 15.10 |
| 宿根蔗 | 22.74 | 15.47 | |
| CK | 宿根蔗 | 22.93 | 15.63 |
2.5 不同处理下经济效益比较
2.5.1 农业产值比较 从表5可见,与CK相比,处理A增产为19.29 t/hm2,增加农业产值9625.0元/hm2,扣除补种系列成本4554.0元/hm2,增收5071.0元/hm2;而处理B扣除补种系列成本后反而净亏145.0元/hm2。表明用‘GF98-296’种茎直接补种‘GL05-136’宿根蔗地块可提高单产和增加收入,且从经济核算而言,蔗农易接受、易推广。
表5 农业经济效益分析Tab. 5 Analysis of agricultural economic benefits |
| 处理Treatment | 增产蔗量 Sugarcane yields increased/(t·hm-2) | 农业产值 Agricultural output value/(yuan·hm-2) | 补种量 Replant seed quantity/(t·hm-2) | 补种系列成本 Replanting cost/(yuan·hm-2) | 成本小计Total cost/ (yuan·hm-2) | 增加效益 Increased efficiency /(yuan·hm-2） | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 蔗种成本 Sugarcane seed cost | 补种人工 Replanting labor cost | 砍收人工 Harvest labor cost | ||||||
| A | 19.29 | 9625.0 | 2.79 | 1339.2 | 900.0 | 2314.8 | 4554.0 | +5071.0 |
| B | 5.38 | 2690.0 | 2.69 | 1288.8 | 900.0 | 646.2 | 2835.0 | -145.0 |
| CK | 0.00 | 0.0 | 0.00 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
注：按2017/2018榨季广西原料蔗价500元/t,2016/2017榨季广西原料蔗价480元/t,补种人工900元/hm2,砍收人工120元/t计。 | |
Note: Calculated on the basis of the raw sugarcane price of 500 yuan/t in the 2017/2018 crushing season in Guangxi and of 480 yuan/t in the 2016/2017 crushing season, 900 yuan/hm2 for replanting and 120 yuan/t for cutting. |
2.5.2 工业产值比较 从表6可见,处理A因补种‘GF98-296’,蔗茎产量大幅度提高,且其工艺成熟期蔗糖分也达到了较高值,因此,处理A合计产糖量达10.691 t/hm2,工业产值达62 007.8元/hm2,工业产值分别比处理B、CK增加12 046.6、15 573.0元/hm2。
表6 工业经济效益分析Tab. 6 Analysis of industrial economic benefits |
| 处理Treatment | 品种与植期 Variety andplanting period | 单产 Yield /(t·hm-2) | 蔗糖分 Sugar content/% | 产糖量 Sugar yield/(t·hm-2) | 合计产糖量 Total sugar yield/(t·hm-2) | 产值 Production value/ (yuan·hm-2) | 比CK增减Production value comparing with CK/(yuan·hm-2) | A比B增加 Production value increased of A than B/(yuan·hm-2) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | GF98-296（新植） | 19.51 | 15.38 | 2.551 | 10.691 | 62 007.8 | +15 573.0 | +12 046.6 |
| 宿根蔗 | 60.04 | 15.95 | 8.140 | |||||
| B | GL05-136（新植） | 5.30 | 15.10 | 0.680 | 8.614 | 49 961.2 | +3 526.4 | |
| 宿根蔗 | 60.34 | 15.47 | 7.934 | |||||
| CK | 宿根蔗 | 60.26 | 15.63 | 8.006 | 8.006 | 46 434.8 |
注：按蔗糖回收率85%,2017/2018榨季广西白糖市场价5800元/t计。 | |
Note: Calculated on the basis of the sucrose recovery rate of 85% and the sugar market price of 5800 yuan/t in Guangxi in the 2017/2018 crushing season. |
综合以上工农业产值分析,‘GF98-296’种茎直接补种‘GL05-136’宿根蔗地块与对照相比,因蔗茎增产,增收农业产值5071.0元/hm2;同时原料蔗进入制糖企业压榨制糖后,也因增产食糖而增收的工业产值也达15 573.0元/hm2。因此,新增工农业总产值达20 644.0元/hm2,经济效益十分显著。
3 讨论
宿根栽培一般可进行数次,但随次数的增加,蔗芽数会越来越少,加上病虫害发生率增多,单产会随之下降[21]。甘蔗工艺成熟期的收获作业等活动也是导致宿根蔗缺株断垄,造成有效茎数减少,产量降低的主因之一,因此,有效补种不失为解决宿根蔗单产锐减问题的捷径。传统的宿根蔗补种方法是利用本品种提前育苗移栽法或老蔸移密补疏法,工序繁杂,需要耗费大量的人力、物力和财力,且移植苗或老蔸必须淋定根水至返青,成活率比较低,有效茎数增加不多;况且作为全国糖业主产区的广西、云南等蔗区种植地块大多数是缺乏水源灌溉的旱坡地,加之成本高、效率低,大面积生产无法采用,也无涉及这方面的研究及其文献报道。宿根蔗不能直接补种蔗种,因为补种的蔗种萌芽期较长,蔗芽出苗后因株龄较小、生长竞争力弱而难以成为有效茎[22]。此处所说的“补种蔗种”是指利用宿根蔗本品种的种茎直接补种,生产上也不采用,已成为业内共识。
无论是新植蔗还是宿根蔗,合理的单位面积有效茎数是甘蔗高产稳产的基础和前提条件。本研究是基于甘蔗新品种‘GF98-296’种性特性的拓展性开发与应用,即利用其前期生长快、长势旺盛的独特长速优势与目前广西蔗区当家或主推品种‘ROC22’‘GT42’‘GL05-136’‘ROC16’等宿根蔗发株生长的基本一致性,尤其是二者拔节封行前后至工艺成熟期株高（茎长）基本相差不大或略高,早生快发的宿根蔗蔗苗没有对种茎直接补种的‘GF98-296’蔗苗造成荫蔽、抢养分和水分等强势影响,这为地块蔗茎稳产奠定了有效茎数基础,形成了种茎直接补种宿根蔗新技术（简称种茎直接补种新技术,下同）,丰富了甘蔗栽培学内容。该技术相比于上述2种传统方法,工序简单,人力、物力和财力耗费少,不必有水源作保障,面上生产均能采用,补种苗成茎率高,提高了整体蔗茎（宿根蔗+补种新植蔗）单产,且稳产,整块蔗地的淘汰时间推迟1~2 a,对于宿根蔗而言相当于延长年限1~2 a,经过试验、示范证明切实可行。种茎直接补种‘GL05-136’宿根蔗试验除了已在文中的融水苗族自治县进行外,还在柳州市柳江区、鹿寨县、河池市金城江区、环江毛南族自治县、罗城仫佬族自治县、象州县等桂中北、桂西蔗区进行,且在鹿寨县开展了大面积连片示范,取得了较好的社会、经济、生态效益;但在广西桂南的崇左、南宁、百色等蔗区尚未开展试验和示范,技术的示范推广影响面仍然有限,此外,已发现了部分与‘GF98-296’种性类似的品系或材料,也尚未开展试验研究。
‘GL05-136’目前已是广西蔗区主要推广品种之一,据统计,2016/2017年度榨季‘GL05-136’种植面积约8万hm2[23],主要分布在柳州、来宾、河池等主要蔗区,该品种第2年或第3年宿根蔗许多地块因为易感染黑穗病、地下害虫为害、收砍人畜践踏等因素造成缺株断垄,导致有效茎数锐减而被迫翻蔸重种,需要耗费大量的人力、物力、财力、地力等生产性成本,而且整地作业易造成水土流失,对农田生态造成一定的负面影响;而带有少耕性质的种茎直接补种新技术不失为积极、实用、高效、环保的延长宿根蔗年限的技术措施[24]。建议有关蔗区政府糖业主管部门、制糖企业在本试验取得成功的基础上,进一步加大对这项新技术的示范、推广力度,使广大蔗农看得见,并积极应用,以达到蔗农增产增收、蔗糖企业增效的目的。
4 结论
本研究在2015年种茎直接补种‘ROC22’宿根蔗成功的基础上再次证明：（1）‘GF98-296’种茎直接补种后,没有对‘GL05-136’宿根蔗的正常发株造成不利影响;‘GF98-296’有早生快发、整个生长期旺盛的种性优势,‘GL05-136’宿根蔗对其种茎芽萌动出土、苗期生长、蔗茎拨节伸长、成茎等抑制、排斥作用微乎其微,封行后同步生长直至工艺成熟。（2）可以有效弥补‘GL05-136’宿根蔗缺株断垄所致的单位面积有效茎数不够,直接造成的目标单产低的缺陷。（3）‘GF98-296’种茎直接补种‘GL05-136’宿根蔗地,与对照相比,单位面积产量增产、蔗农增收的同时,制糖企业单位面积产糖量也得到提高,取得显著农业和工业经济效益。（4）验证了‘GL05-136’宿根蔗苗2~4张叶片时进行‘GF98-296’种茎的直接补种的时间是十分恰当和适宜的,补植时段相对较长,蔗农易合理调节农时采用。同时,也再次验证了‘GL05-136’种茎直接补种本品种宿根蔗地是不可行的。