甘蔗機(jī)械化收獲后的宿根性能分析

蘇俊波，孔 冉，羅煉芳，李棟梁

(1中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所，廣東 湛江 524091；2中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心，海南 海口 570100)

甘蔗機(jī)械化收獲后的宿根性能分析

蘇俊波1,2，孔 冉1,2，羅煉芳1，李棟梁1,2

(1中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所，廣東 湛江 524091；2中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心，海南 海口 570100)

為了探討機(jī)械化收獲后甘蔗的宿根性能，篩選適宜機(jī)械化收獲的品種，本文以國家甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系集成示范品種為主要供試材料，分析了土壤緊實(shí)度與甘蔗宿根萌芽率之間的關(guān)系，并比較了各品種間機(jī)械化收獲后宿根性能表現(xiàn)。結(jié)果表明，機(jī)械化收獲的土壤緊實(shí)度顯著高于人工收獲，甘蔗的宿根發(fā)株率與土壤的緊實(shí)度呈顯著的負(fù)相關(guān)；供試品種當(dāng)中，桂糖31號、福農(nóng)38號、柳城05-136、柳城03-1137、粵甘24號等幾個(gè)品種在機(jī)收后土壤緊實(shí)度較高的情況下宿根發(fā)株率相對較高，表現(xiàn)出了適應(yīng)機(jī)械化收獲的性能。

甘蔗；機(jī)械化；宿根

0 前言

目前我國甘蔗產(chǎn)業(yè)正面臨著生產(chǎn)成本高、比較效益低的困境，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)是解決這一困境的有效途徑[1]，尤其是收獲環(huán)節(jié)的機(jī)械化。在開展甘蔗機(jī)械化收獲的過程中，機(jī)械化收獲之后甘蔗的宿根效果差成為了推廣機(jī)械化收獲作業(yè)的一大障礙之一[2]。適當(dāng)延長甘蔗的宿根年限有利于節(jié)約甘蔗生產(chǎn)成本，增加種蔗的效益[3]。為了分析機(jī)械化收獲對甘蔗宿根的影響因素，在栽培上制定相應(yīng)的耕作措施以提高甘蔗的宿根性能，本文以國家甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系集成示范的品種為供試材料，篩選出機(jī)械化收獲之后宿根發(fā)株率較高的甘蔗品種，為生產(chǎn)上選擇適宜機(jī)械化栽培和收獲的品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料及設(shè)備

供試品種為國家甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系集成與示范的第1輪、第3輪、第4輪品種，加上我們之前收集選擇的具有適宜機(jī)械化寬行種植潛力的品種，以及主栽品種ROC22，總共20個(gè)品種。其中粵糖55號用于測定土壤緊實(shí)度與宿根發(fā)株率相關(guān)性分析，其他19個(gè)品種用于不同品種機(jī)械化收獲后的宿根性比較，具體品種來源及信息見表1。選擇這些品種作為供試品種的原因是：這些品種都是國內(nèi)各主要育種單位新近選育出來的，具有高產(chǎn)、高糖以及適宜機(jī)械化寬行種植潛力等特性的品種或品系。

土壤緊實(shí)度儀來自美國的Spectrum SC900；切斷式聯(lián)合收割機(jī)為美國CASE (AUSTOFT) 7000；統(tǒng)計(jì)分析軟件為SPSS 15.0。

表1 供試品種名單及來源等信息

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.2.1 土壤緊實(shí)度與宿根發(fā)株率相關(guān)性分析

⑴試驗(yàn)設(shè)計(jì)：試驗(yàn)布置在廣東省遂溪縣北坡鎮(zhèn)國家甘蔗生產(chǎn)全程機(jī)械化試驗(yàn)示范基地，土壤肥力均勻，試驗(yàn)區(qū)為砂壤土，肥力中下。行距1.3 m，除了種植的環(huán)節(jié)擺種使用人工以外，從耕整地、施肥、培土到收獲各環(huán)節(jié)均采用機(jī)械化操作。種植同一個(gè)品種(粵糖55號)，整塊地面積約2.64 hm2(長×寬=120×220 m2)。

⑵甘蔗收獲：2014年12月收獲前調(diào)查整塊地的平均有效莖數(shù)，2015年1月20日開始收獲，其中一半以CASE7000聯(lián)合收割機(jī)培土普通農(nóng)用運(yùn)輸車進(jìn)行機(jī)械化收獲，另一半以常規(guī)人工砍收，收獲時(shí)天氣為晴天，表層土壤含水量為22.3%。

⑶土壤緊實(shí)度：全部收獲完畢，以土壤緊實(shí)度儀測量土壤的緊實(shí)度。機(jī)械化收獲的區(qū)域分為2種類型，一類為收割機(jī)或者運(yùn)輸車輪胎碾壓過的輪底部分，另一類為未被輪胎直接壓過的地方，在此稱為輪間部分。每種類型隨機(jī)選取15個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)由5 m長的2行甘蔗組成，約13 m2，以土壤緊實(shí)度儀測量土壤0～25 cm深度的緊實(shí)度，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)連續(xù)測量10次，取同一深度的10個(gè)數(shù)值平均值作為該小區(qū)同深度的緊實(shí)度。人工收獲的部分隨機(jī)選取15個(gè)小區(qū)測量緊實(shí)度儀，測量方法同上。每個(gè)小區(qū)測量之后，做上標(biāo)記。

⑷統(tǒng)計(jì)出苗率：2015年4月5日，甘蔗出苗結(jié)束，根據(jù)測量緊實(shí)度時(shí)標(biāo)記的小區(qū)，統(tǒng)計(jì)標(biāo)記范圍內(nèi)的出苗數(shù)，除以前一茬的有效莖數(shù)，得出小區(qū)的宿根發(fā)株率。

1.2.2 不同品種機(jī)械化收獲后的宿根性比較

⑴田間布局：19個(gè)供試品種采用隨機(jī)排列，每個(gè)品種種植10行，每行行長約102 m，每個(gè)小區(qū)面積約0.13 hm2。

⑵收獲處理：2014年12月份調(diào)查各品種的平均有效莖數(shù)。2015年1月28日開始用CASE7000收割機(jī)配套農(nóng)用運(yùn)輸車進(jìn)行收獲，收獲時(shí)天氣晴朗，表面土壤含水量為24.2%。

⑶宿根田間管理：采用機(jī)械化管理栽培模式，2015年3月2日用拖拉機(jī)以破壟器進(jìn)行破壟松蔸，同年4月15日苗出齊之后進(jìn)行第1次培土施肥，之后的田間管理參照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)管理。

⑷調(diào)查與統(tǒng)計(jì)：2015年4月10日，甘蔗出苗結(jié)束，根據(jù)測量緊實(shí)度時(shí)標(biāo)記的小區(qū)，統(tǒng)計(jì)標(biāo)記范圍內(nèi)的出苗數(shù)，除以前一茬的有效莖數(shù)，得出小區(qū)的宿根發(fā)株率。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同收獲方式下的土壤緊實(shí)度

土壤緊實(shí)度在本文作為衡量不同甘蔗品種宿根萌芽能力的一個(gè)壓力值。本文的土壤緊實(shí)度是指甘蔗收獲后甘蔗田間的耕作層土壤堅(jiān)硬或結(jié)實(shí)程度，它隨著被大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的碾壓程度而變大，也會(huì)隨著土層深度的加深而上升，總體趨勢大致相同，但是淺層土壤的緊實(shí)度因收獲方式的不同而各有差別。如圖1所示，在0～7.5 cm深度內(nèi)，土壤緊實(shí)度都是隨著土層的加深而呈直線上升，7.5 cm之后，緊實(shí)度呈拋物線上升，到20 cm之后，土壤緊實(shí)度穩(wěn)定在一定的水平范圍內(nèi)。

圖1 土壤緊實(shí)度與土層深度的曲線圖

不同的收獲方式之間，機(jī)械化收獲的土壤緊實(shí)度在0～17.5 cm范圍內(nèi)高于人工收獲，在20 cm深度往下，差異不顯著(表2)。表明機(jī)械化收獲的機(jī)械在甘蔗地里面主要是將0～20 cm的土層壓實(shí)，而對20 cm以下的土層沒有顯著影響。輪底下的緊實(shí)度與輪間的緊實(shí)度在0～10 cm深度內(nèi)差異不顯著，在12.5～17.5范圍內(nèi)，輪底的緊實(shí)度顯著高于輪間；在20 cm往下，輪底與輪間差異不顯著。表明機(jī)械輪胎在田間翻滾，即便沒有直接壓到，淺層土壤緊實(shí)度也會(huì)受到影響而上升。本試驗(yàn)結(jié)果也為機(jī)械化收獲后破壟松蔸深度要求提供數(shù)據(jù)支撐，建議機(jī)收后的破壟深度至少應(yīng)該在20 cm深度以下，這樣才能讓宿根蔗蔸有較為松碎的土壤環(huán)境，以保證宿根出苗率。

2.2 宿根萌芽率與土壤緊實(shí)度的相關(guān)性分析

統(tǒng)計(jì)對應(yīng)的做過標(biāo)記的小區(qū)內(nèi)甘蔗宿根發(fā)株率，結(jié)果表明機(jī)械化收獲的地塊發(fā)株率顯著低于常規(guī)收獲的地塊，而輪底與輪間的發(fā)株率差異不顯著(表3)。無論是輪底還是輪間，在土層深度超過7 cm之后，輪底和輪間的土壤緊實(shí)度都已經(jīng)超過了2000 kPa，在這個(gè)緊實(shí)度之下，已經(jīng)嚴(yán)重地影響了甘蔗的宿根萌芽。從宿根發(fā)株率來看，輪底與輪間的宿根發(fā)株率都在40%左右，雖然差異不顯著，但已經(jīng)屬于較低的水平。說明無論是輪底還是輪間，在重型機(jī)械碾壓之后，土壤緊實(shí)度顯著升高，對甘蔗的宿根出芽率就會(huì)有顯著的影響。

因此在機(jī)收作業(yè)的過程中，應(yīng)該要規(guī)范機(jī)手的操作，嚴(yán)格將收割機(jī)的輪胎壓在行距中央，盡量避免壓在蔗蔸上面行走。

將每個(gè)小區(qū)內(nèi)的宿根發(fā)株率與相應(yīng)的緊實(shí)度作回歸分析顯示，宿根發(fā)株率與土壤緊實(shí)度的關(guān)系符合一元線性回歸模型，它們的回歸模型可以用以下方程表示：y=85.572-0.18x。

該方程的決定系數(shù)r2為0.913，關(guān)聯(lián)度比較高；顯著性檢驗(yàn)顯示P值等于0，小于等于0.01，差異極顯著，表明該方程具有極顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

甘蔗的宿根發(fā)株率與土壤緊實(shí)度之間的關(guān)系示意圖如圖2所示，隨著土壤緊實(shí)度逐漸升高，甘蔗的發(fā)株率逐漸下降。甘蔗的蔗蔸內(nèi)，在宿根時(shí)候能夠萌動(dòng)并破土而出的休眠芽，往往就在土層的0～20 cm深度范圍之內(nèi)，在機(jī)械化收獲的方式下，無論機(jī)械輪胎是否直接壓到蔗頭，都會(huì)將土層壓實(shí)而加大土壤的緊實(shí)度，從而對甘蔗的宿根萌芽產(chǎn)生顯著的影響。因此，我們在推廣機(jī)械化收獲的過程中，應(yīng)該在盡量使甘蔗種植行距與收割機(jī)輪距相匹配，并且在收割機(jī)行進(jìn)過程中，盡量保證車輪不要壓在種植壟之上，保障甘蔗的宿根發(fā)株率。

表2 不同收獲方式下的淺層土壤緊實(shí)度(kPa)

表3 不同收獲方式下的平均宿根發(fā)株率

表4 回歸分析的各項(xiàng)系數(shù)表

圖2 甘蔗宿根發(fā)株率與土壤緊實(shí)度關(guān)系示意圖

2.3 不同品種機(jī)械化收獲后的宿根性比較

2.3.1 不同品種的宿根發(fā)株率

機(jī)械化收獲過后，所有供試品種蔗地的平均土壤緊實(shí)度如表5所示，整塊地的壓實(shí)程度較為嚴(yán)重。19個(gè)甘蔗品種在這樣的緊實(shí)度情況下的發(fā)株情況差異顯著，如圖3所示。

判斷一個(gè)品種的宿根性能高低，最主要的指標(biāo)就是看它的宿根萌芽率。從圖3可以看出，云蔗99-596的宿根發(fā)株率最高，其后依次是福農(nóng)38號、柳城05-136、柳城03-1137、桂糖31號、粵甘42號、粵甘24號、閩糖86-05、福農(nóng)07-1110、云蔗05-49等，這些品種的宿根萌芽率都超過了主栽品種ROC22，同時(shí)云蔗99-596的宿根萌芽率顯著高于其他品種；福農(nóng)38號、柳城05-136、柳城03-1137、桂糖31號、粵甘42號、粵甘24號、閩糖86-05等品種的宿根萌芽率都超過了60%，表明這些品種在機(jī)收之后，具有較強(qiáng)的宿根萌芽能力。

2.3.2 不同品種機(jī)收后的宿根農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀

從宿根的各品種個(gè)體農(nóng)藝性狀來看，如表6所示，福農(nóng)38號的中前期長勢較快，節(jié)間較長，因此株高是最高的，但是該品種屬于中莖型，莖徑一般，其單莖重為1.28 kg，屬于中等水平；福農(nóng)40號和粵甘42號屬于大莖種，長勢快，因此單莖較重；云蔗01-1413長勢慢一些，但是莖徑較粗，單莖重也較重，柳城05-136、桂糖31號、桂糖30號、柳城03-1137等品種屬于中大莖，從株高、莖徑等方面表現(xiàn)則比較均衡。桂糖29號分蘗太多，莖徑較小，因此單莖重較低。個(gè)體的農(nóng)藝性狀主要由品種特性決定，反映的是長勢快慢和莖徑的大小，而決定單位面積產(chǎn)量則還要看群體的表現(xiàn)。

表5 機(jī)械收獲宿根試驗(yàn)地的土壤平均緊實(shí)度

在產(chǎn)量性狀方面，如表7所示，云蔗99-596有較高的宿根發(fā)株率，但是后期可能因?yàn)榉痔Y的原因，反而田間有效莖數(shù)并不是最多，因而產(chǎn)量不算太高，并且該品種屬于中晚熟品種，糖分一般，因此產(chǎn)糖量也不是很高。而桂糖31號宿根萌芽率比云蔗99-596稍低一些，但憑借后期較強(qiáng)的分蘗，有效莖數(shù)最多，糖分也不錯(cuò)，因此桂糖31號的產(chǎn)量和產(chǎn)糖量為最高。柳城05-136、桂糖31號、桂糖30號、柳城03-1137等品種在宿根萌芽率、分蘗、長勢、糖分等方面表現(xiàn)得比較均衡，因此他們的產(chǎn)量和產(chǎn)糖量也較高，比較穩(wěn)定。粵甘24號雖然產(chǎn)量不高，但糖分較高；福農(nóng)40號相反，產(chǎn)量較高，但是糖分相對較低。

圖3 各供試品種在機(jī)械化收獲后的宿根發(fā)株率

從各個(gè)品種的宿根總體情況來看，機(jī)械化收獲對各個(gè)品種的宿根性影響差異顯著，主要是在宿根出苗的環(huán)節(jié)影響較大。因收割機(jī)械重量較大，如果種植的行距與收割機(jī)輪距不匹配，就會(huì)造成輪子直接碾壓蔗頭的情況。本次機(jī)械化試驗(yàn)行距為1.3 m，基本符合CASE7000的2.5 m寬輪距的要求，但是在實(shí)際收割操作中，仍然會(huì)導(dǎo)致土層緊實(shí)度增加，影響甘蔗的宿根出苗。而柳城05-136、桂糖31號、桂糖30號、柳城03-1137等品種的宿根表現(xiàn)說明通過品種的篩選可以在一定程度上克服土壤緊實(shí)給宿根造成的影響。

表6 各品種宿根后的個(gè)體農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

表7 各品種宿根后的產(chǎn)量性狀表現(xiàn)

在今后甘蔗育種過程中，可以考慮人為模擬土壤的緊實(shí)度，以檢驗(yàn)各優(yōu)良株系的耐壓性能，這也是為了選育出適宜機(jī)械化收獲、機(jī)收宿根性強(qiáng)的品種的有效手段之一。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本試驗(yàn)表明，甘蔗收獲后蔗地表層土壤緊實(shí)度隨著土層深度成拋物線式上升，不同收獲方式下的表層土壤緊實(shí)度差異顯著，機(jī)械化收獲的甘蔗地土壤緊實(shí)度顯著大于人工收獲；甘蔗的宿根發(fā)株率與土壤緊實(shí)度呈顯著的負(fù)相關(guān)，機(jī)械化收獲下的甘蔗宿根發(fā)株率顯著低于常規(guī)的人工收獲。

不同供試品種之間宿根性能差異顯著，云蔗99-566在機(jī)械化收獲后的宿根發(fā)株率最高，其后依次是福農(nóng)38號、柳城05-136、柳城03-1137、桂糖31號、粵甘42號等；從機(jī)收后的宿根產(chǎn)量來看，桂糖31號最高，其后依次是福農(nóng)38號、柳城05-136、柳城03-1137、粵甘24號等。綜合來看，在所有供試品中，桂糖31號、福農(nóng)38號、柳城05-136、柳城03-1137、粵甘24號這幾個(gè)品種在機(jī)械化收獲之后宿根性能相對較優(yōu)。

3.2 討論

甘蔗的宿根栽培是甘蔗生產(chǎn)中最重要的技術(shù)措施之一，在廣西、云南等甘蔗產(chǎn)區(qū)，一般甘蔗宿根2～3年左右；而在粵西蔗區(qū)，一般宿根只有1～2年，每年只有1/3左右面積為宿根，2/3的面積為新植，這樣在一定程度上增加了田間勞作和生產(chǎn)成本。在我們之前的甘蔗機(jī)械化收獲作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)機(jī)收之后甘蔗的宿根性能下降[4]，很大的原因是收割機(jī)械碾壓導(dǎo)致土壤緊實(shí)的加大而導(dǎo)致宿根萌芽率降低，經(jīng)過本文的研究表明，完全可以通過技術(shù)措施避免機(jī)收后蔗兜周圍的土壤緊實(shí)度過大，從而提高甘蔗的宿根萌芽率。

選擇適宜的品種，也是解決甘蔗農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[5]。各品種機(jī)收后的宿根性比較試驗(yàn)篩選出了幾個(gè)相對適宜機(jī)械化栽培的品種。當(dāng)然，這些品種絕不是生產(chǎn)上最適合機(jī)械化收獲或者說收獲后宿根性能最強(qiáng)的品種，今后的研究需要更大范圍地試驗(yàn)和對比，篩選出更適宜機(jī)械化收獲的品種。另外，在甘蔗育種過程中，今后可以考慮人工模擬土壤的緊實(shí)度，以檢驗(yàn)各優(yōu)良株系的耐壓性能，這也是為了選育出適宜機(jī)械化收獲、機(jī)收宿根性強(qiáng)的品種的有效手段之一。

結(jié)合本文試驗(yàn)的結(jié)果，為了提高甘蔗機(jī)械化收獲后的宿根性能，提出以下幾點(diǎn)技術(shù)措施，供機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)參考：

⑴盡量使甘蔗種植的行距與所使用的收割機(jī)輪距相匹配，如果采用CASE7000以上的大型收割機(jī)械，則其種植的行距應(yīng)該為1.4～1.5 m；如果是CASE4000等中型的收割機(jī)械，種植行距應(yīng)為1.2～1.3 m；目前湛江蔗區(qū)開始推廣小型的收割機(jī)械例如河南洛陽辰漢4GQ-130或者日本松元機(jī)工MCH-15，種植行距可以窄至1.0～1.1 m。

⑵規(guī)范收割機(jī)以及運(yùn)輸車工作人員的操作，收割機(jī)的轉(zhuǎn)彎、掉頭均應(yīng)該在機(jī)耕道上完成，而不是在田間；運(yùn)輸車應(yīng)該嚴(yán)格與收割機(jī)并行，并且將輪胎剛好壓在行間行走。

⑶選擇耐壓性強(qiáng)的品種，這些品種應(yīng)該在緊實(shí)度比較高的情況下，依然能夠保持較高的宿根萌芽率。而哪一些品種具有這樣的特性，需要在育種或者生產(chǎn)當(dāng)中進(jìn)行更全面地考察和篩選。

[1] 陳超平，陽慈香，楊丹彤，等．甘蔗機(jī)械化收獲系統(tǒng)的試驗(yàn)與分析[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，30(3)：107-109.

[2] 莫建霖，劉慶庭. 我國甘蔗收獲機(jī)械化技術(shù)探討[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2013(3)：12-18.

[3] 王曉鳴，莫建霖．甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化現(xiàn)狀及相關(guān)問題的思考[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2012，(10)：6-11.

[4] 張華，蘇俊波，林兆里，等．機(jī)械化模式下不同追肥量對甘蔗品種產(chǎn)量的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)，2012，33(8)：1354-1358.

[5] 張華，羅俊，袁照年，等．甘蔗機(jī)械化種植的農(nóng)藝技術(shù)分析[J]. 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2013，1(34)：78-81.

(本篇責(zé)任編校：李金玉)

Analysis of Sugarcane Ratooning Performance after Mechanized Harvest

SU Jun-bo1,2, KONG Ran1,2, LUO Lian-fang1, LI Dong-liang1,2
(1Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences South Subtropical Crops Research Institute, Zhanjiang, Guangdong 524091;2Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences Sugarcane Research Center, Haikou, Hainan 570100)

In order to investigate the performance of ratoon sugarcane harvested by mechanization and to screen out the varieties suitable for mechanized harvesting, we tested varieties from the national sugarcane research system, and analyzed the relationship between soil compaction and ratoon germination. The results indicated that the soil compaction of mechanical harvesting was significantly higher than that of manual harvesting; the relationship between soil compaction and ratoon germination was in significant negative correlation. Among the tested varieties, several varieties in the condition of higher soil compaction after mechanized harvest had relatively higher ratoon germination, including GuiTang31, FuNong38, LiuCheng05-136, LiuCheng03-1137 and YueGan24, showing the performance to adapt to the mechanical harvesting.

Sugarcane; Mechanization; Ratoon

S566.1

A

1005-9695(2016)06-0022-07

2016-11-15；

2016-12-16

農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)技術(shù)試驗(yàn)示范專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（No.1630062014003）

蘇俊波(1978-)，男，助理研究員，研究方向：甘蔗栽培與耕作；E-mail：junbosu@126.com

蘇俊波，孔冉，羅煉芳，等. 甘蔗機(jī)械化收獲后的宿根性能分析[J]. 甘蔗糖業(yè)，2016(6)：22-28.