合理密植下強分蘗甘蔗品種性狀及產量分析

丘立杭 范業賡 周慧文 陳榮發 黃杏 羅含敏 楊榮仲 段維興 劉俊仙 吳建明

摘 ?要 ?甘蔗（Saccharum officinarum L.）是以收獲莖稈為主的重要糖料作物，分蘗是增加有效莖進而提高甘蔗單產和產糖量的關鍵。本研究以強分蘗甘蔗品種‘B9為試驗材料，設置4個不同種植密度（P1：4000芽/667 m2、P2：6000芽/667 m2、P3：8000芽/667 m2和P4：10 000芽/667 m2），通過1年新植和1年宿根的田間小區試驗，探討種植密度對強分蘗甘蔗品種性狀及產量形成的影響，并分析它們之間的相關關系。結果表明：增加種植密度，新植和宿根甘蔗分蘗盛期的總苗數呈上升趨勢，但新植與宿根甘蔗總苗數的差異卻在縮小，平均分別為25.55%、14.11%、8.18%和10.57%;宿根蔗株高顯著大于新植蔗的株高，平均增幅分別為17.31%、10.54%、19.44%、14.88%，但莖徑幾乎不受種植密度的影響;新植蔗有效莖和產量隨種植密度增加而增加（P2的除外），且多于宿根蔗的，但其產量卻表現相反的結果，即宿根蔗總體表現增產;低密度（P1）和高密度（P4）間的錘度差異顯著，并表現降低趨勢。在試驗條件下甘蔗產量形成過程中，種植密度與甘蔗分蘗盛期的總苗數、株高、有效莖和產量呈正相關，與莖徑和田間錘度為負相關，且株高與有效莖對產量的貢獻最為顯著，但過多的有效莖明顯不利于田間錘度提高。因此，這意味著合理密植對強分蘗甘蔗品種的產量和品質形成極其重要。

關鍵詞 ?甘蔗;分蘗;合理密植;農藝性狀;產量

中圖分類號 ?S566.1 ?????文獻標識碼 ?A

Abstract ?Sugarcane （Saccharum officinarum L.） is an important sugar crop harvested mainly for millable canes. Tillering is the key to increase the millable canes thereby increasing per unit area yield and sugar yield. In this paper， sugarcane variety ‘B9 （intense tillering ability） was planted in field plots treated with 4 different planting densities， i.e. 4000 buds/667 m2 （P1）， 6000 buds/667 m2 （P2）， 8000 buds/667 m2 （P3）， and 10 000 buds/667 m2 （P4）， and the plot experiment of one year new planting and one year sugarcane ratoon root was carried out to discuss the effects of planting density on the characters and yield of the sugarcane variety of intense tillering ability， and to analyze the correlation between them. The results showed that， the total seedlings number of planting cane and ratoon cane in the vigorous tillering period increased with increasing planting density， but the difference between them decreased with an average of 25.55%， 14.11%， ?8.18% and ?10.57%， respectively. The height of ratoon cane was significantly higher than that of planting cane， with an average increase of 17.31%， 10.54%， 19.44% and 14.88%， but the stem diameter was almost unaffected by planting density. Except the result of P2， the millable canes and yield of planting cane increased with the increase of planting density， and although millable canes of planting cane was more than that of ratoon cane， but its yield showed an opposite result. The difference of Brix between low planting density （P1） and high planting density （P4） was significant and showed a decreasing trend. In the process of yield formation under our test conditions， planting density was positively correlated with the total number of sugarcane seedlings at the vigorous tillering stage， plant height， millable canes and yield， negatively correlated with stem diameter and Brix， and then the contribution of plant height and millable canes to yield was the most significant， but too many millable canes were not obviously good for Brix in sugarcane. Therefore， the results indicate that the rational close planting is very important for the formation of yield and quality of the sugarcane variety of intense tillering ability.

Keywords ?sugarcane; tillering; rational close planting; agronomic traits; yield

DOI ?10.3969/j.issn.1000-2561.2019.06.006

甘蔗（Saccharum officinarum L.）是我國重要的糖料作物和理想能源作物，具有很高的經濟價值。廣西作為我國重要的甘蔗生產基地，甘蔗種植面積最大，其產量對保證我國食糖供給和安全起到重要作用[1]。甘蔗產量的提高受品種遺傳基礎[2-4]、農田管理方法[5]、栽培技術與措施[6]等影響，由于高產優良甘蔗新品種選育周期長，因此，栽培技術和田間管理方法在甘蔗增產中的作用日益顯著[6]，其中合理密植是甘蔗良種推廣最重要的配套栽培技術措施之一[7]。

改善種植密度，可提高作物養分和光能利用效率，形成最佳群體結構以發揮其增產潛力，這是提高作物產量的重要途徑之一[8]。大量研究表明，種植密度對甘蔗生長、肥料利用效率、產量及產量組成等都具有顯著影響，適宜的種植密度，有利于增加群體葉面積指數、土壤貯水量，提高產量和改善品質[7， 9-10]。甘蔗種植結構由新植蔗和宿根蔗組成，其中宿根蔗比重約占70%以上，分蘗是甘蔗理想株型建成和合理群體結構形成的關鍵，極顯著地影響甘蔗宿根性，對穩產和高產意義重大，分蘗多是甘蔗分蘗力強的具體表現，更是選育甘蔗新品種的第一要素，且分蘗與宿根性呈顯著相關[11-12]。隨著強宿根性甘蔗品種的培育，明確有不同分蘗特性的甘蔗品種獲得高產的適宜種植密度是目前生產研究的重點之一。但是，提高種植密度，會使甘蔗植株之間對光、水和養分等資源的競爭加劇，進一步造成甘蔗植株生長受限，光合物質積累和轉運減少，最終影響其產量和糖分[13-14]。以往關于不同密植的栽培措施對甘蔗產量及其構成要素的影響的研究已有大量報道[15-16]，也有研究表明，甘蔗產量與各農藝性狀有著密切關聯[17-19]。但是，針對廣西目前甘蔗單產仍不高的瓶頸，我們潛意識認為增加甘蔗下種量是提高產量的捷徑，而忽略了種植密度對品質和宿根性的影響，對它們之間的相關關系更是知之甚少。為此，本研究通過研究不同種植密度對強分蘗甘蔗品種性狀、產量和品質的影響，分析它們在甘蔗產量形成過程中的相互關系，闡明合理密植對甘蔗增產效應的意義，以期為甘蔗增產和新品種推廣提供借鑒。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

試驗材料選用具有代表性的強分蘗甘蔗栽培品種‘B9[20]，于2016年3月6—9日在廣西農科院甘蔗研究所丁當基地進行試驗。將2016年1月份砍收的‘B9全莖種砍為雙芽段種莖進行種植，行距1.2 m，行長7 m，5行為1個試驗小區，面積共計42 m2。試驗用地為沙紅壤，常年連作，基肥按尿素（含N 46%）∶過磷酸鈣（含P2O5 12%）∶硫酸鉀（含K2O 53%）=1∶1.5∶2的質量比進行混合，其中尿素為10 kg/667 m2;下種后進行地膜覆蓋，種植1個月后揭膜，水、肥、病、蟲、草等田間管理措施按照甘蔗常規種植進行。

1.2 ?方法

1.2.1 ?試驗設計 ?試驗進行1年新植1年宿根種植，設定了4個不同的種植密度，按667 m2下種量計，分別為4000芽（P1）、6000芽（P2）、8000芽（P3）和10 000芽（P4），即在每個試驗小區中，P1處理的總下種量約為255芽，其他處理的分別為380芽、505芽和630芽，而相應處理下每行種植的蔗芽數量分別是51、76、101和126;采用單因子隨機區組設計，每個處理設3次重復。

1.2.2 ?甘蔗重要農藝性狀調查 ?采用人工計數調查新植蔗分蘗盛期（約揭膜后45～60?d）不同種植密度下試驗小區甘蔗總苗數，同時觀察甘蔗苗期的生長情況;于2016年12月中旬測定不同小區甘蔗田間錘度（隨機選取20株）和調查其有效莖，2017年1月底測定相應小區甘蔗的最終株高和莖徑（隨機選取20株），隨后按照糖料蔗進糖廠壓榨的要求進行人工砍收，并用市售的公斤級電子稱稱重不同處理小區的蔗莖產量。

2017年試驗小區宿根蔗分蘗盛期總苗數、田間錘度、有效莖數、株高、莖徑和蔗莖產量等測定項目的調查方式和方法與2016年新植蔗的相同。

1.3 ?數據分析

采用Excel 2010軟件進行數據編輯和整理，SPSS 20.0（SPSS Inc.， USA）軟件進行統計分析，SigmaPlot 14.0軟件繪圖。各產量性狀參數值之間差異采用單因素方差分析（one-way ANOVA）的最小顯著性差異法（least significant difference， LSD），并進行雙變量Perason相關分析。圖表中的數值均為均值±標準誤。

2 ?結果與分析

2.1 ?不同種植密度對強分蘗甘蔗品種苗期甘蔗苗數的影響

本研究調查發現，隨著種植密度的增加，各密度下甘蔗萌發時期并未受到明顯影響，即出芽

時間相對一致，但苗期甘蔗總苗數隨種植密度變化而存在較大差異。由表1可知，種植密度明顯影響甘蔗基本苗數和分蘗盛期的總苗數，且都隨種植密度增加而增多。在新植蔗中，各處理間的基本苗數差異達顯著水平，分蘗苗數先增后減，總體表現隨種植密度增加而增多，且P2和P4的平均分蘗苗數相差極小，P3的最大，P1的最小，但僅P1和P3間的差異顯著;分蘗盛期甘蔗總苗數在P3和P4之間的差異未達顯著水平，其他種植密度間的差異水平均顯著;在宿根蔗中，雖然分蘗盛期甘蔗平均總苗數隨種植密度增加而增多，與新植的表現一致，但P1與P2、P2與P3、P3與P4間的分蘗總苗數差異均不顯著，且P2、P3和P4間的差異也不顯著。上述結果說明種植密度明顯地影響甘蔗分蘗和發株，且對新植蔗分蘗的影響最為明顯。由表1還可看出，在相同種植密度下，分蘗盛期時新植蔗和宿根蔗總苗數間的差異不顯著。隨著種植密度增加，分蘗盛期時宿根蔗較新植蔗總苗數的平均增幅表現下降趨勢，P1的增幅最大，其次為P2，但P3和P4的表現負增長，這一結果表明較高種植密度不利于宿根蔗的發株和分蘗，進而可能影響甘蔗的宿根年限。由此可見，甘蔗分蘗情況受種植密度的影響，而合理密植對強分蘗甘蔗品種分蘗和宿根性至關重要。

2.2 ?不同種植密度對強分蘗甘蔗品種株高和莖徑的影響

從表2可看出，隨著種植密度的增加，新植蔗株高呈緩慢增高趨勢，莖徑則表現變小趨勢，但不同種植密度對它們的影響不明顯，即差異水平均不顯著;在宿根蔗中，P2的（最低）除外，宿根甘蔗株高的變化也表現相同的趨勢，其中P1和P2、P3、P4間及P3和P4間的差異不顯著，P2和P3、P4間的差異顯著，這說明高（P4）和低（P1）種植密度對甘蔗株高的影響不明顯，而

mong the different treatments （P<0.05）.

較低（P2）和較高（P3）種植密度的差異卻顯著，這意味著P2種植密度是強分蘗甘蔗品種合理密植的臨界點。此外，不同種植密度下宿根蔗的莖徑變化也未達顯著差異水平。表2結果還顯示，相同種植密度下宿根蔗的株高顯著高于新植蔗的，平均增幅分別為17.31%、10.54%、19.44%和14.88%，而莖徑的差異微乎其微，均表現不顯著。上述結果表明，種植密度對宿根蔗株高的影響大于新植蔗的，但低密度和高密度種植之間的差異不顯著;在新植蔗和宿根蔗中，莖徑幾乎不受種植密度的影響。

2.3 ?不同種植密度對強分蘗甘蔗品種有效莖、錘度和產量的影響

不同種植密度對新植和宿根甘蔗最終有效莖數、田間錘度和產量的影響有差異（表3）。從表3可知，在P1、P3和P4下，新植蔗有效莖和產量隨種植密度增加而增多，且其總有效莖數多于宿根蔗的，但其產量卻表現相反的結果，即宿根蔗總體表現增產，這可能是由于株高顯著增加引起的（表2），也可能是試驗條件下宿根蔗生長周期（為12個月）較新植蔗的周期（為9個月）長所致，但同一種植密度下甘蔗有效莖和產量在新植蔗和宿根蔗間均未達到顯著差異水平，而在P2下，宿根蔗的有效莖和產量均高于新植的，產量差異也達顯著水平。從表3還可知，雖然低種植密度（P1）下甘蔗有效莖數明顯少于高種植密度（P4）的，但其宿根蔗產量卻顯著高于新植的，且同樣的結果也在較低種植密度（P2）和較高種植密度（P3）間體現出來，上述結果說明P2種植密度是強分蘗甘蔗品種合理密植的臨界參考，且較低種植密度可能有利于改善甘蔗的宿根性。

由表3可知，在P2和P3種植密度下，宿根蔗的田間錘度顯著高于新植蔗的，而P1和P4的差異不顯著，但P4的顯著低于P1、P2和P3的，這是否意味著高密度種植會致使甘蔗田間錘度呈下降趨勢。

綜上可知，強分蘗甘蔗品種采用較低種植密度即可實現較高的產量，而過多的下種量并不能帶來更高的產量，反而會造成蔗種浪費，且可能不利于蔗莖中蔗糖分的積累，進而影響品質。

2.4 ?種植密度與強分蘗甘蔗品種性狀、產量及它們之間的相關關系

強分蘗甘蔗品種的種植密度與產量、品質和它們的構成要素之間，以及各構成性狀之間都存在密切關聯。甘蔗的種植密度與分蘗盛期的總苗數和有效莖數呈極顯著正相關，與株高和產量呈極弱正相關，與品質性狀（錘度）呈極顯著負相關，與莖徑呈極弱負相關（圖1）。甘蔗產量由

單位面積有效莖和單莖重決定，而單莖重由株高和莖徑直接體現，來自甘蔗光合產物的轉運和積累才是單莖重的本質。綜合表1、表2和表3，研究表明，雖然提高甘蔗種植密度可獲得更多的有效莖，但此時株高和莖徑的差異也不明顯，且密植對整體產量的貢獻也不大，可能是由于高密度種植嚴重影響甘蔗光合產物在蔗莖中的轉運和積累，而田間錘度極顯著負相關就是很好的體現（圖1F）。

從表4可知，對于強分蘗甘蔗品種而言，在其產量形成過程中，從總苗數看，分蘗盛期甘蔗總苗數極顯著地影響有效莖，進而引起產量的增加，但不顯著相關;而過密的有效莖卻對甘蔗田間錘度極其不利，說明密植雖可增產，但對蔗莖糖分轉運和積累極其不利;從株高和莖徑看，兩者在試驗條件下呈顯著負相關，即甘蔗越高莖粗反而越小，兩者明顯相互制約，且它們對有效莖的貢獻率都很小，與田間錘度幾乎無關，但株高對產量的貢獻明顯大于莖徑;從有效莖看，它不僅極顯著地影響產量，也極顯著地影響錘度，因此，對有效莖的調控制約著甘蔗產量和品質。由此可見，合理密植對強分蘗甘蔗品種產量和品質形成至關重要。

3 ?討論

甘蔗品種的產量性狀是遺傳基礎與環境因素共同作用的結果，而非其中之一的單獨表現[12]，且品種性狀與產量形成有著密切關系[21-22]。基本苗數、分蘗苗數、株高、莖徑、有效莖和單莖重等是甘蔗產量形成的重要農藝性狀，錘度是甘蔗蔗糖分的直接體現，關乎蔗莖的品質。甘蔗單產是指單位面積有效蔗莖的總重量，等于有效莖數和單莖重的乘積，其中，株高和莖徑是單莖重的最直接體現，而有效莖由主莖和分蘗莖組成，一般以分蘗莖為主。因此，促進甘蔗分蘗以提高有效莖數從而實現增產是最有效的途徑之一[11]，因為分蘗是決定禾本科作物莖稈、穗數進而影響產量的重要農藝性狀[23]。劉新龍等[24]研究表明，在甘蔗品種選育過程中，品種苗期性狀與產量性狀呈顯著的正相關，且出苗率（主苗數）和分蘗比例（分蘗苗數）可作為品種早期篩選的重要指標。Soopramanien等[25]的研究指出，不管環境條件或者品種如何，分蘗盛期的分蘗數與收獲期原料蔗莖數是正相關的。由此可見，分蘗盛期總苗數與產量的關系必然也是正相關的，本研究證實了這一結果。本研究還發現，對于強分蘗甘蔗品種而言，不同種植密度影響甘蔗苗期的生長狀況，提高種植密度可以獲得較多的苗數，這與張榮華等[26]的研究結果相符，但對分蘗盛期甘蔗分蘗產生不利影響[15-16]，而且這種影響會延續到來年宿根蔗，進而影響新植和宿根蔗的最終產量。Vasantha等[27]的研究表明，甘蔗的有效莖大多數來源于分蘗盛期的分蘗，這就意味著分蘗盛期的總苗數對甘蔗有效莖的貢獻巨大，相關性分析表明，分蘗盛期的總苗數極顯著地影響甘蔗有效莖數，與產量呈極顯著正相關。本研究結果表明，在廣西丁當基地條件下，甘蔗品種‘B9隨著種植密度的增加，新植和宿根蔗有效莖總體明顯增多，產量在新植蔗中也明顯增產，而宿根蔗產量則表現先降低后增加，說明以較低的密度種植（P1～P2范圍）即可實現甘蔗高產量，這就極大地節省了用種量及相關的成本。

大量研究表明，甘蔗種植密度是影響其產量的重要因素之一，在一定程度上，甘蔗產量隨著種植密度的增加而提高。但是密度過大會導致甘蔗出苗率、分蘗率、分蘗成莖率下降，進而導致甘蔗產量下降[28-29]，而且密植也因品種而異[30-31]。雖然提高甘蔗種植密度會獲得較多的有效莖，但是產量并非無限增產，因為種植密度影響著甘蔗品種性狀的生長發育，其中株高和莖徑在不同密植條件下的生長發育是互相矛盾的，且兩者共同制約甘蔗的單莖重[15， 32]，對產量的貢獻也存在差異，以株高貢獻最大。雖然種植密度未明顯影響甘蔗莖徑的生長，但其明顯限制了甘蔗植株增長，進一步的相關分析表明，株高對產量呈極顯著正相關，莖徑與株高的關系為顯著負相關，因此，這些結果暗示，在某一種植和生長條件下，強分蘗甘蔗品種的密植可能會導致單莖重下降，從而不利于提高甘蔗產量。這可能是密度過大會導致作物對光、溫、水和養分的競爭加劇或者代謝消耗過大，不利于同化物質的積累和轉運，影響了作物生長發育，最終限制產量形成[9， 33-34];這也可能是密植引起甘蔗田間錘度下降的原因，即兩者表現為負相關關系。蔗莖錘度主要由甘蔗基因型的遺傳決定[35]，此外，錘度的降低還受病害[36-37]、不利環境條件[38-39]、水肥不足[40]、種植方法及倒伏情況[41]等諸多因素影響，因此，在自然大田環境中，本研究得出試驗條件下密植與錘度的負相關的結果尚需進一步的證實。

綜上可知，對于強分蘗甘蔗品種而言，種植密度通過影響品種性狀的生長發育來影響產量的形成。

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