種植密度對甘蔗單芽生長發育及產量的影響

徐　林，吳凱朝，鄧智年，龐　天，黃成豐，黃海榮，李毅杰，劉曉燕，王維贊*

【糖料與糖料生產】

種植密度對甘蔗單芽生長發育及產量的影響

徐林1,2,3，吳凱朝1,2,3，鄧智年1,2,3，龐天1,2,3，黃成豐1,2,3，黃海榮1,2,3，李毅杰1,2,3，劉曉燕1,2,3，王維贊1,2,3*

(1廣西農業科學院甘蔗研究所，廣西南寧 530007；2廣西甘蔗遺傳改良重點實驗室，廣西南寧 530007；3農業農村部廣西甘蔗生物技術與遺傳改良重點實驗室，廣西南寧 530007)

為不斷完善甘蔗單芽種植技術，加快推進甘蔗良種產業化進程，有效降低生產成本，促進甘蔗產業可持續發展，本研究以桂糖49號為試驗材料，研究不同種植密度對甘蔗單芽生產的影響。結果表明：隨著種植密度增加，各農藝性狀指標均呈現先上升后下降的趨勢，T3處理(5芽/m)種植密度表現最佳，其出苗率、分蘗率和有效莖數與其他處理均達到極顯著(＜0.01)差異；不同種植密度對甘蔗可溶性蛋白質、可溶性糖、丙二醛含量和脯氨酸含量未達到顯著性影響；甘蔗抗倒能力強弱表現為T4＞T3＞T2＞T5＞T1＞T6；不同種植密度下甘蔗品質無明顯變化規律，但產量和產糖量表現出顯著性差異，其中T3處理(5芽/m)可獲得最佳產量(83.85 t/hm2)和產糖量(13.44 t/hm2)。綜合分析得出：桂糖49號甘蔗單芽適宜種植密度為5～6芽/m。該結果可為甘蔗單芽種植技術的推廣提供參考依據。

甘蔗；種植密度；單芽；農藝性狀；產量

0 引言

甘蔗是我國重要的糖料經濟作物之一，甘蔗產業的發展不僅關系到廣大蔗農和糖業產業工人的經濟收益，也關系到社會的經濟發展[1-3]。然而我國甘蔗生產面臨的瓶頸問題是生產成本高、全程機械化生產程度較低，究其原因，主要是受農機農藝融合程度、種植模式等因素的制約[4-6]。甘蔗單芽種植技術是在甘蔗種莖工廠化生產及包衣的基礎上，配套精量機械種植等技術的現代甘蔗生產模式，主要應對目前我國甘蔗種植下種量大、種植效率低、成本高、種莖質量較差等問題，該技術的應用和推廣對加快推進甘蔗良種產業化進程，有效降低生產成本，促進甘蔗產業可持續發展具有重要作用。

種植密度是作物生長過程中的關鍵影響因素，適宜的種植密度能提高作物養分和光能利用效率，形成最佳的群體結構而發揮增產提質的潛力[7]，提高植株的抗性[8-9]，是提高作物產量的重要途徑之一[10-12]。不同生態蔗區和不同甘蔗品種對種植密度的要求不同[13]，其甘蔗出苗率、分蘗率、莖徑、有效莖數等農藝性狀指標以及最終的產量和品質因不同品種特性而表現不一致[14-16]。如桂輻98-296隨著種植密度的增加，出苗率、有效莖數和蔗莖產量有所提高，莖徑和分蘗率逐漸下降，其蔗莖產量在種植密度為6.75萬芽/hm2時最高[17]；不同甘蔗新品種，甘蔗的出苗率隨著其種植密度的增加呈先上升后下降的趨勢，其蔗莖產量、有效莖數隨其種植密度的增加而增大，而其分蘗率、成莖率、莖徑隨著種植密度的增大而下降[18]；桂糖29號種植密度研究表明，有效莖數與產量成正相關[19]。因此，適宜的種植密度對甘蔗單芽生產的產量和品質，以及降低生產成本至關重要。本試驗以廣西蔗區主推的桂糖49號甘蔗單芽種莖為材料，研究不同種植密度對甘蔗農藝性狀、生理生化指標、品質和產量等影響，篩選適宜的種植密度，為甘蔗單芽種植技術推廣應用提供數據支撐和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為桂糖49號健康種苗F1代種莖，采用高效可控精準氣動甘蔗切種機切種[20]，單芽種莖長度均為3 cm。

1.2 試驗時間和地點

甘蔗種植時間：2019年4月26日，試驗地點：廣西壯族自治區農業科學院甘蔗研究所試驗場。

1.3 試驗設計及田間管理

1.3.1 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，6個處理(見表1)，3個重復，每個小區種植5行，行長7 m，行距1.2 m，小區面積42 m2。

表1　不同處理設置表

1.3.2 田間管理

包衣處理：咪鮮胺0.005%、多菌靈0.08%、噻蟲嗪0.03%、苯醚甲環唑0.04%和代森鋅0.06%與清水按1︰1制成。根據不同處理，將切好的甘蔗單芽種莖用網袋裝好，浸種15 min。

田間管理：將包衣后的甘蔗單芽種莖品字型排放于行溝中，施基肥、蓋土、覆蓋地膜，出苗后接膜、追肥、培土等，各處理田間管理一致。基肥：N︰P︰K(18︰22︰5) 300 kg/hm2；分蘗初期追施N︰P︰K(18︰22︰5) 300 kg/hm2，拔節初期大培土N︰P︰K(20︰8︰15) 1125 kg/hm2。

1.4 測定指標

1.4.1 農藝性狀指標

測定不同處理下甘蔗生長的相關農藝性狀指標，包括出苗率、分蘗率、株高、莖徑、有效莖數等；調查甘蔗倒伏率；收獲時測量甘蔗實產。

1.4.2 生理生化指標

取不同處理下甘蔗+1葉測定甘蔗伸長期生理生化指標，包括可溶性蛋白(考馬斯亮藍G-250比色法[21])、可溶性糖(蒽酮比色法[22])、丙二醛(硫代巴比妥酸法[23])和脯氨酸(酸性茚三酮顯色法[24])。

1.4.3 甘蔗品質和產量

取樣測定甘蔗成熟期品質，包括蔗汁重力純度、蔗汁錘度和甘蔗蔗糖分，蔗汁重力純度、甘蔗蔗糖分等指標采用上海般特WZZ-ZSS自動旋光儀測定(旋光法)，蔗汁錘度采用日本ATAGO公司的數顯錘度計測定；稱取小區田間實際產量，產糖量(%)=實際產量×甘蔗蔗糖分。

1.5 數據處理

本試驗所有數據均為3次重復均值，數據采用Excel 2010軟件完成試驗數據統計分析，并采用SPSS 18.0數據分析處理軟件對試驗數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 種植密度對甘蔗出苗率、分蘗率、株高、莖徑和單位有效莖數的影響

從表2可以得知，不同種植密度處理下甘蔗單芽的出苗率存在一定差異，出苗率由高到低表現為T3＞T1＞T2＞T4＞T5＞T6，T3出苗率達到83.4%，比T4、T5和T6分別高9.0%、14.1%和34.7%，T1、T2和T3處理之間未達到明顯差異，但這3個處理與T4、T5和T6達到顯著(＜0.05)或極顯著(＜0.01)差異；分蘗率由高到低表現為T3＞T2＞T1＞T4＞T5＞T6，其中T1、T2和T3之間未達到顯著差異，與T4、T5和T6達到顯著(＜0.05)或極顯著(＜0.01)差異，T3比分蘗率最低的T6高38.7%；種植密度對甘蔗單芽的株高和莖徑影響不大，其中T3處理略優于其他處理，各處理間株高和莖徑無明顯變化規律，且未達到顯著差異；不同處理下，甘蔗有效莖數表現為T3＞T2＞T4＞T5＞T6＞T1，T3與T5、T6和T1之間達到極顯著(＜0.01)差異，T4、T5、T6和T2之間未達到顯著差異，T3有效莖數比T1多24.7%。甘蔗出苗率、分蘗率、株高、莖徑和有效莖數隨著種植密度的增大表現出先上升后下降的趨勢，各農藝性狀指標T3處理表現為最大值。

表2　不同處理下甘蔗生長農藝性狀指標

注：表中各數據表示為平均值±標準差；同列數據后標注的不同小寫字母表示差異顯著(＜0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(＜0.01)，下同。

2.2 種植密度對甘蔗伸長期可溶性蛋白質含量、可溶性糖含量、丙二醛含量和脯氨酸含量的影響

由表3分析得出，不同種植密度處理下，甘蔗伸長期生理生化指標均有一定差異。可溶性蛋白含量由高到低表現為T2＞T3＞T1＞T4＞T5＞T6，各處理間未達到顯著差異；可溶性糖含量表現為T1＞T3＞T2＞T5＞T6＞T4，各處理間未達到顯著差異；丙二醛含量表現為T4＞T1＞T5＞T6＞T2＞T3，各處理間未達到顯著差異；脯氨酸含量表現為T3＞T5＞T1＞T4＞T6＞T2，T3處理的脯氨酸含量略高于其他處理，但各處理間仍未達到顯著差異。從甘蔗單芽伸長期生理生化指標的表現來看，各處理間無明顯變化規律，種植密度對甘蔗生理生化指標的影響不大。

2.3 種植密度對甘蔗倒伏的影響

不同種植密度對甘蔗群體結構的影響不一致，甘蔗倒伏情況也有差異。從表4可以看出，T3和T4的甘蔗倒伏率最低，分別為1.17%和1.12%，與其他處理均達到極顯著(＜0.01)差異；倒伏率最高的為T6，達到13.30%，比T1、T2、T3、T4和T5分別高4.64%、6.85%、12.13%、12.18%和6.23%，抗倒伏力由強到弱排名為T4＞T3＞T2＞T5＞T1＞T6。

2.4 種植密度對甘蔗品質、產量及產糖量的影響

品質、產量及產糖量是甘蔗最重要的生產指標。從表5中分析得出，不同處理下甘蔗蔗汁重力純度表現為T6＞T4＞T3＞T2＞T5＞T1，各處理間蔗汁重力純度無明顯變化規律，且未達到顯著差異；蔗汁錘度表現為T6＞T4＞T2＞T3＞T5＞T1，T6與T1之間達到極顯著(＜0.01)差異，T2、T3、T4和T5蔗汁錘度含量接近，無顯著差異；甘蔗蔗糖分含量由高到低表現為T6＞T4＞T3＞T5＞T2＞T1，各處理間未達到顯著差異，T6處理的甘蔗品質略優于其他處理。甘蔗產量表現為T3＞T2＞T4＞T5＞T6＞T1，其中T3處理產量達到83.85 t/hm2，比T1、T5和T6分別高17.8%、14.7%和14.7%，達到顯著差異(＜0.05)；T3、T2和T4處理之間未達到顯著性差異。甘蔗產糖量取決于產量和甘蔗蔗糖分的綜合表現，不同處理下甘蔗產糖量由高到低為T3＞T2＞T4＞T6＞T5＞T1，T3產糖量最高為13.44 t/hm2，與T1、T5比達到顯著性差異(＜0.05)，未達到極顯著(＜0.01)差異。結合產量和產糖量表現，T3表現最佳，其次為T2和T4。

表3　不同處理下甘蔗伸長期生理生化指標

表4　不同處理對甘蔗倒伏的影響

3 結論

表5　不同處理下甘蔗品質和產量表現

⑴不同種植密度對甘蔗農藝性狀具有一定的影響，隨著種植密度增加，各農藝性狀指標均呈現先上升后下降的趨勢，T3處理表現最佳，其出苗率、分蘗率和有效莖數與其他處理均達到顯著或極顯著差異，株高和莖徑受種植密度影響不大。

⑵不同種植密度對甘蔗生理生化指標影響不大，各處理間可溶性蛋白質、可溶性糖、丙二醛含量和脯氨酸含量無明顯變化規律，且未達到顯著性差異。

⑶不同種植密度對甘蔗倒伏有一定影響，其中T4和T3處理抗倒能力較強，甘蔗抗倒能力強弱隨種植密度增加先上升后下降。

⑷種植密度對甘蔗單芽品質無明顯影響，但不同處理下產量和產糖量隨著種植密度增加表現出先上升后下降趨勢，其中T3表現最佳，其次為T2。

4 討論

農藝性狀是甘蔗產量的基礎，對甘蔗產量的形成起到決定性的作用[25]。本試驗研究表明，甘蔗單芽農藝性狀指標隨著種植密度的增加而呈現出先上升后下降的趨勢，T3處理(5芽/m)表現最佳，種植密度太稀或者太密均不利于甘蔗生長，這與甘蔗合理密植能有效促進甘蔗生長發育研究結果一致[26]。不同處理下，甘蔗單芽伸長期葉片生理生化指標受種植密度的影響不大，且未出現明顯變化規律，這可能是甘蔗伸長初期后，降雨稀少，甘蔗受旱嚴重，甘蔗生長受到影響導致部分試驗結果差異不大。不同種植密度形成的群體結構不一樣，當甘蔗遇到強風或強降雨時，抗倒能力也不一致。本試驗研究初步調查了不同種植密度下甘蔗倒伏情況，發現T4處理(6芽/m)抗倒能力最強，其次是T3(5芽/m)，種植密度太稀和太密都可能增加甘蔗倒伏風險，但甘蔗倒伏受多種因素影響[27]，其具體因素有待進一步驗證。不同種植密度對甘蔗品質影響不大，其結果與甘蔗生理生化指標變化趨勢一致，可推測甘蔗品質主要與甘蔗內含物的形成有關。產量是甘蔗最重要的指標，直接影響政府、企業和農民收益，是甘蔗育種的最終目標。本試驗研究表明，不同種植密度對甘蔗產量和產糖量具有明顯影響，其中T3(5芽/m)種植密度可獲得最佳產量和產糖量，與不同種植密度下農藝性狀指標變化趨勢一致，因此，可推斷產量主要受出苗、分蘗以及有效莖數等指標影響。

合理種植密度能有效提高甘蔗的出苗率，促進甘蔗分蘗，提高甘蔗養分的利用效率，最終獲得較高的產量和產糖量。綜合分析得出，桂糖49號甘蔗單芽適宜的種植密度為5～6芽/m。該結果可為甘蔗單芽種植技術的推廣提供參考依據。但由于不同甘蔗品種特性不同，其最佳種植密度需進一步研究和驗證。

[1] 李楊瑞，楊麗濤. 20世紀90年代以來我國甘蔗產業和科技的新發展[J]. 西南農業學報，2009，22(5)：1469-1476.

[2] LI Y R, YANG L T. Sugarcane agriculture and sugar industry in China [J]. Sugar Tech, 2015, 17(1): 1-8.

[3] LI Y R, SONG X P, WU J M,. Sugar industry and improved sugarcane farming technologies in China [J]. Sugar Tech, 2016, 18(6): 603-611.

[4] 李偉偉，趙四東，黃璐. 廣西甘蔗糖業發展態勢分析及其升級轉型對策研究[J]. 熱帶農業科學，2017，37(11)：122-128.

[5] 王春華. 廣西甘蔗糖業發展態勢與升級轉型對策[J]. 廣西糖業，2018(3)：45-48.

[6] 李明，田洪春，黃智剛. 我國甘蔗產業發展現狀研究[J]. 中國糖料，2017，39(1)：67-70.

[7] 王志偉，戴思慧，蔡雁平，等. 不同密度和整枝方式對無籽西瓜制種產量的影響[J]. 種子，2019，38(7)：138-140.

[8] 羅霆，李毅杰，王澤平，等. 種植密度對桂糖37和桂糖40主要病蟲害發生的影響及相關性分析[J]. 安徽農業大學學報，2017，44(5)：899-904.

[9] CHERRY R, WANG Y G, NUESSLY G,. Effect of planting date and density on insect pests of sweet sorghum grown for biofuel in southern Florida [J]. Journal of Entomological Science, 2013, 48(1): 52-60.

[10] 丘立杭，范業賡，周慧文，等. 合理密植下強分蘗甘蔗品種性狀及產量分析[J]. 熱帶作物學報，2019，40(6)：1075-1082.

[11] RAHMAN M M, HOSSAIN M M, ANWAR M P,. Plant density influence on yield and nutritional quality of soybean seed [J]. Asian Journal of Plant Sciences, 2011, 10(2): 125-132.

[12] 陸建勛，鄧展云，劉曉靜，等. 不同種植密度對桂糖系列甘蔗新品種農藝性狀及產量的影響[J]. 廣西農業科學，2010，41(11)：1170-1172.

[13] 趙海洋，唐偉杰，汪騫，等. 高密度栽培對不同油菜品種農藝性狀與產量的影響[J]. 種子，2019，38(9)：146-149.

[14] KHODADADI D D. Effect of higher density planting on irrigation water use and yield of sugarcane [J]. Pertanika Journal of Tropical Agricultural Science, 2016, 39(4): 533-542.

[15] 張榮華，李海碧，龐天，等. 桂糖43號在不同施肥量與種植密度下的生長表現[J]. 廣西糖業，2018(4)：3-7.

[16] 陸文娟，韋貴劍，梁景文，等. 不同種植密度對甘蔗品種桂糖32號產量及構成因子的影響[J]. 安徽農業科學，2015，43(27)：64-66.

[17] 劉紅堅，李松，游建華，等. 不同種植密度對甘蔗品種桂輻98-296農藝性狀及產量的影響[J]. 安徽農業科學，2014，42(22)：7327-7328.

[18] 裴鐵雄，陳永，黃培強，等. 甘蔗新品種的不同種植密度試驗研究[J]. 中國糖料，2014(4)：6-10.

[19] 段維興，劉許輝，楊海霞，等. 施肥量與種植密度對桂糖29號產量及構成因素的影響[J]. 南方農業學報，2012，43(8)：1145-1148.

[20] 王維贊，鄧智年，李毅杰，等. 一種高效可控的精準氣動甘蔗種莖切種機：CN108714920A [P]. 2018-10-30.

[21] 高俊鳳. 植物生理學實驗指導[M]. 北京：高等教育出版社，2006：142-143.

[22] 丁雪梅，張曉君，趙云，等. 蒽酮比色法測定可溶性糖含量的試驗方法改進[J]. 黑龍江畜牧獸醫，2014(23)：230-233.

[23] 張志良，瞿偉菁，李小方. 植物生理學實驗指導[M]. 北京：高等教育出版社，2009：212-213.

[24] 職明星，李秀菊. 脯氨酸測定方法的改進[J]. 河南科技學院學報(自然科學版)，2005，33(4)：10-12.

[25] 陸章流. 單位面積甘蔗產量與有效莖數的關系初探[J]. 廣西蔗糖，2006(3)：19-21.

[26] 譚芳，王倫旺，經艷，等. 施肥和種植密度對桂糖31號產量及主要經濟性狀的影響[J]. 南方農業學報，2016，47(4)：564-570.

[27] 楊望，楊堅，莫興漫，等. 甘蔗抗倒伏技術研究現狀及發展趨勢[J]. 廣西農業機械化，2016(3)：25-26，32.

The Effect of Planting Density on the Development and Yield in Single Bud of Sugarcane

XU Lin1,2,3, WU Kai-chao1,2,3, DENG Zhi-nian1,2,3, PANG Tian1,2,3, HUANG Cheng-feng1,2,3, HUANG Hai-rong1,2,3, LI Yi-jie1,2,3, LIU Xiao-yan1,2,3, WANG Wei-zan1,2,3

(1Sugarcane Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007;2Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Nanning, Guangxi 530007;3Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement (Guangxi), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Nanning, Guangxi 530007)

In order to improve the single bud planting technology of sugarcane, accelerate the industrialization process of sugarcane improved varieties, effectively reduce production costs, and promote sustainable development of sugarcane industry, Guitang49 was used as material in this study, and the effects of different planting density on single bud production of sugarcane was studied. The results showed that with the increase of planting density, all agronomic indexes showed a trend of rising and then decreasing, T3 treatment (5 buds /m) showed the best planting density, and its germination rate, the tillering rate and the millable stalks reached extremely significant (＜0.01) difference. Different planting densities had no significant effect on soluble protein, soluble sugar, MAD and proline contents of sugarcane. The plant lodging resistance of sugarcane was T4＞T3＞T2＞T5＞T1＞T6. There was no obvious change rule of sugarcane quality under different planting density, but there were significant differences in yield and sugar yield. The optimal yield (83.85 t/hm2) and sugar yield (13.44 t/hm2) could be obtained by T3 treatment (5 buds /m). According to the comprehensive analysis, the suitable planting density of single bud of Guitang49 was 5～6 buds /m. The results could provide reference for the popularization of single bud planting technology of sugarcane.

Sugarcane; Planting density; Single bud; Agronomic characters; Yield

1005-9695(2021)01-0051-06

2020-12-21；

2020-12-29

廣西創新驅動發展專項資金項目(AA17202005)；廣西自然科學基金項目(2020GXNSFBA159024)；崇左市科技計劃項目(FC2018007)

徐林(1983-)，女，漢族，湖南益陽人，碩士研究生，助理研究員，研究方向：甘蔗育種與種質資源創新；E-mail：xulin1105@126.com

王維贊(1970-)，男，壯族，廣西上思人，研究員，研究方向：甘蔗機械化與栽培；E-mail：Wwz003411@126.com

徐林，吳凱朝，鄧智年，等. 種植密度對甘蔗單芽生長發育及產量的影響[J]. 甘蔗糖業，2021，50(1)：51-56.