甘蔗噴施新型增產增糖劑效果研究

陳榮發，范業賡，丘立杭，周慧文，黃 杏，周忠鳳，閆海鋒， 翁夢苓，李楊瑞，吳建明*

(1廣西壯族自治區農業科學院甘蔗研究所，廣西南寧 530007；2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；3廣西甘蔗遺傳改良重點實驗室，廣西南寧 530007；4中國農業科學院甘蔗研究中心，廣西南寧 530007)

0 引言

甘蔗是我國重要的經濟作物，在國民經濟中占據著重要的地位，蔗糖產業是廣西重要的支柱產業，也是拉動廣西經濟發展的重要產業。化學調控劑已被廣泛應用在甘蔗組培苗生產[1-2]、甘蔗試管苗瓶外生根[3-4]、甘蔗種莖浸種[5-6]、促分蘗[7-8]、促節間伸長[9-10]和甘蔗催熟促進糖分積累[11-13]等方面。增產增糖劑是一種通過提高植物光合作用，達到增加產量、糖分與改善其產量品質的一類化學調控物質。應用甘蔗增產增糖劑可增加甘蔗單位面積產糖量[14]，對甘蔗的糖分積累具有明顯的增效作用[15-16]，現已在生產上大面積推廣應用[17-18]。但國內外大量研究和應用的草甘膦和乙烯利等甘蔗促熟劑都是生長抑制劑，處理時間雖然為甘蔗生長后期，但甘蔗仍有一定程度的生長，施用甘蔗增產增糖劑后株高、單位面積產量仍有增長，但與對照相比，其增長率低于對照，出現輕微的縮尾現象，說明甘蔗增產增糖劑對甘蔗生長有抑制作用[19]。因此，選擇合適的甘蔗增糖劑種類進行大面積推廣應用，對改善與促進甘蔗產業的和諧發展有著十分重要的意義[20]。

赤霉素(GA)對甘蔗節間伸長具有明顯效果，能顯著增加甘蔗產量[10]，影響蔗糖合成酶SPS的活性，改善甘蔗的糖合成過程[21]，增加韌皮部蔗糖向貯存組織內的轉移，影響糖合成信號，使糖庫和糖源之間建立更有利的蔗糖梯度[22]。國內從20世紀60年代開始研究赤霉素在甘蔗上的應用，赤霉素具有促進甘蔗節間伸長、莖徑增粗、葉面積加大[23]、甘蔗產量[24-25]增加和提高甘蔗蔗糖分等作用[26-29]。作者所在研究團隊經過多年研究，研發了以赤霉素、磷酸二氫鉀和硼砂等為主要成分的增產增糖復合型化學藥劑(專利號：CN201910031133.8)，通過不同地點的田間試驗，結合植保無人機噴施增產增糖劑，通過探討增產增糖劑對甘蔗蔗糖分及各產量構成因素變化情況，明確其增產增糖的作用效果，以期為實現甘蔗高產高糖栽培技術的大面積推廣應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試甘蔗品種為桂糖42號和柳城05-136。

噴施藥劑為自主研發的增產增糖劑，主要成分包含赤霉素、磷酸二氫鉀、硼砂等。

1.2 方法

1.2.1 試驗地點

于2017～2019年在來賓市、南寧市、柳州市、崇左市等6個試驗點開展無人機噴施新型增產增糖劑試驗，詳細信息見表1。

表1 各試驗點信息

1.2.2 試驗設計

在各試驗區選取水肥條件一致的甘蔗地，對半分成2個處理，設置噴施增產增糖劑(T)和噴施清水(CK)2個處理。

1.2.3 試驗方法

1.2.3.1 噴施方法、時間和收獲時間

采用極飛P20型無人機(型號3WWDZ-10A)進行噴施，噴施具體參數為：飛行高度2～3 m，飛行速度4～5 m/s，寬幅3 m，噴灑流量15000～18000 mL/hm2，霧滴大小100～120 μm。2017年試驗分別于2017年7月21日和8月9日進行2次噴施處理，2018年1月17～18日進行田間測產驗收；2018年試驗分別于2018年7月15日和8月6日進行3次噴施，3個蔗區分別在2018年12月16日、22日和23日進行田間測產驗收；2019年度試驗于9月10日和10月10日進行噴施，12月12日測產驗收。

1.2.3.2 農藝性狀調查及產量驗收

甘蔗收獲時每處理隨機選取3個點，每個點面積約6 m×10 m(以實際測量面積為準)，每個小區隨機取樣20株調查株高、莖徑、單莖重、節間數、田間錘度、小區的有效莖數和產量。

1.2.3.3 甘蔗品質測定

田間測產驗收時，每小區隨機選取6條甘蔗分別送當地糖廠或廣西壯族自治區農業科學院農產品質量安全與檢測技術研究所檢測蔗汁重力純度、蔗汁錘度、蔗汁還原糖分、蔗糖分和纖維分等。

1.3 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2007和DPS 16.05軟件進行數據處理和統計分析，差異顯著性采用Duncan新復極差法進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 噴施新型增產增糖劑對甘蔗節間增長速率的影響

從表2中可以看出，6個試驗點第1次噴施后的20天、第2次噴施后20天和收獲時調查發現，噴施處理株高明顯高于對照，均達到顯著差異。其中R5試驗點第2次噴施后節間增長速率最快，達4.48 cm/d，而R1試驗點第1次噴施后節間增長速率最慢，為2.51 cm/d。R6試驗點種植時間為2019年5月份，種植時間較晚，第1次噴施時間為9月份，第1次噴施后和第2次噴施后的增長速率分別為2.63和2.66 cm/d，增長速率不高，但仍高于對照2.26和2.28 cm/d。

表2 噴施新型增產增糖劑對甘蔗節間增長速率的效應

2.2 噴施新型增產增糖劑對甘蔗產量性狀和產量的效應

由表3可以看出，噴施新型增產增糖劑后甘蔗平均株高增加25.8 cm，增幅8.32%，6個試驗點的增產增糖劑處理和對照處理株高之間均存在顯著差 異其中，新植蔗R1、R2、R4、R6的增產增糖劑處理比對照平均增加23.77 cm，宿根蔗R3和R5試驗點的增產增糖劑處理比對照分別增加了25.60、34.09 cm，平均增加了29.85 cm；噴施新型增產增糖劑對甘蔗莖徑效果作用不一致，平均增粗0.39 mm，處理與對照之間差異不顯著；莖徑節間數平均增加1節，提高了3.25%，處理與對照之間差異不顯著，新植蔗與宿根蔗增加效應差異不顯著。

表3 噴施新型增產增糖劑對甘蔗株高、莖徑、節間數的效應

表4可以看出，噴施新型增產增糖劑后甘蔗平均單莖重提高0.13 kg/條，增幅8.76%，處理和對照

表4 噴施增產增糖劑對甘蔗單莖重、有效莖數和產量的效應

之間差異不顯著，同時新植和宿根之間差異不顯著；R1～R5 5個地點的增糖劑處理甘蔗和對照處理的有效莖數略有增加，但R6地點的增糖劑處理與對照處理達到顯著差異；R1～R6 6個試驗點的增糖劑處理的甘蔗平均產量提高9.71 t/hm2，增幅11.99%，處理和對照之間的差異顯著。這些結果表明，噴施新型增產增糖劑對甘蔗株高、單莖重和產量具有顯著促進作用，對節間數有一定促進作用，但對莖徑和有效莖數作用效果不明顯。

2.3 噴施新型增產增糖劑對甘蔗品質的效應

2017～2019年的6個試驗點噴施增產增糖劑結果表明(見表5)，噴施增產增糖劑處理的甘蔗平均蔗汁還原糖分比對照處理降低了18.18%，蔗汁錘度、蔗汁重力純度、甘蔗蔗糖分和甘蔗纖維分分別比對照提高3.01%、3.01%、5.62%和9.76%，R1、R2和R4 3個試驗點的增產增糖劑處理甘蔗還原糖分均顯著高于對照處理。無人機噴施后平均蔗汁重力純度增加了2.57個百分點，與對照相比提高了3.01%，其中桂糖42號比柳城05-136效果更明顯。無人機噴施后的平均蔗糖分比對照增加了0.78個百分點，提升幅度為5.62%，柳城05-136和桂糖42號噴施處理分別比對照增加0.63和0.81個百分點，新植蔗和 宿根蔗噴施處理分別比對照增加0.89和0.55個百分點，其中R1、R2、R3和R5試驗點的噴施處理均比對照處理的甘蔗蔗糖分達顯著差異。以上結果表明，無人機噴施新型增產增糖劑能顯著降低蔗汁還原糖分的含量，顯著提高甘蔗蔗糖分和纖維分，提高了蔗汁錘度和蔗汁重力純度，從而促進甘蔗品質的提高，桂糖42號效應優于柳城05-136，新植蔗增糖效應高于宿根蔗。

表5 噴施新型增產增糖劑對甘蔗品質的效應 單位：%

3 討論與結論

蔗莖是栽培甘蔗的主要收獲產物，其產量構成要素是平均單莖重，而節間長度是影響單莖重的重要因素之一，增加節間長度有助于提高甘蔗產量，而且蔗糖主要儲藏在甘蔗節間中。研究發現甘蔗的莖徑對產量及含糖量有著直接的明顯的正效應[30]。

前人研究發現在禾本科植物中，赤霉素與莖稈伸長生長關系最密切[31-32]。眾多研究表明赤霉素對甘蔗蔗莖伸長有較好的促進效果[2-3,6]，對甘蔗莖尖生長錐的生長分化、第3～5幼葉初生增粗分生組織及細胞分裂均具有較好的促進作用[33]，進而調節細胞的伸長，達到莖間伸長的效果[34]。本研究結果與前人研究結果一致。營養元素硼對植株的碳氮代謝、細胞伸長和分裂、花粉管的萌發和生長等都有促進作用[35]，能有效提高甘蔗的產量、糖分、重力純度和簡純度，還可以降低甘蔗的還原糖和纖維分含量[36]，而本研究中噴施增產增糖劑后甘蔗纖維分提高，可能與增產增糖劑中含有的赤霉素能提高甘蔗纖維分的作用有關[10]。營養元素磷參與植物生命過程的光合作用，對糖、淀粉的利用有傳遞作用，對糖分的合成積累起很大作用[37]。前人研究表明，磷對甘蔗根系的發育、幼苗的生長、分蘗和節間的伸長乃至提早成熟均有重要促進作用[38]。在蔗糖形成和積累過程中，磷是中間產物如二磷酸果糖和磷酸蔗糖等所必需的組成元素，影響甘蔗對糖的合成、運輸和貯藏，有利于促進成熟，提高早期蔗糖分含量[39-41]。

甘蔗糖分積累是一個復雜的生理過程，眾多因素如栽培條件、氣候因素、外界環境條件等均能通過甘蔗體內的酶或激素的變化進而影響甘蔗糖分積累[42]。化學調控能激化蔗糖合成相關酶的活性，從而促進蔗糖的合成，同時加速光合產物以蔗糖的形式轉運到蔗莖中積累起來，從而使甘蔗糖分和蔗汁重力純度迅速提高，還原糖分下降，提升品質[13]。楊麗濤[43]等研究結果表明，噴施抗旱型甘蔗增產增糖劑提高了蔗汁錘度和重力純度、甘蔗纖維分和蔗糖分，降低了蔗汁還原糖分。本研究結果與前人研究結果相一致。

目前在廣西種植的甘蔗品種較多，品種之間存在著生長和糖分積累差異，新型增產增糖劑對不同品種可能產生不同的效果。本研究是選用廣西蔗區種植面積比較大的2個品種進行試驗研究。試驗結果表明，新型增產增糖劑對于2個品種都有較好的效果但仍具有一定差異，其中，桂糖42號增糖效應優于柳城05-136，另外，對于新植蔗的增糖效應高于宿根蔗。至于對其他甘蔗品種效果如何，則還需要更多的試驗進行測試才能得出結論。

李松等[19]研究結果表明，生長后期施用甘蔗增增產糖劑對甘蔗蔗徑及單位面積有效莖數等沒有明顯的促進作用，可明顯提高甘蔗糖分。本試驗結果中，7月份噴施增產增糖劑比9月份噴施增產增糖劑的甘蔗株高和單莖重增加效果顯著，糖分增加效果相當，與前人研究結果一致。可能是由于7月份氣溫偏高，甘蔗生長旺盛，增產增糖劑吸收轉化速度快，能快速促進甘蔗莖節伸長，而9月份氣溫偏低，甘蔗生長放緩，開始進入營養生長，增產增糖劑主要促進糖分積累，因此7月份噴施株高和單莖重促進效果優于9月份噴施，但糖分增加效果相當。

近年來廣西甘蔗種植面達80萬hm2左右，雙高糖料蔗基地建設完成15.33萬hm2，應用無人機作業面積僅6.67萬hm2左右，因此，增產增糖劑和病蟲害飛防作業應用前景廣闊；同時應用無人機噴施解決了當前蔗區勞動力不足、伸長期人工噴施困難、人工噴施不均勻或浪費等情況，可以提高工作效率，進而增加效益。

本試驗在甘蔗伸長中期噴施新型增產增糖劑，可以促進甘蔗節間伸長、增加甘蔗株高和單莖重，提高甘蔗產量；促進下部節段生長和糖分提前積累達到飽和，進而促進后期中上部甘蔗生長和蔗糖積累，提高甘蔗蔗糖分，降低蔗汁中的還原糖分，全面提高甘蔗品質。因此，采用新型增產增糖劑在甘蔗伸長中期噴施，可以實現甘蔗增產增糖的效果。