3個云瑞系列甘蔗新品種的蔗糖分積累特性及成熟期分析

俞華先，安汝東，周清明，郎榮斌，董立華，桃聯安，孫有芳，楊李和，邊 芯，田春艷，張加江，經艷芬*

(1.瑞麗滇蔗農業科技開發有限公司，云南 瑞麗 678600；2.云南省農業科學院甘蔗研究所瑞麗育種站，云南 瑞麗 678600)

【研究意義】甘蔗蔗汁糖分和重力純度是甘蔗品質分析的重要經濟技術指標，亦是評價甘蔗品種含糖特性和成熟早晚的重要品種指標，它對制糖企業產糖率的高低起主要決定作用，并且影響工藝生產過程中壓榨抽出率和煮煉率等重要技術指標[1-2]。其次，甘蔗蔗糖分及成熟期也是雜交育種親本選配所必須掌握和考慮的因子。因此，全面了解不同甘蔗品種的含糖特性及其成熟特征，科學選配組合、合理搭配品種熟期和確定砍收時間，對育種單位加快品種改良、制糖企業提高產糖率和經濟效益都具有非常重要的意義。【前人研究進展】目前，已有許多關于甘蔗品種(系)成熟期的糖分積累特征和熟期的報告，少數學者對其相關酶開展了相關研究。梁子久[1-2]探討了甘蔗蔗糖分和蔗汁重力純度對制糖生產的重要性；劉海斌等[3]分析了16個自育及引入新品種(系)的甘蔗糖分月變化和成熟期情況；羅海玲等[4]研究了6個甘蔗品種2004年10月下旬至2005年1月下旬蔗莖和節間的蔗糖積累過程和品質性狀；Leg-endre[5]建立了一個甘蔗理論產糖量(Theoretical Re-coverable Sugar，TRS)模型，用于原料蔗按質論價收購，被以美國為主的國外糖廠廣泛應用；甘儀梅等[6]以甘蔗品種閩糖69/421為試驗材料，研究不同海拔的甘蔗成熟期的蔗糖分的積累特征。俞華先等[7]分析了21個云瑞系列甘蔗品系的蔗糖分變化規律和成熟情況。劉凌霄等[8]報告了蔗糖代謝中蔗糖磷酸合成酶(SPS)的研究進展；牛俊奇等[9-10]以甘蔗高糖品種GT35和低糖品種B8為材料，研究甘蔗苗期蔗糖代謝相關酶活性與糖分積累的關系；以甘蔗高產高糖品種 GT28和ROC22的不同節間為材料，分析轉化酶及其抑制因子與蔗糖積累的關系。【本研究切入點】近年來，云南省農業科學院甘蔗研究所瑞麗育種站，基于站內保育的甘蔗野生種質資源為基礎創制親本，優化組合配制，通過常規五圃制選育了一批甘蔗新品種，對中國新甘蔗品種的更替起到了重要促進作用。目前，對云瑞甘蔗品種的研究主要在農藝性狀的選擇方面[11]，而對其蔗糖分積累特性及熟期變化規律的研究尚未系統開展。【擬解決的關鍵問題】以3個云瑞甘蔗新品種為試驗材料，聯合糖廠在云南省德宏州瑞麗、隴川和盈江3縣(市)布置生態試驗，在工藝成熟期取樣檢測其2年新植、1年宿根11月至翌年3月的糖分數據，該數據基本涵蓋了云南德宏制糖企業整個榨季的甘蔗糖分情況，結合其重力純度分析熟期，讓蔗農和糖廠對3個云瑞系列甘蔗新品種的蔗糖分和熟期有更加客觀、全面的認識，為云瑞甘蔗新品種在蔗區的布局、栽培管理、砍運安排和雜交育種親本選配等提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為云南省農業科學院甘蔗研究所瑞麗育種站選育登記的3個甘蔗新品種：云瑞05-346、云瑞09-631和云瑞09-895，以粵糖93-159為對照品種。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗概況 參試材料于2016年3月至2017年4月，聯合糖廠在云南省德宏州的瑞麗、隴川和盈江3個縣(市)布置生態試驗點，其中隴川試驗點海拔1018.4 m，年平均氣溫19.5 ℃，年降雨量1559.2 mm，年平均日照時數2368.8 h；瑞麗試驗點海拔778.6 m，年平均氣溫21 ℃，年降水量1394.8 mm，年平均日照時數2330 h；盈江試驗點年均氣溫19.3 ℃，年平均降雨量為1464 mm，年均日照時數2356.3 h。

試驗設品種(A)、德宏州3縣(市)的3個生態蔗區(B)為2個因素，其中以品種(A)為主處理，品種以云瑞05-346(A1)、云瑞09-631(A2)、云瑞09-895(A3)、粵糖93-159(A4)為4個水平，其中粵糖93-159作為對照品種，生態蔗區以瑞麗(B1)、隴川(B2)和盈江(B3)為3個水平，共12個處理。3縣(市)試驗均采用隨機區組設計，設3次重復，5行區，小區面積36 m2，包括2年新植及1年宿根的試驗。按統一試驗方案下種，四周設2溝保護行，田間管理與大田生產一致。

1.2.2 試驗數據 新植試驗、宿根試驗分別于每年的11月到次年3月取樣化驗分析糖分，每個品種取5株甘蔗，包括3株主莖2株分蘗，所取材料都具有代表性，并且無病株。

1.3 數據統計分析

采用Microsoft Excel 2007整理原始數據、DPS進行方差分析，利用SPSS 22.0軟件進行數據的相關分析。

2 結果與分析

2.1 參試甘蔗新品種蔗糖分的變化及退糖情況

從表1可見，在德宏州3個縣(市)3個云瑞甘蔗新品種11月至翌年3月的全期平均蔗糖分均在14.00%以上，不同處理下的全期平均蔗糖分以A4B2最大，為17.04%，以A1B3最小，為14.15%，二者差異極顯著。云瑞09-895的每月蔗糖分及平均蔗糖分均超過對照粵糖93-159，在盈江試驗點全期平均蔗糖分值最高為17.04%，比對照粵糖93-159高5.79%；云瑞05-346的全期平均蔗糖分比對照粵糖93-159低2.78%。在德宏州3縣(市)3個云瑞甘蔗新品種全期平均甘蔗糖分均超過對照粵糖93-159，其中云瑞09-895的全期平均甘蔗糖分最高為16.10%，比對照粵糖93-159高4.40%，云瑞05-346和云瑞09-631分別比對照粵糖93-159高0.56%、0.48%。從11月甘蔗蔗糖分看，云瑞09-895和云瑞05-346在德宏瑞麗、盈江2個試驗點的甘蔗蔗糖分超過13.00%，且其3個縣(市)11月份的平均甘蔗蔗糖分均超過13.00%，參照王貴華等[12]和周會等[13]的文獻，云瑞09-895和云瑞05-346應屬于早熟種。德宏州3個縣(市)云瑞09-631品種12月甘蔗蔗糖分均在13.00%～14.00%，12月甘蔗蔗糖分平均值均大于14.00%，應為中熟品種。

表1 不同處理下參試甘蔗新品種在不同工藝成熟期的蔗糖分

在德宏州3個縣(市)，參試4個甘蔗品種在11月至翌年3月甘蔗蔗糖分上升最明顯，說明該期間是甘蔗蔗糖分積累最快的時期，而在2月4個甘蔗品種都出現拐點上升現象。在德宏州隴川試驗點，粵糖93-159、云瑞05-346和云瑞09-895等3個甘蔗品種在11月至翌年3月的甘蔗蔗糖分均呈上升趨勢，云瑞09-631在11月至2月的甘蔗蔗糖分上升最明顯，而2月后出現回糖現象。在德宏州3個縣(市)云瑞05-346和云瑞09-895的蔗糖分的高峰值在3月；云瑞09-631的蔗糖分的高峰值在2，3月出現退糖現象。3個云瑞甘蔗新品種的糖分高峰期在2、3月。另外，從表1還可以看出，早熟品種云瑞09-895和云瑞05-346的高峰期蔗糖分和3個縣(市)的平均甘蔗蔗糖分總體上要高于中熟品種云瑞09-631。

對不同參試甘蔗品種和生態蔗區的甘蔗糖分進行方差分析，結果發現不同甘蔗品種處理(A)水平間的差異達到顯著水平，不同生態蔗區處理(B)水平間的差異達到極顯著水平，因素A×因素B互作差異不顯著(表2)。說明甘蔗品種和生態蔗區是影響蔗糖分的主導因子。

表2 不同參試甘蔗品種和蔗區對蔗糖分影響的方差分析

表3 各月蔗糖分與平均蔗糖分的相關系數

2.2 相關分析

從表3可見，11月至3月各月蔗糖分與平均蔗糖分之間均呈極顯著的正相關，表明甘蔗新品種各個月的蔗糖分的高低決定著平均蔗糖分的高低。整個榨季中，12月蔗糖分與平均蔗糖分相關系數最大，其次是1月，由此說明12月和1月蔗糖分決定了平均蔗糖分的高低。參照何海波等[14]和張革民[15]的文獻及甘蔗工藝成熟的概念，12月蔗糖分偏低可反映甘蔗品種的晚熟特性，晚熟與蔗糖偏低相關聯，本文中參試品種云瑞09-631，12月蔗糖分相對較低，驗證了越晚熟的品種其平均蔗糖分越低的結論。

11月蔗糖分與2、3月蔗糖分呈顯著正相關，表明11月蔗糖分越高(越早熟高糖)，則2、3月(即榨季后期)蔗糖分越高；反之，11月蔗糖分越低(如中熟、晚熟)，則2、3月蔗糖分越低。11月蔗糖分與最高糖分呈極顯著正相關，且其相關系數為0.697，這說明3個云瑞甘蔗新品種11月的蔗糖分越高，其最高蔗糖分亦越高。

2.3 參試甘蔗新品種的蔗汁重力純度

重力純度是評定甘蔗成熟的主要指標，它以蔗汁糖錘度百分比的高低來衡量蔗汁品質的優劣，對提高煮煉收回率具有十分重要的作用[1-2]。由表4可見，在德宏州3個縣(市)云瑞05-346、云瑞09-631和粵糖93-159重力純度峰值都出現在3月，而在德宏隴川試驗點云瑞09-895重力純度峰值出現在2月。3個云瑞甘蔗新品種全期重力純度的平均值均大于85.00%，其中云瑞09-895在德宏瑞麗、盈江2個試驗點的全期重力純度的平均值均在90.00%以上。德宏州3個縣(市)云瑞09-895全期重力純度的平均值均超過對照粵糖93-159，云瑞09-631則低于對照粵糖93-159。3個縣(市)3個云瑞甘蔗新品種全期的平均重力純度值均超過對照粵糖93-159，按其數值從高到低排序為：云瑞09-895>云瑞05-346>云瑞09-631。在德宏瑞麗試驗點12月云瑞05-346和云瑞09-895的重力純度達到90.00%以上，并且逐月保持增長，到3月出現峰值；在德宏盈江試驗點1月3個云瑞甘蔗新品種重力純度達到90.00%以上，并且逐月保持增長，到3月出現峰值；在德宏瑞麗試驗點1月云瑞09-895重力純度出現峰值。

2.4 熟期分析

甘蔗蔗汁糖分和重力純度是評價甘蔗品種糖分含量特性和成熟期早晚的重要品種指標[3]。經多年甘蔗品種的改良甘蔗糖分性狀不斷提高，王貴華[12]提出的甘蔗品種熟期規范的時間較長，參照周會等[12]、俞華先等[7]的方法，將甘蔗熟期劃分的蔗糖分指標在王貴華提出的標準基礎上增加0.50%(絕對值)。糖廠壓榨標準是重力純度高于78%即可達到壓榨要求[6]，德宏州3個縣(市)11月3個云瑞甘蔗新品種的重力純度高于壓榨標準在80.00%以上，均可進糖廠開榨。

表4 各參試甘蔗品種在不同工藝成熟期的重力純度分析

從表1和4可知，在德宏瑞麗、盈江試驗點11月云瑞09-895和云瑞05-346達到4級成熟材料的標準[6](蔗糖分13.00%～14.00%以上，重力純度78.00%～86.00%)屬于早熟品種，其在11月(或10月中下旬)進廠壓榨節間效益最佳；云瑞09-631的甘蔗蔗糖分及重力純度在12月可達到4級成熟標準，適宜在12月安排入榨。

2.5 聚類分析

基于參試甘蔗品種各月糖分及其平均糖分值按標準化轉化，采用歐式距離、可變類平均法進行聚類分析，其聚類結果詳見圖1。在歐式距離為2.00處，參試甘蔗品種被分成3類，云瑞09-895各月糖分大于13.31%，前期平均糖分16.10%聚為第一類，云瑞09-631的2、3月糖分大于17.00%，前期平均糖分15.50%聚為第二類，云瑞05-346和粵糖93-159各月糖分值接近聚為第三類。在歐式距離為3.00處，參試甘蔗品種被分成2類，云瑞09-895各月糖分及平均糖分是參試甘蔗品種中最大的，屬于高糖品種聚為一類，其余材料聚為第二類。

圖1 參試甘蔗品種的聚類樹形圖Fig.1 Cluster tree diagram of parameter sugarcane varieties

3 討 論

甘蔗是中國乃至世界的第一大糖料作物，要獲得單位面積上的較高產糖量，具有高產和高糖的甘蔗新品種才能達到此目的。目前中國有關甘蔗蔗糖分的研究主要集中在生理機制[16-17]和分子方面[18]，而從一個地州不同縣(市)的不同生態環境角度研究甘蔗糖分積累卻鮮有報道。在德宏州3個縣(市)的不同生態蔗區，各個甘蔗品種都具有獨特的蔗糖分積累特性。因此，各個蔗區要根據自身的生產條件科學合理地搭配好早中晚熟品種的比例，合理安排榨期，才能更好的獲得良好的經濟效益和社會效益。基于3個云瑞甘蔗新品種在德宏瑞麗、隴川和盈江3個縣(市)2年新植、1年宿根11月至翌年3月的蔗糖分變化情況，進行蔗糖分積累特性和熟期分析，研究表明，在德宏州3個縣(市)，云瑞09-631在3月出現退糖現象，云瑞09-895和云瑞05-346在4月出現退糖現象，這與張革民[15]研究的在南寧生態區甘蔗品種(系)于3—4月開始退糖的結果也較一致。

參試的甘蔗新品種在不同生態點糖分出現差異的原因是德宏州瑞麗、隴川和盈江3個縣(市)生態試驗點的海拔高度不同，依次為778.6、1018.4和826.0 m。隴川縣海拔較高其各月蔗糖分和平均蔗糖分均低于瑞麗市和盈江縣，甘儀梅等[6]的研究表明，海拔在400～1000 m時，甘蔗蔗糖分受海拔的影響較大，隨著海拔升高，蔗糖分降低。周文靈等[17]研究甘蔗是高光效的C4植物，光照時數越多、強度越大，則產量和糖分積累潛力越大。一般而言，海拔越高，光照強度越強，紫外輻射亦增強。通過研究顯示光照時長較長的高海拔地區的甘蔗糖分普遍低于低海拔，說明光照時數對蔗糖分積累的貢獻明顯小于海拔因子。前人研究表明，溫度和水分對甘蔗蔗糖分的積累有重要作用[19-21]。不同海拔區域的水分和溫差各不同，德宏州瑞麗、隴川和盈江3個縣(市)的年均氣溫、降水量各不相同，3個云瑞甘蔗新品種蔗糖分積累會受到水分和溫差的影響。甘蔗蔗糖分及重力純度除與品種密切相關外，與種植時期、種植密度、土壤肥力和田間管理等因素有關。

4 結 論

云瑞09-895和云瑞05-346屬于早熟高糖品種，適合在11月(或10月中下旬)砍收入榨，經濟效益最佳；云瑞09-631屬于中熟品種，在12月可達到4級成熟標準，適宜在12月安排入榨。