我國甘蔗育苗移栽技術的發展歷史與現代研究進展

李燕嬌，鄧宇馳，閆海鋒，丘立杭，范業賡，陳榮發，周忠鳳，周慧文，吳建明

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

0 引言

甘蔗是我國最主要的糖料作物，其種植面積占我國常年糖料作物種植面積的 85%以上，產糖量占食糖總產量的90%以上[1-2]。甘蔗生產中最重要的是優良品種，但選育一個甘蔗品種需要10～12年，甘蔗主栽品種更新換代需要15～20年，不可避免的存在主栽品種長時間種植的局面。因此，在良種基礎上，配套栽培技術對甘蔗種植來說尤為重要。甘蔗育苗移栽，是我國勞動人民在長期生產實踐中創造出來的一項顛覆性的栽培技術。甘蔗育苗移栽能夠爭取時間和空間，減少前后茬作物爭地、爭陽光的矛盾，提早甘蔗植期，延長生長期，提早成熟，提高產量和糖分。不僅能增產增糖，還能增加糖廠原料蔗入榨量和產糖量。甘蔗育苗移栽的效果受到育苗時期、育苗方式、移栽方法等諸多因素的影響。為了推進育苗移栽技術的推廣，本文對甘蔗育苗移栽發展歷史、育苗方式、育苗材料等方面進行歸納總結，探討其對甘蔗產量和糖分的效應，并結合作者多年的研究結果進行總結分析，以期為甘蔗生產實現增產增效及可持續發展提供重要的參考依據。

1 甘蔗育苗移栽方式的歷史演變

1.1 人工育苗移栽

早在300多年前，我國明代科學家宋應星所著《天工開物》中就有甘蔗育苗移栽技術的歷史記載[3]。彼時種蔗是在冬季斬蔗制糖時，斬梢頭苗留種，至雨水(2月下旬)在苗床斜插育蔗秧，至苗高20～25 cm時移栽，解放前浙江省義烏等少部分地區仍采用這一栽培技術[4]。解放后，廣東、廣西、浙江、福建、江西等許多蔗區的群眾和科技人員通過不斷地試驗研究，使這一栽培技術日益完善，不少地方也有自發性進行不同形式的育苗移栽，如包泥蛋育苗移栽、草缽雀巢式育苗移栽等[3]。但此時中國農業機械化處于起步階段，而甘蔗育苗移栽作為新的栽培技術，此時只能靠人工育苗移栽。

1.2 半機械化移栽

20世紀 70年代初期，福建、廣東、廣西等蔗區對育苗移栽技術進行了大量的研究，總結出了露地苗床育苗、薄膜溫床育苗、火溫床育苗等方法，這些方法也得到大面積的推廣應用，但這些技術還存在勞動力過于密集、操作復雜、生產成本高等問題。針對勞動強度大和生產成本高的問題，20世紀80年代初，輕工業部甘蔗糖業科學研究所采用成本比原來農用塑料薄膜便宜4～5倍的超薄、低壓、高密度塑料膜來育苗；還利用機制泥缽和機制超薄的塑料膜缽，大大地減輕制缽的人力和成本，達到制缽半機械化，從而大大地提高育苗移栽的效率，更能做到全天候移苗和不受前作收獲與否的影響[5]。這個時期，甘蔗育苗移栽也在局部少數地區生產上得到應用，試驗報道也常見于書刊中，但始終未有突破性的發展，主要是沒有把它看成是關鍵的重大措施去改革和應用，其余國家也有類似的情況。從歷史來看，我國育苗移栽是早有這種栽培制度的，而到20世紀80年代初，這項技術的發展成為國際領先進入甘蔗栽培技術及栽培制度的新領域，當時也得到國際上如美國、澳大利亞、日本、泰國等同行專家的高度認可[3]。

1.3 機械化育苗移栽

20世紀 90年代，國家實施“東蔗西移”戰略性產業結構調整，甘蔗產業從廣東向廣西、云南等蔗區轉移，甘蔗種植條件也從水田地轉向旱坡地，育苗移栽技術在旱坡地的推廣應用受到了限制。

近年來，中央和地方一系列舉措和科技不斷進步，助推了育苗移栽技術的推廣應用。首先，農業農村部編制了《糖料蔗主產區生產發展規劃(2015～2020年)》按照統籌兼職、突出重點的原則，打造糖料蔗核心產區，規劃范圍為廣西、云南2大糖料蔗主產省的核心基地46.67萬hm2，其中廣西33.33萬hm2，云南13.33萬hm2，基地建設要求實現“四化”即“規模化、良種化、水利化和機械化”[6-7]；廣西壯族自治區人民政府印發《廣西甘蔗良種繁育推廣體系建設實施方案的通知》，計劃利用5年時間建立一級基地5個(每個33.3 hm2以上)，二級基地20個(每個 66.7 hm2以上)，三級基地100個(每個 100 hm2以上)，良種基地總面積近 1.33萬 hm2[8-9]，良種繁育基地和雙高糖料蔗基地的水利化建設為甘蔗育苗移栽技術提供有利條件。其次，廣西農業科學院甘蔗研究所發明了采用組培苗基質網袋技術，克服了土壤基質塑料營養穴盤培養假植苗栽培的缺陷，提高了育苗質量，縮短了育苗時間，降低了運輸及種植成本，組培苗育苗基質規格統一，更適合機械自動下種。最后，廣西百域機械公司、廣西雙高農機公司、廣西欽州力順機械有限公司等從種莖收獲、種莖加工、育苗設備、甘蔗種苗專用種植機全過程研發出了配套機械。

2 我國甘蔗育苗方法的研究進展

2.1 育苗種苗類型

育苗移栽是一項有效的節約種莖和增產效果較好的栽培措施，但是采用不同種苗類型育苗，效果會有一定的差異。前人開展了單芽苗、梢頭苗、片芽苗、雙芽苗等不同育苗材料的苗床育苗效果研究。結果表明，從幼苗生長情況看，雙芽苗有2個組織致密的蔗節來保護中間一段節間，病菌不易浸入，芽比較壯，幼苗長得較高；單芽苗和芽片苗的萌芽率比雙芽苗和梢頭苗高，但單芽苗靠自身養分供應蔗芽不如雙芽苗，因而幼苗長得較矮；片芽苗萌芽較好，但由于芽片厚薄不勻，苗勢強弱懸殊，且營養體小，苗勢弱；梢頭苗具有2～4芽，雖然有1～3個完好的節間，但由于節間短小，貯存的養分較少，且芽數較多，供應每芽的養分更少，因而苗勢較弱，且長勢不勻，成苗較少[5,10]。不同育苗材料對甘蔗產量和糖分的結果表明，1979年和 1980年雙芽苗的蔗莖產量比不育苗分別增產3.18%與3.96%；梢頭苗比不育苗分別增產6.49%和8.16%；芽片苗分別減產1.1%和19.63%；單芽苗減產5.36%；雙芽苗含糖量是分別比不育苗增加8.35%和6.56%，其他材料的含糖量均比不育苗低[5]。鄧海華等[11]通過塑料袋缽單芽育苗試驗，結果表明，袋缽單芽育苗移栽平均產量達 2665.58 t/hm2，比種莖直播(對照)增產27.86%；糖分平均為14.30%，比種莖直播糖分提高1.3%。范業賡等[12]利用單芽莖段，1/2單芽莖段和1/4單芽莖段開展了不同體積營養土育苗移栽研究，結果表明，所有育苗移栽處理的成活率和有效莖數均優于常規種莖種植，產量和蔗糖分也高于常規種莖種植，通過苗床育苗，體積大的雙芽苗和梢頭苗移栽的效果比體積小的單芽苗和片芽苗效果好；但在有營養土條件下，完整單芽、1/2單芽和1/4單芽育苗的蔗莖產量均高于比對照(常規種莖種植)。綜上所述表明，育苗種苗材料可影響育苗移栽的效果。

2.2 育苗方式

甘蔗生產必須緊密依靠農業科技的發展，這需要從種苗-種植-管理-收獲全過程的有機銜接，而甘蔗種莖(苗)是決定甘蔗產量的關鍵環節，我國科學家圍繞甘蔗育苗移栽技術的推廣模式創新與運行機制開展了大量的研究與探索實踐，并形成了不同育苗方法，這些方法在操作、管理、適應性等方面各不相同(表 1)[5,10-11]。

表1 不同育苗移栽方式

前人對甘蔗育苗的方法進行大量的研究，并總結出了苗床育苗、塑料袋缽育苗、營養塊育苗、摳芽育苗等方法。苗床育苗：精細耙碎后起畦寬1.5 m，畦高 10～13 cm，下種時苗床淋足水分，然后平排經過浸種消毒的蔗種，排種時芽向兩側，種苗間距2 cm，蔗種頂接，然后用土雜肥與表土混合的肥土蓋種，以蓋過蔗種為宜。露地育苗可用2～4個芽，抗旱能力強于單芽，條件要求比較低，主要在秋季育苗，但是該方法出苗率低。蓋膜育苗在冬、春季節，氣溫較低可采用此法，其苗床整地及下種方式與露地育苗方法相同。覆蓋方法，可搭拱或平鋪蓋膜。該方法出苗率較高為 87.82%[12]，成本也較低，操作相對簡單，但成本高于露地育苗。塑料袋缽育苗，種苗可采用單苗，要準備好育苗泥，然后裝袋播種。該方法出苗率較高90%以上[13]，單芽育苗省種，減少根傷害，縮短或消除植后回青期，但存在裝土多 0.5 kg，成本高、操作復雜。營養塊育苗主要是針對偏北蔗區推廣的育苗技術，選在冬季(11月上旬)或春季(2月下旬)育苗，采用甘蔗上部(蔗梢)作種，選擇8 cm見方的營養塊規格。該方具有出苗率高，節約蔗種、蔗苗均勻，減少根傷害，縮短或消除植后回青期，但存在營養塊規格難控制，成本高，操作復雜[14]。“火溫床”育苗具有出苗率高，出苗快，但也存在耗費燃料，不易推行。作者發明了甘蔗摳芽機械[15]，摳出單芽的1/2～1/4體積，利用一片50孔秧盤進行育苗，該方法可實現機械砍種和機械種植，具有操作簡單、成本低、減少根系傷害，消除植后回青期。以上研究結果可看出，不同時期的育苗方法差異比較大，且不同方法在操作流程、管理、效果等方面各有特點。因此，生產上要根據實際情況選擇最適宜的育苗方法。

2.3 育苗移栽時期

選擇適宜的育苗時期，有利提高蔗芽出苗率，既可延長甘蔗生長的時間，提高產量和糖分，又能錯開季節和勞力的矛盾，達到高產高效[16]。根據不同地區蔗田耕作制度，甘蔗的收獲期、水利及勞動力的情況等，目前主要有下列幾種的育秧移栽期[10]：一是冬育春移。一般在每年的11月至次年1月育苗，2～3月移栽。二是春育夏移。一般在當年 2～3月育苗，3～5月移栽。三是秋育秋移。一般在9月育苗，10月移栽。四是秋育冬移。一般在10月育苗，11月移栽。從不同育苗移栽時期看，在偏北有霜凍而又有水源的蔗區，適宜推廣甘蔗冬育春移，因冬育苗可延長甘蔗生長期，實現高產高糖，提高蔗種的利用率，育苗發芽率高達 95%，小苗移植成活率80%以上，克服砍蔗與留種的矛盾，還能減少倒伏，降低成本，提高經濟效益。而在廣西南寧蔗區，開春后氣溫逐漸回升，2月中旬直播的產量比春育(2月中旬育)春移(3月上旬移植)增產，故一般大田生產，無需進行春育春移(夏植蔗例外)。由此可見，根據不同蔗區氣候特點選擇合適的育苗移栽時期才能實現高產高糖。

3 我國甘蔗育苗移栽技術的效果研究

3.1 育苗移栽對產量的影響

甘蔗有效莖數、莖長和莖粗是產量構成的重要因素，在這3個因素中起主導作用的是有效莖數，增加單位面積有效莖數是增加甘蔗產量的關鍵[17]。大多數研究認為育苗移栽能有效提高單位面積有效莖數[18-20]，也有結果表明育苗移栽和直播的有效莖數差異不大[5,20]。除了有效莖數以外，株高和莖徑也構成蔗莖產量的因素，前人試驗結果表明，育苗移栽對株高和莖徑的促進作用也是明顯的，育苗移栽的株高比蔗莖直播提高 7.87%～81.95%[17-20]；莖徑也比對照提高 4.32%～11.11%[14,20]。另有研究表明[21]，川蔗10號育苗移栽莖徑比對照提高11.79%，而粵糖58-489在2個試點的試驗均分別比對照減少4.42%和3.13%。陳代華[19]經多點試驗結果表明，與對照相比，育苗移栽的株高和莖徑不穩定。綜上所述，甘蔗育苗移栽導致增產的3個因素中，有效莖是最重要因素，其次是株高；但是育苗移栽受到品種、育苗材料、育苗時間、育苗方式等綜合因素的影響造成研究結果差異比較大，甚至結果相悖。

甘蔗生產過程中，為獲得作物高產、穩產，提高蔗田效果，采用先進栽培技術十分必要。大量研究表明，甘蔗育苗移栽能顯著提高甘蔗產量。但移育苗栽的增產效應受甘蔗品種、育苗材料、育苗時間、育苗方法、移栽管理等的影響而表現不一。根據48個甘蔗育苗移栽試驗報道進行統計發現，增產的有 40個試驗，占 83.33%，增產幅度為 2.5%～87.8%[21-25]；減少的有8個試驗，占16.67%，減產幅度為3.6%～25.1%[5,26]。綜上所述，提前育苗移栽增產比較穩定，但是否比育苗時直播增產，則要視氣候情況、育苗材料、育苗時間、移栽質量、病蟲害防治等情況而定。如春季氣候比較干早，雙芽苗移栽的產量比直播的高；春季雨水較多，雙芽苗移栽在移苗時傷根生長受抑制，同時前期受螟害較嚴重，因而產量比育苗時直播減產。再如芽片育苗移栽存“母瘦子弱，先天不足”的缺點，在3次試驗中，只有1次增產，有2次減產，可見芽片育苗移栽比移栽時直播減產的幅度大，增產的幅度小[26]。上述結果可見，育苗移栽的有效莖數、株高和莖徑等效果受育苗材料、育苗時間、育苗方式、移栽時間等影響而表現不一。

3.2 育苗移栽對糖分作用效果

甘蔗栽培的目的是制糖，產糖率的高低，除了糖廠壓榨、煮煉工藝處理收回率高低有關外，主要決定于原料甘蔗的蔗糖分的高低。前人研究結果表明，育苗移栽的早育苗早生長，糖分積累時間也早而多，其蔗糖分是比種莖直播的高[18-25]。同時，以上下部錘度比來推算成熟度，育苗移栽的也較早熟，12月底糖分化驗比種莖直播的高1.49%[10]。1980～1981年糖廠取樣分析，結果表明，在 8個樣品中，育苗移栽的6個樣品蔗莖含糖率平均為12.26%，比對照高 0.45%；而且育苗移栽的甘蔗還原糖含量低0.54%，這對于提高蔗糖的質量和降低制糖成本是有利的[25]。總體上，絕大多數研究都認為育苗移栽具有普遍的提高糖分效果。然而，另有研究發現，雙芽育苗移栽甘蔗的蔗糖分高于直播，而芽片苗移栽的甘蔗蔗糖分低于直播[5,26]；秋育春移和春育春移的蔗糖分均高于直播，但冬育春移的蔗糖分略低于種莖直播[10]。可見，育苗移栽增糖的效應結論不一致性與育苗材料大小密切相關，同時育苗移栽時期也能影響著蔗糖分的變化程度。因此，根據不同蔗區氣候特點，選用合適的育苗材料，并在最合適的時期育苗移栽才能協調甘蔗生長發育，最終達到增糖目的。

4 甘蔗育苗移栽的優勢

4.1 節藥用種量，提高蔗區進廠原料蔗量

農民常規自留種由于上、中、下不同芽段出苗時間差異大，且出苗率低。生產上蔗農只能通過提高下種量來彌補出苗率低的問題，導致每年大量甘蔗埋在蔗地下面造成極度浪費。甘蔗育苗移栽是節藥蔗種用量的重要途徑，據研究表明，同樣農民常規自留種育苗移栽比種莖直播能節約 15%～20%；用廢細莖蔗育苗移栽，可節約用種量 50%～60%；用片芽或摳芽育苗移栽，可節約用種量70%～80%；用無效分蘗、側芽育苗移栽，可節藥用種量100%[22]。

4.2 甘蔗個體均勻、整齊，提高甘蔗產量和糖分

育苗移栽的蔗苗能勻、齊、壯，個體與群體結構好；發根早、根數多、扎根深，只收水肥能力強，生長速度快；延長甘蔗生長期，促進分蘗，提高單位面積有效莖和產量。研究表明，育苗移栽比種莖直播產量可提高 10%～30%；糖分提高了 0.34%～1.21%[22]。

4.3 靈活調整種植時間，增加間(套)作/輪作時間和復種指數

我國部分蔗區有秋、冬植蔗習慣，也取得一定成效。但是時常會遇到冬旱、冬寒等難以解決全苗問題。而用育苗移栽方法，就能較好地解決這個問題，逐步鞏固秋植蔗，發展冬植蔗。甘蔗育苗移栽還可以分期分批進行，便于勞動力的安排，更有利于甘蔗前作物的成熟和收獲，增加間(套)作/輪作作物的產量，充分發揮地力的作用。

4.4 有利于提純復壯和加快繁育速度

育苗移栽在砍雙芽或單芽時可以精選種莖，避免品種混雜，提高良種純度。同時，通過育苗移栽，常年可采芽，特別是在低溫干旱期，若通過育苗移栽可放寬株行距，充分利用分蘗，提高繁殖系數，加快良種繁育速度。

5 甘蔗育苗移栽技術存在的問題

5.1 水利條件要求高

旱坡地土層淺瘦，水肥利用差，移栽后易受旱，蔗苗的成活率低、生長弱。另外，粘性土移栽的蔗苗，如遇春雨多時，土壤板結，通透性差，容易爛根、分蘗少，易長側芽，成莖率低。這些情況下，育苗移栽的比不上種莖直播的產量高。根據前人不同試驗點的研究，結果表明，春旱苗的成活率只有57.6%，比種莖直播減少14.8%[23]。這可說明，育苗移栽要認真掌握好移栽的苗齡、天氣、移栽技術，才能發揮育苗移栽的增產效果。

5.2 育苗移栽易傷根

早期育苗移栽只要是通過苗床育苗，起苗時容易傷根、傷苗、傷葉，移栽后需10～15天的返青滯長期。營養杯(缽)或秧盤育苗能減少傷根，但如沒有及時移栽，苗根向下根扎，移栽時也會容易傷根。

5.3 人工育苗成本高

甘蔗單芽育苗過程涉及田間種莖繁育、種莖收獲、裝車、運輸、卸車、砍種、育苗、起苗、種植等流程，人工育苗經本課題組進行試驗和測算結果如下：育苗成本=種莖成本0.05元/芽+收獲0.01元/芽+運輸成本 0.003元/芽+育苗盤 0.001元/芽+育苗成本(砍種、裝育苗、蓋營養土、管護等)0.21元/芽+損耗0.02元/芽=0.294元/芽。如果按30000～37500株/hm2計算，則種苗成本為 8820～11025元/hm2，這樣比傳統農民自留種要高1320～3525元/hm2。

6 甘蔗育苗移栽發展方向

6.1 因地制宜進行育苗移栽

因地制宜進行育苗移栽：一是水源條件差的蔗區以育長壯芽移栽為好，建議用體積較大的營養杯育苗，這樣能最大限度保護根系，移栽后容易成活，減少返青滯長期，生長快，較齊苗。二是水源條件好的蔗田，以育小苗為主，移栽時及時淋水，能促進多分蘗，快分蘗，成莖率高，有效莖數多，充分發揮育苗移栽的增產效果。三是結合現有的甘蔗良種繁育基地建立育苗移栽生產線，這樣在種莖收獲、砍、運等環節能進一步降低生產成本。

6.2 建立摳芽育苗自動化生產線

研制出甘蔗種莖割堆機[27]的基礎上，利用無損傷剝葉機進行剝葉，然后通過人工AI自動切芽，無芽的蔗莖或摳芽后剩余蔗莖進入回收流水線，進入自動裝車后入糖廠榨糖。完好種芽進入自動消毒和包衣后風干，然后自動流向機器人工位待上秧盤，機器人自動把蔗芽投入秧盤，秧盤自動蓋土，成品秧盤機器人自動碼垛后裝車運走育苗(圖1)。

圖1 生產工序流程圖

6.3 研發甘蔗育苗移栽專用機械

從1964年開始，美國“璐州省立大學”的實驗農場，使用一種荷蘭型單行甘蔗實生苗移植機，1967年夏威夷蔗農協會試驗場，研制成單行甘蔗育苗移植機，將預先育好的蔗秧植于缺株的宿根蔗田，補植后的蔗秧生長和宿根蔗同時成熟[28]。而我國移栽機主要是針對蔬菜種植研發的，自動蔬菜移栽機已成為現在蔬菜種植主要方式，且實現取苗裝置自動蔬菜移栽機的為核心部件，主要負責苗缽的夾取和投放[29]。但是國內甘蔗移栽機要是直接應用蔬菜移栽機或根據其原理進行設計生產，機械在南方特別是廣西蔗區的粘性土來說適應性不強。近年來，廣西百域機械公司、廣西雙高農機有限公司等也針對性研發出甘蔗苗的移栽專用機械，但還存在漏種、堵苗、種植過淺等問題，導致種植后還需要人工跟在后面扶苗和補苗，而且沒有種植溝導致甘蔗生長后容易倒伏。因此，上述問題必須結合我國甘蔗主產區土壤類型、地形地貌研發出適宜的甘蔗種苗移栽專用機械。