不同分蘗特性甘蔗品種生產力差異和相關性研究

關鍵詞：分蘗；生產力差異；相關性

doi：10.13304/j.nykjdb.2022.0287

中圖分類號：S511 文獻標志碼：A 文章編號：10080864（2023）12003509

甘蔗是多年收獲的重要糖料作物，生產上由新植蔗和宿根蔗組成，宿根蔗的比重較大，一般占總種植面積的70%～80%，甘蔗分蘗率與其宿根性、單產呈極顯著正相關，品種分蘗越強的宿根性越好[12]。宿根年限是甘蔗宿根型的體現，宿根年限越長，生產成本則越低，收獲周期內的總產量就越大，相應的產值和效益更顯著，產業競爭力越強。據不完全統計，澳大利亞、美國、巴西等國的甘蔗宿根年限在4年左右，南非和毛里求斯的甘蔗宿根年限在4～6年，古巴的甘蔗宿根年限長達10～11年，有些國家的甚至在20年以上，甘蔗的豐產效果非常好。然而，我國的甘蔗宿根年限一般為2～3年，且第3年的產量已經明顯下降，單產隨年限增加呈不斷下降的趨勢，導致宿根蔗比例和宿根年限整體偏低，生產成本居高不下。因此，甘蔗品種的分蘗及其生產力對于甘蔗豐產高產栽培具有重要意義。分蘗是多基因控制的數量性狀，其表型變化受環境條件的調節和影響[34]；甘蔗分蘗特性是決定產量形成的重要因素，目前相關研究主要集中在品種的分蘗性差異鑒定以進行宿根性評價[5]，這有利于甘蔗品種選育和區域性種植選種。在甘蔗生產上，種植方式和施肥水平均對甘蔗分蘗有重要影響[6-11]。雖然甘蔗品種的種性決定分蘗，但不同繼代代數繁育的健康種苗的分蘗存在差異，且莖尖脫毒健康種苗的分蘗率隨著代數增加呈驟減趨勢，利用健康種苗的分蘗特性可快速高效繁育甘蔗良種以滿足生產用種需求[12]。有研究表明，間套種對甘蔗分蘗可產生不利影響，該模式下甘蔗的分蘗率呈下降趨勢[1314]，這可能是由于種間引起弱光脅迫而抑制了甘蔗分蘗的發生[15]，可通過化學藥劑浸種或包衣處理來促進甘蔗分蘗[1617]。可見，深入理解甘蔗分蘗特性對提高其生產力具有重要指導作用。目前，對強、中、弱不同分蘗特性甘蔗品種間生產力的差異和相關性研究較缺乏。因此，本研究在前期針對我國22 個糖料甘蔗品種（系）的分蘗差異篩選基礎[16]上，選用分蘗性強、中、弱的甘蔗品種代表各1個進行生產力差異及相關性分析，明確基本苗數和分蘗苗數對產量的貢獻率以及主莖和分蘗莖之間糖分含量的差異，以期通過合理促進甘蔗分蘗來培育健壯個體和構建高產群體，進而發揮甘蔗分蘗的生產力，實現穩產高產栽培。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以前期篩選的3個甘蔗品種為試驗材料，分別為分蘗性強的桂糖29號（GT29）、分蘗性中等的桂糖42號（GT42）和分蘗性弱的桂糖03-2112（GT03）。

在2018年和2019年3月份，分別于廣西壯族自治區農業科學院甘蔗研究所甘蔗試驗場和隆安基地進行雙芽段春植，2年下種時間相差27 d。

1.2 試驗設計

采用單因素隨機區組設計，每個小區長7 m，種植5行，行距1.2 m，每行均按76芽的下種量種植，即約90 510芽·hm^-2，以750 kg·hm^-2復合肥（總養分≥45%，N∶P₂O₅∶K₂O=15∶15∶15，史丹利農業集團股份有限公司）和150 kg·hm^-2 尿素（含氮量≥46.4%，山東華魯恒升化工有限公司）作為基肥，全生物降解地膜（白色，寬1.2 m，厚0.01 mm，浙江家樂蜜園藝科技有限公司）覆蓋，其他田間管理參照常規種植開展。

1.3 測定項目與方法

種植30～45 d 后揭膜并調查出苗情況，以出現可視分蘗苗作為該品種出苗率統計時間節點，以主苗開始拔節至2～3節作為分蘗率統計時間節點。同年12月，每個小區調查有效莖數，并隨機選取15株，分別調查莖徑和株高，隨機選取6條甘蔗進行甘蔗品質參數測定，于次年2月砍收并測定每個小區的蔗莖產量。

1.4 數據分析

采用Excel 2010整理數據，用DPS v16.0軟件進行統計分析，用SigmaPlot 14.0軟件作相關性分析和繪圖。各農藝性狀參數值之間的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）。圖表中的數值均為均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 不同分蘗力甘蔗品種的出苗與分蘗情況

苗數是甘蔗產量形成的苗期基礎，由種苗和分蘗苗組成，分別由出苗率和分蘗率表現。從表1可以看出，不同品種新植蔗2年的平均出苗率表現為GT42gt;GT29gt;GT03，但未達到顯著差異水平。2018年GT42的出苗率顯著高于其他2個品種；2019 年GT42 的出苗率最低，顯著低于其他2個品種。說明不同試驗條件下不同品種的出苗率也存在較大差異，這可能是不同品種出苗期間的土壤情況和當時的氣候不一致導致。2年新植蔗的結果表明，強分蘗力品種GT29的分蘗率最高，而分蘗力居中的品種GT42次之，弱分蘗力品種GT03最低，差異達到極顯著水平。不管是在不同的種植年份，還是在不同試驗種植地點，它們之間的分蘗差異都是一樣的，由此可知，甘蔗的分蘗力強弱與其分蘗率大小呈極顯著正相關關系。

2.2 不同分蘗力甘蔗品種的重要產量農藝性狀的參數比較

甘蔗株高、莖徑和有效莖數是甘蔗產量構成的關鍵因素。從表2可以看出，在試驗條件下，不同種植年份的不同分蘗力品種的株高均呈現GT42gt;GT03gt;GT29，但差異均不顯著，而從2年的平均株高表現看，3 個品種間差異顯著，其中，GT42的平均株高極顯著高于GT29，這暗示株高大小與分蘗強弱存在一定關系。甘蔗莖徑大小的表現與品種分蘗強弱成反比，即隨著分蘗力增強莖徑值變小，相同年份種植的不同分蘗力甘蔗品種的莖徑值均表現為GT03gt;GT42gt;GT29，其中，2018 年GT03 的莖徑顯著高于GT42 和GT29，而GT42與GT29之間差異不顯著，2019年3個品種間差異不顯著。有效莖數的表現則與莖徑的結果相反，即有效莖數的多少與甘蔗品種分蘗力成正比，不同分蘗力品種的平均有效莖數的差異達到極顯著水平，表現為GT29gt;GT42gt;GT03，但不同種植年份間的差異不同，2018 和2019 年分蘗強的GT29 的有效莖數比分蘗弱的GT03 的分別多了22 305和18 825條·hm-2，差異達到顯著水平，而GT29與GT42的2年差異均不顯著。實際蔗莖產量的測定結果表明，不同甘蔗品種的實際產量表現與其分蘗力有關，分蘗中等（GT42）和強（GT29）的品種平均產量極顯著高于分蘗弱（GT03）的，其中，2018年的不同分蘗力品種間產量的差異也如此，2019年的差異也達到顯著水平，但GT29與GT42之間差異不顯著。綜上可知，不同分蘗力甘蔗品種的產量形成是各主要農藝性狀生長發育的總體表現，從生產力角度看，分蘗力中上水平的甘蔗產量形成更具優勢，在品種選育過程中應注重考查，而分蘗能力弱的品種不具備有效莖數優勢，但可以通過提高基本苗數及其成莖比例來實現高產栽培。可見，不同分蘗力的甘蔗生產力是有差異的，但可通過調節其農藝性狀的生長發育方向以實現高產增產。

2.3 不同分蘗力甘蔗品種主莖和分蘗莖的品質分析

由表3可知，分蘗力強桂糖29號（GT29）和分蘗力中等桂糖42號（GT42）的蔗糖分顯著高于桂糖03-2112（GT03）的；強、中、弱品種的主莖蔗糖分均高于分蘗莖，其中，2019 年3 個品種的主莖蔗糖分顯著高于分蘗莖。重力純度是影響出糖率的重要因素，從2年數據（表3）看，除2018年桂糖42號主莖與分蘗莖的重力純度差別較小外，3個品種主莖的重力純度均明顯高于分蘗莖，其中，2019 年桂糖42 號和桂糖03-2112 的主莖與分蘗莖重力純度差異達到顯著水平。另外，不同品種蔗莖壓榨的出汁率與其分蘗力呈負相關，壓榨出汁率大小順序為桂糖03-2112gt;桂糖42 號gt;桂糖29號，但主莖與分蘗莖出汁率沒有明顯差異。不同品種的纖維分與其出汁率的結果剛好相反，纖維分與分蘗力呈正相關，蔗莖纖維分含量表現為桂糖29號gt;桂糖42號gt;桂糖03-2112，主莖與分蘗莖的纖維分也沒有明顯差異。從不同品種的田間錘度值可看出，弱分蘗的明顯低于強分蘗和中等分蘗品種的，而強分蘗與中等分蘗間的差別不大，除了2019年桂糖42號主莖的錘度顯著高于其分蘗莖外，其他品種間主莖與分蘗莖差異均不顯著。

2.4 不同甘蔗品種分蘗率與其重要產量性狀間的相關關系

分蘗是影響甘蔗株型和有效莖數的重要農藝性狀之一，不同品種間分蘗力特性的最直接表現是分蘗率。圖1 顯示，在相同的種植條件下，不同甘蔗品種的分蘗力特性與產量構成要素間存在差異和關聯。不同分蘗力甘蔗品種間的分蘗率和出苗率存在差異（表1），但它們對甘蔗產量形成的貢獻是分開的，即兩者內在的相互制約關系極弱（圖1），這意味著甘蔗的出苗和分蘗情況對品種產量的貢獻是獨立的，均受種性的制約。

有效莖數和單莖重共同決定甘蔗單產。在本試驗條件下，隨著分蘗率的增加，單位面積甘蔗有效莖數顯著增加（表1 和表2 ），且它們在產量形成中呈極顯著正相關關系（圖1 ），說明強分蘗甘蔗品種在提高產量上更具優勢，也意味著促進分蘗可以提高有效莖數進而實現甘蔗增產是最行之有效的。甘蔗株高和莖徑是單莖重的重要影響因素，從品種分蘗力特性看，隨著品種的分蘗數增多，其株高和莖徑生長受到一定程度的抑制，即在產量形成中它們與分蘗率均呈負相關，但未達顯著水平；因此，在產量構成中強分蘗甘蔗品種的株高和莖徑與中、低分蘗力品種的相比不具優勢。上述相關性結果表明，促進分蘗及其成莖是甘蔗增產的關鍵，且與最終株高和莖徑的負相關可能是強分蘗甘蔗品種早期篩選的參考指標。一般而言，甘蔗種性決定蔗糖分含量，且高糖分和高產量很難在同一品種中實現。

3 討論

3.1 分蘗對甘蔗產量構成因素的影響

關于甘蔗不同品種分蘗差異的研究主要為品種（系）比較[1819]和區域試驗[20-24]的農藝與產量相關的綜合評價，缺乏針對不同分蘗特性品種生產力的相關研究。張榮華等[25]發現，2007—2009年桂糖29號的分蘗率在144%～170% 之間，表明桂糖29號是強分蘗的甘蔗品種；甘崇琨等[26]研究結果表明，不同品種（系）分蘗率差異很大，分蘗率最強的是桂糖 29 （分蘗率為100.78%）， 其次是桂糖44、 桂糖 07/108、 桂糖 08/460 和桂糖42，分別為77.63%、75.80%、53.89% 和50.22%，說明桂糖42號的分蘗率屬于中等水平。本試驗結果表明，桂糖29號分蘗率在147.32%～178.86%，桂糖42號分蘗率在50.12%～67.41%，而桂糖03-2112分蘗率只有17.10%～24.36%，研究結果與前人的研究結果基本相符，進一步驗證了本試驗材料的選擇具有代表性。

分蘗是甘蔗的重要生物學特性之一，分蘗的數量和質量直接影響作物群體結構建成，并關聯其他農藝性狀的發展方向，最終影響甘蔗產量形成。周麗等[27]研究了 5個甘蔗品種的出苗率、分蘗率、發株率、株高、莖徑、單莖重和有效莖數的相關性，結果表明桂糖07-1141和新臺糖22號的有效莖數與分蘗率成正相關。本研究結果表明，有效莖數與分蘗率成正比，說明分蘗成莖是影響單位面積有效莖數的重要因素。分蘗是甘蔗生長的重要環節，分蘗苗多是新植蔗和宿根蔗產量的保證，也是宿根性好的表現。本試驗中分蘗力居中的桂糖42號株高和產量最高，其莖徑和有效莖數均位居第2；分蘗力最強的桂糖29號有效莖數最多，但產量位居第2，株高和莖徑卻最小；而分蘗力最差的桂糖03-2112的莖粗最大，但有效莖數嚴重不足，產量最低。由此可見，過度分蘗實際上是品種生產力的自身資源一種浪費，因為在后期產量形成中，甘蔗可用資源不足以維持大量分蘗植株生長發育所需，自我競爭逐漸凸顯，導致許多分蘗自然死亡，這意味著大量資源被利用后卻未在產量上得到體現；因此，生產上在保證一定分蘗的同時，應追求適當的分蘗成莖比例，確保甘蔗高產所需的有效莖基礎。

甘蔗產量受株高、莖徑和有效莖數等因素影響。甘蔗光合作用產物的主要庫器官是分蘗生長形成的有效莖，因此甘蔗生產能力主要取決于分蘗及分蘗成莖。在與莖稈產量群體相關的農藝性狀中，分蘗率相關性最高，其次是莖徑和株高，而莖徑與有效莖數呈負相關[28]。王倫旺等[29]認為，要實現“噸糖田”的目標，必需構建甘蔗高產栽培的最優群體結構，這個最優群體結構是能充分利用光能的高光效群體，即充分協調了有效莖數、株高、莖徑、甘蔗比重4者之間的關系，達到最大限度的統一，4者乘積最大，即蔗莖產量最高。島袋正樹等[30]研究表明，高產性的品種“莖重型”比“莖數型”多，由于在產量構成因素方面表現出極顯著負相關，即莖數增加莖重就減少，反之如果莖重增加則莖數減少，這是構成產量的諸因素變化的結果。本研究的相關性分析結果發現，莖徑與分蘗強弱成反比，即分蘗力越強莖徑越小，說明分蘗率與莖徑在甘蔗產量形成中相互制約；結合已有的研究結果，說明有效莖數、莖徑和株高都是甘蔗產量的決定性因素，如何協調產量構成因素之間的平衡是獲得高產的保證。綜上可知，分蘗力強的甘蔗品種要充分提高分蘗苗的成莖率；分蘗力弱的品種主要以主莖為主，確保主苗的數量和成莖率；分蘗率居中的甘蔗品種要協調好主莖和分蘗莖之間的比例。

3.2 分蘗對甘蔗宿根性和品質的影響

Chakrawarti等[31]研究發現宿根作物中的宿根分蘗數與宿根產量有顯著正相關效應。甘蔗宿根生產力受甘蔗品種基因型、環境、栽培管理和收獲技術的影響，其中遺傳基礎是最關鍵的因素。宿根蔗是甘蔗生產的重要組成部分，在甘蔗生產中占有重要地位，一般占總種植面積的70%～80%；宿根蔗能提高甘蔗產量和生產效率、降低生產成本和能源使用[1]。新植蔗分蘗生長得越多，收獲有效莖數就越高；有效莖數越高，后續宿根植株具有良好發株的可能性越高，那么宿根植株數量增加的可能性也越高；同時，強分蘗力宿根甘蔗地下芽的分蘗率也會越高，進而影響有效莖數，提高甘蔗宿根能力。因此，甘蔗的分蘗率極大地影響甘蔗宿根性， 對高產意義重大，分蘗率越強的甘蔗品種宿根性越好，分蘗率與宿根性呈顯著正相關 [2，28，32]。

甘蔗糖分高低與品種種性密切關系，不同品種糖分差異很大。研究認為幼分蘗可能比老分蘗具有更低的蔗糖濃度；因此，早發生分蘗的甘蔗品種更有利于收獲時的糖含量更好的甘蔗品質[33-34]。本研究發現，不同分蘗特性甘蔗品種在2 年的試驗中主莖與分蘗莖的糖分沒有明顯差異，說明在合理栽培條件下，讓分蘗莖有足夠時間生長其糖分完全可以達到主莖水平。有趣的是，分蘗性強的桂糖29號糖分最高為15.45%，而分蘗性居中的桂糖42號次之為15.15%，而分蘗性弱的桂糖03-2112糖分最低僅為12.83%；表明在適時春植的前提下，不同甘蔗品種的蔗糖分與分蘗率呈顯著正相關，即分蘗的增多有利于蔗莖的蔗糖分積累，這與趙俊等[35]研究基本相符。

本研究表明，在甘蔗產量形成過程中，品種的出苗率和分蘗率沒有內在關聯，強分蘗力的甘蔗品種具有高分蘗率，促進分蘗成莖可以獲得較多的有效莖數，但中等和弱分蘗力的品種在產量形成中具有明顯的株高和莖徑優勢，可見，不同分蘗力的甘蔗品種可通過協調主苗和分蘗苗情況，綜合重要產量性狀的生長發育，形成合理的主莖和分蘗莖比例，從而實現甘蔗高產。

（責任編輯：胡立霞）