机械种植对甘蔗产量、蔗糖分及抗旱性的影响*

于海杰黄 严陈超君梁 和李 朝陈昌君韦承坤

Yu Hai-jie1, Huang Yan3，Chen Chao-jun1, Liang He1,Li Chao1, Chen Chang-jun1, Wei Cheng-kun2（1. Guangxi Univercity, Nanning 530005, China; 2. Nanning Agricultural Mechanization Technology Extension Station，Nanning, 530001, China；3 .Guangxi Agricultural Mechanization Technology Extension Station）



机械种植对甘蔗产量、蔗糖分及抗旱性的影响*

于海杰1黄 严3陈超君1梁 和1李 朝1陈昌君1韦承坤2

（1.广西大学，广西 南宁，530005；2.广西南宁市农机化技术推广站，广西 南宁，530001；3.广西壮族自治区农业机械化技术推广总站，广西 南宁，530022）

［摘要］在田间试验条件下，开展甘蔗机械化种植与人工种植对比试验，探讨机械化种植对甘蔗产量、蔗糖分及抗旱性的影响，评价机械化种植的甘蔗生长效应。结果表明：机械种植具有促进甘蔗早萌芽、早生长、有利于蔗茎纵向生长而提高单茎重的生长效应，蔗茎产量、亩含糖量分别较人工种植提高36.16%、38.06%，差异达1%极显著水平。机械种植对分蘖、茎径、有效茎数和甘蔗蔗糖分的生长效应与人工种植差异不显著。对10～12月份的切叶自然失水速度、相对电导率、丙二醛含量、叶绿素含量和单株绿叶数作抗旱性模糊综合评价结果，机械种植的抗旱性不及人工种植。

［关键字］甘蔗；机械种植；蔗茎产量；甘蔗蔗糖分；抗旱性

引言

甘蔗 （Saccharum officinarum L.） 是我国最重要的糖料作物，全国90%以上的食糖为蔗糖［1］。近年来，由于劳动力的短缺，用工成本提高，传统的甘蔗人工种植方式生产成本不断增加，种蔗效益下降，严重挫伤蔗农种蔗的积极性，同时还常因劳动力问题而延误最佳播种期，从而影响甘蔗业生产可持续、健康、稳定发展。只有提高生产效率，降低生产成本，才能提升我国蔗糖产业生命力，而发展甘蔗种植机械化是实现节本增效的有效措施［2-3］。甘蔗生产过程主要包括整地、种植、中耕管理、收获4大作业环节，种植作业是其中劳动强度最大也是最重要的环节之一。种植质量直接影响新植蔗和宿根蔗的产量［4］。因此，开展甘蔗种植的农机、农艺融合技术研究，加快甘蔗机械化种植技术的应用推广，已成为甘蔗生产机械化亟待解决的主要问题之一。甘蔗机械种植技术包括开沟、施肥、切种、摆种、淋水、喷药、覆土、盖膜和镇压等工序［5］，人均工效提高20多倍［6］，较传统人工种植节约成本70%以上［7］。，较机械化整地和开沟后的人工种植节约成本61.8%［8］。张华等［9］研究显示，人工种植的劳动量占田间作业的总劳动量的19.90%，而实行机械化种植则该比例下降至9.25%。然而，目前有关甘蔗对机械化种植技术生长响应方面的研究报道尚为鲜见。本试验开展机械化种植对甘蔗生长及其抗旱性影响的研究，旨在为甘蔗机械化种植技术的优化和推广提供理论参考。

1　材料与方法

1.1. 试验材料

试验地设在广西南宁市隆安县那桐镇。供试甘蔗为甘蔗品种柳城05/136，种植机械为甘蔗联合播种机（型号：多功能甘蔗种植机2CZ - 2型；生产厂家：南宁五菱桂花车辆有限公司）。试验地为旱地，地势平坦，粘壤土，无灌溉条件。前茬作物为木瓜。试验地土壤主要理化性状为：有机质18g/kg，碱解氮159.60mg/kg，有效磷41.94 mg/ kg，速效钾148.23 mg/kg，土壤PH值6.17。

1.2试验设计与方法

试验设机械种植（以下简称为机种）和人工种植（以下简称为人种）两个处理。采用随机试验设计。小区的行长10m，行距1.2m，8行区，小区面积96㎡，3次重复。

试验地经拖拉机2犁2耙后，于2014年4月18日播种。机种处理采用甘蔗联合播种机，从开种植沟，到施基肥、施农药、砍种、下种、覆土到盖膜，一条龙完成播种作业；人种处理先采用机械开种植沟，再用人工方法完成其余各项播种作业。每667㎡播种量为8000芽。每667㎡总施肥量为15-15-15三元复合肥（商品名：撒可富；中国-阿拉伯化肥有限公司生产）72㎏、18%钙镁磷肥（云南省昆阳磷都钙镁磷肥厂生产）45㎏、46%尿素（广西河池氮肥厂生产）20㎏、60%氯化钾（加拿大生产）10㎏。钙镁磷肥作基肥，尿素和氯化钾作追肥，复合肥于基肥和追肥分别施用22㎏和50㎏。追肥后大培土。甘蔗生长期间无灌溉。2015年1月24日采用人工方法收获甘蔗，验收小区产量。

1.3测定项目与方法

按照《中国甘蔗品种志》定义［10］调查各处理的萌芽率和分蘖率； 6月15日调查株高、假茎粗和单株绿叶面积（单株绿叶面积＝平均叶长*平均叶宽*0.78*单株绿叶数）、干物质重量等幼苗质量指标；7月～10月定株调查株高，计算蔗茎伸长速度。10月～12月份于甘蔗出现受旱表征时，参照谭裕模方法［11］测定切叶自然失水速度，参照张宪政方法［12］测定+1叶的相对电导率、丙二醛含量、叶绿素含量。甘蔗砍收时调查小区有效茎数、茎长、茎径、单茎重、单株绿叶数，测定田间锤度，称取小区蔗茎重量。按照“甘蔗蔗糖分=1.0825×田间锤度-7.703”计算甘蔗蔗糖分，由蔗茎产量和甘蔗蔗糖分换算得亩含糖量。

1.4数据整理和统计方法

采用Microsoft Excel 2007和SPSS20.0统计分析。参照陈道德［13］、桂意云［14］方法,对各处理的切叶自然失水速度、相对电导率、丙二醛含量、叶绿素含量和单株绿叶数作抗旱性模糊综合评价，参评性状被定为抗旱性相对较强者得1分，反之，被定为抗旱性相对较弱者得0分，最后累加总得分，总分高的处理被评价为抗旱性相对较强，总分低的处理被评价为抗旱性相对较弱。

2　结果与分析

2.1机械种植对农艺性状的影响

由表1可见，6月15日机种处理的萌芽率比人种处理的高20.2个百分点，差异显著；机种处理的分蘖率比人种处理提高4个百分点，但二者差异不显著。与人种处理比较，机种处理伸长初期（6～7月份）的株高生长较快，伸长中后期（7～9月份）株高生长稍有下降，但伸长速度仍较人种处理有所增加，因而使整个伸长期的平均伸长速度较人种处理增大4.6cm/旬，二者差异达5%显著水平。

表1　各处理萌芽率、分蘖率和伸长速度调查结果

6月15日调查幼苗生长质量，结果见表2。除最大叶宽指标外，机种处理幼苗的各项地上部生长指标均显著优于人种处理，使得单株地上部干重较人种处理增加10.37g，差异达1%显著水平。表明机种处理生长前期的幼苗综合素质优于人种处理。

表2　各处理幼苗素质调查结果

2.2机械种植对产量性状和甘蔗蔗糖分的影响

从表3可见，机种处理的株高较人种处理增高40.9cm，差异达1%极显著水平；单茎重较人种处理增重0.2kg/条，差异达5%显著水平。表明机种处理的株高生长优于人种处理，因而增大了单茎重。机种处理对有效茎数、茎径、田间锤度和甘蔗蔗糖分的生长效应与人种处理相若，处理间的差异不显著。

表3　各处理产量性状和甘蔗蔗糖分结果

2.3机械种植对甘蔗产量的影响

单位面积的蔗茎产量和含糖量是甘蔗生产的两大经济性状。在表4中，机种处理的平均蔗茎产量和平均亩含糖分别较人种处理提高36.16%和38.06%，差异均达到1%极显著水平。

表4　各处理蔗茎产量和亩含糖量结果

2.2机械种植对抗旱性状的影响

前人研究结果，甘蔗的切叶自然失水速度、细胞膜透性、丙二醛含量、叶绿素含量、单株绿叶数等性状可作为鉴别甘蔗抗旱性的综合评价指标［11,15-17］。10～12月份，当甘蔗出现受旱表征时测定各处理的这5项抗旱性性状，结果（见图1-图5）显示，机种处理的切叶自然失水速度、丙二醛含量、叶绿素含量呈低于人种处理的趋势，平均值比人种处理分别降低5.89%（绝对值）、0.05μmol/ g.FW、0.02mg/g.FW，而相对电导率、单株绿叶数则呈高于人种处理的趋势，平均值比人种处理分别提高0.85（绝对值）、0.9张/株。对切叶自然失水率、相对电导率、丙二醛含量、叶绿素含量、单株绿叶数作抗旱性模糊综合评价结果（见表5），机种处理的抗旱性模糊综合评价总分较人种处理少1分，表明甘蔗生长后期机种处理的抗旱性不及人种处理。

表5　各处理抗旱性状的模糊综合评价

3　结论与讨论

3.1讨论

采用甘蔗联合播种机播种，能同时完成开沟、施肥、砍种、下种、淋水、喷药、覆土、盖膜和镇压等作业工序［5］，减少了种茎水分损耗和土壤水分蒸发，同时能保持覆土疏松，满足种苗萌发对水分和氧气的需要，而人工种植则是在机械化开好种植沟和人工砍种以后，才进行施肥、下种、施药、覆土、盖膜等作业，种植过程耗时长，难以保持种茎水分和土壤湿度，同时各个种植作业工序中，人畜对土壤的践踏也使土壤坚实度增大，而不利于种苗萌发［19］。因此，尽管甘蔗机械化种植的下种疏密、均匀施肥、覆土厚薄、盖膜密封性等种植质量略逊于人工种植［20］，但机械种植下甘蔗萌芽期的水分、氧气条件较人工种植好，有利种苗萌发，同等播种量下萌芽率高，甘蔗早生早长，幼苗粗壮，为生长中后期打好物质基础［19］，而使收获时的株高、茎径、蔗茎产量优于人工种植［8］。

本试验结果，机种处理较人种处理萌芽快，萌芽率显著提高，幼苗粗壮，生长质量好，而促进了伸长期（6～9月份）的甘蔗纵向生长（株高），蔗茎伸长速度较人种处理增加4.6cm/旬，至收获期，株高较人种处理增高40.9cm，单茎重增大0.2㎏/条，最终获得蔗茎产量、亩含糖量分别较人种处理提高36.16%、38.06%的生长效应。机种处理对分蘖、茎径和有效茎数的生长效应与人种处理相若，可能与机种处理的种植质量有关［20］。

甘蔗根系伤流量与切叶自然失水速度有显著正相关关系，切叶自然失水速度越大，根系吸收能力越强，其抗旱性也就越强［11］。相对电导率的大小反映质膜透性的强弱，相对电导率越大，细胞膜脂过氧化越强，膜透性越大，甘蔗的抗旱性越弱［18］。丙二醛含量是植物逆境条件下膜脂过氧化作用的产物，它能间接反映植物的生物膜受损伤的程度，在相同水分胁迫下，丙二醛含量越低，膜损伤越小，植物对干旱的忍耐性越强［14］。叶绿素是植物进行光合作用的物质基础，直接影响叶片的光合速率，同时反映植物衰老状况，叶绿素越含量多，植物抵抗逆境的能力越强［16］。甘蔗受旱时其表征首先表现出绿叶数减少，干旱条件下甘蔗抗旱能力越强，其绿叶数越多。

本试验机种处理甘蔗生长后期的切叶自然失水速度、丙二醛含量、叶绿素含量低于人种处理，而相对电导率、单株绿叶数则高于人种处理，对这5项性状作抗旱性模糊综合评价结果，其抗旱性不及人种处理。分析原因，是否由于机种处理的种植深浅、覆土厚薄不均［20］，部分蔗株根系分布浅，至生长中后期吸收能力较弱［19］而影响其抗旱性，尚待进一步研究。

3.2结论

综上所述，甘蔗机械化种植不仅能提高工效，大大降低劳动强度和种植成本，而且具有促进甘蔗早萌芽、早生长、有利于蔗茎纵向生长而提高单茎重的生长效应，蔗茎产量和亩含糖量极显著地高于机械开沟后的人工种植处理。采用甘蔗联合播种机种植，能满足甘蔗抗旱播种对水分和氧气的需求。但机械化种植甘蔗生长后期的抗旱性不及人工种植，应该通过机械调节达到合理的种植深度和提高覆土均匀度，以利于甘蔗根系吸收水分，增加生长中后期的抗旱性。

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Yu Hai-jie1, Huang Yan3，Chen Chao-jun1, Liang He1,Li Chao1, Chen Chang-jun1, Wei Cheng-kun2
（1. Guangxi Univercity, Nanning 530005, China; 2. Nanning Agricultural Mechanization Technology Extension Station，Nanning, 530001, China；3 .Guangxi Agricultural Mechanization Technology Extension Station）

Influence of mechanical planting on sugarcane yield, sugar content and drought resistance

Key words:sugarcane ; mechanical planning ; sugarcane yield ; sugar content ; drought resistance

Abstract:An experiment was conducted with the mechanical planning and traditional manual planning , attempting to find out the effects of different planting methods on the sugarcane yield, sugar content and drought resistance,and analyzing the growth effect of sugarcane in the condition of mechanical planting. The results showed that the mechanical planting could promote the sugarcane seedling emergence and growth. It also increased about 36.16% of sugarcane yield, 38.06% of sugar content, reaching distinct difference level. The traditional manual planting and mechanical planting produced similar effect on tillering, stem diameter, effective stem number and sugar content, but traditional manual planting showed better than mechanical planting on drought resistance, according to the results of drought resistance fuzzy comprehensive which include the speed of leafcutter natural filtration , relative conductivity , malondialdehyde content , chlorophyll content and the number of green leaves for a single sugarcane between October to December .

中图分类号：S566.103

文献标识码：A

文章编号：1674-3083（2016）02-0006-06

收稿日期：2016-01-16

基金项目：国家现代农业甘蔗产业技术体系专项基金项目（CARS-20-3-2）。

作者简介：于海杰（1990—），女，农业推广专业学位作物专业领域硕士研究生，研究方向：作物栽培技术研究与推广。通讯作者：韦承坤 （1973—），男，高级工程师，广西大学专业硕士生（校外）导师，研究方向：农业机械化技术研究与推广。