促根剂对甘蔗单芽种茎的生长及产量影响

徐 林 吴凯朝 庞 天 邓智年 张荣华 黄成丰 黄海荣 李毅杰 刘晓燕 覃文宪 王维赞

（广西农业科学院甘蔗研究所/广西甘蔗遗传改良重点实验室/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室，530007，广西南宁）

甘蔗是广西最重要的经济作物，也是广西的支柱产业，产糖量从1992/1993榨季至今已连续27年稳居全国第一，从2007/2008榨季起占全国食糖总产量的60%以上，推动中国成为世界第三大产糖国[1-5]。近年广西甘蔗种植面积约75万hm2，涉及2 000多万蔗农和10多万制糖相关产业工人[6]，因此甘蔗产业的发展关系到广大蔗农和糖业产业工人的经济收益。然而，甘蔗品种结构单一化、生产成本高和效率低等问题已经成为制约蔗糖产业发展的重要因素[7-8]，因此甘蔗新品种选育[9]、全程机械化种植[10]及配套高产高效栽培技术[11-13]等创新对甘蔗产业发展至关重要。

甘蔗根系作为养分吸收和运输的器官，是土壤养分的直接吸收者和甘蔗产量的重要贡献者，在甘蔗的生长发育过程中起着重要的作用。而在甘蔗种植中容易出现因苗根生长慢、根系发育不良导致出苗率、分蘖率不高和产量低等问题，因此提高种茎生根质量变得尤为重要。甘蔗种茎包衣能够有效防治多种病虫害，提高甘蔗抗逆能力[14]，对促进甘蔗生长、发育以及产量品质等具有重要的作用[15]。甘蔗种茎包衣技术研究报道大多集中在其对甘蔗萌芽、出苗、分蘖、产量及对病害的防治等影响的分析上[16-17]，且应用还不是十分广泛[18]。促根剂属于植物生长调节剂，可促进种茎生根发根，促进甘蔗生长，提高甘蔗品质和产量，增加经济收益[19-20]。目前，促根剂在蔬菜[21]、水果[22]、棉花[23]、小麦[24]和烟草[25]等作物上应用较多，然而关于促根剂对甘蔗生长、品质及产量等影响的报道较少[26-27]。因此，通过前期桶栽试验对促根剂浓度进行初步筛选，以桂糖49号甘蔗单芽种茎为材料，研究促根剂对甘蔗农艺性状、生理生化指标、品质和产量等的影响，筛选效果较佳的促根剂浓度，为甘蔗单芽种茎稀植技术推广应用提供数据支撑和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为桂糖49号健康种苗种茎，采用高效可控精准气动甘蔗切种机切种[28]，单芽种茎长度3cm。促根剂配制：按一定浓度配比将吲哚丁酸钾、萘乙酸与水混合，配制成50mg/L和100mg/L促根剂（详细配方已申报国家发明专利，申请专利号：202010068666.9）；包衣配制：咪鲜胺0.005%、多菌灵0.08%、苯醚甲环唑0.04%、代森锌0.06%与清水按1∶1制成。

1.2 试验设计

试验地设在广西农业科学院甘蔗研究所试验场。于2019年4月26日种植甘蔗。试验为随机区组设计，3次重复，5行小区，行长7m，小区面积42m2，下种量7芽/m。设置4个处理，分别为包衣+50mg/L促根剂（T1）、包衣+100mg/L促根剂（T2）、包衣（CK1）和不包衣（CK2）。

根据不同处理，将切好的甘蔗单芽种茎用网袋装好，浸种15～20min，CK2浸种用清水替代。将各处理后的甘蔗单芽种茎按“品”字形排放于行沟中，施基肥、盖土、覆盖地膜，出苗后揭膜、追肥和培土，各处理田间管理一致。

1.3 测定指标与测定方法

1.3.1 农艺性状指标 测定不同处理下甘蔗生长的相关农艺性状指标，包括出苗率、分蘖率和有效茎数等；伸长期每月定期和收获时定株测量20株甘蔗的株高和茎径。

1.3.2 生理生化指标 取不同处理下甘蔗伸长期+1叶用于测定生理生化指标。采样时间为2019年9月8日，设3次重复。分别采用考马斯亮蓝G-250比色法[29]、蒽酮比色法[30]、硫代巴比妥酸法[31]和酸性茚三酮显色法[32]测定可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量。

1.3.3 甘蔗品质和产量 2020年1月9日砍收时取样，测定甘蔗相关指标，包括蔗汁重力纯度、蔗汁锤度、蔗汁糖分和甘蔗糖分，采用上海产WZZZSS自动旋光仪测定蔗汁重力纯度和糖分等指标（GB/T 10498-2010）；测定小区田间产量，含糖量=产量×甘蔗糖分。

1.4 数据处理

所有数据均取3次重复平均值，利用Microsoft Office Excel 2010软件完成数据处理和作图，利用SPSS 18.0软件对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 促根剂对甘蔗农艺性状的影响

试验结果（表1）表明，出苗率为T2＞T1＞CK1＞CK2，T2出苗率（84.8%）显著高于其他处理，分别比T1、CK1和CK2提高6.5%、6.9%和9.1%，T2、T1和CK1之间差异不显著；分蘖率表现为T1＞T2＞CK1＞CK2，T1、T2和 CK1之间差异不显著，但极显著高于CK2，说明蔗种经包衣与促根剂处理后甘蔗分蘖率显著提高；株高表现为T2＞T1＞CK1＞CK2，促根剂处理（T2和T1）显著高于非促根剂处理（CK1和CK2）；不同处理的甘蔗茎径差异不明显，T2略高于其他处理；有效茎数表现为T2＞T1＞CK1＞CK2，T2分别比 T1、CK1和 CK2提高 8.6%、10.4%和26.3%，显著高于T1和CK1，极显著高于CK2。以上结果说明，促根剂能有效提高甘蔗各农艺性状表现，促进甘蔗生长。

表1 不同处理下甘蔗生长农艺性状指标Table 1 The agronomic characteristics indexes of sugarcane growing under different treatments

2.2 促根剂对甘蔗生长速度的影响

由图1可以看出，不同处理下甘蔗株高生长趋势表现为8-9月甘蔗伸长中期和10月至次年1月成熟期长势较快。其中，T2处理的甘蔗长势在整个生长期表现最佳，T1处理的甘蔗在伸长中期前与CK1和CK2差异不大，在后期长势比CK1和CK2略快；甘蔗成熟期株高生长趋势表现为T2＞T1＞CK1，CK1与CK2长势接近。由此得知，促根剂能促进甘蔗后期生长速度，有利于株高增长，其中促根剂浓度为100mg/L时表现略优。

由图2可以看出，各处理下甘蔗茎径生长为7-8月甘蔗伸长初期最快，伸长初期后，茎径长势较平缓，各处理间差异不大。

2.3 促根剂对甘蔗伸长期生理生化指标的影响

图1 不同处理下甘蔗株高动态Fig.1 The dynamic of plant height of sugarcane under different treatments

图2 不同处理下甘蔗茎径动态Fig.2 The dynamic of stem diameter of sugarcane under different treatments

由表2分析得出，甘蔗伸长期可溶性蛋白含量表现为 T2＞T1＞CK1＞CK2，其中 T2比 T1、CK1和CK2分别高4.0%、7.9%和8.2%，CK1与CK2差异较小；可溶性糖含量表现为T2＞T1＞CK1＞CK2，其中T2比T1、CK1和CK2分别高6.8%、13.6%和22.0%；MDA含量表现为T2＞CK1＞CK2＞T1，各处理间MDA含量无明显变化规律；脯氨酸含量表现为T2＞T1＞CK1＞CK2，处理间脯氨酸含量差异不显著。不同处理下，4个甘蔗生理生化指标均未达到显著或极显著差异，其中T2对甘蔗内含物积累的促进作用最大。

2.4 促根剂对甘蔗品质及产量的影响

品质和产量是甘蔗最重要的生产指标。由表3得知，甘蔗产量表现为T2＞T1＞CK2＞CK1，其中T2比T1、CK1和CK2分别高16.8%、17.8%和27.5%，T2、T1和CK1之间未达到显著差异，但3个处理与CK2差异显著；产糖量表现为T2＞T1＞CK2＞CK1，其中T2比T1、CK1和CK2分别高16.7%、17.7%和27.4%，T2、T1和CK1之间未达到显著差异，但3个处理与CK2差异显著。不同处理下甘蔗蔗汁重力纯度表现为 T2＞T1＞CK2＞CK1，且 T2、T1、CK2与CK1达到显著或极显著差异；蔗汁锤度表现为T2＞CK1＞CK2＞T1，各处理间蔗汁锤度未达到显著差异；各处理间蔗汁蔗糖分含量接近，未达到显著性差异；甘蔗糖分表现为T2＞T1＞CK2＞CK1，但各处理间差异不显著（表3）。

表2 不同处理下甘蔗伸长期生理生化指标Table 2 The physiological and biochemical indexes of different treatments at sugarcane elongating stage

表3 不同处理下甘蔗品质和产量表现Table 3 The performance of quality and yield of sugarcane under different treatments

3 讨论

甘蔗产量主要由单位面积有效茎数和单茎重决定，出苗率和分蘖率决定最终有效茎数，而株高、茎径又决定了甘蔗单茎重，因此，农艺性状优良是保证甘蔗产量的基础，对甘蔗产量的形成起决定性作用[33]。本研究表明，与CK2（不包衣）相比，T1（包衣+50mg/L促根剂）和T2（包衣+100mg/L促根剂）处理显著提高了甘蔗出苗率、分蘖率、株高和有效茎数，茎径略有增加。与CK1（包衣）相比，经促根剂处理的甘蔗各农艺性状指标表现均优于包衣对照。从株高来看，分蘖期后，促根剂能有效促进植株生长，伸长初期后表现尤为明显；甘蔗茎径在伸长初期生长较快，之后长势较平缓，这可能与甘蔗伸长后期受严重干旱影响有关。张晓娇[34]研究表明，施用促根剂能不同程度改善烟株的农艺性状，增加有效叶数，提高株高茎围，有利于烟株物理形态的建成，增加烟株的生物学产量。张国等[35]研究指出，施用促根剂对烤烟生长发育、产质量形成及内在化学成分协调具有明显影响。孙婷等[36]研究发现，不同生根粉对植物发芽和生长发育均有不同程度的促进作用。结合各农艺性状和甘蔗生长速度分析，促根剂能提高甘蔗农艺性状指标，促进甘蔗生长。

可溶性蛋白、可溶性糖、MDA和脯氨酸是植物生长的重要生理生化指标，在植物生长发育、环境胁迫、碳代谢、氮代谢及能量代谢方面发挥重要作用[37]。本研究表明，T1（包衣+50mg/L促根剂）和T2（包衣+100mg/L促根剂）处理与对照相比，可溶性糖和可溶性蛋白含量均有提高；T2处理MDA和脯氨酸含量最高，各处理间均未达到显著差异。本试验中，甘蔗伸长初期后，降雨少，甘蔗受旱严重，生长受到一定影响，可能导致了部分试验结果差异不大，但适宜浓度的促根剂对甘蔗内含物合成仍具有一定促进作用。檀小辉等[38]指出生根粉可促进叶绿素和可溶性糖合成，有利于瓜叶菊植株营养生长。黄毅等[39]研究得出，萘乙酸钠显著加快了黄瓜地下部、地上部干物质的积累，且黄瓜叶绿素含量、净光合速率、水分利用率和可溶性蛋白含量等均显著提高。

蔗糖分是原料蔗最重要的经济指标，而蔗汁重力纯度、蔗汁锤度、蔗汁蔗糖分等是评价甘蔗品质的常用指标[40]。张晓娇[34]研究表明，不同促根剂下烤烟烟碱、蛋白质、还原糖、胡萝卜素及元素含量等较对照均有所上升，促根剂对烤烟化学成分的协调性具有较好的改善作用。本研究表明，包衣+100mg/L促根剂处理甘蔗蔗汁重力纯度、蔗汁锤度、蔗汁蔗糖分和甘蔗糖分最高，其他处理间结果接近，说明适宜浓度促根剂对甘蔗品质形成具有一定促进作用。促根剂处理较对照的产量和产糖量增加幅度最高，分别达27.5%和27.4%，可见促根剂能显著提高甘蔗产量和产糖量，这与前人在其他作物上的研究结果一致。有研究表明，促根剂对水稻具有一定增产效果，并且在氮肥用量大时效果更明显，促根剂处理比不添加促根剂处理增产5.79%，并达到显著性差异水平[41]。随着生根粉浓度的增加，不同芝麻品种（系）的生育期基本无差异，而初花期平均提前了2～4d，延长了生殖生长时期，有利于生物量的累积和产量的提高[42]。本试验由于甘蔗生长中后期受干旱影响严重，可能对甘蔗生长和产量产生了一定影响，因此，保留了甘蔗宿根，将通过新植试验进一步验证该结果。

4 结论

适宜浓度的促根剂能显著提高甘蔗出苗率、分蘖率、株高和有效茎数，同时促进甘蔗生长，提高甘蔗可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量，对甘蔗品质稍有提高，显著提高了甘蔗产量和产糖量。综上可知，促根剂能有效促进甘蔗生长，提高甘蔗产量及品质，其中包衣+100mg/L促根剂浓度对甘蔗单芽的促产效果最佳。