我国甘蔗育苗移栽技术的发展历史与现代研究进展

李燕娇，邓宇驰，闫海锋，丘立杭，范业赓，陈荣发，周忠凤，周慧文，吴建明

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

0 引言

甘蔗是我国最主要的糖料作物，其种植面积占我国常年糖料作物种植面积的 85%以上，产糖量占食糖总产量的90%以上[1-2]。甘蔗生产中最重要的是优良品种，但选育一个甘蔗品种需要10～12年，甘蔗主栽品种更新换代需要15～20年，不可避免的存在主栽品种长时间种植的局面。因此，在良种基础上，配套栽培技术对甘蔗种植来说尤为重要。甘蔗育苗移栽，是我国劳动人民在长期生产实践中创造出来的一项颠覆性的栽培技术。甘蔗育苗移栽能够争取时间和空间，减少前后茬作物争地、争阳光的矛盾，提早甘蔗植期，延长生长期，提早成熟，提高产量和糖分。不仅能增产增糖，还能增加糖厂原料蔗入榨量和产糖量。甘蔗育苗移栽的效果受到育苗时期、育苗方式、移栽方法等诸多因素的影响。为了推进育苗移栽技术的推广，本文对甘蔗育苗移栽发展历史、育苗方式、育苗材料等方面进行归纳总结，探讨其对甘蔗产量和糖分的效应，并结合作者多年的研究结果进行总结分析，以期为甘蔗生产实现增产增效及可持续发展提供重要的参考依据。

1 甘蔗育苗移栽方式的历史演变

1.1 人工育苗移栽

早在300多年前，我国明代科学家宋应星所著《天工开物》中就有甘蔗育苗移栽技术的历史记载[3]。彼时种蔗是在冬季斩蔗制糖时，斩梢头苗留种，至雨水(2月下旬)在苗床斜插育蔗秧，至苗高20～25 cm时移栽，解放前浙江省义乌等少部分地区仍采用这一栽培技术[4]。解放后，广东、广西、浙江、福建、江西等许多蔗区的群众和科技人员通过不断地试验研究，使这一栽培技术日益完善，不少地方也有自发性进行不同形式的育苗移栽，如包泥蛋育苗移栽、草钵雀巢式育苗移栽等[3]。但此时中国农业机械化处于起步阶段，而甘蔗育苗移栽作为新的栽培技术，此时只能靠人工育苗移栽。

1.2 半机械化移栽

20世纪 70年代初期，福建、广东、广西等蔗区对育苗移栽技术进行了大量的研究，总结出了露地苗床育苗、薄膜温床育苗、火温床育苗等方法，这些方法也得到大面积的推广应用，但这些技术还存在劳动力过于密集、操作复杂、生产成本高等问题。针对劳动强度大和生产成本高的问题，20世纪80年代初，轻工业部甘蔗糖业科学研究所采用成本比原来农用塑料薄膜便宜4～5倍的超薄、低压、高密度塑料膜来育苗；还利用机制泥钵和机制超薄的塑料膜钵，大大地减轻制钵的人力和成本，达到制钵半机械化，从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获与否的影响[5]。这个时期，甘蔗育苗移栽也在局部少数地区生产上得到应用，试验报道也常见于书刊中，但始终未有突破性的发展，主要是没有把它看成是关键的重大措施去改革和应用，其余国家也有类似的情况。从历史来看，我国育苗移栽是早有这种栽培制度的，而到20世纪80年代初，这项技术的发展成为国际领先进入甘蔗栽培技术及栽培制度的新领域，当时也得到国际上如美国、澳大利亚、日本、泰国等同行专家的高度认可[3]。

1.3 机械化育苗移栽

20世纪 90年代，国家实施“东蔗西移”战略性产业结构调整，甘蔗产业从广东向广西、云南等蔗区转移，甘蔗种植条件也从水田地转向旱坡地，育苗移栽技术在旱坡地的推广应用受到了限制。

近年来，中央和地方一系列举措和科技不断进步，助推了育苗移栽技术的推广应用。首先，农业农村部编制了《糖料蔗主产区生产发展规划(2015～2020年)》按照统筹兼职、突出重点的原则，打造糖料蔗核心产区，规划范围为广西、云南2大糖料蔗主产省的核心基地46.67万hm2，其中广西33.33万hm2，云南13.33万hm2，基地建设要求实现“四化”即“规模化、良种化、水利化和机械化”[6-7]；广西壮族自治区人民政府印发《广西甘蔗良种繁育推广体系建设实施方案的通知》，计划利用5年时间建立一级基地5个(每个33.3 hm2以上)，二级基地20个(每个 66.7 hm2以上)，三级基地100个(每个 100 hm2以上)，良种基地总面积近 1.33万 hm2[8-9]，良种繁育基地和双高糖料蔗基地的水利化建设为甘蔗育苗移栽技术提供有利条件。其次，广西农业科学院甘蔗研究所发明了采用组培苗基质网袋技术，克服了土壤基质塑料营养穴盘培养假植苗栽培的缺陷，提高了育苗质量，缩短了育苗时间，降低了运输及种植成本，组培苗育苗基质规格统一，更适合机械自动下种。最后，广西百域机械公司、广西双高农机公司、广西钦州力顺机械有限公司等从种茎收获、种茎加工、育苗设备、甘蔗种苗专用种植机全过程研发出了配套机械。

2 我国甘蔗育苗方法的研究进展

2.1 育苗种苗类型

育苗移栽是一项有效的节约种茎和增产效果较好的栽培措施，但是采用不同种苗类型育苗，效果会有一定的差异。前人开展了单芽苗、梢头苗、片芽苗、双芽苗等不同育苗材料的苗床育苗效果研究。结果表明，从幼苗生长情况看，双芽苗有2个组织致密的蔗节来保护中间一段节间，病菌不易浸入，芽比较壮，幼苗长得较高；单芽苗和芽片苗的萌芽率比双芽苗和梢头苗高，但单芽苗靠自身养分供应蔗芽不如双芽苗，因而幼苗长得较矮；片芽苗萌芽较好，但由于芽片厚薄不匀，苗势强弱悬殊，且营养体小，苗势弱；梢头苗具有2～4芽，虽然有1～3个完好的节间，但由于节间短小，贮存的养分较少，且芽数较多，供应每芽的养分更少，因而苗势较弱，且长势不匀，成苗较少[5,10]。不同育苗材料对甘蔗产量和糖分的结果表明，1979年和 1980年双芽苗的蔗茎产量比不育苗分别增产3.18%与3.96%；梢头苗比不育苗分别增产6.49%和8.16%；芽片苗分别减产1.1%和19.63%；单芽苗减产5.36%；双芽苗含糖量是分别比不育苗增加8.35%和6.56%，其他材料的含糖量均比不育苗低[5]。邓海华等[11]通过塑料袋钵单芽育苗试验，结果表明，袋钵单芽育苗移栽平均产量达 2665.58 t/hm2，比种茎直播(对照)增产27.86%；糖分平均为14.30%，比种茎直播糖分提高1.3%。范业赓等[12]利用单芽茎段，1/2单芽茎段和1/4单芽茎段开展了不同体积营养土育苗移栽研究，结果表明，所有育苗移栽处理的成活率和有效茎数均优于常规种茎种植，产量和蔗糖分也高于常规种茎种植，通过苗床育苗，体积大的双芽苗和梢头苗移栽的效果比体积小的单芽苗和片芽苗效果好；但在有营养土条件下，完整单芽、1/2单芽和1/4单芽育苗的蔗茎产量均高于比对照(常规种茎种植)。综上所述表明，育苗种苗材料可影响育苗移栽的效果。

2.2 育苗方式

甘蔗生产必须紧密依靠农业科技的发展，这需要从种苗-种植-管理-收获全过程的有机衔接，而甘蔗种茎(苗)是决定甘蔗产量的关键环节，我国科学家围绕甘蔗育苗移栽技术的推广模式创新与运行机制开展了大量的研究与探索实践，并形成了不同育苗方法，这些方法在操作、管理、适应性等方面各不相同(表 1)[5,10-11]。

表1 不同育苗移栽方式

前人对甘蔗育苗的方法进行大量的研究，并总结出了苗床育苗、塑料袋钵育苗、营养块育苗、抠芽育苗等方法。苗床育苗：精细耙碎后起畦宽1.5 m，畦高 10～13 cm，下种时苗床淋足水分，然后平排经过浸种消毒的蔗种，排种时芽向两侧，种苗间距2 cm，蔗种顶接，然后用土杂肥与表土混合的肥土盖种，以盖过蔗种为宜。露地育苗可用2～4个芽，抗旱能力强于单芽，条件要求比较低，主要在秋季育苗，但是该方法出苗率低。盖膜育苗在冬、春季节，气温较低可采用此法，其苗床整地及下种方式与露地育苗方法相同。覆盖方法，可搭拱或平铺盖膜。该方法出苗率较高为 87.82%[12]，成本也较低，操作相对简单，但成本高于露地育苗。塑料袋钵育苗，种苗可采用单苗，要准备好育苗泥，然后装袋播种。该方法出苗率较高90%以上[13]，单芽育苗省种，减少根伤害，缩短或消除植后回青期，但存在装土多 0.5 kg，成本高、操作复杂。营养块育苗主要是针对偏北蔗区推广的育苗技术，选在冬季(11月上旬)或春季(2月下旬)育苗，采用甘蔗上部(蔗梢)作种，选择8 cm见方的营养块规格。该方具有出苗率高，节约蔗种、蔗苗均匀，减少根伤害，缩短或消除植后回青期，但存在营养块规格难控制，成本高，操作复杂[14]。“火温床”育苗具有出苗率高，出苗快，但也存在耗费燃料，不易推行。作者发明了甘蔗抠芽机械[15]，抠出单芽的1/2～1/4体积，利用一片50孔秧盘进行育苗，该方法可实现机械砍种和机械种植，具有操作简单、成本低、减少根系伤害，消除植后回青期。以上研究结果可看出，不同时期的育苗方法差异比较大，且不同方法在操作流程、管理、效果等方面各有特点。因此，生产上要根据实际情况选择最适宜的育苗方法。

2.3 育苗移栽时期

选择适宜的育苗时期，有利提高蔗芽出苗率，既可延长甘蔗生长的时间，提高产量和糖分，又能错开季节和劳力的矛盾，达到高产高效[16]。根据不同地区蔗田耕作制度，甘蔗的收获期、水利及劳动力的情况等，目前主要有下列几种的育秧移栽期[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。一般在当年 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。从不同育苗移栽时期看，在偏北有霜冻而又有水源的蔗区，适宜推广甘蔗冬育春移，因冬育苗可延长甘蔗生长期，实现高产高糖，提高蔗种的利用率，育苗发芽率高达 95%，小苗移植成活率80%以上，克服砍蔗与留种的矛盾，还能减少倒伏，降低成本，提高经济效益。而在广西南宁蔗区，开春后气温逐渐回升，2月中旬直播的产量比春育(2月中旬育)春移(3月上旬移植)增产，故一般大田生产，无需进行春育春移(夏植蔗例外)。由此可见，根据不同蔗区气候特点选择合适的育苗移栽时期才能实现高产高糖。

3 我国甘蔗育苗移栽技术的效果研究

3.1 育苗移栽对产量的影响

甘蔗有效茎数、茎长和茎粗是产量构成的重要因素，在这3个因素中起主导作用的是有效茎数，增加单位面积有效茎数是增加甘蔗产量的关键[17]。大多数研究认为育苗移栽能有效提高单位面积有效茎数[18-20]，也有结果表明育苗移栽和直播的有效茎数差异不大[5,20]。除了有效茎数以外，株高和茎径也构成蔗茎产量的因素，前人试验结果表明，育苗移栽对株高和茎径的促进作用也是明显的，育苗移栽的株高比蔗茎直播提高 7.87%～81.95%[17-20]；茎径也比对照提高 4.32%～11.11%[14,20]。另有研究表明[21]，川蔗10号育苗移栽茎径比对照提高11.79%，而粤糖58-489在2个试点的试验均分别比对照减少4.42%和3.13%。陈代华[19]经多点试验结果表明，与对照相比，育苗移栽的株高和茎径不稳定。综上所述，甘蔗育苗移栽导致增产的3个因素中，有效茎是最重要因素，其次是株高；但是育苗移栽受到品种、育苗材料、育苗时间、育苗方式等综合因素的影响造成研究结果差异比较大，甚至结果相悖。

甘蔗生产过程中，为获得作物高产、稳产，提高蔗田效果，采用先进栽培技术十分必要。大量研究表明，甘蔗育苗移栽能显著提高甘蔗产量。但移育苗栽的增产效应受甘蔗品种、育苗材料、育苗时间、育苗方法、移栽管理等的影响而表现不一。根据48个甘蔗育苗移栽试验报道进行统计发现，增产的有 40个试验，占 83.33%，增产幅度为 2.5%～87.8%[21-25]；减少的有8个试验，占16.67%，减产幅度为3.6%～25.1%[5,26]。综上所述，提前育苗移栽增产比较稳定，但是否比育苗时直播增产，则要视气候情况、育苗材料、育苗时间、移栽质量、病虫害防治等情况而定。如春季气候比较干早，双芽苗移栽的产量比直播的高；春季雨水较多，双芽苗移栽在移苗时伤根生长受抑制，同时前期受螟害较严重，因而产量比育苗时直播减产。再如芽片育苗移栽存“母瘦子弱，先天不足”的缺点，在3次试验中，只有1次增产，有2次减产，可见芽片育苗移栽比移栽时直播减产的幅度大，增产的幅度小[26]。上述结果可见，育苗移栽的有效茎数、株高和茎径等效果受育苗材料、育苗时间、育苗方式、移栽时间等影响而表现不一。

3.2 育苗移栽对糖分作用效果

甘蔗栽培的目的是制糖，产糖率的高低，除了糖厂压榨、煮炼工艺处理收回率高低有关外，主要决定于原料甘蔗的蔗糖分的高低。前人研究结果表明，育苗移栽的早育苗早生长，糖分积累时间也早而多，其蔗糖分是比种茎直播的高[18-25]。同时，以上下部锤度比来推算成熟度，育苗移栽的也较早熟，12月底糖分化验比种茎直播的高1.49%[10]。1980～1981年糖厂取样分析，结果表明，在 8个样品中，育苗移栽的6个样品蔗茎含糖率平均为12.26%，比对照高 0.45%；而且育苗移栽的甘蔗还原糖含量低0.54%，这对于提高蔗糖的质量和降低制糖成本是有利的[25]。总体上，绝大多数研究都认为育苗移栽具有普遍的提高糖分效果。然而，另有研究发现，双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种茎直播[10]。可见，育苗移栽增糖的效应结论不一致性与育苗材料大小密切相关，同时育苗移栽时期也能影响着蔗糖分的变化程度。因此，根据不同蔗区气候特点，选用合适的育苗材料，并在最合适的时期育苗移栽才能协调甘蔗生长发育，最终达到增糖目的。

4 甘蔗育苗移栽的优势

4.1 节药用种量，提高蔗区进厂原料蔗量

农民常规自留种由于上、中、下不同芽段出苗时间差异大，且出苗率低。生产上蔗农只能通过提高下种量来弥补出苗率低的问题，导致每年大量甘蔗埋在蔗地下面造成极度浪费。甘蔗育苗移栽是节药蔗种用量的重要途径，据研究表明，同样农民常规自留种育苗移栽比种茎直播能节约 15%～20%；用废细茎蔗育苗移栽，可节约用种量 50%～60%；用片芽或抠芽育苗移栽，可节约用种量70%～80%；用无效分蘖、侧芽育苗移栽，可节药用种量100%[22]。

4.2 甘蔗个体均匀、整齐，提高甘蔗产量和糖分

育苗移栽的蔗苗能匀、齐、壮，个体与群体结构好；发根早、根数多、扎根深，只收水肥能力强，生长速度快；延长甘蔗生长期，促进分蘖，提高单位面积有效茎和产量。研究表明，育苗移栽比种茎直播产量可提高 10%～30%；糖分提高了 0.34%～1.21%[22]。

4.3 灵活调整种植时间，增加间(套)作/轮作时间和复种指数

我国部分蔗区有秋、冬植蔗习惯，也取得一定成效。但是时常会遇到冬旱、冬寒等难以解决全苗问题。而用育苗移栽方法，就能较好地解决这个问题，逐步巩固秋植蔗，发展冬植蔗。甘蔗育苗移栽还可以分期分批进行，便于劳动力的安排，更有利于甘蔗前作物的成熟和收获，增加间(套)作/轮作作物的产量，充分发挥地力的作用。

4.4 有利于提纯复壮和加快繁育速度

育苗移栽在砍双芽或单芽时可以精选种茎，避免品种混杂，提高良种纯度。同时，通过育苗移栽，常年可采芽，特别是在低温干旱期，若通过育苗移栽可放宽株行距，充分利用分蘖，提高繁殖系数，加快良种繁育速度。

5 甘蔗育苗移栽技术存在的问题

5.1 水利条件要求高

旱坡地土层浅瘦，水肥利用差，移栽后易受旱，蔗苗的成活率低、生长弱。另外，粘性土移栽的蔗苗，如遇春雨多时，土壤板结，通透性差，容易烂根、分蘖少，易长侧芽，成茎率低。这些情况下，育苗移栽的比不上种茎直播的产量高。根据前人不同试验点的研究，结果表明，春旱苗的成活率只有57.6%，比种茎直播减少14.8%[23]。这可说明，育苗移栽要认真掌握好移栽的苗龄、天气、移栽技术，才能发挥育苗移栽的增产效果。

5.2 育苗移栽易伤根

早期育苗移栽只要是通过苗床育苗，起苗时容易伤根、伤苗、伤叶，移栽后需10～15天的返青滞长期。营养杯(钵)或秧盘育苗能减少伤根，但如没有及时移栽，苗根向下根扎，移栽时也会容易伤根。

5.3 人工育苗成本高

甘蔗单芽育苗过程涉及田间种茎繁育、种茎收获、装车、运输、卸车、砍种、育苗、起苗、种植等流程，人工育苗经本课题组进行试验和测算结果如下：育苗成本=种茎成本0.05元/芽+收获0.01元/芽+运输成本 0.003元/芽+育苗盘 0.001元/芽+育苗成本(砍种、装育苗、盖营养土、管护等)0.21元/芽+损耗0.02元/芽=0.294元/芽。如果按30000～37500株/hm2计算，则种苗成本为 8820～11025元/hm2，这样比传统农民自留种要高1320～3525元/hm2。

6 甘蔗育苗移栽发展方向

6.1 因地制宜进行育苗移栽

因地制宜进行育苗移栽：一是水源条件差的蔗区以育长壮芽移栽为好，建议用体积较大的营养杯育苗，这样能最大限度保护根系，移栽后容易成活，减少返青滞长期，生长快，较齐苗。二是水源条件好的蔗田，以育小苗为主，移栽时及时淋水，能促进多分蘖，快分蘖，成茎率高，有效茎数多，充分发挥育苗移栽的增产效果。三是结合现有的甘蔗良种繁育基地建立育苗移栽生产线，这样在种茎收获、砍、运等环节能进一步降低生产成本。

6.2 建立抠芽育苗自动化生产线

研制出甘蔗种茎割堆机[27]的基础上，利用无损伤剥叶机进行剥叶，然后通过人工AI自动切芽，无芽的蔗茎或抠芽后剩余蔗茎进入回收流水线，进入自动装车后入糖厂榨糖。完好种芽进入自动消毒和包衣后风干，然后自动流向机器人工位待上秧盘，机器人自动把蔗芽投入秧盘，秧盘自动盖土，成品秧盘机器人自动码垛后装车运走育苗(图1)。

图1 生产工序流程图

6.3 研发甘蔗育苗移栽专用机械

从1964年开始，美国“璐州省立大学”的实验农场，使用一种荷兰型单行甘蔗实生苗移植机，1967年夏威夷蔗农协会试验场，研制成单行甘蔗育苗移植机，将预先育好的蔗秧植于缺株的宿根蔗田，补植后的蔗秧生长和宿根蔗同时成熟[28]。而我国移栽机主要是针对蔬菜种植研发的，自动蔬菜移栽机已成为现在蔬菜种植主要方式，且实现取苗装置自动蔬菜移栽机的为核心部件，主要负责苗钵的夹取和投放[29]。但是国内甘蔗移栽机要是直接应用蔬菜移栽机或根据其原理进行设计生产，机械在南方特别是广西蔗区的粘性土来说适应性不强。近年来，广西百域机械公司、广西双高农机有限公司等也针对性研发出甘蔗苗的移栽专用机械，但还存在漏种、堵苗、种植过浅等问题，导致种植后还需要人工跟在后面扶苗和补苗，而且没有种植沟导致甘蔗生长后容易倒伏。因此，上述问题必须结合我国甘蔗主产区土壤类型、地形地貌研发出适宜的甘蔗种苗移栽专用机械。