張 靜,楊 昆,吳才文,趙培方,夏紅明,昝逢剛,姚 麗,覃 偉,趙麗萍,陳學(xué)寬,劉家勇,趙 俊

(云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室, 云南開遠 661699)

0 引言

甘蔗是我國重要的糖料作物,蔗糖是我國發(fā)展必不可少的戰(zhàn)略物資之一,其產(chǎn)量占我國食糖總產(chǎn)量的90%以上[1-3]。品種是支撐蔗糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本保障和重要根基,也是提高單位土地面積產(chǎn)出的核心技術(shù)。作為世界第三大產(chǎn)糖大國,我國甘蔗生產(chǎn)成本遠高于第一產(chǎn)糖大國巴西,究其原因,除巴西耕地成本低、土壤和生態(tài)條件好且采取全程機械作業(yè)外,其品種宿根性強、宿根年限長也是最主要的原因之一[4]。在我國,大約60%～70%的食糖生產(chǎn)成本用于原料蔗生產(chǎn)。與新植甘蔗相比,宿根甘蔗具有早生快發(fā)、封行快、省肥、節(jié)省種苗和整地費用、前期管理成本低和早熟等一系列優(yōu)點[4]。在印度,宿根蔗成本相較新植低了20%～30%[5],但由于宿根蔗的產(chǎn)量較低[5-7],印度宿根蔗一般只保留1—2年[8],這也導(dǎo)致印度的甘蔗生產(chǎn)成本相對較高。在巴基斯坦,宿根作物可以節(jié)省的成本從過去的25%～30%[9]提高到現(xiàn)在的30%～40%[10]。在中國,宿根甘蔗的比例很高。在廣西和云南這兩個我國甘蔗主產(chǎn)區(qū),宿根蔗分別占甘蔗產(chǎn)量的50%～60%和70%。然而,由于品種的宿根性較差,除廣東湛江外,一般都采用“一新兩宿”的種植制度,廣東湛江受蟲害和黑穗病的影響,僅采用“一新一宿”。因此,宿根年限短被認為是我國甘蔗生產(chǎn)成本高的主要原因[4]。而隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,農(nóng)村勞動力流失,勞動力成本上升將進一步拉大宿根蔗和新植蔗之間的成本差距。因此,為降低甘蔗生產(chǎn)成本,加快推進我國蔗糖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在持續(xù)推進探索甘蔗機械化生產(chǎn)的同時,還應(yīng)不斷選育宿根性好的高產(chǎn)高糖甘蔗新品種,通過宿根栽培提高甘蔗種植效益。高產(chǎn)、高糖、宿根性強、耐寒、耐旱、抗倒伏等一直是育種家們選育甘蔗新品種的目標性狀,育種家們瞄準這些性狀,選育出了一批批優(yōu)秀甘蔗新品種,并逐漸完成了以‘柳城05136’、‘桂糖42號’、‘云蔗0551’、‘云蔗081609’、‘粵糖 93-159’為主的甘蔗品種更新[11]。為避免長期大面積種植單一品種帶來的甘蔗種性退化和病蟲害流行問題,同時提高糖廠的入榨效率,需要在蔗區(qū)布局不同熟期的品種,因此,甘蔗育種是個永恒的工作。此外,全國不同育種單位先后選育出一批待推廣應(yīng)用的甘蔗品種,如‘桂糖96-167’[12]、‘桂糖31號’[13]、‘中糖1號’[14]等為代表的強宿根新品種和以‘云蔗072800’[15]、‘云蔗072178’[16]、‘云蔗081095’[17]等為代表的抗旱品種等,為蔗糖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了保障。為促進蔗糖產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,結(jié)合云南地域特性,亟需針對宿根栽培要求,選育出具備高產(chǎn)、高糖、宿根性好,抗旱性好的甘蔗新品種。以‘桂糖96-167’為母本,以‘崖城93-26’為父本進行有性雜交,開展系統(tǒng)選育研究,選育出高產(chǎn)、高糖,宿根性好,抗旱性強的甘蔗新品種,為云南和中國蔗糖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供品種支持。

1 材料與方法

1.1 選育過程

‘云蔗101666’是云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所經(jīng)“五圃”選育程序,結(jié)合旱地甘蔗選育技術(shù)選育而成的甘蔗新品種。該品種以‘桂糖96-167’為母本,以‘崖城93-26’為父本(圖1),于2009/2010雜交季配制雜交組合,并委托海南甘蔗育種場雜交獲得雜交種子,2010年在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所培育獲得實生苗,并于當年定植,2011年經(jīng)宿根雜種圃優(yōu)選,選育編號為‘云蔗101666’。2012—2016年先后經(jīng)選種圃、鑒定圃、預(yù)備品比、品比試驗,該品種田間綜合表現(xiàn)發(fā)株勢強、宿根性好、蔗莖均勻、有效莖多,高產(chǎn)高糖、抗旱耐貧瘠。2017年推薦參加云南省第十五輪區(qū)域化試驗,通過分析3年(一新兩宿)的區(qū)試試驗數(shù)據(jù),對‘云蔗101666’的農(nóng)藝、工藝性狀及區(qū)域適應(yīng)性進行評價。

圖1 云蔗101666系譜圖Fig.1 Pedigree of Yunzhe 101666

1.2 特征特性概述

1.2.1 植物學(xué)特征

蔗莖均勻,株型緊湊直立,中至中大莖,節(jié)間曝光后紫色,曝光前紅紫色,節(jié)間圓錐形,Z字形排列無或很微,蠟粉帶明顯;芽卵圓形,芽尖達生長帶,芽基與葉痕分離;內(nèi)葉耳為披針形,外葉耳退化,葉鞘57號毛群少,葉片較窄,脫葉性好。

1.2.2 農(nóng)藝特性

‘云蔗101666’出苗好,分蘗強,前期生長快,成莖率高,有效莖82 620條/hm2,蔗莖均勻整齊,株型緊湊直立,平均株高261 cm,莖徑約2.76 cm,單莖重1.61 kg。為中早熟、高產(chǎn)、高糖品種,其抗旱性強,宿根性好,中抗黑穗病和條紋花葉病,感高粱花葉病。適宜在海拔900～1400 m甘蔗產(chǎn)區(qū)中等以上肥力的的旱坡地、臺地種植,在水肥條件較好或有灌溉條件的水田、壩地、緩坡地種植,增產(chǎn)增糖效果更佳。

2 試驗結(jié)果

2.1 主要農(nóng)藝性狀

2.1.1 出苗與分蘗

由表1可見,‘云蔗101666’新植平均出苗率達54.66%,較對照‘新臺糖22號’增加17.38%;宿根第一年發(fā)平均株率147.97%,第二年192.79%,發(fā)株率逐年增加,宿根平均發(fā)株率170.38%,較‘新臺糖22號’(143 .03%)增加19.16%,宿根發(fā)株率高。對照‘新臺糖22號’一新兩宿的平均分蘗率為90.57%,‘云蔗101666’的分蘗強,雖然分蘗率逐年下降(由120.20%下降至83.57%),但平均分蘗率可達102.40%,相較于‘新臺糖22號’提高了13.06%。

表1 云蔗101666的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)Table 1 Performance in agronomic traits of Yunzhe 101666

2.1.2 蔗莖產(chǎn)量構(gòu)成因子

‘云蔗101666’的平均株高261 cm,與對照‘新臺糖22號’相當(262 cm),株高適中利于抗倒伏;平均莖徑2.76 cm,較‘新臺糖22號’增加5.75%,差異顯著,屬中至中大莖種;平均有效莖8.26 萬條/hm2,較‘新臺糖22號’增加了9.99%,呈現(xiàn)極顯著差異。

2.2 主要經(jīng)濟性狀

2.2.1 蔗莖產(chǎn)量

總體來看,‘云蔗101666’的蔗莖產(chǎn)量雖呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(表2),但其平均蔗莖產(chǎn)量達121.32 t/hm2,比對照‘新臺糖22號’增產(chǎn)22.50%;其中新植蔗蔗莖產(chǎn)量128.59 t/hm2,比對照增產(chǎn)24.05%;第1年宿根蔗莖產(chǎn)量124.41 t/hm2,比對照增產(chǎn)25.50%;第一年宿根蔗莖產(chǎn)量110.97 t/hm2,比對照增產(chǎn)17.63%。從植期和試驗地點來看(圖2),無論是新植還是宿根,‘云蔗101666’的最高蔗莖產(chǎn)量記錄均出現(xiàn)在德宏試驗點;開遠市2019年(2年宿根)出現(xiàn)嚴重旱情導(dǎo)致甘蔗減產(chǎn),故2019年‘云蔗101666’在開遠點出現(xiàn)了蔗莖產(chǎn)量最低試驗記錄。

表2 云蔗101666的蔗莖產(chǎn)量、糖產(chǎn)量Table 2 The cane yield and sugar yield of Yunzhe101666

圖2 不同植期及試驗地點蔗莖產(chǎn)量的差異Fig.2 Difference of cane yield in different planting periods and regions

由圖2A可見,‘云蔗101666’在開遠點除去2019年(2年宿根))干旱造成減產(chǎn),新植和1年宿根的蔗莖產(chǎn)量沒有顯著差異;保山點新植和宿根之間蔗莖產(chǎn)量沒有顯著差異,但是1年宿根和2年宿根差異顯著;勐海試驗點新植和宿根之間蔗莖產(chǎn)量差異顯著,但是兩年宿根產(chǎn)量差異不顯著;在臨滄試驗點3年的蔗莖產(chǎn)量無顯著差異,說明該品種在開遠、保山、勐海、臨滄具有較好的穩(wěn)產(chǎn)性;德宏試驗點1年宿根的產(chǎn)量下降,原因可能是德宏州機械收獲導(dǎo)致地下芽受損,影響宿根發(fā)株;從總體看,德宏試驗點3年間的蔗莖產(chǎn)量差異顯著,但是產(chǎn)量在4個試驗點中穩(wěn)居第一,具有好的豐產(chǎn)性。新植甘蔗在開遠和保山兩地的產(chǎn)量沒有顯著差異(圖2B),但是在德宏和勐海,‘云蔗101666’新植蔗產(chǎn)量有明顯的增加或減少,臨滄試驗點新植蔗產(chǎn)量居于保山和勐海之間,與兩地無顯著差異;勐海和臨滄第一年宿根蔗產(chǎn)量無顯著差異,另外3個點間無明顯差異,且顯著高于勐海和臨滄;宿根第二年開遠點受旱災(zāi)影響產(chǎn)量明顯減少,但與臨滄點沒有顯著差異,德宏點產(chǎn)量穩(wěn)居第一,保山、勐海、臨滄的蔗莖產(chǎn)量無顯著差異但顯著低于德宏試驗點。

2.2.2 糖產(chǎn)量

2017—2019年,在全省甘蔗新品種區(qū)域化試驗中,‘云蔗101666’平均糖產(chǎn)量18.67 t/hm2,比對照‘新臺糖22號’增產(chǎn)29.20%(表2),糖產(chǎn)量明顯提高。其中:新植糖產(chǎn)量19.32 t/hm2,比對照增產(chǎn)31.34%;1年宿根蔗糖產(chǎn)量19.67 t/hm2,比對照增產(chǎn)36.10%;2年宿根蔗糖產(chǎn)量17.03 t/hm2,比‘新臺糖22號’增產(chǎn)20.78%。

從各試驗點的結(jié)果(圖3A)來看,開遠試驗點新植蔗和1年宿根蔗的糖產(chǎn)量沒有顯著差異,2年宿根蔗顯著減產(chǎn);保山、德宏和臨滄3個試驗點3年的糖產(chǎn)量沒有顯著差異,具有很好的穩(wěn)產(chǎn)性和豐產(chǎn)性;臨滄宿根1年宿根蔗的糖產(chǎn)量有所增加,但不顯著;勐海點新植蔗的糖產(chǎn)量顯著低于1年宿根,2年宿根的糖產(chǎn)量處于新植和1年宿根之間,無顯著差異,兩年宿根間的糖產(chǎn)量無顯著差異。

圖3 不同植期及試驗地點的糖產(chǎn)差異Fig.3 Difference of sugar yield in different planting periods and regions

從植期來看(圖3B),新植‘云蔗101666’在開遠和保山兩地的糖產(chǎn)量無顯著差異,與之相比,德宏點的糖產(chǎn)量顯著增產(chǎn),而勐海和臨滄顯著低于開遠、保山和德宏;1年宿根在勐海和臨滄兩點的糖產(chǎn)量較低,另外3個試驗點間沒有顯著差異。2019年(2年宿根)開遠點因蔗莖產(chǎn)量大幅下降導(dǎo)致其糖產(chǎn)量下降,但與勐海和臨滄相比無顯著差異;勐海與保山兩試驗點的糖產(chǎn)量無顯著差異,德宏點顯著高于其他4個試驗點。

2.3 主要工藝性狀

2.3.1 蔗糖分

通過對5個試驗點3年檢測數(shù)據(jù)的分析(表3)可以看到,除了宿根第2年蔗糖分在3月出現(xiàn)了小幅度的下降,新植和1年宿根‘云蔗101666’的蔗糖分從11月到次年3月一直穩(wěn)步上升,且高于對照‘新臺糖22號’;從一新兩宿的統(tǒng)計結(jié)果來看,11月至次年3月‘云蔗101666’的平均蔗糖分分別為:12.80%、14.97%、16.26%、17.09%、17.37%,均高于對照‘新臺糖22號’。前期(11—12月)平均蔗糖分13.88%,比‘新臺糖22號’高0.64個百分點(絕對值);1—3月平均蔗糖分16.91%,顯著高出對照0.78個百分點(絕對值);全期平均蔗糖分為15.46%,比對照高出0.71個百分點(絕對值),表現(xiàn)出良好的早熟高糖特性。

表3 云蔗101666的蔗糖分Table 3 The Sucrose content of Yunzhe 101666

從試驗點的統(tǒng)計結(jié)果來看(圖4),新植‘云蔗101666’在保山試驗點蔗糖分最高,其次是臨滄,在開遠最低,德宏和勐海相當;1年宿根除保山之外的4個試驗點蔗糖分相較于新植蔗均有提高;2年宿根開遠點蔗糖分持續(xù)增高,保山試驗點的蔗糖分也提高并排名第一,另外3個試驗點的蔗糖分較1年宿根均出現(xiàn)下降,其中勐海降幅最大,蔗糖分最低。開遠點的蔗糖分逐年增加,故將2年宿根糖產(chǎn)量的減少歸因于干旱導(dǎo)致的蔗莖產(chǎn)量下降;保山的蔗糖分一直處于高位,一定程度上彌補了蔗莖產(chǎn)量低對糖產(chǎn)量的影響,而德宏點盡管在蔗糖分方面不突出,其蔗莖產(chǎn)量高產(chǎn)彌補了蔗糖分帶來的影響,所以該點的糖產(chǎn)量仍穩(wěn)居高位(圖3A);臨滄1年宿根蔗的蔗糖分顯著提升,所以當年的糖產(chǎn)量有所增加,但不顯著。勐海點的蔗莖產(chǎn)量雖然逐年增加(圖2A),但2019年的蔗糖分嚴重降低,所以該點新植蔗和2年宿根的糖產(chǎn)量無明顯差異,但明顯低于1年宿根。2年宿根‘云蔗101666’在開遠點的糖產(chǎn)量與勐海和臨滄相比無顯著差異(圖3B),這一年開遠因干旱蔗莖產(chǎn)量降低,勐海和臨滄的蔗糖分下降嚴重。

圖4 不同植期及試驗地點的蔗糖分差異Fig.4 Difference of sucrose content in different planting periods and regions

2.3.2 其他工藝性狀

甘蔗品種的工藝性狀直接影響著制糖企業(yè)的產(chǎn)糖率和經(jīng)濟效益[18],然而甘蔗品種種性的研究中,往往是甘蔗的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及抗逆性以及蔗糖分受到更多的關(guān)注[19-20]。盡管蔗糖分是甘蔗工藝性狀中的重要指標,但其與產(chǎn)糖率之間僅是間接關(guān)系,出汁率、重力純度、纖維分含量、還原糖高低以及甘蔗品種的耐砍曬轉(zhuǎn)化率等也與產(chǎn)糖率息息相關(guān)[13,21-22]。由表4可見,新植‘云蔗101666’的重力純度為86.33%,宿根蔗為86.76%,一新兩宿平均重力純度為86.62%,優(yōu)于對照‘新臺糖22號’;平均還原糖含量0.68%,比對照低0.11個百分點(絕對值);平均纖維分10.80%,低于對照(11.45%);平均出汁率為70.50%,超過對照(68.80%)。

表4 云蔗101666的品質(zhì)分析結(jié)果Table 4 The results of quality analysis of Yunzhe 101666

2.4 抗逆性

2.4.1 抗旱性

委托云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室對其抗旱性進行鑒定評價(見表5),結(jié)果表明:‘云蔗101666’株高傷害率為26.96%,產(chǎn)量損失率為35.36%,而同期‘新臺糖22號’受旱后株高傷害率為25.10%,產(chǎn)量損失率40.12 %,抗旱性綜合表現(xiàn)評定為抗旱性強。

表5 抗旱性鑒定結(jié)果Table 5 The identification results of drought resistance

2.4.2 抗病性

委托云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室進行甘蔗黑穗病、花葉病抗性鑒定結(jié)果表明:‘云蔗101666’甘蔗黑穗病發(fā)病率為16.60%,抗性級別為4級,抗性反應(yīng)型為中等(表6);經(jīng)人工接種鑒定,甘蔗條紋花葉病發(fā)病率為22.2%,抗性級別為3級,抗性反應(yīng)型為中抗,甘蔗高粱花葉病發(fā)病率為62.5%,抗性級別為4級,抗性反應(yīng)型為感病(表7)。田間試驗過程中未發(fā)現(xiàn)甘蔗稍腐病、甘蔗黃葉綜合癥等甘蔗病害。

表6 甘蔗黑穗病抗病性鑒定結(jié)果Table 6 The identification results of smut resistance in Yunzhe 101666

表7 云蔗101666甘蔗花葉病抗病性鑒定結(jié)果Table 7 The identification results of moasic resistance in Yunzhe 101666

3 主要栽培技術(shù)要點

‘云蔗101666’為中早熟、高產(chǎn)、高糖品種,其抗旱性強,宿根性好,脫葉性佳,適宜機械化種植與管理,適宜在云南德宏、版納、臨滄、富寧蔗區(qū)海拔900～1 400 m甘蔗產(chǎn)區(qū)中等以上肥力的的旱坡地、臺地種植,在水肥條件較好或有灌溉條件的水田、壩地、緩坡地種植,增產(chǎn)增糖效果更佳。春植、秋植、冬植均可種植。

主要栽培技術(shù)要點:‘云蔗101666’按照甘蔗常規(guī)種植管理,主要栽培要點:1.出苗好,分蘗強,種植行距以1～1.2 m為宜,畝下芽量8 000芽為宜;2.前期生長快,成莖率高,栽種時應(yīng)施足基肥、早施追肥,加強水肥管理,以滿足其生長需要;3.砍收后應(yīng)及時清理蔗園,做到早松蔸、早施肥,地膜覆蓋促進宿根蔗萌發(fā);4.宿根蔗推薦使用快鋤低砍,促進宿根萌發(fā)整齊一致,提高成莖率;5.品種易感黑穗病,中抗花葉病,可采取田間盡量清除黑穗病病株,以降低黑穗病對其危害;6.脫葉性好,種苗長距離運輸或搬運過程中應(yīng)注意避免種芽機械損傷。

4 討論與結(jié)論

‘云蔗101666’蔗莖均勻,中至中大莖,葉鞘57號毛群少,葉片較窄,脫葉性好;其新植和宿根的產(chǎn)量均高于對照‘新臺糖22號’,表現(xiàn)出高產(chǎn)特性,并且在開遠、保山、勐海、臨滄具有較好的穩(wěn)產(chǎn)性,在德宏則表現(xiàn)出良好的豐產(chǎn)性;從糖產(chǎn)量來看,‘云蔗101666’一新兩宿平均糖產(chǎn)量18.67 t/hm2,顯著高于對照,表現(xiàn)出良好的高糖屬性。從蔗糖分來看,‘云蔗101666’在1、2月的蔗糖分和后期的蔗糖分顯著高于‘新臺糖22號’,表現(xiàn)出中早熟特性。從抗逆性來看,‘云蔗101666’的干旱損失率為40.12 %,抗旱性綜合表現(xiàn)評定為抗旱性強;黑穗病發(fā)病率為16.60%,甘蔗條紋花葉病發(fā)病率為22.2%,甘蔗高粱花葉病發(fā)病率為62.5%,綜合表現(xiàn)為中抗黑穗病和條紋花葉病,感高粱花葉病。田間試驗過程中未發(fā)現(xiàn)甘蔗稍腐病、甘蔗黃葉綜合癥等甘蔗病害。

宿根性是甘蔗特有的重要特性,對甘蔗的生產(chǎn)具有重要的作用[14]。研究者們對甘蔗宿根性的描述不同,但核心是相似的,即宿根蔗的宿根年限長,產(chǎn)量下降幅度越小,宿根性就越強[4]?！普?01666’2年宿根的蔗莖產(chǎn)量達110.97 t/hm2,為新植產(chǎn)量的86.3%;糖產(chǎn)量為17.03 t/hm2,為新植的88.15%。宿根性強的指標性性狀包含了甘蔗根殘茬/殘茬的形態(tài)指標以及直接影響蔗莖產(chǎn)量和糖產(chǎn)量的性狀,如新植蔗的有效莖數(shù)、芽活力、根系活力、蔗莖產(chǎn)量、糖產(chǎn)量級分蘗率等[4]。研究表明,宿根性強的甘蔗品系在新植蔗中表現(xiàn)出出苗快、出苗率和分蘗率高,有效莖多[23-25]。新植‘云蔗101666’平均出苗率達54.7%,較對照‘新臺糖22號’增加17.38%;分蘗率120.2%,相比對照高56.92%;有效莖達8.26萬條/hm2。

綜上,‘云蔗101666’是以桂糖‘96-167’為母本,以‘崖城93-26’為父本選育出來的中早熟、高產(chǎn)高糖品種,其抗旱性強,宿根性好,脫葉性佳,適宜在云南德宏、版納、臨滄、富寧蔗區(qū)海拔900～1 400 m甘蔗產(chǎn)區(qū)中等以上肥力的的旱坡地、臺地種植。