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机械种植不同行距对甘蔗农艺与经济性状的影响

2017-07-01李纪潮+董永威+韦杰权+韦方志+阮春芳+

农业研究与应用 2017年3期
关键词:农艺性状行距甘蔗

李纪潮+董永威+韦杰权+韦方志+阮春芳+韦承坤+农宏臻

摘 要:为了探寻机械种植下甘蔗对行距适应性的最佳模式,使农机与农艺相结合,为促进甘蔗高产提供科学依据,以柳城05/136为供试甘蔗品种,于2015年1月开始下种,采用机械种植作业,设4个不同行距(1.1、1.3、1.5、1.7 m)处理,调查甘蔗农艺性状、产量指标及品质等指标并进行分析。结果表明,机械种植下不同行距处理,在出苗数、株高、伸长量、根系活力指标中,1.1 m处理均高于其他处理,且随行距加宽呈现递减的趋势,而叶绿素含量1.7 m处理在生长前期显著高于其他处理。产量品质指标方面,各处理茎长及茎径之间并无显著性差异,而有效茎数及产量存在显著性差异,1.1 m产量最高,且品质较好。对于甘蔗品种柳城05/136,在1.1 m行距种植表现出较大优势,可应用到甘蔗机械化生产中。

关键词:甘蔗 行距 农艺性状 产量性状 品质性状

甘蔗是广西的支柱产业,全区糖蔗种植面积约为100万hm2,列全国首位。在蔗区,蔗农劳动力的紧缺、植蔗生产成本大幅上涨和生产效益降低的局面,对蔗糖产业造成极大的冲击[1]。甘蔗机械化种植包括了开沟、施肥、斩种、排种、覆土、施药、地膜覆盖等多道作业程序,是保证甘蔗高产的重要环节,尤其是近年广泛推广的地膜覆盖技术,促进甘蔗增产增收的同时也降低了甘蔗种植的成本和劳动强度[2]。

而我国现行的甘蔗种植行距多为 60~90 cm,難以适应未来机械化发展的需要[3-4]。而对于宽行距种植甘蔗,可以改善蔗地通风透光条件,提高光能利用率,还方便甘蔗机械作业,提高工作效率和经济效益。谭显平研究认为1.2 m行距是甘蔗表现最好的行距,其甘蔗产量和含糖量都有明显增长[5]。陈桂芬研究表明,不同的甘蔗品种对宽行距种植都具有良好的适应性,行距为1.3~1.4 m时,甘蔗产量略有提高[6]。裴铁雄研究表明,适应大中型机械耕作的1.4 m行距处理有利于桂糖97-69蔗茎的伸长和增粗[7]。韦日阵的研究指出1.2 m、1.3 m行距的种植规格,较适宜在甘蔗机械化生产上推广应用[8]。罗亚伟等研究指出,在1.4 m行距下种植甘蔗,其农艺性状、蔗茎产量、甘蔗糖分和经济效益各方面综合表现优于常规行距[9]。农浩智等也认为,在1.1~1.4 m行距范围内,行距越宽,甘蔗产量越高[10]。然而,由于甘蔗的机械种植是下种、施肥、盖膜等作业一次性完成,在土壤含水量、发芽速度、出苗数等方面均与传统人工种植的甘蔗有较大的差别,因而也会导致与传统模式不同,而目前关于适宜机械种植的行距模式研究少有报道。笔者结合实地经验,采取机械化种植下不同种植行距的处理方法,对甘蔗出苗率、株高、产量性状、品质性状等进行研究,旨在了解适宜机械化种植在不同行距下品种的适应性,为农机与农艺相结合,促进甘蔗高产提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地状况及材料

试验于2015年1月至2015年12月在广西武鸣区进行。供试土壤为粘质壤土,耕作层0~15 cm,土壤pH值为6.09,有机质含量22.12 g/kg,碱解氮295.26 mg/kg,速效磷43.87 mg/kg,速效钾154.23 mg/kg。

供试甘蔗品种选用广西主栽品种柳城05/136,大豆品种为广西品种桂春104 号,属南方春大豆早熟品种,春植生育期。多功能甘蔗种植机,型号为2CZ-2,由南宁五菱桂花车辆有限公司生产。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计,单因素测试,机械种植下设T1:1.1 m、T2:1.3 m、T3:1.5 m、T4:1.7 m 4个不同行距处理,每个处理种植5行,行长10 m,重复3次。于2015年1月下种,下种量约为600 kg/667m2, 12月23日砍收甘蔗。各处理之间除种植行距差异外,其余的栽培措施除草、培土、施肥等管理均按常规。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 农艺性状调查

于甘蔗苗期(2015年3月14日)开始,每隔7 d统计各处理的出苗数。每隔20 d统计各处理的株高指标,每个小区定点测量30株取平均值,分析甘蔗的生长动态。于甘蔗砍收前(2015年12月23日)统计各试验小区茎长、茎径、有效茎数,以及在收获时将各处理小区收获的甘蔗称重,并折算各处理原料蔗产量。

1.3.2 叶绿素及根系活力

于整个生长时期,每隔1个月测各处理的叶片(+1叶)叶绿素含量及根尖根系活力。其中,叶绿素含量采用丙酮乙醇混合液浸泡法,根系活力采用氯化三苯基四氮唑法(TTC法)测定。

1.3.3 原料蔗品质分析

每个处理取6条有效茎送当地糖厂化验室分析甘蔗品质,包括甘蔗蔗糖分、蔗汁锤度、糖度和视纯度。

1.3.4 产量及经济效益测算

甘蔗砍收时分别对各小区甘蔗进行实收测产和常规考种,实际称重计算产量,蔗糖理论产量= 原料蔗理论产量×平均甘蔗蔗糖含量;产品收益按当年( 榨季) 甘蔗的市场价格计算经济效益: 2015~2016年原料蔗500 元/t,蔗糖7000元/t 。

1.4 数据处理

采用Excel 2003软件进行数据整理和作图,采用SPSS 15.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 机械种植下不同行距对甘蔗出苗数的影响

出苗率是整个生育时期的开始,是全苗和齐苗是生长发育的基础,也是高产的重要保障。由表1所示,各处理出苗数随行距加宽呈现降低的趋势,整个苗期1.1 m处理出苗数均高于其他处理,且在3月14日和3月20日的调查中,与1.7 m处理存在显著性差异,2个测量日1.1 m处理较1.7 m处理增幅分别为42.31 %、17.05 %,而1.3 m与1.5 m处理间并无明显差异。最后的定苗期,4个处理的出苗数排序为1.1 m>1.3 m>1.5 m>1.7 m,以1.1 m的出苗数最多,但各处理出苗数呈平均,不存在显著差异。实验表明,机械种植下甘蔗出苗数随着间作行距的增大,呈现降低趋势。

2.2 机械种植下不同行距对甘蔗株高的影响

甘蔗株高是构成甘蔗产量的主要因子之一,受光照、水分和温度等环境因素的影响。分别于4月4日、4月24日、5月15日、6月5日、6月25日整个生长时期,每隔20 d定株调查各处理的株高(结果见表1),计算蔗株伸长量。由表1结果可知,在整个生长时期,伸长量呈现先升高后降低的趋势,而各处理生长前期株高指标并无显著性差异。1.1 m处理株高在整个生长期均高于其它处理,伸长量也略高于其它处理,在生长期末期1.1 m處理株高与1.7 m处理存在显著性差异。在5月15日、6月5日、6月25日指标中,1.1 m处理的株高指标较1.7 m处理分别增幅22 %、17 %、18.6 %。在生长后期1.7 m处理与其它处理均呈显著性差异,株高较低。

2.3 机械种植下不同行距对甘蔗叶绿素的影响

叶绿素作为光合色素参与光合作用中光能的吸收、传递和转化,在植物光合作用中起着关键性作用,其含量的高低与光合作用强弱密切相关,正常情况下,叶绿素含量越高,植物的光合能力越强。如表2所示,整个生育期叶绿素含量呈先升后降的趋势,生育后期各处理叶绿素含量较低,数值均无显著性差异。而1.7 m处理在生长期前期与1.1 m处理呈显著性差异,随着行距的加宽呈增加趋势,这可能是因为宽行距种植甘蔗可获得更充足的光照,光合作用增强,叶绿素含量增高。但到生长期后期叶绿素含量下降,各处理之间叶绿素含量无明显差异。

2.4 机械种植下不同行距对甘蔗根系活力的影响

根系活力为根系新陈代谢的活动能力,是反映植株生长和根系吸收功能的重要指标。根系活力越大,其代谢吸收矿物营养和水分的能力越强。如表3所示,4月24日和5月27日,各处理之间根系活力均表现为1.1 m>1.3 m>1.5 m>1.7 m处理,随行距的加宽呈降低趋势。整个生育期,1.1 m处理的根系活力均显著高于其它处理。在4月24日,1.1 m处理的根系活力分别比1.3 m、1.5 m、1.7 m增幅18.5 %、35.9 %、39.7 %;在5月27日,1.1 m处理的根系活力分别比1.3 m、1.5 m、1.7 m增幅14.2 %、17.4 %、27.2 %;在6月25日,1.1 m处理的根系活力分别比1.3 m、1.5 m、1.7 m增幅10 %、9.6 %、21.6 %。结果可知,根系活力随行距的增加而减弱,这可能是因为机械化种植盖膜的效应,行距越窄土壤温度较高,土壤水分肥力较集中,根系随之发达。

2.5 机械种植下不同行距对甘蔗产量的影响

甘蔗产量是指收获时的单位面积蔗茎产量,单位面积产量是由单位面积的有效茎数和平均单茎重构成,而单茎重是由蔗茎的茎长和茎径等因素决定。如表4所示,机械种植不同行距对甘蔗产量性状的影响不同。

茎长在不同行距处理的表现为1.1 m>1.3 m>1.5 m>1.7 m,其中1.1 m处理的甘蔗平均茎长为297 cm,1.3 m、1.5 m、1.7 m处理的平均茎长较1.1 m处理分别减幅1.01 %、1.35 %、3.03 %,方差分析结果显示各处理间没有显著性差异。

茎径在不同行距处理的表现为1.5 m>1.7 m>1.3 m>1.1 m,其中1.1 m处理的甘蔗平均茎径大小为27.2 mm,1.3 m、1.5 m、1.7 m比1.1 m处理增幅0.74 %、4.78 %、4.04 %,在茎径指标方面,宽行距表现出较大的优势,说明宽行距种植有助于促进蔗茎增粗。

有效茎数在不同行距处理的表现为1.1 m>1.5 m>1.3 m>1.7 m,随着行距的加宽而降低,但各处理间无显著性差异。其中1.1 m处理最高,甘蔗每667 m2有效茎数为4220条,而1.7 m处理有效茎数最低,分别与1.1 m、1.5 m、1.3 m处理呈显著性差异,1.1 m处理较1.7 m有效茎数增幅26.7 %,说明行距越宽有效茎数随之减少,且1.7 m降幅较大。

产量在不同行距处理的表现为1.1 m>1.5 m>1.7 m>1.3 m处理,1.1 m处理的产量值为6091.34 kg/667 m2,以1.1 m处理为对照,1.3 m处理每667 m2减产526.38 kg,减幅为8.64 %;1.5 m处理减产218.57 kg,减幅为3.6 %;1.7 m处理减产1110.14 kg,减幅为18.2 %。方差分析结果显示,1.1 m、1.3 m、1.5 m处理分别与1.7 m处理存在显著性差异,1.5 m处理产量略高于1.3 m产量,有效茎数及茎长2处理间并无较大差异,而1.5 m处理的茎径较粗,可能因为行距加宽,光合作用增强,糖分积累物质较多,单茎重增加,但超出一定范围随之减弱。1.7 m处理产量最低,产值按2015~2016年当季原料蔗500 元/ t计算,1.1 m处理甘蔗比1.7 m处理产值高出8350元/hm2。

2.6 机械种植下不同行距对甘蔗品质性状的影响

甘蔗是制糖的原料,糖厂对甘蔗的产量有要求,同时对蔗茎的蔗糖分和非糖分及纤维分有一定规范。甘蔗糖分是甘蔗品质最重要的指标之一,甘蔗蔗糖产值是产量与糖分的综合体现,是甘蔗高糖高产栽培的最重要的目标。由表5品质性状所示,各处理甘蔗的蔗糖分含量表现为1.7 m>1.5 m>1.1 m>1.3 m,其中1.7 m处理蔗糖分含量最高为15.58 %,与1.7 m处理相比,1.1 m、1.3 m、1.5 m分別减幅2.3 %、5.5 %、1.1 %。不同行距处理甘蔗的蔗汁锤度表现为1.7 m>1.5 m>1.1 m>1.3 m处理。其中1.7 m处理蔗汁锤度为21.02 %;各处理甘蔗的蔗汁糖度表现为1.7 m>1.5 m>1.1 m>1.3 m处理;各处理甘蔗的蔗汁视纯度表现为1.3 m>1.1 m>1.7 m>1.5 m处理。

而蔗糖产量表现为1.1 m处理最大,达到13.91 t/hm2,1.7 m处理最低为11.64 t/hm2,按当年蔗糖7000元/t 计算,1.1 m处理较1.7 m处理收益高出1.58万元。不同行距处理就蔗汁品质而言,1.7 m处理占优势,但因1.1 m处理产量最大,因此1.1 m蔗糖产量最高。

3 讨论

甘蔗种植机械化是能1次性完成开沟、施肥、切种、摆种、施药、覆土、盖膜、镇压等全套工序,是提高甘蔗生产效率的重要环节,也因此会与传统人工种植模式不同。广西因特殊的丘陵地势,山多坡大,日常种植行距在60~90 cm,种植行距过窄。而机械化对于人工短缺,节省成本且势在必行,按目前的标准和正常作业效率计算,机械种植成本为567元/hm2,人工种植成本最少需要1350元/hm2,机械种植成本比人工种植减少774元/hm2 [11],而农机与农艺相结合一直是全程机械化解决的瓶颈。甘蔗宽行种植,一方面可以改善蔗地通风透光条件,提高光能利用率,另一方面方便甘蔗机械使用,减少机械对甘蔗根系损伤和对蔗田土壤的破坏,此外还具有涵养水土,促进甘蔗生长和糖分积累,进而增加甘蔗产量,提高甘蔗糖分和公顷产糖量的作用[12-13]。

3.1 机械种植不同行距对甘蔗农艺性状的影响

农艺性状和产量有密切关联,出苗数的高低决定着蔗田幼苗群体的大小,对后期有效茎数影响很大,有效茎数是决定甘蔗产量高低的重要因素之一。

本试验农艺性状指出,整个苗期1.1 m处理的出苗数均高于其它处理,且在前期与1.7 m处理存在显著性差异,呈现行距越宽出苗数越低的趋势。对株高指标方面,各行距处理的株高情况在4月份没有表现出明显差别,5月份后表现为1.1 m处理株高指标均高于其它处理,且伸长量也略高于其它处理。此时株高和行距宽窄情况呈负相关,与冯奕玺[13]等人的实验论据相似,可能由于在同等宽度地膜覆盖下,窄行距的地膜覆盖率比宽行距更高,保水、保温、保肥效果更好,加之窄行距的通风透光率也比宽行距低,行间土壤水分的损失也较低,从而形成保水、保温、保肥的小生态环境,改善甘蔗土壤微环境促动各芽萌动发株并加速生长。

3.2 机械种植不同行距对甘蔗叶绿素及根系活力的影响

而不同行距处理对叶绿素含量方面的影响,整个生育期叶绿素含量均呈现先升高后降低的趋势,而在4个处理间,1.7 m处理在生长期叶绿色含量均略高于其他处理,且与在前期与1.1 m处理呈显著性差异,叶绿素含量随着行距的加宽呈增加趋势,这可能是因为宽行距种植甘蔗可获得更充足的光照,光合作用增强,叶绿素含量高。且不同行距处理中,甘蔗蔗汁糖分含量也表现为1.7 m>1.5 m>1.1 m>1.3 m处理,说明在一定范围内行距加宽,光合能力越强,光合产物越多。

对根系活力方面,不同行距处理下,1.1 m处理各时期的根系活力均高于1.3 m、1.5 m、1.7 m处理,在3次取样实验中,1.1 m处理的根系活力分别比1.7处理高出39.7 %、27.2 %、21.6 %,可知,1.1 m行距处理根系活力旺盛,根部吸收养分能力强,可能与1.1 m处理株高伸长速度快呈正相关。这可能由于机械作业种植覆膜一体化,行距越小,覆膜所产生的提高土壤温度、保水保湿保肥的作用更明显,为作物生长发育创造了有利条件,根系随之发达,且在试验地中1.1 m处理甘蔗表现出倒伏量相对较小。

3.3 机械种植不同行距对甘蔗产量品质的影响

在收获时产量性状方面,不同行距处理甘蔗茎长的表现为1.1 m>1.3 m>1.5 m>1.7 m,但方差分析结果显示各处理间没有显著性差异。甘蔗有效茎数一般随着甘蔗行距的加宽而有所减少,有效茎数是对蔗茎产量影响最大的产量因子[13]。不同行距处理对甘蔗有效茎数的表现为1.1 m>1.5 m>1.3 m>1.7 m,这与人工种植情况下有效茎数随行距的增加而减少的结果有差别。可能与甘蔗种植机的性能尚不稳定,操作人员的也不够熟练,导致了机械下种不够均匀,下种量也不稳定。

在茎径指标方面,宽行距表现出较大的优势,说明宽行距种植有助于促进蔗茎增粗,且与株高指标呈负相关关系。可能因为同化物分配原理,糖分同化物物质向上运输分配和横向分配,行距的增加使甘蔗横向生长空间增大,行间光、热等资源分配改变,促进了成茎和茎粗的增加。而也可能是因为受到光强的影响,随甘蔗行距的增加甘蔗受到的光照增强,甘蔗植株的株高随光照强度的增加而降低的,但却有利于促进甘蔗分蘖和茎径的增粗。

不同行距处理对甘蔗产量表现为1.1 m>1.5 m>1.7 m>1.3 m处理,1.1 m较1.7 m处理每666.67 m2减产1110.14 kg,减幅为18.2 %。在实验中,各处理的甘蔗茎长、茎径没有显著性差异,而有效茎数因子存在显著差异,导致各处理产量之间的明显差异。而甘蔗是制糖的原料,糖厂的生产中除了注重蔗茎产量外,还要求蔗茎有足够的蔗糖分和非糖分及纤维分,甘蔗蔗汁锤度越高,甘蔗品质越好。研究结果表明,甘蔗品质在宽行距表现较优,蔗汁锤度、糖度和甘蔗含糖量均为1.7 m处理最高,这与晏祥玉[14]研究结果一致。但蔗糖产量1.1 m处理最高,且是1.7 m处理的1.3倍,增幅21 %。可见,行距的变化主要调控株高、茎径、单位面积有效茎数、以及调控单位面积产量,产量的降低直接导致单位面积产糖量的降低。

4 结论

机械化种植不同行距的4个处理下,1.1 m处理的苗期出苗数均高于其他处理,在株高及伸长量方面,1.1 m处理也显现出优势,且根系活力最为旺盛,蔗糖产量最高。但在产量性状上,在茎长茎径没有优势,但有效茎数上占优势,因此产量居高,由此可见,有效茎数和单茎重对甘蔗产量的影响比茎长和茎径明显。可得,在机械化种植生产中,应根据甘蔗的品种特性、设置合理的种植行距、建立合理的群体密度,使甘蔗个体与群体间相互协调发展、获得较多的有效茎数、较高的单茎重,最终使甘蔗达到高产的要求。由此可得,对于柳城05/136品种在1.1 m行距种植甘蔗在多方面上表现出更大的优势,可应用到甘蔗机械化生产中。

参考文献

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