廣西甘蔗脫毒健康種苗原苗主莖重複扦插快繁技術
基金項目：廣西創新驅動重大專項(AA17202042-13)；廣西自然科學基金重點項目(2015GXNSFBA139011)；國家農業產業技術體系廣西甘蔗創新團隊專項(gjnytxgxcxtd-03)；廣西農業科學院項目（2018YT01,2018YM02）
陳榮發等
當前，我國甘蔗種莖來源主要是農民自選自留的甘蔗尾梢或糖料蔗全莖種，而甘蔗是無性繁殖作物，經多年連續無性留種種植後，多種病原物的反覆侵染並在蔗株內積累，抑制甘蔗正常生長，導致優良種性退化，質量和產量不斷下降，給生產造成極大的損失，嚴重威脅甘蔗產業安全（遊建華等，2001）。甘蔗脫毒健康種苗是採用甘蔗幼嫩心葉或莖尖分生組織培養，獲得的無病甘蔗植株。甘蔗脫毒健康種苗是甘蔗種苗質量保證的關鍵。因此，甘蔗健康種苗繁育和推廣應用對於消除農民自留種具有重要意義。甘蔗脫毒健康種苗具有生長速度快、分櫱力強、成莖率高、產量高、用種量少等優點，可加速甘蔗良種的快速繁殖，解決甘蔗因用種量大而消耗大量原料蔗的問題。目前巴西、美國等國家100%採用健康、無毒的蔗種。為了確保生產上應用甘蔗健康種苗，巴西還通過政府立法，在全國建立甘蔗脫毒健康種苗生產繁殖體系，要求生產上用的種苗必須是經過脫毒的健康種苗，蔗農不能自留蔗種，每個糖廠都必須建有自己的健康種苗生產車間和繁育基地（遊建華等，2001）。而我國甘蔗健康種苗覆蓋率還不到 10 %，制約的主要原因就是繁育速度慢和生產成本高兩大關鍵問題。實際上，甘蔗健康種苗一直以來是研究的熱點，研究內容涉及培養體系的優化和建立（劉家儀等，2014；陳敏敏和孫健，2015；Snyman et al., 2015; Bomfim et al., 2014; Dewanti et al., 2016; DInesh et al., 2016;Heringer et al., 2015; Sardar et al., 2016; Jamil et al., 2017; Kaur et al., 2018）、防褐化(武媛麗等，2013；楊柳等，2011；汪淼等，2016）、瓶內和瓶外生根技術（劉麗敏等，2009；Almida et al., 2005;Hou et al., 2010; Richard et al., 2015）、間歇浸沒式生物反應器(Lorenzo et al., 2001; Bernal & Machado,2008; Mordocco et al., 2009; Yang et al., 2010 ）等方面，貫穿了切取單芽—熱水處理—高溫催芽—挑取莖尖—誘導培養—增殖培養—生根培養整個過程。甘蔗健康種苗田間高效繁育方面在假植練苗、移栽種植、田間管理技術等也有較多研究，並總結出了一些種植管理的經驗與方法(沈萬寬等，2009；楊本鵬等，2010；李恆銳，2014；蔡文偉等，2016 ），但在健康種苗田間快速繁殖技術研究方面相對薄弱，特別是對於甘蔗健康種苗降低成本和加快繁育速度兩個核心問題研究較少，尚未得到很好解決。
扦插種植技術在林木(張錦春等，2018；張捷等，2019；朱佳等，2019 ）、花卉(陳怡超等，2018 ）、草業(劉青松等，2018 ）等植物上進行了相關研究，證明部分植物枝條具有生根發芽能力。因此，設想甘蔗是否可以扦插種植。早期，德宏州棉作試站開展了單芽斜放密植育苗，挖一條小溝將種苗密密地排在溝邊上，芽朝上，放種的斜度 60°~70°，獲得成功。因此，該研究擬通過甘蔗健康種苗主莖重複扦插移栽，解決目前甘蔗健康種苗存在生產成本高、生產周期過長、繁育速度慢等問題，為降低甘蔗繁育生產成本提供技術支撐。
1 材料與方法
1.1 試驗材料與處理
供試品種為桂糖 08-120 健康種苗原苗，由廣西農業科學院甘蔗研究所提供。
試驗於廣西崇左市扶綏縣雙高基地進行，所有試驗採取隨機區組排列，重複 3 次，小區為 5 行區，行長 10 m，行距 1.2 m，小區面積為 60 m 2 。土地進行深翻 30~ 40 cm，施入基肥 600~ 750kg·hm -2 ，移栽前 3~ 5 d 進行整地，按行距 100~ 120 cm 開植蔗溝，溝深 20~ 25 cm，溝底寬 15~ 20cm，溝底平整、細碎鬆土。主莖扦插試驗選取基部兩節伸長明顯的原苗，剪下主莖，剪去主莖葉片留下靠近葉耳 2~3 cm 葉片，去掉乾枯葉片，再將主莖放入由氯蟲苯甲醯胺( 50~ 200 mg·L -1 )、烯效唑( 50~ 200 mg·L -1 ) 、咪鮮胺( 200~ 500 mg·L -1 )混合而成的浸種液中浸泡 1~ 2 h，按 45~ 50 cm 株距移栽，密度為 15 000~ 16 500 株·hm -2 ，移栽後拉上滴灌帶。
1.2 試驗方法
1.2.1 試驗設計
1.2.1.1 甘蔗健康種苗原苗移栽後期主莖生長情況觀察
2017 年 12 月開展試驗，觀測原苗主莖在甘蔗脫毒健康種苗原苗生長後期的變化規律。
1.2.1.2 原苗主莖全埋種植與斜插種植試驗
2018 年 2 月 7 日選擇合適的主莖進行試驗，全埋種植將修剪好、浸泡過浸泡液的主莖一字型、平行於行溝擺種（參照常規種莖種植），擺好後覆土蓋膜；斜插種植前往種植溝內回填 3~5 cm 細土，覆蓋上生物降解除草地膜，用打洞器打洞後，將剪下的甘蔗健康種苗原苗主莖與行溝成 60°斜插入洞中，斜插深度 7~10 cm，地面留長度 8~15 cm。
1.2.1.3 原苗與主莖扦插移栽試驗
2018 年 5 月 6 日，將甘蔗健康種苗原苗帶營養土移栽；2018 年 7 月 21 日，待甘蔗健康種苗原苗90%發生分櫱時，進行第一次主莖扦插試驗；2018 年 9 月 7 日，待第一次扦插莖 100 %發生分櫱時，剪下主莖進行第二次主莖扦插試驗（移栽方法與第一次完全一致）。
1.3 指標測定方法
2018 年 3 月 30 日測定全埋種植和斜插種植試驗成活率；原苗與主莖扦插移栽試驗測定相關產量性狀，原苗、主莖第一次扦插和主莖第二次扦插分別於 2019 年 1 月 8 日、2 月 24 日和 3 月 12 日進行測產驗收，每處理隨機選取 20 條甘蔗測量其莖徑、株高（植株基部量起至最高可見肥厚帶的高度）、有效莖數（莖長超過 1 m、莖徑大於 1.5 cm 甘蔗植株數）和產量（田間按蔗種規格砍收稱量的甘蔗）。
1.4 數據分析
採用 Microsoft Excel 2007 和 DPS 16.05 軟體進行數據處理和統計分析。
2 結果與分析
2.1 甘蔗健康種苗原苗移栽後期主莖生長情況
田間調查發現健康種苗移栽繁育主要是依靠分櫱成莖，而大部分主莖到後期無法成莖甚至出現死亡現象（圖 1）。
圖 1 甘蔗健康種苗原苗移栽後期主莖生長情況
2.2 甘蔗健康種苗原苗主莖全埋種植和扦插種植效果比較
甘蔗主莖全埋種植和扦插種植試驗結果表明（表 1），扦插成活率為 95.1%，而全埋種植植株成活為 48.2 %，成活率顯著低於扦插種植；扦插單株平均分櫱數為每株 12 條，單株平均有效分櫱數為每株 8 條，而全埋種植平均分櫱數為每株 6 條，單株平均有效分櫱數為每株 5 條，有效分櫱數顯著低於扦插種植；斜插種植苗長勢顯著優於全埋種植苗（圖 2）。因此，選用扦插種植作為甘蔗健康種苗原苗主莖快速繁育的技術手段。
圖 2 甘蔗健康種苗剪取主莖全埋種植(左)和扦插種植（右）效果比較
表1 主莖全埋種植和扦插種植成活率和分櫱數
2.3 甘蔗健康種苗原苗主莖重複扦插快速繁育技術對甘蔗產量性狀及產量的效應
扦插移栽苗的產量性狀調查結果顯示（圖 3 和表 2 ），主莖第一次、第二次移栽和原苗的甘蔗苗生長情況良好，移栽後基本全部成活，移栽成活率分別為 97.67%、96.33% 和 96%，健康種苗原苗、主莖第一次扦插移栽和主莖第二次扦插移栽的分櫱率分別為 1500%、1400 %和 1300%，株高分別為 157.67、127.00 和 123.84 cm，莖徑分別為 25.52、25.31 和 25.23 mm，有效莖數分別為 87 245、97 465 和 93 960 條·hm -2 ，產量分別為 49 294.5、52 126.00 和 49 948.50 kg·hm -2 ，主莖第一次扦插移栽和第二次扦插移栽的分櫱、莖徑、有效莖數和產量與原苗種植無顯著差異，而株高顯著低於原苗種植。說明重複扦插 2 次對甘蔗產量效應差別不大。
圖 3 主莖重複扦插移栽流程圖
A. 原苗種植；B.第一次剪下主莖；C. 主莖扦插移栽；D. 第一次扦插苗生長情況；E. 第二次剪下主莖；F.第二次扦插苗生長情況。
表2 主莖重複扦插移栽對甘蔗產量性狀及產量的效應
2.4 甘蔗健康種苗原苗主莖重複扦插快速繁育技術成本核算
按健康種苗原苗市場價格每株 1 元計算，種植一株原苗的價格約為 0.1 元，原苗常規繁育成本約為一株 1.1 元；主莖第一次扦插，人工剪下一株主莖成本約為每株 0.06 元，種植一株扦插苗成本約為0.1 元；主莖第二次扦插人工剪下一株主莖成本約為 0.06 元，種植一株扦插苗成本約為 0.10 元。原苗主莖重複扦插快繁技術每株成本約為（1.1+0.16+0.16）/3=0.47 元，比原苗常規繁育技術種植成本減少 57.27%，大幅度節約了種苗的生產成本（表 3）。
表3單株主莖重複扦插移栽成本
3 討論
3.1 甘蔗健康種苗原苗移栽後期主莖生長情況
甘蔗脫毒組培苗的主莖比原種莖和分櫱莖細小，主莖莖徑變小的原因主要與光合產物的供應有關。主莖植株的光合產物除要滿足自身的需要外，還要滿足太多分櫱發生和生長的需要。這種光合產物分配上的「源小於庫」，必然導致主莖的生長受到抑制，不僅莖徑小，撥節後主莖的生長也不比分櫱莖快（曹幹，1998）。適時採主莖，可以減少幼小分櫱枯死，促進分櫱的發生和增長。本實驗觀察到甘蔗脫毒健康種苗原苗移栽後期，原苗主莖出現了不同程度的萎縮甚至死亡，結果與前人一致。
3.2 甘蔗健康種苗原苗主莖全埋種植和扦插種植效果比較
甘蔗是無性生殖的作物，利用種莖繁育是甘蔗常規繁育手段。如果甘蔗芽眼完好而抽不出苗，主要是因為土壤中的含水量過多或蔗苗失水過度。如果土壤中的含水量大於 40％，則種苗因缺氧而不能萌發，甚至腐爛。該研究中主莖全埋種植的成活率顯著低於斜插種植，可能是因為全埋種植的主莖因連帶有幼嫩尾部，而蓋膜和滴灌致使土壤溼度過高，主莖全埋後易腐爛，成活率低。而斜插種植因埋於土壤部分的基部是比較堅硬的部分，不易腐爛，故而成活率顯著高於主莖全埋種植。
3.3 甘蔗健康種苗原苗主莖重複扦插快速繁育技術對甘蔗產量性狀及產量的效應
扦插種植技術在林木上的應用已有大量報導，而德宏州棉作試站成功開展了甘蔗單芽斜放密植育苗試驗，說明甘蔗蔗莖跟其他植物枝條一樣具有生根發芽能力。甘蔗健康種苗蔗莖達到 1m 以上，每條莖有 10 以上的成熟側芽，作種莖利用率高，側芽生活力強，是繁種的最佳時期。該研究結果表明甘蔗脫毒健康種苗主莖斜插效果與原苗種植差異不大，扦插第二次仍能發揮生根發芽能力，蔗莖株高和節數均達到了種莖要求，一年內主莖可重複種植 3 次，可以分別在次年 1 月份、2 月份和 3 月份收穫全莖做種，擴大了繁育基數，第一年可實現繁育速度比常規組培原苗一次移栽翻兩倍，第二年使用收穫的種莖繁育亦可再翻兩倍。
3.4 甘蔗健康種苗原苗主莖重複扦插快速繁育技術成本核算
按現健康種苗原苗市場價格 1 元/株，每株種植人工約 0.1 元，一株原苗常規繁育成本約 1.1 元，每畝種植 1000 株種苗，不考慮其他各種因素造成部分甘蔗苗死亡的問題，原苗常規繁育成本在 16500 元·hm -2 ，通過主莖重複扦插快速繁育技術，一株種苗繁育成本約 0.47 元，可以控制繁育成本在7 050 元· hm -2 ，每公頃可節約了甘蔗健康種苗繁育生產成本 9 450 元。
4 結論
甘蔗健康種苗原苗主莖重複扦插移栽繁育技術不僅可以增加蔗種收穫次數，避免不同蔗區因蔗種集中收穫而導致淡旺季過度明顯、後期嚴重缺種等問題，還因同一株原苗主莖重複扦插兩次，大幅度降低了甘蔗健康種苗繁育生產成本，並通過浸種液浸泡主莖後再種植達到防蟲效果，減少後期農藥施用量，有利於環境保護和土壤再生，為降低甘蔗繁育生產成本和提高繁育效率提供了技術支撐，對促進甘蔗優良新品種的繁育和推廣具有重要意義。