發布時間：2020-12-31所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：宿根蔗機械化收獲造成蔗區土壤理化特性和生物學性能改變，甘蔗地下芽庫生長發育和后期出苗受到影響，最終導致甘蔗產量降低、品質下降。本研究以機收對宿根蔗地下芽庫構成及萌發的影響為切入點，采用兩種收獲方式(機收和人工收獲)為主區，5個甘蔗品種(R
摘要：宿根蔗機械化收獲造成蔗區土壤理化特性和生物學性能改變，甘蔗地下芽庫生長發育和后期出苗受到影響，最終導致甘蔗產量降低、品質下降。本研究以機收對宿根蔗地下芽庫構成及萌發的影響為切入點，采用兩種收獲方式(機收和人工收獲)為主區，5個甘蔗品種(“ROC”22、GT32、YZ05-51、FN39和YT93-159)為副區，在大田條件下連續3年研究收獲方式對土壤緊實度、宿根蔗地下芽庫數量和萌發成苗的影響。主要研究結果如下：機收能顯著增加土壤緊實度，在10cm和20cm土壤深度條件下，3年宿根甘蔗機械收獲土壤緊實度較人工收獲分別增加了72%～200%和41%～155%;隨宿根年限的增加，人工和機收處理，甘蔗地下芽庫數量呈相反的變化趨勢，人工收獲呈增加趨勢，而機收呈降低趨勢，第3年宿根人工收獲條件下地下芽庫總數量為178個/m2，顯著高于機械收獲的92個/m2;地下芽庫數量及萌發率與宿根發株成苗量呈顯著正相關，表明機收處理下的宿根蔗成苗量更依賴地下芽庫的萌發率。
關鍵詞：甘蔗;宿根;機械收獲;人工收獲;機械壓實;地下芽庫;成苗
0引言
砍收作為甘蔗生產主要環節，占甘蔗生產作業成本的55%，占總勞動量的50%[1-2]。因此，大力推廣機械化收獲對降低甘蔗生產成本具有重要意義。目前，國內甘蔗收割機以大型聯合切斷式收割機和小型割鋪機為主，農機使用過程中反復碾壓會造成土壤壓實，直接引起土壤容重、孔隙度、水分分布等土壤理化特性的改變。劉曉燕[3]研究機收對甘蔗生長發育的影響發現，機械壓實對蔗田土壤容重，含水量、pH、速效養分等土壤理化特性有顯著影響，從而導致甘蔗干重顯著下降，發株數顯著減少，蔗莖減產7.43%。趙培方[4]通過研究小型機收在第1年和第2年宿根甘蔗產量發現，機收兩年后宿根甘蔗產量均低于人工收獲，第2年宿根顯著減產，較人工收獲減產15.05t/hm2，減產幅度達15.64%。
相關期刊推薦：《中國糖料》SugarCropsofChina(季刊)曾用刊名：中國甜菜，1979年創刊，農業技術類科技期刊。主要報導甜菜、甘蔗、甜葉菊等糖料作物的育種、良種每秒育、耕作栽培、病蟲害防治、生物技術等方面的研究成果、先進實用的高產栽培技術及國內外科研、生產動態等。
甘蔗地下芽庫是指上一季作物收獲后單位面積內地下芽的總數，由單株地下芽數與留于地下蔗蔸數構成，是宿根甘蔗成苗的基礎[4]。機收后土壤壓實，植物根系生長速度變慢，根系變短變粗，根量減少，由于土壤阻力的作用，根系空間分布以橫向分布的增加為主，從而導致根系正常生長受阻，對土壤中水分和養分的吸收能力變弱，導致對地下芽庫營養體水分養分供給不足，影響宿根蔗地下芽庫發株成苗及后期的生長發育[5-6]。因此研究機械壓實造成的土壤緊實度增加對宿根蔗地下芽及苗期生長發育的影響對明確宿根減產機理具有重要意義。
1材料與方法
1.1試驗區概況
田間試驗設置于云南省農業科學院甘蔗研究所第一科研基地(103°15′E,23°42′N)。土壤類型為粘壤土，土壤養分情況：有機質25.5mg/kg、堿解氮86.1mg/kg、速效磷73.9mg/kg、速效鉀124.0mg/kg、pH7.6。
1.2試驗設計試驗
采用裂區設計，以兩種收獲方式(人工收獲MH和小型機收SMH)為主區，5個甘蔗品種(“ROC”22、GT32、YZ05-51、FN39和YT93-159)為副區。試驗設4次重復，每個小區7行，行長8.0m，行距1.2m，面積67.2m2。試驗于2016至2019年間實施，新植蔗于2016年2月種植，下芽量為12萬芽/hm2，種植深度約10cm。試驗各處理的栽培管理措施與常規管理措施一致，為防止破壞機收土壤緊實度脅迫，全生育期內不進行中耕培土。每年施用尿素(含N46%)、過磷酸鈣(含P2O516%)和硫酸鉀(含K2O52%)各750kg/hm2、750kg/hm2和150kg/hm2。
1.3收獲處理
每一季作物在每年2月底至3月中旬收獲。人工收獲處理采用傳統鐮刀砍收方式，沿土表砍下蔗莖，并于生長點砍去蔗莖梢頭部分。機收處理采用小型往復式收割機(型號：為4GZW—0.8，切割速度：4～7次/s)收獲。機收后，砍倒的甘蔗通過人工收獲方式收獲。為模擬機收對土壤緊實度的影響，每季甘蔗收獲均于機收小區由負重后7t的拖拉機沿蔗蔸碾壓5次，胎面寬度20cm，前輪單胎，后輪雙胎。為降低試驗誤差，每季機收及緊實度碾壓處理均由同一臺機械和同一組機手操作。
1.4數據收集
1.4.1土壤緊實度測量
甘蔗種植深度約為10cm，因此，萌發成苗的地下芽主要分布于0～20cm土層之內，甘蔗收獲并進行模擬機收碾壓處理后，采用土壤硬度計(型號：DS/TYD—2，量程：500N/cm2)測量甘蔗品種“ROC”22所在的4個小區不同深度土壤硬度。選取距離蔗蔸約5～10cm測量土壤緊實度。以土壤硬度計上標尺為參考，每年甘蔗收割后測量地下10cm和20cm深度的土壤緊實度，每個小區各土壤深度緊實度取4次讀數均值。為便于比較，采用公式1MPa=100N/cm2，將原始數據單位轉化為MPa[4]。
1.4.2地下芽庫成苗量
調查每季宿根作物4月和5月每小區3～4行總苗量，折算為千苗/hm2。調查苗量包含各小區發株及分蘗苗數量。4月份苗量視為早期苗量，5月份視為分蘗盛期總苗量。
1.4.3地下芽數量測定
甘蔗地下芽庫由收獲后地下蔗蔸數和單株地下芽數量構成。收獲后，調查每個小區3～4行上蔗蔸數，并在各小區第5行上，采用鋤頭挖出地下蔗蔸，清水沖洗后調查每蔗蔸地下芽數量，每小區調查6～12個蔗蔸，取平均值。以上蔗蔸數和蔗蔸上芽數的乘積作為各小區地下芽庫數量，折算為每平方米地下芽庫數量。
1.5數據統計分析
土壤緊實度、地下芽庫、苗量等的分析采用StatistixV8田間統計軟件裂區設計模型進行方差分析，并做LSD多重比較。其中，收獲方式和品種分別作為模型中的主區和副區。采用StatistixV8軟件計算Pearson相關系數和顯著性。
2結果與分析
2.1機收對土壤緊實度的影響
如表1所示，機械收獲能顯著增加蔗田不同深度土壤緊實度，且土壤緊實度隨宿根年限的增加逐漸加強。10cm土壤深度條件下，3年宿根試驗機械收獲條件下土壤緊實度分別為1.70、2.10和3.37MPa，顯著高于人工收獲土壤緊實度，較人工收獲分別增加了72%、200%和88%。蔗田土壤緊實度隨土層深度的增加逐漸增加，20cm土壤深度條件下，3年宿根試驗機械收獲條件下土壤緊實度分別為2.36、3.32和4.52MPa，較10cm土壤深度條件下緊實度增加，且顯著高于人工收獲1.67、1.30和3.10MPa，較人工收獲分別增加41%、155%和46%。蔗田土壤緊實度增加會顯著影響土壤通氣狀況、田間持水量、土壤有效養分利用效率等理化特性及土壤中微生物種類和活性[7-9]。因此，甘蔗機收后配套相應的農藝管理措施，解除土壤緊實度脅迫，對甘蔗宿根出苗及后期營養生長具有重要意義。
2.2機收對不同甘蔗品種地下芽庫數量的影響
如圖1所示，隨宿根年限的增加，人工收獲條件下地下芽庫總數量分別為110、116和178個/m2，呈現逐年增加趨勢;機收處理條件下，除“ROC”22地下芽庫數量隨宿根年限的增加呈現增加趨勢，YT93-159、FN39、GT32和YZ05-51的地下芽庫數量均呈現降低趨勢，5個品種地下芽庫總平均量分別為112、109和92個/m2。其中，人工收獲地下芽庫總數量顯著高于機械收獲，這可能與機收造成土壤緊實度逐年加大有關。
2.3機收對宿根蔗地下芽庫萌發率的影響
以地下芽數量和發株量計算地下芽庫萌發率發現，如圖2所示，3年宿根人工收獲5月份地下芽萌發率分別為10.18%、10.66%和9.05%，機收條件下萌發率分別為8.68%、9.62%和21.32%。機收條件下，第1～2年宿根地下芽庫萌發率較人工收獲低，第3年則較人工收獲顯著升高。試驗中5個甘蔗品種機收處理前兩年宿根4月份和5月份的地下芽萌發率均低于人工收獲，第3年宿根時，機收處理下4月份和5月份的地下芽庫萌發率顯著高于人工收獲。如2.2中所述，第3年宿根時，機收處理的地下芽庫數量僅為人工收獲的一半，因此，雖然萌發率顯著高于人工收獲，但機收處理第3年宿根的4月份和5月份苗量仍顯著低于人工收獲。
2.4機收對宿根蔗地下芽庫萌發成苗量的影響
宿根蔗地下芽庫的萌發成苗，是宿根甘蔗收獲期產量形成的重要基礎。由表2可知，由于新植蔗不受收獲方式處理影響，不同收獲條件下，新植蔗4月和5月處理間苗量無顯著差異。從第1年宿根開始，連續3年，人工收獲條件下4月份苗量分別為80.7、69.89和92.88千苗/hm2，5月份苗量分別為110.15、124.19和150.47千苗/hm2;機械收獲條件下4月份苗量分別為72.52、39.32和80.99千苗/hm2，5月份苗量分別為98.99、106.55和138.02千苗/hm2，分析可得，機收處理4月份(除第3年宿根外)和5月份的苗量均顯著低于人工收獲處理。可見，機收條件下的地下芽庫萌發成苗顯著低于人工收獲。
2.5機收條件下宿根蔗地下芽與成苗相關性分析
2.5.1地下芽庫數量與宿根苗量的相關性
地下芽庫是宿根蔗苗期的成苗基礎。由表3可知，地下芽庫數量與宿根成苗量相關系數為0.267～0.845，存在正相關性。人工收獲條件下，相關系數為0.079～0.797;在機收條件下，相關系數為0.215～0.874。3年均值相關系數表明，地下芽庫與4月份成苗的相關系數為0.626(P<0.001)，與5月份成苗的相關系數為0.584(P<0.001);在人工收獲條件下，與4月份和5月份的成苗相關系數分別為0.424和0.460(P<0.001);在機收條件下分別為0.592(P<0.01)和0.635(P<0.01)。各次試驗地下芽庫數與成苗量的相關性表明，人工收獲條件下的相關系數均低于機收條件下的相關系數，即在機收條件下，地下芽庫數量對成苗量更為重要。因為，在機收條件下，土壤緊實度的脅迫不利于地下芽的萌發。在第3年宿根時，人工收獲條件下地下芽庫數量與4月和5月成苗量的相關系數僅分別為0.079和0.226，機收條件下的相關系數為0.213和0.217。此外，第3年宿根兩種收獲處理地下芽庫數量與成苗量均無顯著相關性，這可能與第3年宿根缺塘面積較大有關。
2.5.2地下芽庫萌發率與宿根發株量的相關性
第1年和第2年宿根4月份和5月份地下芽庫的萌發率與宿根發株苗量之間的相關系數為0.812～0.877，人工收獲條件下相關系數達0.673～0.877，機收條件下相關系數達0.781～0.867，均呈極顯著(P<0.001)正相關(表4)。但在第3年宿根中，地下芽庫的萌發率與宿根成苗量間未呈現出明顯的相關性，可能與第3年田間宿根缺塘面積明顯增加有關。
3討論與結論
延長宿根年限，是降低甘蔗生產成本的重要途徑，機械化收獲在降低人工生產成本的同時，能夠直接引起土壤緊實度增加，從而顯著影響蔗田土壤環境。甘蔗宿根年限縮短也會造成宿根蔗產量和品質的下降。與人工收獲相比較，機收顯著增加蔗田10～20cm深度的土壤緊實度，在本研究機收處理中，3年宿根10cm處土壤緊實度分別為1.70、2.10和3.37MPa，第1年和第2年宿根的土壤緊實度略低于國內砂壤土上大型聯合收割機(凱斯7000)產生的土壤緊實度2.95MPa[10]，但10～20cm的土壤緊實度均顯著高于人工收獲。連續3年宿根試驗，人工收獲處理下地下芽庫數量呈顯著增加趨勢，而機收處理下呈顯著降低趨勢。從地下芽庫的數量上分析，機收宿根衰退快于人工收獲。這與土壤緊實度增加的情況下，單株地下芽數量的積累受到影響有關，另外，機收造成的蔗田缺塘斷壟，也是造成地下芽庫數量降低的主要因素之一。
本研究的結果表明，地下芽庫的萌發率與宿根發株成苗量存在顯著的正相關。土壤緊實度脅迫是限制作物根系伸長生長和根干物質重的主要因素[11]，因此土壤緊實度的增加可能限制地下芽庫的萌發和蔗芽水分的吸收，不利于其萌發。在土壤緊實度顯著增加的情況下，機收處理第1年宿根和第2年宿根的地下芽庫萌發率均顯著低于人工收獲處理，而第3年地下芽庫萌發率顯著高于人工收獲，主要因為第3年機收處理地下芽庫數量比人工收獲處理少86千芽/hm2。蘇俊波等[10]的研究表明土壤緊實度與宿根發株率呈極顯著負相關，決定系數為r2=0.913，達極顯著水平。不同品種地下芽庫萌發率對土壤緊實度的響應存在明顯差別，從第1年和第2年宿根5月份地下芽萌發率來看，“ROC”22和YZ05-51地下芽庫的萌發率受土壤緊實度脅迫影響較小;從5月份發株成苗量來看，GT32、“ROC”22和YZ05-51三年宿根5月份成苗量處理間差異不顯著，表明成苗受土壤緊實度脅迫影響相對較小。
與人工收獲相比，機收會顯著增加宿根蔗土壤緊實度和蔗田缺塘面積，造成宿根蔗地下芽庫數量顯著低于人工收獲，隨宿根年限的增加，人工收獲甘蔗地下芽庫數量呈增加趨勢，而小型機收處理呈降低趨勢。地下芽庫數量與宿根發株成苗量呈顯著正相關，地下芽庫萌發率與甘蔗產量呈顯著正相關，機收后宿根發株成苗量更為依賴地下芽庫數量。因此建議機收后配套適宜的中耕松土等農藝措施，緩解由于土壤壓實帶來的根系生長脅迫，從而滿足宿根蔗地下芽庫萌發成苗的營養需求，將改善小型機收碾壓造成的宿根衰退。——論文作者：高欣欣，趙培方，劉高源，劉少春，郭家文
SCISSCIAHCI
