甘蔗属禾本科。该科还包括竹子和所有的谷粮作物。所有的甘蔗品种,包括杂交种,均属于甘蔗属(Saccharum)。有关甘蔗的最早记载,可以追溯到公元前若干世纪的印度和中国。今天,从热带到亚热带,商品性的栽培甘蔗多达八十个国家。它的适应范围很广,从北纬35° ~ 南纬35°的广大区域内均可种植。
1983 ~ 1984年全世界糖产量达到9700万吨,其中蔗糖约占60%。自从1981 ~ 1982年度起,世界糖产量的递增速度超过了消费速度。产生这种状况的主要原因是许多国家不合理的价格结构导致其销路不畅。其次是受发达国家日益增多的甜料代用品的影响。
一、甘蔗的栽培
甘蔗通常以茎节无性繁殖,每段需带有一个或多个芽。种蔗上的芽生长成为初生茎秆,初生茎秆基部长出的分蘖,成为次生茎秆。在热量足够的情况下,次生茎秆上长出的芽进而还可长成第三次茎秆。甘蔗的这种地下分枝习性,促成众多的分蘗和茎秆形成。但经过一段时间的竞争生长,不少分蘖会逐渐趋向死亡,最后能成为有效茎秆的一般不到50%。然而收割时有效茎秆的多少却是甘蔗产量的决定因素之一。
不少地方为了适应机械栽培和收割的需要,种植的行距已由原来畜力耕种的1米左右扩大到1.5米或更大。因此,若种植的品种分蘖力较弱的话,则需要在生育前期促使其分蘖,以便在收割时有较多的茎秆。从这一愿望出发,各地已做了不少研究。大多认为乙烯利对甘蔗的分蘖力有很大的促进作用。对提高甘蔗产量具有很大的潜力。
甘蔗正季在近地表割断收获以后,可在根部重新长出新芽和根系,形成再生苗(也叫截根苗)。与头季比较起来,再生甘蔗的生产成本则低得多。因为它不需要耕种,省去了为数甚多的种蔗。但由于土壤板结,病害浸染和品种的再生能力诸因素的影响,再生甘蔗的产量相比之下也要低一些。而且随着再生次数的增加产量趋于下降。因此若采用再生栽培,品种的再生能力是一个最主要的因素。
二、甘蔗的施肥
甘蔗具有广泛的适应能力,能在不同的土壤、气候条件下种植。而且是一种高度耐肥的作物,一般地说,每100吨甘蔗需要吸收200公斤N,80公斤P2O6和420公斤K2O。因此,高产栽培甘蔗就要有充足的肥料,尤其是基肥要施足。甘蔗对土壤酸碱度的要求也不高。若田间出现植株发育迟缓的话,就要注意土壤毒害和缺素情况。pH值太低时,一方面土壤中的铝、铁和锰元素会引起植物中毒,另一方面会造成钙和镁离子浓度偏低;但pH值太高时,磷、铁和锌也会变成无效。因而要在土壤肥力因子试验的基础上综合考虑,合理的N、P、K三要素比例。
三、草害防治
甘蔗除草的最有效时期是在其生育前期至分蘖高峰期。防治杂草的方法各地不尽相同。较原始也比较经济的不外乎为手工和畜力翻耕。但在一些先进的国家里,主要是利用机械或飞机喷洒化学药剂除草。
目前,世界上常用的甘蔗除草剂仍是敌草隆、莠去津和莠灭净。它们的特点是效果较好,成本较低。但都要与2,4-D混合施用。现有几种正处在试验阶段,能够防治上述几种除草剂不能克服的一年生和多年生禾本科杂草的新药,如黄草灵、赛克津和环己基二甲胺基甲基三嗪二酮。
四、化学催熟
经过一段时间的生长后,甘蔗开始积累糖分,N代谢渐趋减弱。田间的各项管理措施,特别是肥水调节都要围绕这一生长特点展开,以促进甘蔗茎秆壮实早熟。
在甘蔗上使用催熟剂还是近年来的重要发展之一,能有效地使甘蔗含糖量增加10 ~ 20%。目前在美国普遍使用的催熟剂是草甘膦,其用量为每公顷0.6公斤。它的特点是催熟能力强,价格也比较便宜。由于这两大特点,美国从1985年9月开始停止使用草甘二膦,由草甘膦取而代之。在南非普遍使用的催熟剂则是较普通的乙烯利。施用时间宜在收获前6 ~ 14个星期,施药量为每公顷1.5升(浓度为48%)。最近在Natal低浓度施用氟吡醚,获得了与上述催熟剂同样的,甚至更理想的效果。
夏威夷有人研究过催熟剂提高甘蔗茎秆糖含量的两种途径。草甘二膦和草甘膦提高茎秆蔗糖含量主要是促进干物质较多地转化为蔗糖积累起来;而乙烯利主要是增加了甘蔗茎秆的生物量从而增加蔗糖量。但所增加的干物质中糖分的比例较小,纤维的比例较大。
五、甘蔗的开花
甘蔗普遍认为是短日照作物,并需要一个不间断的黑暗过程才能开花。诱导甘蔗花的发生,光周期起着主导的作用,但纬度、温度、生理成熟度、土壤状况(尤其是N的含量)和水分多少等因素也有一定的影响。鉴于两年生甘蔗在第一年生长期内开花弊端甚多,因而在夏威夷普遍采用化学药剂控制其开花。用敌草快水剂喷雾具有非常明显的抑制开花作用。但是,如果品种本身无开花习性的话,药剂处理反会使产量下降。近来发现,作为甘蔗催熟剂应用的几种药剂,同时能有效地抑制甘蔗开花,例如,草甘二膦既能防止甘蔗开花,又可提高糖分含量。但一经过处理,甘蔗的生长点即被破坏,或花退化。但乙烯利却例外,它的优点是能抑制开花,而不杀死生长点有助于营养生长。因而,巴西正在甘蔗上推广使用乙烯利。
六、甘蔗虫害
为害甘蔗的昆虫多达100种以上,但在不同的种植地区各有不同的主要害虫。属世界性的甘蔗经济害虫为数不多。就地上部而言,甘蔗螟虫是最有毁灭性的一种害虫。当这种害虫大量发生时,采用寄生赤眼蜂防治是相当成功的生物防治措施。由于螟虫是在茎秆内部取食为害,故施用接触性杀虫剂防治没有什么效果。印度尼西亚用一种马来西亚的黄蜂(蚂蜂)寄生控制甘蔗大螟也十分理想。叶片害虫本身的破坏性并不严重,但一些刺吸式口器的害虫会传播严重的甘蔗病害。因而,推广具有选择性的杀虫剂,即既能遏制害虫密度激增,又对肉食性天敌昆虫无害的话,其效益将是无可比喻的。随着害虫对传统杀虫剂抗性的形成,利用真菌、病毒和细菌制成的微生物杀虫剂,将会在市场上占有一席之地。
地下害虫及寄生性线虫对甘蔗的影响主要是危害其根系,从而削弱甘蔗对肥水的吸收能力而影响产量。其次对后季的再生能力也有影响。
澳大利亚自从1981年开始试验,继而推广了一种防治蛴螬很有效的方法。它并不采用长效性的有机氯杀虫剂,而是将有效毒性成分(如毒死蜱)和一种起缓慢释放作用的热塑基质掺合做成颗粒剂,毒性成分主要是通过颗粒上的微孔结构缓慢释放。施用这种颗粒型杀虫剂必须注意在土壤中的投放位置以确保防治蛴螬的有效性。
线虫造成的损失很难正确估计,但砂性土壤,尤其在较长时间干旱的情况下,其危害损失就相当大。有几种目前常用,效果也很好的药剂,必须施入土壤中才能生效。这对翻耕种植来说并不麻烦,但对下季的再生甘蔗防治来说甚为不易。尤其是碰到坡田或田间有残物覆盖的情况则更为棘手。因此,开发具有内吸性的可作叶面施用的杀线虫剂有着广阔的前途。
鼠类是甘蔗生产上最大的脊椎动物害虫。防治的方法主要是投放毒饵。
七、病害防治
早在甘蔗业在世界范围内刚刚起步的时候,对甘蔗的扩散传播完全没有什么限制性的检疫措施,结果导致其病害到处流行。某些重大的甘蔗病害是系统性的,能通过感病茎秆传播。因此,采用无病健康植株作播种材料乃是防止病害传播的主要措施。
拟作种的甘蔗,在苗期就要在田间逐行地进行定期检查,随时拔掉发病株。但单靠这样选种还不够保险,现在已有几种防治措施可效仿。如在播种前进行热处理(也叫温热疗法)可以防治12种甘蔗病害。如甘蔗缩根矮化病,甘蔗白条病等。
对甘蔗缩根矮化病的常规诊断是榨取甘蔗汁液,用相位差显微镜检查其病原菌。在热处理防治甘蔗缩根矮化病的同时,结合使用三唑类杀菌剂,可预防种蔗幼芽因机械损伤而感染黑粉病。
用杀菌剂处理土传病害(如赤腐病、甘蔗凤梨病),还能增强甘蔗的抗逆性,提高出苗率。对甘蔗黄斑病可用苯菌灵喷雾防治。
但是,只有采用抗性品种才是最为理想和最经济的手段。然而病原小种的多样化及其不断地演变小种的能力,也给育种家们培育抗病品种增加了难度。
八、品种改良
育种方案的重点和途径各有不同。例如夏威夷的甘蔗育种强调多父本杂交方式。配制这种组合仅母本株是确定的。这样可在最短的时间内比较经济地获得具有多父本遗传特性的组合。与此相反,比较单一的杂交方法,则因父母本明确,便可追查其有关遗传双亲的信息。然而这样的杂交法手续繁琐,实生苗代价高。继而便创造了改良法。该法采用单父本多个纯合母本配组。
总之,每一种方法各有其特点,相比之下,改良法可能最为实用些。无论采用哪种育种方法,选种的最终目的都要落实到经济产量上来。
怎样有效地从成千上万,甚至上百万的实生苗中挑选到符合目标的植株?由于不少性状在发生变异,各种环境因素也会产生一定的作用。因此,整个选种过程要通过若干个试验步骤来实现。首先是根据主观意图,依据理想的农艺性状在田间目测。一些主要性状,如糖产量、茎秆数、茎秆粗(重)及糖度,在各个测试阶段,甚至在正季和割后再生季中都有高度的可比性。这些性状可凭经验就在田间进行测定,尽量减少误差。
突变育种和组织培养系无性育种技术,可作为改良某种特性(如抗病性)的辅助性手段。譬如,无开花习性等容易识别的突变性状在生产上已有利用。但较难发现的是那些主要经济性状的天然突变,如甘蔗的产量、含糖量等。要获得这样的突变体,除非进行比较细致的田间重复试验。
印度用钴419能量为2 K拉特的伽马射线辐射处理,获得了蔗糖含量高,分蘖力强的诱变体,并用营养体扩大繁殖。在夏威夷有关甘蔗的组织培养早在六十年代初就起步了,当时只把它看成是快速繁殖优良新品种的理想手段。但就是那第一次组织培养成的幼苗,却出现了很大的遗传变异。这出乎意料的结果促成了人们观念的转变,看到了这一手段用来改良现有品种1 ~ 2个重大缺陷的有利方面。由此,人们获得了不少抗性强、产量高的变异类型。
原生质体培养为生产无性杂合体提供了一种新的可能。在目前,原生质体的分离是比较容易的,但培养和诱导植株的分化,现阶段还相当困难。假如这项技术发展到能够培育成功杂种植株的话,那么能与甘蔗杂交的植物范围还能扩大。但将来即使这项技术成功,也不能指望它取代传统的植物育种方法。
[Outlook on Agriculture,1986年第15卷第2期]