甘蔗是食糖的主要原料，其种植面积占糖料作物面积的85%以上，蔗糖产量占食糖总产量的90%以上，因此甘蔗是关系国计民生的重要作物^[1]。近年来，由于受人工成本高涨、种蔗效益低以及低价进口食糖等因素的影响，我国蔗糖产业面临严峻挑战，而实现机械化生产是解决这一困境的有效途径^[2]。然而，我国甘蔗种植环节和收获环节的机械化率仅分别为6%和0.05%，较低的机械化水平直接影响了甘蔗产业的综合效益和现代农业的发展^{[1, 3]}。因此，发展甘蔗机械化生产已成为社会关注的焦点问题^[1]。为破解甘蔗生产全程机械化的瓶颈问题，前人开展了甘蔗机械深耕深松、机械种植、机械收割及全程机械化农艺配套技术等研究^{[2, 4-16]}。在机械化生产对宿根蔗影响方面，前人就机械收获和种植行距对宿根蔗萌芽、出苗、农艺性状及产量等影响进行了研究，发现机械收获后甘蔗的宿根性能下降^[16-17]，种植行距1.2 m的产量优于其他行距^{[12, 18]}；但也有研究表明，机械化收获对宿根蔗发株能力的影响因品种不同而不同^[19]，或机械化收获不影响宿根蔗发株数量和幼苗生长，且可降低死苗率^{[15, 18]}。已有的相关研究主要集中在收获环节和种植行距方面，而对于耕作环节的研究鲜见报道。为此，本研究通过设置耕地、整地、种植行距、培土、宿根破垄等因素组合试验，探讨不同耕作组合对宿根蔗产量与品质的影响，优选适宜的机械耕作模式，为甘蔗全程机械化生产提供参考。

1 材料与方法 1.1 材料

试验于2015年3月至2016年12月在广西南宁市武鸣区进行。试验地坡度 < 10°，土壤为粘质黄壤，耕作层0~15 cm土壤pH值为6.0，有机质为21.02 g·kg^-1，碱解N为105.25 mg·kg^-1，速效P为53.66 mg·kg^-1，速效K为161.27 mg·kg^-1。供试品种为粤糖60号；29%复混肥、46%复混肥由广西惠民农业综合开发有限公司提供；尿素由南宁市金正农业生产资料有限公司提供；微云星杀虫颗粒剂由中山市农丰农用化工有限公司提供。

1.2 试验设计与田间管理 1.2.1 试验设计

采用正交设计，设耕地方式、整地方式、行距、培土方式、宿根破垄方式共5个因素。其中，耕地方式分别为深松30 cm、深松40 cm、深松50 cm和深耕35 cm共4个水平；整地方式分别为液压重耙和旋耕；行距分别为1.2 m、(1.4+0.4) m；培土方式分别为小型自走式、中型悬挂式；宿根破垄方式分别为平茬破垄施肥盖膜作业、破垄施肥盖膜作业，共8个组合处理(表 1)，3次重复。

1.2.2 田间管理

(1) 2015年3月30日进行耕地。其中，深松采用雷沃重工股份有限公司生产的M1451-G大型轮式拖拉机配套广西双高农机有限公司生产的1SS-200型保护式深松机；深耕采用约翰迪尔(天津)有限公司生产的JD1354-A大型轮式拖拉机配套广西南宁邕江机械有限公司生产的阳宇1LD-340重型深耕犁。

(2) 2015年3月31日进行整地。其中，旋耕采用第一拖拉机股份有限公司生产的LX954大型轮式拖拉机配带广西南宁邕江机械有限公司生产的阳宇1GBH-230旋耕机；液压重耙采用山东五征集团有限公司生产的五征·雷诺曼—1804配套广西双高农机有限公司生产的1BZ型特重耙。

(3) 2015年4月1日，按单行(行距1.2 m)和宽窄行双行[宽行行距1.4 m、窄行行距0.4 m，即行距(1.4+0.4) m]两种行距种植新植甘蔗。单行处理为6行区，行长25 m，小区面积180 m²；宽窄行处理为6行区，行长25 m, 小区面积270 m²，下种量参考粤糖60在当地生产上的用种量，为14.5万芽·hm^-2。下种时施用29%复混肥1 500 kg·hm^-2和微云星杀虫颗粒剂150 kg·hm^-2。

(4) 2015年7月25日进行中耕培土。其中，小型自走式培土采用广西贵港动力有限公司生产的久菱牌3ZP-0.8型甘蔗中耕培土机；中型悬挂式培土采用第一拖拉机股份有限公司生产的LX704大中型轮式拖拉机配带广西双高农机有限公司生产的37PF-2X0.7型中耕培土机。培土高度12 cm左右；结合培土施用1 500 kg·hm^-246%复混肥、375 kg·hm^-2尿素及150 kg·hm^-2微云星杀虫颗粒剂。

(5) 2015年12月30日砍收新植蔗。2016年3月29日进行宿根破垄。其中，平茬破垄施肥盖膜作业破垄采用雷沃重工股份有限公司生产的04-D中轮式拖拉机配带南宁市武鸣区研发的平茬破垄施肥盖膜一体机；常规作业破垄采用第一拖拉机股份有限公司的LX704大中型轮式拖拉机配带南宁市起凤农机专业合作社自主研发的破垄施肥盖膜机。垄沟深16 m左右；破垄施肥盖膜时施用1 500 kg·hm^-229%复混肥和150 kg·hm^-2微云星杀虫颗粒剂。

(6) 2016年5月17日进行宿根蔗中耕培土。其中，小型自走式培土采用广西贵港动力有限公司生产的久菱牌3ZP-0.8型甘蔗中耕培土机；中型悬挂式培土采用第一拖拉机股份有限公司生产的LX704大中型轮式拖拉机配带广西双高农机有限公司生产的37PF-2X0.7型中耕培土机。培土高度12 cm左右；结合培土施用1 500 kg·hm^-246%复混肥、375 kg·hm^-2尿素及150 kg·hm^-2微云星杀虫颗粒剂。

此外，新植甘蔗下种后7 d和宿根蔗破垄施肥盖膜后10 d，使用除草剂封闭除草。

1.3 测定项目与数据分析

宿根蔗于2016年12月15日收获，收获时每处理随机划定30 m²，重复3次，统计宿根蔗株高、茎径、单茎重、有效茎数，并折算蔗茎产量。每处理取6条有效茎，重复3次，送当地糖厂化验室分析蔗汁锤度、蔗糖分含量，并计算蔗糖分产量。

采用Excel 2007进行数据整理，采用SPSS 22.0软件进行方差分析。

2 结果与分析 2.1 耕地方式对宿根蔗产量与品质的影响

从表 2可见，4种耕地方式中深松50 cm处理有效茎数最多，比其他3种耕地方式高18.05%~24.29%，且差异达显著水平，但其他3种耕地方式间差异不显著。蔗茎产量以深松50 cm处理最高，比其他耕地方式高23.85%~27.87%，且差异达显著水平，但其他3种耕地方式间差异不显著。蔗糖分含量以深松50 cm处理最高，比其他耕地方式高0.85%~4.40%，与深松40 cm处理差异达显著水平。蔗糖分产量以深松50 cm处理最高，比其他耕地方式高28.93%~30.08%，且差异达显著水平，但其他3种耕地方式间差异不显著。以上说明，深松50 cm的耕地方式比较有利于提高宿根蔗有效茎数、产量及产糖量。

2.2 整地方式对宿根蔗产量与品质的影响

从表 3可见，液压重耙处理有效茎数、蔗茎产量及蔗糖分产量均高于旋耕处理，但两种整地方式间的差异均不显著；旋耕处理蔗糖分含量高于液压重耙处理，但两者差异也不显著。以上说明，机械整地方式对宿根蔗有效茎数、产量及产糖量影响不明显。

2.3 行距对宿根蔗产量与品质的影响

从表 4可见，行距1.2 m处理有效茎数、蔗茎产量、蔗糖分含量及蔗糖分产量分别比行距(1.4+0.4) m处理提高37.04%、35.48%、0.53%、36.20%。其中，两者有效茎数、蔗茎产量及蔗糖分产量差异均达显著水平。以上说明，行距1.2 m处理比较有利于提高宿根蔗有效茎数、产量及产糖量。

2.4 培土方式对宿根蔗产量与品质的影响

从表 5可见，小型自走式培土处理有效茎数、蔗茎产量、蔗糖分含量及蔗糖分产量高于中型悬挂式培土处理，但两种培土方式间的差异均不显著。以上说明，机械培土方式对宿根蔗产量与品质影响不明显。

2.5 破垄方式对宿根蔗产量与品质的影响

从表 6可见，破垄施肥盖膜作业处理有效茎数、蔗茎产量及蔗糖分产量分别比平茬破垄施肥盖膜作业提高7.18%、6.37%、4.32%，但两种破垄方式间的差异均不显著；平茬破垄施肥盖膜作业处理蔗糖分含量略高于常规破垄方式处理。以上说明，宿根处理方式对宿根蔗产量及品质影响不明显。

2.6 不同耕作组合对宿根蔗产量与品质的影响

从表 7可见，不同耕作组合宿根蔗株高、茎径和单茎重均表现出一定的差异，其中株高变幅为258.4~293.0 cm，茎径变幅为3.08~3.39 cm，单茎重变幅为1.50~1.61 kg，但三者差异均未达显著水平。有效茎数表现为：处理6>处理3>处理8>处理1>处理5>处理4>处理2>处理7。其中，处理6比其他处理高5.33%~63.27%；处理6与处理1、处理5、处理4、处理2、处理7的差异达显著水平；处理3、处理8、处理1、处理5与处理4、处理2、处理7差异达显著水平。蔗茎产量表现为：处理6>处理8>处理5>处理3>处理1>处理4>处理2>处理7。其中，处理6比其他处理高9.43%~68.27%，与其他处理差异达显著水平；处理8、处理5、处理3、处理1与处理4、处理2、处理7差异达显著水平。蔗汁锤度表现为：处理6>处理1>处理2>处理5>处理8>处理4>处理7>处理3。其中，处理6比其他处理高1.60%~5.21%，处理6与处理7、处理3的差异达显著水平。蔗糖分含量表现为：处理6>处理1>处理2>处理5>处理8>处理4>处理7>处理3。其中，处理6比其他处理高2.35%~7.99%，处理6与处理7、处理3的差异达显著水平。蔗糖分产量表现为：处理6>处理8>处理5>处理1>处理3>处理4>处理2>处理7。其中，处理6比其他处理高13.99%~78.65%，与其他处理的差异均达显著水平；处理8、处理5、处理1、处理3与处理4、处理2、处理7的差异达显著水平。综上说明，不同耕作组合对宿根蔗株高、茎径及单茎重的影响不明显，但显著影响有效茎数、蔗茎产量、蔗糖分含量及蔗糖分产量，其中以处理6(深松50 cm+旋耕+行距1.2 m+中型悬挂式培土+平茬破垄施肥盖膜耕作)的综合效果较优。

3 讨论

耕地方式是影响甘蔗产量与品质的重要因素。对蔗地实施机械深耕深松，可以打破犁底层、疏松土壤，改善土壤理化性状，增加土壤保水的能力，为甘蔗的发芽、生长发育提供良好的土壤环境。杨劲^[5]研究表明, 甘蔗种植深耕(35~40 cm)的出苗率、分蘖率、成茎率及产量均明显高于浅耕(< 20 cm); 陈世凡^[6]通过优化甘蔗机械化种植参数表明，机械深耕深度以35 cm比较合理；廖青等^[7]研究表明，采用机械深耕深松作业，当甘蔗种植沟深耕深松到地下60 cm时，可明显增加蔗茎产量和产糖量。本研究表明，机械深松50 cm的宿根蔗有效茎数、蔗茎产量、蔗糖分含量及蔗糖分产量显著大于深松30~40 cm，说明采用机械适当深耕深松有利于甘蔗增产增糖。甘蔗种植行距是影响其产量群体结构的重要因素之一。刘文秀^[8]研究表明，行距在0.65~0.96 m之间对甘蔗株高影响不大，超过0.9 m则对株高影响较大；行距在0.65~0.96 m之间，单位面积产量随行距变窄而呈降低趋势。甘蔗机械化作业要求合适的种植行距。有研究表明，甘蔗机械种植行距为1.1 m的蔗茎产量和含糖量明显高于行距0.9、1.0、1.2 m^[10]，行距1.1 m的甘蔗产量和品质优于行距1.3、1.5、1.7 m^[11]，行距1.2 m的蔗茎产量高于其他行距^{[12, 18]}；也有研究表明，甘蔗机械种植行距(1.4+0.5) m宽窄双行和(1.6+0.4) m宽窄双行的农艺性状、蔗茎产量及甘蔗糖分含量明显优于行距1.2 m单行和(1.8+0.3) m宽窄双行^[13]；此外，不同甘蔗品种适宜机械种植的行距不同^[14]。本研究表明，种植行距1.2 m的宿根蔗有效茎数、蔗茎产量及蔗糖分产量显著大于行距(1.4+0.4) m，这与前人研究结果不尽相同，可能是甘蔗品种、耕作机械类型及土壤肥力不同的缘故。因此，机械化种植甘蔗需结合具体栽培条件选用适宜的种植行距。本研究还表明，整地方式(液压重耙、旋耕)、培土方式(小型自走式、中型悬挂式)及宿根处理方式(平茬破垄施肥盖膜作业、破垄施肥盖膜作业)对宿根蔗有效茎数、蔗茎产量、蔗糖分含量及蔗糖分产量影响不明显。综上所述，机械耕地松地深度和种植行距大小是影响宿根蔗产量和产糖量的关键因素。

耕作方式是影响土壤质量的关键因子，采用适宜的机械化耕作方式有利于提高土壤有机质含量，增加土壤通透性，减少板结，提高土壤保墒能力，达到生态沃土的效果，进而提高作物产量^[20]。但不同耕作方式对作物产量和经济效益的提高幅度不同^[21]。本研究表明，不同机械耕作组合对宿根蔗有效茎数、蔗茎产量、蔗糖分含量及蔗糖分产量有显著影响，其中以“深松50 cm+旋耕+行距1.2 m+中型悬挂培土+平茬破垄施肥盖膜作业”组合的有效茎数、蔗茎产量、蔗糖分含量及蔗糖分产量最高，分别比其他耕作组合高5.33%~63.27%、9.43%~68.27%、2.35%~7.99%、13.99%~78.65%，而“深耕+液压重耙+行距(1.4+0.4) m+中型悬挂培土+平茬破垄施肥盖膜作业”组合的蔗茎产量和产糖量最低。出现这些明显差异，可能来自两方面的原因。一是来自新植蔗影响。一般情况下新植蔗生长良好、有效茎数多，其宿根蔗产量也较高。因此，能有利于提高新植蔗有效茎数的机械组合均对宿根蔗有利(另文报道)。二是宿根处理的方式对宿根蔗产生的影响。本试验结果显示，宿根处理的方式对宿根蔗的影响不明显，其具体机理有待进一步研究。本研究也表明，不同机械耕作组合对宿根蔗株高、茎径及单茎重的影响不明显。据此分析，宿根蔗茎产量和产糖量显著增加的关键在于有效茎显著增加。因此，通过优化机械耕作参数(如松地深度、种植行距)来增加甘蔗有效茎数可能是进一步提高甘蔗产量的重要途径。

4 结论

耕地方式和种植行距显著影响宿根蔗有效茎数、蔗茎产量及蔗糖分产量，而整地方式、培土方式及宿根破垄方式对宿根蔗有效茎数、蔗茎产量及蔗糖分产量影响不明显；采用适宜的机械耕作组合可显著提高宿根蔗有效茎数、蔗茎产量、蔗糖分含量及蔗糖分产量，其中以“机械深松50 cm+旋耕+行距1.2 m+中型悬挂式培土+平茬破垄施肥盖膜耕作”组合的综合效果最好。