成熟甘蔗品种的反应化学催熟剂和经济效益在早期收获Wonji-Shoa Metahara甘蔗种植园,中央埃塞俄比亚裂谷

文摘

Wonji-Shoa和Metahara甘蔗种植园经验减少蔗糖含量(%)的起始时期的甘蔗压榨由于组合的影响高(> 27°C)温度和高残留土壤水分的存在。其他研究显示了化学催熟剂的潜力提高蔗糖含量(%),自然成熟,因这些挑战。因此,进行现场试验来评估选定的甘蔗品种的响应性化学催熟剂在种植园。的阶乘组合的治疗包括四个甘蔗品种(B52298, NCo334 C86-56, sp70 - 1284)和六个催熟剂治疗:(1)乙烯利^™(720克艾哈⁻¹),(2)Fusilade的强项^™(25.6克艾哈⁻¹),(3)Moddus^™(250克艾哈⁻¹),(4)乙烯利^™(720克艾哈⁻¹)+ Fusilade的强项^™(25.6克艾哈⁻¹),(5)Moddus^™(250克艾哈⁻¹)+ Fusilade的强项^™(25.6克艾哈⁻¹),(6)Unsprayed(控制)。实验是在一个随机完全区组设计一个阶乘安排三个复制。结果显示显著( )和高度显著( )各种催熟剂的相互作用在杆高度和蔗糖含量,分别,而主要影响催熟剂高度显著影响茎体重( )和蔗糖产量( )。各种C86-56喷洒乙烯利的组合^™+ Fusilade的强项^™和Moddus^™+ Fusilade的强项^™最短杆高度的1.27和1.29 m,分别与控制。乙烯利^™+ Fusilade的强项^™结合导致体重减少茎(8.36%)最高,而唯一Moddus最低的记录^™治疗(6.31%)。从Moddus催熟剂治疗,^™+ Fusilade的强项^™组合和乙烯利^™+ Fusilade的强项^™结合蔗糖产量提高了1.42和1.34公顷⁻¹分别与控制。然而,在经济方面,Moddus^™+ Fusilade的强项^™联合治疗导致最高边际回报率为1244%。因此,Moddus^™+ Fusilade的强项^™结合催熟剂治疗被发现在商业规模有望成为评价不成熟的甘蔗品种b52 - 298, NCo334, sp70 - 1284。

1。介绍

甘蔗(糖spp混合)是种植在埃塞俄比亚在商业层面1),以及小农(2]。它还具有广泛的社会经济优势3]。然而,埃塞俄比亚人均糖消费是世界上最低的国家之一,每年约5 - 6公斤,糖和未来消费增长预计将每年3 - 4%左右,这是预测到2030年增加040万吨(4]。报道全国总糖年产量为400000吨,2018年仅覆盖60%的年度国内消费需求(5]。国家具有得天独厚的气候资源,巨大的土地,为大规模灌溉和水资源发展甘蔗(1),平均每公顷甘蔗产量潜力162吨(6]。尽管如此,甘蔗的价值是由甘蔗的可恢复的蔗糖量/重量(7]。在埃塞俄比亚,蔗糖是甘蔗加工的主要产品(8],它的数量主要取决于甘蔗质量的提供(9]。这表明需要保持质量使用适当的成熟管理作为[不可或缺的手段10]。

尽管甘蔗的干物质产量潜力在国家高6),蔗糖的分区数量视品种、年龄(11],赛季[8)、土壤肥力、灌溉(12)、杂草、害虫和疾病控制(13),和破碎的季节的长度7]。然而,空气温度和土壤水分是影响蔗糖在甘蔗(分区的主要因素14]。在更高的温度,从总碳固定和存储,甘蔗分区更少的碳蔗糖(15]。土壤水分的可用性也降低了甘蔗的蔗糖含量在成熟由于需求高速增长的水槽(16]。在成熟阶段,应该有一个合成和蔗糖的快速积累,相应的营养生长和单糖的水平下降(果糖和葡萄糖)茎(12]。

Wonji-Shoa和Metahara甘蔗种植园总面积10342和10235公顷,分别。一般来说,最大化蔗糖含量(%)的甘蔗收获种植地区,甘蔗的收获是干燥后进行扣缴的甘蔗灌溉在指定的时间内收获前从5到9周(17]。然而,甘蔗的蔗糖含量在一开始(9月至11月)期间降低是由于残余土壤水分的存在加上高温在7月和8月,这报道是一个持续的问题在地产(8]。这表明自然成熟的不足(18),导致需要精确控制作物供水(19)和减少极端扣缴的甘蔗产量和蔗糖水干燥时期(20.]。

化学催熟剂已成为一个重要的技术应对挑战与低蔗糖含量在世界许多糖产业12]。催熟剂用于甘蔗工厂监管机构的行动包括修改植物形态学和生理学、可以改变植物生产定量和定性21]。使用催熟剂可以提供增加蔗糖质量高于通过自然成熟(12,19]。催熟剂可以降低株高,蔗糖含量增加,促进植物成熟,并增加蔗糖产量,和他们也可以影响酶催化蔗糖积累在茎节(21]。技术已经相当大的潜在影响不知所措自然成熟条件恶劣的地区(22]。成功引进催熟剂技术还可以促进甘蔗的收获在这个赛季早些时候当它是相对不成熟23]。

当前使用的化学催熟剂在许多糖产业包括草甘膦(例如,综述^™)、2-chloroethylphosphonic酸(如乙烯利^™),fluazifop-p-butyl(例如,Fusilade的强项^™)和trinexapac-ethyl (Moddus^™)[12]。的方式行动,草甘膦和fluazifop-p-butyl herbicidal和抑制新组织形成一次致死量(24),而2-chloroethylphosphonic酸和trinexapac-ethyl激素作用方式(25,26]。的荷尔蒙机制改善通过2-chloroethylphosphonic酸蔗糖内容源自活性成分乙烯(25,26],它降低了营养生长的蔗糖需求(24];但trinexapac-ethyl机制与节间伸长的抑制能力,减少所引起的GA的水平₁(27]。早期作品也证实了唯一的功效应用草甘膦(24,28),2-chloroethylphosphonic酸(29日,30.],fluazifop-p-butyl [30.,31日],trinexapac-ethyl [32,33],催熟剂的组合(23,29日,30.在提高甘蔗蔗糖产量。

然而,有效地使用化学催熟剂在商业层面,它是至关重要的关于甘蔗品种的反应来生成信息这些化学物质。符合本研究报告从不同的糖行业确认需要评价品种的反应化学催熟剂(23,28]。在这方面,初步研究Metahara甘蔗种植园在1980年代使用fluazifop-p-butyl表明,蔗糖含量(%)的品种b41 - 227和NCo376分别提高了0.47和0.57%,分别与未经处理的控制块(相比29日]。

虽然这些研究表明改善果汁质量的甘蔗品种,新的化学催熟剂的出现,联合治疗,甘蔗品种需要另一项研究可以为房地产提供最新信息。因此,本研究进行了评估的反应选择甘蔗品种在Wonji-Shoa化学催熟剂和Metahara甘蔗种植园。

2。材料和方法

2.1。描述研究的领域

目前的调查进行了Wonji-Shoa和Metahara甘蔗种植园从2017年12月到2018年10月。Wonji-Shoa甘蔗种植园位于埃塞俄比亚裂谷(8°31日12′′N和39°E),平均海拔1550 masl。种植园的平均最高最低气温26.9和15.3°C,分别。同样,Metahara甘蔗种植园位于埃塞俄比亚裂谷(8°51 52′′N和39°E),平均海拔950 masl。种植园的平均最高最低气温32.6和17.5°C,分别。实验的土壤Wonji-Shoa和Metahara纹理粘土(> 54%)。

在研究期间,Wonji-Shoa Metahara甘蔗种植园获得总降雨量859 - 317毫米,分别。长期年均相比,种植经验的低降雨量。此外,甚至没有分布在两个位置(图1)。最大降雨量为267和120毫米被记录在4月到8月在Wonji-Shoa Metahara,分别。年平均最低温度记录在Wonji-Shoa 13.9°C和Metahara 17.0°C。年平均最高温度记录在Wonji-Shoa 29.0°C和Metahara 33.2°C。

2.2。实验材料的描述

现有的两个甘蔗品种(b52 - 298和NCo334),已培养了超过五年Wonji-Shoa Metahara甘蔗种植园,和两个新品种(C86-56和sp70 - 1284)最近推出了从古巴选择基于他们的表现在两个地点。化学催熟剂用于研究2-chloroethylphosphonic酸(乙烯利^™),fluazifop-p-butyl (Fusilade的强项^™)和trinexapac-ethyl (Moddus^™)。配方是480、150和250 g ai L⁻¹(克/升)的活性成分对乙烯利^™,Fusilade的强项^™,Moddus^™,分别。

2.3。治疗和实验设计

阶乘组合的治疗方法包括四个甘蔗品种(b52 - 298, NCo334、C86-56 sp70 - 1284)和六个催熟剂治疗:(1)乙烯利^™(720克艾哈⁻¹),(2)Fusilade的强项^™(25.6克艾哈⁻¹),(3)Moddus^™(250克艾哈⁻¹),(4)乙烯利^™(720克艾哈¹)+ Fusilade的强项^™(25.6克艾哈⁻¹),(5)Moddus^™(250克艾哈⁻¹)+ Fusilade的强项^™(25.6克艾哈⁻¹),(6)控制(unsprayed)。实验进行了使用一个随机完全区组设计一个阶乘安排三个复制。

2.4。实验的程序

实验种植正确使用三组发了芽的源于管理种子源字段。提供了整个生长期,沟灌直到收获前两个星期。尿素(46% N)应用在200公斤公顷⁻¹手动机械给手术后进行了两个半月的甘蔗的年龄。除草是根据需要手动进行的。灌溉和除草进行类似于商业地产实践。每15天进行了现场检查,没有病虫害遇到整个生长期。

每个情节都有4个甘蔗行6米长,1.45米的行距总情节大小为34.8 m²。收集的样本中心2行。催熟剂的应用进行了使用high-clearance繁荣框架使用电动电动喷雾器操作在100 kPa压力平均高度50厘米以上的树冠两flood-jet喷嘴,用于减少化学漂移影响,间距为在50厘米。喷雾混合了水卷431 L公顷⁻¹。喷涂进行清晨当风很平静。

收获的年龄是10个月在两个位置。乙烯利^™,Moddus^™,Fusilade的强项^™应用80、70和42天之前收割。乙烯利的组合治疗^™+ Fusilade的强项^™,乙烯利^™应用80天之前收获Fusilade紧随其后的强项吗^™收获前42天。同样,Moddus^™+ Fusilade的强项^™联合治疗,Moddus^™应用70天之前收获Fusilade紧随其后的强项吗^™疯狂扫射,而收获前42天。

2.5。数据收集

在收获,可轧的株高和茎重量计算从20茎,而10秸秆用于果汁的质量即。白利(%)和波尔(%)的测量。净的茎是随机挑选的阴谋。可轧的茎高度决定通过测量茎从地面到顶部的高度可见的垂肉叶。茎重量决定使用重平衡。之前可轧的秸秆被数的统计抽样和收割。甘蔗产量决定从情节净面积权衡所有秸秆使用重量平衡,然后转换成吨每公顷。

白利(%)是由粉碎秸秆使用压碎机,果汁是分析在实验室使用的长椅上折射计(鲁道夫研究模型J157)。同样,波尔(%)决心从同一汁用糖量计(分析Autopol 880;鲁道夫研究)。纯度(%)被计算为波尔% /白利%的比例,乘以100。最后,蔗糖含量(%)计算根据伯格(方程描述30.]: 0.75 0.61 nonsucrose因子和作物系数。然后,蔗糖产量(t公顷⁻¹)是由增加甘蔗产量(t公顷⁻¹)获得的甘蔗蔗糖含量(%)。

2.6。数据分析

验证误差方差的同质性后,结合方差分析是使用PROC GLM SAS程序,完成9.2版(31日]。比较治疗意味着显著差异的测量参数是使用图基studentised (HSD)测试范围在5%水平的意义。正常的数据是使用Kolmogorov-Smirnov测试评估。

催熟剂治疗的经济可行性评估程序后使用部分预算分析国际玉米和小麦改良中心(32]。平均实验蔗糖产量结果向下调整10%反映实验的区别情节产量和甘蔗种植园的收益率期望从相同的治疗下自己的管理32]。

销售收入是由调整蔗糖产量乘以蔗糖的售价美元(美国美元)。然后,每个治疗的总领域受益决心通过增加储蓄从收获、运输和销售收入。储蓄从收获和运输是指收集和运输的成本节省的甘蔗产量减少的催熟剂治疗。因此,储蓄是由增加产量减少的数量在每个催熟剂治疗和收集和运输的成本。收获和运输的成本是固定的,报4.5美元。成熟的可变成本(成本)包括化学成本和喷涂成本。成本每公顷化学催熟剂乙烯利^™,Fusilade的强项^™,Moddus^™美元30.00、23.00和33.33,分别。喷涂的成本每公顷(包括劳动力成本),被认为是应用使用无人驾驶飞机,估计是5.625美元。售价0.62美元的糖被公斤⁻¹。

净收益(NB)减去总成本计算,不同总值(成熟)的总成本为每个治疗领域的好处。计算边际收益率(MRR)除以净收益之间的差异的治疗和控制(unsprayed)可变成本(成熟)的成本。催熟剂治疗被认为是一个值得选择的甘蔗种植园,最低边际回报率(MRR)被认为是100%32]。检查边际分析结果,残差(投资回报率)计算每个治疗。计算残差是用来表示不同的净收益和成本的投资。

3所示。结果与讨论

3.1。甘蔗产量构成

3.1.1。杆高度

结合分析在两个地点显示显著( )交互催熟剂的种类对株高的影响。然而,没有一个剩下的催熟剂之间的相互作用显著(表1)。

各种C86-56处理乙烯利的组合^™+ Fusilade的强项^™和Moddus^™+ Fusilade的强项^™最短杆高度的1.27和1.29 m,分别。相比之下,最长的株高(1.64米)记录的控制(unsprayed)治疗各种NCo334(图2)。品种化学催熟剂之间的反应的差异可能是由于他们天生的遗传差异。符合这个报告从不同的糖行业确认的差异反应化学催熟剂(27,33]。

生理上,2-chloroethylphosphonic酸减少蔗糖的水槽需求增长由于减少叶片的大小和质量的乙烯的释放(24]。目前的研究结果与之前的研究一致,2-chloroethyl-phosphonic酸没有造成大的茎高度减少甘蔗(19,27]。根据罗斯特朗说道34),减少茎增长可能发生一个或两个节间缩短,但它被证实是暂时的。相反,Abo血型El-Hamd et al。35)显示,茎高度显著减少由于2-chloroethylphosphonic酸治疗。茎高度的降低由于Fusilade的强项^™治疗是由活性化合物的易位fluazifop-p-butyl茎顶端分生组织,终止茎增长(24,34)和限制叶增长(34]。Abo血型El-Hamd et al。35)也报道,fluazifop-p-butyl治疗减少茎高度利率被认为是独立的。

在相同的方式,减少由于Moddus治疗杆高度^™是由于减少节间伸长,导致赤霉酸GA的堵塞_20.对遗传算法₁甘蔗茎内转换过程(19,27]。类似地,范et al。19)透露,trinexapac-ethyl应用的速度200,250和500 g ai公顷⁻¹引起了快速,几乎完全抑制茎增长喷洒后56天。然而,随后的恢复增长依赖于应用程序的速度。

茎高度减少由于与乙烯利处理^™+ Fusilade的强项^™联合治疗(图2)中包含的主要起源于fluazifop-p-butyl Fusilade的专长^™(24,34]。另一方面,减少由于治疗Moddus茎高度^™+ Fusilade的强项^™组合(图2)可能是由于减少茎伸长协同效应的活性成分fluazifop-p-butyl和trinexapac-ethyl [19,24]。

3.1.2。柄的重量

催熟剂主要影响茎重量(表1)是非常重要的( )。Fusilade的强项^™,Moddus^™,Moddus^™+ Fusilade的强项^™组合,乙烯利^™+ Fusilade的强项^™联合治疗显著降低杆重量(图3),尽管实际杆重量减少,相对于控制治疗,相对较小。然而,乙烯利^™在统计与控制(unsprayed)治疗(图3)。最大的减少茎Moddus体重记录^™+ Fusilade的强项^™联合治疗(8.36%),最低减少杆重量从Moddus获得^™治疗(6.31%)。

相对较小的杆重量减少的原因可能是由于品种不同,因为并不是所有品种显示显著减少茎高度回应催熟剂治疗(图2)。此外,有效的成熟(每杆增加蔗糖质量),表明由不同蔗糖浓度的增加催熟剂治疗(图4),也可以部分抵消对株高的影响(图2)。

3.1.3。数量可轧的茎

人口的数量可轧的秸秆(茎)没有明显影响的催熟剂主要作用以及其相互作用(表1和图3)。类似于目前的结果,陆et al。36)也证明了人口2-chloroethylophsphonic酸对茎的影响可以忽略不计。相比之下,Abo血型El-Hamd et al。35]报道显著减少茎人口由于2-chloroethylphosphonic酸应用以更高的速度(1143克艾哈⁻¹)。同样,Abo血型El-Hamd et al。35)也证明了fluazifop-p-butyl以更高的速度(88.3克艾哈⁻¹)导致了人口显著减少杆。2-chloroethylphosphonic酸的组合(1143克艾哈⁻¹)+ fluazifop-p-butyl(88克艾哈⁻¹)也减少了茎人口(35]。

3.2。甘蔗产量、蔗糖含量和蔗糖产量

3.2.1之上。甘蔗产量

催熟剂治疗并没有导致甘蔗产量显著降低(表2和图5)。因此,甘蔗产量没有反映催熟剂治疗效果的观察茎身高和体重数据2和3)。没有显著影响甘蔗产量的催熟剂治疗可能是由于有效成熟(每杆增加蔗糖质量),所表示的蔗糖含量的增加引起的各种催熟剂治疗(图4),以及相对短spray-to-harvest间隔(37和更低的利率在这项研究中的应用35]。

类似于现在的结果,不同的作者也报道缺乏重要的甘蔗产量的减少由于fluazifop-p-butyl治疗(37]和trinexapac-ethyl [27,28]。相反,Abo血型El-Hamd et al。35]报道甘蔗产量明显降低由于fluazifop-p-butyl治疗。同样,Orgeron [38]报道甘蔗产量的显著减少由于trinexapac-ethyl治疗应用于300和350 g ai公顷⁻¹。

3.2.2。蔗糖含量

蔗糖含量(%)是高度显著( )影响与催熟剂品种(表之间的交互2)。蔗糖含量最高(11.02%)获得各种sp70 - 1284喷洒Moddus^™+ Fusilade的强项^™,而蔗糖含量最低的是获得各种b52 - 298(8.27%)没有喷雾(图4)。除了各种C86-56,没有催熟剂治疗优于控制治疗,所有的催熟剂治疗优于控制治疗的品种b52 - 298和sp70 - 1284(图4)。然而,在不同的情况下NCo334,所有的治疗,除了乙烯利^™治疗,控制(图中表现出来4)。品种蔗糖含量之间的差异反应化学催熟剂可能是由于他们天生遗传变异。早期作品也证明了化学催熟剂和反应,所有品种的变化不一定同样应对化学催熟剂(28,39]。

乙烯利的有效性^™在提高蔗糖含量是公认的乙烯释放12]。2-chlorethylphosphonic酸蔗糖含量增加的机制可能是由于其潜在的监管力量由于其协同行动与脱落酸(40),这对营养生长(减少蔗糖的需求24]。Fusilade的强项^™通过抑制蔗糖含量增加新组织的形成由于干扰长链脂肪酸合成的茎顶端分生组织(12]。另一方面,Moddus^™增加蔗糖含量通过节间伸长的抑制导致的减少赤霉酸(GA₁)水平24]。

先前的研究也证明了有效性2-chloroethylphosphonic酸,fluazifop-p-butyl [33,35],trinexapac-ethyl [24在提高甘蔗的蔗糖含量。组合的有效性2-chloroethylphosphonic酸+ fluazifop-p-butyl增加蔗糖甘蔗也证实了先前的研究内容(34,37]。类似地,范(37)证实的有效性trinexapac-ethyl + fluazifop-p-butyl提高蔗糖含量。

3.2.3。蔗糖产量

催熟剂的主要作用是重要的( )对蔗糖产量(t公顷⁻¹);然而,没有催熟剂之间的相互作用显著(表2)。催熟剂治疗Moddus^™+ Fusilade的强项^™组合和乙烯利^™+ Fusilade的强项^™结合导致蔗糖产量最高的12.26和12.18公顷⁻¹,分别是唯一治疗与控制(unsprayed)显著不同的治疗(图5)。

从Moddus获得显著高于蔗糖产量^™+ Fusilade的强项^™组合和乙烯利^™+ Fusilade的强项^™联合治疗可以归因于蔗糖含量显著增加,超过了其他治疗(图5),没有任何这些疗法对甘蔗产量的负面影响(图4)。符合当前的结果,其他的研究(33,35)也证实了蔗糖产量改进的2-chloroethyl-phosphonic酸和fluazifop-p-butyl组合治疗。范(41)也表明,相比之下,唯一的乙烯利^™和Fusilade的强项^™治疗,乙烯利^™+ Fusilade的强项^™和Moddus^™+ Fusilade的强项^™联合治疗表现更好的蔗糖产量增加。

3.3。经济分析

的最大净效益USD 6765.08公顷⁻¹是获得Moddus联合治疗的吗^™+ Fusilade的强项^™其次是乙烯利的联合治疗^™+ Fusilade的强项^™(美元6733.83公顷⁻¹)。最低的领域USD 6016.27公顷⁻¹从控制获得治疗(表吗3)。

最高边际税率4094%的收益率从Fusilade获得的强项^™唯一的治疗之后,乙烯利^™+ Fusilade的强项^™组合(1479%)、Moddus^™(1196%)和乙烯利^™(768%)。最高的边际回报率唯一Fusilade的强项^™治疗是由于成熟的放气成本(化学及其喷涂成本)(表3)。自净效益和边际回报率不是最终标准推荐最好的催熟剂治疗时不考虑投资回报(残差),投资回报率也是计算(表3)。从Moddus获得最大回报投资^™+ Fusilade的强项^™联合治疗(美元6704.90公顷⁻¹)。

因此,最经济的选择是源自于Moddus^™+ Fusilade的强项^™联合治疗的边际回报率为1244%(表3)。一般来说,获得的收益的边际税率的催熟剂治疗与控制(unsprayed)治疗大于1(表3),这是高于最小值(50%)。

4所示。结论

这项研究的结果表明,这两个组合催熟剂治疗导致大量增加蔗糖产量的甘蔗品种b52 - 298, NCo334, sp70 - 1284在Wonji-Shoa Metahara甘蔗种植园。研究还说明了催熟剂对秸秆的身高和体重的影响在一些治疗和品种,尽管这些影响没有翻译在很大对甘蔗产量的影响。也指出,催熟剂治疗不影响茎直径、节间数、茎人口。优越的蔗糖产量增加的两个组合催熟剂治疗主要是归因于蔗糖含量显著增加。然而,在经济方面,Moddus^™+ Fusilade的强项^™联合治疗是最好的选择。因此,建议这些甘蔗种植园应该验证这个实验结果在破碎赛季早期的商业规模不成熟的作物。

数据可用性

用来支持研究的数据是来自埃塞俄比亚糖研究的主要中心。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢埃塞俄比亚糖公司资助这项研究工作的管理和技术团队人员Wonji-Shoa和Metahara研究站的合作,在各个方面提供援助。

引用

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