国内外甘蔗产业技术进展及发展分析

张跃彬，吴才文

综述

国内外甘蔗产业技术进展及发展分析

张跃彬，吴才文

（云南省农业科学院甘蔗研究所，云南开远661699）

从甘蔗遗传育种改良，耕作与栽培，病虫害综合防控，甘蔗设施设备和产后加工分析了国内外产业技术的发展动态，提出了我国甘蔗产业今后科研的发展方向是立足国情研发与农机相适应的农艺耕作技术，甘蔗轻简化生产技术应用，加快以强宿根强分蘖为特征的新一代甘蔗品种改良和加强蔗糖深加工与副产物的高值化利用，以提高产业竞争力和经济效益。

甘蔗产业技术；进展；分析

甘蔗是世界主要的糖料作物，经济合作与发展组织（OECD）和联合国粮食与农业组织（FAO）统计，以甘蔗为原料的糖产量占全球糖供应总量85%以上，甘蔗产业技术进步对保障世界和国内食糖供给安全起着至关重要的作用。近年来，国内外围绕甘蔗品种的遗传与改良、栽培技术、植保技术和机械化、蔗糖深加工等进行了广泛的研究探索，促进了甘蔗产业的科技进步。

1 世界甘蔗产业技术发展动态

1.1甘蔗遗传改良创新研发

甘蔗品种改良是蔗糖产业发展的保障，世界各蔗糖主产国都把新品种选育应用作为产业发展的首要工作。在甘蔗的改良中，巴西、印度、泰国等世界甘蔗生产发达国家均意识到甘蔗杂交育种亲本网络化、近亲化已成为甘蔗杂交育种的重要瓶颈，利用现有种质亲本培育甘蔗品种难以进一步提升品种种性，育成品种数量多但单一品种栽培面积缩小，纷纷聚焦甘蔗种质创新、SSR及ALFP等分子标记技术构建遗传图谱，研究亲本间的多态性和亲缘关系、重要育种目标性状关联标记的开发以及重要功能基因发掘与转基因改良，希望谋求进一步突破。同时，育种目标瞄准宿根年限、耐旱节水，强调多抗病害，如巴西RIDESA育成了16个“RB”型适应不同环境、不同熟期、不同抗病性新品种投放生产；印度针对赤腐病造成甘蔗大幅度减产的情况，通过多年的努力从679亲本中筛选出5个抗性亲本用于育种计划，目前已获得28个杂交组合3479个实生苗，以期培育出优良抗病品种；泰国为了选育优良品种，重点收集生长在河谷湿润型和旱地抗逆型细茎野生种，广泛开展宿根性、适应性、抗旱、耐淹及耐盐性研究，培育出的KK3、KK88-92及KK07-048等甘蔗品种，不仅宿根性强、抗旱、抗多种病害且适宜机械化，促进泰国蔗糖产业持续稳定的发展。

1.2栽培耕作技术研发

精准农业是现代农业栽培的发展方向，被认为是可持续发展最有效的方法，但它需要有效的方法准确地测量土壤物理、化学性质及其动态变化。土壤表观电导率（ECA）是一个快速间接测量土壤电导率传感器，不需要广泛的土壤取样就可用来确定土壤参数的空间变化。巴西在最大中南部蔗区，开展不同时期氮肥施用技术研究表明，在土壤水分充足的情况下早期收获品种苗龄在60d内，中期收获为60d时施用氮肥利用率最高，最佳施氮量为140kg/hm2。美国、巴西等先进国家通过对甘蔗不同时期的需肥量、需水量研究结果，并与GPS、RS和GIS技术相结合，建立起甘蔗生产的全方位物联网系统，更加有利于精准、集约化甘蔗生产方式的发展。

1.3病虫防控技术研发

先进国家对蔗区环境和甘蔗农产品安全性要求严格，限制使用化学农药防治病虫害，甘蔗病虫害防控优先考虑培育和种植抗性品种，广泛以野生资源作为抗源，加快抗病虫育种力度，抗病虫育种中强调多种抗育种和聚合育种。印度、巴西等推行甘蔗健康种苗技术，其中印度主要采用50℃温水或55℃热空气进行甘蔗种苗消毒，巴西主要采用组织培养健康种苗，建立专门的健康种苗圃，可降低病害的发生程度，还可增产并提高糖分。此外，利用天敌释放赤眼蜂、古巴蝇，以及性诱剂等生防措施控制虫害也是普遍采取的重要措施，取得显著效果。同时，许多国家作为后续技术储备也大力开展抗病虫转基因育种研究并加强抗逆基因的鉴定。

1.4设施设备研发

国外蔗区土地资源丰富，户均土地面积大，如泰国蔗区户均甘蔗耕地在100亩（6.67hm2）以上，巴西、澳大利亚等先进蔗区甘蔗生产户以农场为经营单位，经营面积上千亩至万亩，为此，国外甘蔗生产主要依托甘蔗机械化作业，耕、种、管、收均实现了全程机械化作业，其中最为显著的甘蔗联合收获机，国外主要以美国的凯斯纽荷兰公司、约翰迪尔公司两大巨头为主进行生产制造，主产收获机型为凯斯8000型，以及针对较小地块和行距的凯斯4000型；近期，约翰迪尔公司在先进、成熟的大型甘蔗收割机3520的基础上，对其多项功能及零部件加以改进，开发研制了CH330新型甘蔗收割机，该机在诸多方面具有更优越的性能，机型操作非常灵活，适用于窄行距、产量高的小地块蔗田作业。近年来，国外机械化程度在不断提高的同时，注重与自然气候、土壤、地形、病虫害防治、GPS导航的智能机械等的研发与应用。同时，不断研发应用与机械配套的液体肥、高效控释肥、新型农药等农用物资。

1.5产后加工研究进展

国外先进国家甘蔗加工主要采取两步法生产，在甘蔗产区生产原糖，又称粗糖或二号糖，以甘蔗榨糖取汁，经过简单的过滤、澄清，通过沸腾浓缩、煮炼结晶、离心分蜜后制成原料糖，即原糖，然后提供国内或出口至世界各地进行精糖加工。国外甘蔗原料加工企业规模大，自动化程度高，在制糖上普遍实现了信息化管理，包括压榨、澄清、过滤、煮练、结晶等全过程实现了自动控制。在制糖新工艺上，近年来，膜分离技术和离子交换技术在制糖上得到了越来越多的应用，其中膜分离技术应用于蔗汁的澄清阶段，借助于特殊制备的具有选择透过性薄膜，利用温度差、压力差、电位差作为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集；离子交换树脂是用有机单体物质经过聚合反应合成高分子物质而成为树脂的基体，再经过各种化学反应，接上各种化学活性基团而制成，通过溶液中的离子与树脂中的活性离子互相作用，可有效去除糖汁中的灰分和色素等杂质。甜菜糖业已普遍采用这种技术。树脂色谱提纯技术，膜过滤技术的应用为人们带来更高质量的精制白糖，还可提纯其它产品，如叶绿素、蔗腊、蔗酯，生物酶分解生产健康食品果糖，以及燃料乙醇，化学合成生产蔗糖多酯等，将甘蔗糖业综合利用引入了多学科领域。

2 国内甘蔗产业技术研究进展

2.1遗传育种与种业

甘蔗品种改良是甘蔗产业发展的重要保障，针对我国新台糖22号长期种植，出现退化，病虫害发生严重的情况，国内科研机构开展了超新台糖品种的育种攻关研究，育种中十分注重高糖性状的遗传选育。一是采用CP72-1210、CP89-2143等高糖亲本血缘与新台糖22号、20号等进行广泛杂交，二是应用家系评价技术和经济遗传值评价开展新品种选育和评价工作。2016年，国家甘蔗产业体系多个育种单位育成通过国家鉴定的高产高糖新品种8个，分别是粤糖06-233、粤糖06-233、云蔗08-2060、桂柳07-500、福农43号、福农40号、闽糖02-205、赣蔗20号。同时国内十分重视甘蔗新品种的区域化筛选应用，目前在广西、云南主产区，依托20余个甘蔗综合试验站筛选出了福农38号、桂糖40号、桂糖42号、云蔗05-51、柳城05-136等一批高产高糖新品种，在大力推广。在新一代自育品种的推广上，成效显现。2016年，以粤糖93-159、粤糖00-236、云蔗05-51、桂糖40号、柳城03-182、福农38号等一批自育品种在我国蔗区推广应用面积已达400万亩（26.67万hm2）以上，占我国蔗区种植面积的30%。在甘蔗品种推广中，十分重视甘蔗健康种苗的应用，先后建立了甘蔗健康种苗基地50个，健康种苗基地达20万亩（1.33万hm2）以上，以甘蔗茎尖组织培养和温水脱毒技术两条技术路线，生产推广甘蔗健康种苗，使我国的甘蔗种业呈现了健康化、专业化的发展趋势。

2.2栽培与水肥管理

近年来，我国甘蔗由于劳动强度大、成本高的因素，发展受到严重制约，栽培与水肥研究主要针对这一难题，在主产蔗区光温特性和杂草类型研究基础上，运用现代工艺技术，研发应用了甘蔗降解除草地膜产品并产业化应用，形成以全膜覆盖为主的甘蔗轻简保水技术。国家甘蔗产业技术体系，在主产区广泛开展测土配方施肥，深入研究甘蔗不同时期科学施肥量，形成了氮、磷、钾科学配比的甘蔗专用底肥和专用追肥，在广西、云南、广东等蔗区进行广泛应用，使我国蔗区的甘蔗专用肥面积达到90%以上。根据甘蔗轻简施肥技术特别是两减一增技术的需要，重点开展缓施肥技术和一次施肥技术研究应用，研究发明了以氮（肥）为内层，磷（肥）为中层，钾（肥）为外层，前期（苗期）释放外层磷、钾肥，中期（伸长期）释放氮素的甘蔗控缓释肥工艺生产技术，肥料用量比传统施肥方法节省15%～25%，肥料利用率提高10%～20%。

2.3病虫防控研究进展

甘蔗生长期长，在整个生长过程中，都会遭受到病虫的为害，防治病虫害的农药量大，造成环境污染已成为产业的重要问题。国内甘蔗产业围绕减少农药施用量，开展了甘蔗病虫害的绿色防控技术研究和规模化应用。一是在主产蔗区，布局了40余个病虫害发生流行的精准监测及预警体系，使甘蔗主要害虫的虫情监测测报信息服务蔗区面积超过600万亩（40万hm2）；二是推广应用以性诱剂和赤眼蜂为主的甘蔗生物防治技术，在广西、广东等甘蔗为害区域，喷施性诱剂微胶囊，并探索应用无人机喷洒性信息素，均取得良好的效果；三是针对甘蔗主要病虫害的发生，开展了环境友好型的病虫害综合防控技术示范，选择了氯虫·噻虫嗪、10%噻虫胺·杀虫单颗粒剂、4%吡虫·毒死蜱颗粒剂、生物制剂等高效低毒农药，进行了防治甘蔗害虫的示范和推广。

2.4设施设备技术研究进展

甘蔗生产劳动强度大，生产劳动力成本高，已成为影响我国甘蔗产业竞争力提高和制约产业发展的关键问题，近年国家甘蔗产业体系以甘蔗机械化研究室为重点，集成其它5个研究室和20余个综合试验站的力量，合力攻关研究甘蔗生产全程机械化关键技术，目前在耕地、种植和田间管理上，适宜我国耕地条件的中小型机械得到了广泛应用。在关键的甘蔗联合收获机械上，一是积极从凯斯纽荷兰公司引进凯斯8000型以及针对较小地块凯斯4000型，从约翰迪尔公司引进甘蔗收割机3520和CH330新型甘蔗收割机进行应用，同时国内主要农机企业在消化吸收的基础上，自主研发甘蔗联合收获机，以中联重科、广西柳工、广东科利亚、贵州中首信等为主的企业研发出了10余种甘蔗联合收获机型，主要为机型切断式收割机，部分为整秆式收获机。目前，我国的中大型甘蔗联合收获机已突破100台，联合收获机械化作业能力可达100万亩（6.67万hm2）以上，但在实际生产应用中，由于土地规模小和机械化适应条件差，甘蔗收获机械化应用率仅为30%左右，今后与甘蔗全程机械相适应的现代甘蔗规模化、标准化基地建设将是机械化发展的重要方向。

2.5产后加工研究进展

我国甘蔗产后加工技术，主要目标是针对糖业生产工艺的关键问题，采用高新技术解决蔗糖业的共性、关键技术难题。近年来，制糖工艺的膜技术和离子交换技术是加工的重点，新膜技术的研究成果，将其与糖厂蔗汁清净有机地结合，直接将糖厂压榨的混合汁经加热后直接进入膜系统过滤净化，可再造出一种全新的制糖澄清工艺，完全可替代亚硫酸法工艺。同时，以离子交换法为核心的精制糖生产技术，可大幅降低投资及生产成本。产后加工的另一个重要方向是甘蔗与生物资源结合，研究开发健康糖品，以保健植物提取物与甘蔗活性物质科学配伍，以高品质糖为基础原料，可研究开发出系列高端功能性糖果产品，改变糖业产品单一、附加值低的状况，开辟一条特色糖业的新路子。制糖副产物是蔗糖产业的重要资源，在制糖副产物综合利用研究上，我国主要针对蔗糖产业的副产物蔗叶、蔗渣和糖蜜酒精废醪液开展综合利用研究，利用蔗渣开发优质青贮饲料和微生物饲料，其中国内进行的蔗渣微生物饲料，已完成有益菌的筛选，并根据甘蔗梢叶、碱化蔗渣、糖蜜等甘蔗副产物的特点，分别调配出专属混合菌剂，确定了甘蔗梢叶、碱化蔗渣单独青贮或两者混合技术。另外，在利用蔗渣生产开发木糖上，国内已形成了木糖生产关键技术—强制循环水解工艺，建立年产千吨级规模的生产线三条。在利用甘蔗生产郎姆酒上，国内广西农垦集团昌菱制糖有限公司，建立国内首家甘蔗郎姆酒生产线，拥有了国内首个朗姆酒产品商标。

3 今后甘蔗科技研发方向

我国作为世界主要的甘蔗糖料种植生产地区，蔗糖业承担着食糖安全重任，与国外相比，我国农业国情与国外差别较大，主要表现在国内人均耕地少，规模化种植程度低，生产成本高，立足国情保护、发展和不断提高竞争力将是甘蔗产业的基本国策。

根据国内外的甘蔗科技动态和我国国情，今后甘蔗科技应注意以下4个方面发展。

3.1立足国情研发与农机相适应的农艺耕作技术，促进甘蔗全程机械化作业

我国户均甘蔗耕地面积仅为5亩（0.33hm2）左右，现有的农艺耕作技术难于适应甘蔗机械化作业，规模化的土地流转和大面积集中种植还难于短期内实现，为此，立足千家万户的甘蔗生产应走标准化种植生产的模式，将各家各户小规模的蔗地，按统一标准进行种植，实现五统一，即统一熟期品种、统一种植朝向、统一种植行距、统一种植时间等，在不改变经营户的前提下，为机械化应用提供必要的生产条件，促进甘蔗全程机械化作业，方可降低劳动强度和成本，尽快实现现代生产。

3.2加强甘蔗轻简化生产技术应用，降低甘蔗生产成本

在不具备甘蔗全程机械化作业的山坡地、小规模蔗区，针对甘蔗生产的水、肥需求，研究应用甘蔗轻简生产技术，一是根据甘蔗水分需要，研究可降解的甘蔗地膜和全膜覆盖技术，实现甘蔗无需灌溉的周年保水技术；二是根据蔗区土壤养分条件和甘蔗营养需求规律，研究开发能满足甘蔗全生长期的控释肥料，实现下种一次施肥全过程供肥的轻简营养管理技术。通过水、肥管理物质的生产工艺和技术突破，实现甘蔗的轻简生产，降低甘蔗生产成本。

3.3加快以强宿根强分蘖为特征的新一代甘蔗品种改良，适应现代甘蔗产业的发展

针对今后国内甘蔗机械化和甘蔗生产成本降低的迫切需要，蔗区的甘蔗品种将进行大规模的改变更新，在兼顾甘蔗产量和糖分的前提下，以强宿根强分蘖为目标进行品种选育和应用，以适应甘蔗机械化管理和收获，同时能延长甘蔗宿根年限，减少种植成本。在部分靠人工种植的区域，在强宿根强分蘖的基础上，还要注重选育脱叶性好，无57号毛群、直立高大甘蔗品种，降低人工收获成本。

3.4加强蔗糖深加工与副产物的高值化利用，提高产业经济效益

从今后一段时期看，国内的甘蔗生产成本还无法与国外接近，制糖企业原料成本将在较高水平运行，为提高制糖企业的竞争力，必须加强蔗糖深加工和副产物综合利用，一是蔗糖围绕国人的健康需求与我国中药保健相结合，大力发展高值的保健糖品和功能性糖品种，提高附加值；二是对制糖副产物蔗梢、蔗渣副产物，开发畜牧饲料业，增加产业附加值；三是对加工处理的废糖蜜，研发生产高附加值的食用酵母、饲料酵母和医用酵母等高附加值产品。

[1]文明富，杨俊贤，潘方胤，等.甘蔗遗传改良研究进展[J].广东农业科学，2016，43（6）：58-63.

[2]杨枝煌.中国甘蔗糖业存在的问题、原因分析与政策建议[J].中国市场，2016，880（13）：77-85.

[3]段维兴.广西蔗糖产业发展现状及对策[J].中国糖料，2016，38（1）：65-72.

[4]贺贵柏.新形势下加快推进广西甘蔗生产全程机械化的战略思考[J].甘蔗糖业，2016（5）：45-48.

[5]郭祀远，郑必胜，林庆生，等.糖资源的生态循环与糖业持续发展[J].甘蔗糖业，2016（2）：54-60.

[6]蒋仕刚，王晔.甘蔗制糖业副产物的综合利用[J].科技经济导刊，2016（22）：113.

Progress and Development Analysis of Sugarcane Industry in the World

ZHANG Yue-bin,WU Cai-wen
(Sugarcane Research Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Kaiyuan,Yunnan 661699)

The latest development of the technology industry in genetic breeding improvement,cultivation and planting,pest prevention and control,facilities and processing of sugarcane in the world were analyzed.This suggests that the developmental direction of the future sugarcane industry research in China would be based on Chinese conditions to research and develop farming techniques that were suitable for agricultural machinery,and to apply sugarcane convenient production technology meanwhile to speed up improvement of sugarcane varieties with perennial strong tillering characteristics and deep processing of sugar and high value utilization of byproducts for improvement of industrial competitiveness and economic benefits.

sugarcane industry technology;progress;analysis

S566.1

：B

：1007－2624（2017）03－0047－04

10.13570/j.cnki.scc.2017.03.019

2016-12-20

国家农业部现代农业甘蔗产业技术体系项目（CARS-20）资助。

张跃彬（1969-），男，研究员，主要从事甘蔗科研工作；E-mail：ynzyb@sohu.com