天山北麓甜菜節(jié)本穩(wěn)產(chǎn)增糖栽培技術(shù)集成模式示范

白曉山 ，林明 ，楊洪澤 ，王鎖牢 ，潘竟海 ，劉華君 ，陳友強 ，鄧超宏 ，李承業(yè) ，周建朝

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，烏魯木齊830091；3.黑龍江大學(xué)農(nóng)作物研究院，哈爾濱150080)

我國是農(nóng)業(yè)大國，也是世界嚴(yán)重缺水的國家之一，而且水利用率也不高，我國干旱、半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水的利用效率只有45%左右，遠低于一些發(fā)達國家的80%以上[1]。我國用占全球9%的土地消耗了占世界總量32%的化肥，化肥（含農(nóng)藥）占農(nóng)業(yè)成本的20%以上，我國已成為世界上最大的化肥生產(chǎn)國和消費國[2]。2013年，農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《中國三大糧食作物肥料利用率研究報告》數(shù)據(jù)為33%，遠低于發(fā)達國家40%～60%的水平。2000—2012年中國化肥使用總量年均增長2.8%，是美國年均增長（0.3%）的9倍多[3]。在內(nèi)蒙古11種作物29項次試驗中增施氮肥、磷肥和鉀肥的肥料利用率分別為27.7%、10.7%和33.8%[4]。2013年分別在昌吉市、奇臺縣、伊犁州和張掖市試驗測定甜菜氮、磷、鉀肥利用率平均為38.3%、15.38%和34.13%[5]。伊犁地區(qū)甜菜氮肥利用率為55.25%，磷肥利用率為13.0%，鉀肥的利用率為34.1%[6]。國內(nèi)肥料利用率均較低。

“中央1號文件”決定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要減少化肥農(nóng)藥使用和農(nóng)業(yè)灌溉用水量，提高利用率，積極探索資源節(jié)約、環(huán)境友好的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展之路[7]。國家發(fā)改委、水利部等制定方案規(guī)定“十三五”期間全國新增高效節(jié)水灌溉面積1億畝，到2020年達到3.6億畝左右，占灌溉面積的比例32%以上，農(nóng)田灌溉水有效利用率達到55%以上[8]。農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《到2020年化肥使用量零增長行動方案》指出，2015—2019年，逐步將化肥使用量年增長率控制在1%以內(nèi)；力爭到2020年，主要農(nóng)作物化肥使用量實現(xiàn)零增長，主要農(nóng)作物肥料利用率達到40%以上[7]。提高水分利用效率是解救我國水分虧缺問題的重要途徑之一，提高農(nóng)業(yè)灌溉用水效率是減輕水資源危機的基本策略，也是保持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途經(jīng)[1]。我國使用先進的滴灌節(jié)水系統(tǒng)，不僅能節(jié)水而且還增加產(chǎn)量，水分利用率也達到90%以上[1]。試驗表明在滴灌條件下甜菜的葉面積指數(shù)、塊根干物質(zhì)積累量均高于溝灌和噴灌，比溝灌甜菜根產(chǎn)量增加19.7%，比常規(guī)溝灌節(jié)水14.3%[9]。甜菜滴灌模式下，在水資源供應(yīng)有限條件下減少灌溉可起到節(jié)約用水和提高水分利用效率的優(yōu)勢，灌水量節(jié)省25%凈收益僅下降6.1%[10]。

向著農(nóng)業(yè)節(jié)水、減量施肥的方向發(fā)展是必然趨勢，為了驗證國家甜菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系“十二五”期間在新疆進行的土壤肥料、栽培模式、水肥管理、植物保護等方面的試驗實踐成果，于2017年對各單項技術(shù)進行了組裝配套示范，以期達到與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)田相比產(chǎn)量持平，含糖率增加0.5度以上，節(jié)水10%以上，肥料用量減少20%以上的目標(biāo)，實現(xiàn)企業(yè)增效，農(nóng)民增收，產(chǎn)業(yè)綠色環(huán)保的目的。

1 示范區(qū)概況

綜合技術(shù)示范區(qū)選在新疆維吾爾自治區(qū)的奇臺縣進行，該縣地處天山北麓，準(zhǔn)噶爾盆地東南緣，屬于中溫帶大陸性半荒漠、干旱性氣候，年均氣溫5.5℃，年日照時數(shù)2 280～3 230 h，≥10℃有效積溫為3 123℃，年均無霜期 160 d、年均降水量 169.4 mm。 示范田位于西地鎮(zhèn)（N 41°03′51.05″，E 89°43′37.86″），土層肥厚氣候冷涼，是奇臺糖區(qū)最大的甜菜種植鄉(xiāng)鎮(zhèn)之一，最多的年份甜菜種植面積在3 000 hm2以上。示范地塊總面積6.67 hm2，其中示范區(qū)3.07 hm2，對照區(qū)3.60 hm2。均為4年以上的輪作田，前茬為冬小麥。土壤全鹽量10.5g/kg，有機質(zhì) 22 g/kg，水解氮 80.7 mg/kg，有效磷 21.6 mg/kg，速效鉀346 mg/kg。

2 主要技術(shù)措施

2.1 示范用種及栽培概況

供試甜菜品種：豐產(chǎn)、高糖Beta866，丸?；N子。上一年秋深翻，春播前耙耱平，栽培方式采用平坐膜下加壓滴灌栽培模式，干播濕出，行距50 cm，株距18 cm，理論密度111 000株/hm2，實際保苗90 000株/hm2左右。4月23—24日播種，精量點播，每穴一粒。4月27日灌出苗水，5月4日出苗，5月20日、6月3日和6月17日中耕3次。9月28日打葉收獲，全生育期154 d。

2.2 施肥情況

根據(jù)土壤肥力的檢驗報告提出合理的總體施肥方案，在生育期各個階段施肥時采用增施肥料調(diào)控劑、氮肥前移、均衡施肥等多項精確施肥技術(shù)應(yīng)用于示范田生產(chǎn)中，對照田（CK）按照當(dāng)?shù)仄毡榉N植習(xí)慣。

2.2.1 基肥和種肥 示范田施基肥422.4 kg/hm2，其中尿素、磷酸二銨和硫酸鉀按一定比例混均，在整地之前施入。施種肥234.15 kg/hm2（尿素、磷酸二銨、硫酸鉀和“糖料產(chǎn)業(yè)體系甜菜養(yǎng)分管理與土壤肥料崗位”提供肥料調(diào)控劑按一定比例混均）。對照田（CK）按照當(dāng)?shù)氐姆N植習(xí)慣沒有施基肥，種肥按照磷酸二銨：硫酸鉀鎂5∶2的比列混合，播種時每公頃施559.5 kg。

示范田按照施肥方案將基肥和種肥中加入一定量的尿素，為甜菜前期的生長提供充足的氮肥，保證了苗期葉叢和根系的快速生長，有利于后期產(chǎn)量和含糖率的積累[11]。

2.2.2 追肥 示范田追肥量及追肥時間按照制定的施肥計劃，追肥所采用的肥料均為水溶性肥料，在示范田灌水時隨水施入，追肥總量227.4 kg/hm2，具體情況見表1。示范田追肥主要集中在第一次灌水（6月24日）、第二次灌水（7月7日）、第四次灌水（7月 31日）、 第六次灌水 （8月19日），追肥量隨著時間的推移逐步減少，從第六次灌水（8月19日）后停止肥料的施入。除第一次灌水施入尿素外，第二水開始便停止氮肥的施入[12]。對照田除最后一次灌水沒有施肥，其他每次灌水都有肥料的施入。

表1 示范田與對照田（CK）追肥時間、追肥量及肥料種類

示范田與對照田（CK）總計施肥量為：883.95 kg/hm2和 1811.4kg/hm2，通過對比示范田與對照田（CK）追肥量及追肥時間的區(qū)別，可以看出在追肥時間和不同肥料的施用日期上示范田的方案相對于對照田（CK）更加合理，為不同時期單株產(chǎn)量和含糖率的積累提供了更為合理的養(yǎng)分[13]。肥料調(diào)控劑的使用提高肥料利用率，也為示范田后期的穩(wěn)產(chǎn)增糖奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.3 水分調(diào)控

甜菜是需水量較多的作物，根據(jù)“前促后控”的原則，在前期需要保證充足的水分供給葉叢及根系的生長，但在生長后期土壤濕度過大會造根部病害的發(fā)生和葉叢的徒長。灌水量及灌水時間如下表2所示。

整個生育期示范田灌水總量為6 351 m3/hm2，對照田（CK）灌水量為7 810.5m3/hm2，示范田節(jié)水18.69%。示范田灌溉方案利用水資源供應(yīng)有限條件下調(diào)虧灌溉的優(yōu)勢，在滴灌模式下開展節(jié)水，提高水分利用效率[10]，按照土壤水分含量的測定值計算確定，因此，灌水量的控制更為準(zhǔn)確合理。在每次灌水之前采用測量土壤含水量的方法計算每次的灌水量，從而更好地控制土壤濕度，保證甜菜正常生長的同時降低了生育后期葉叢徒長和病害發(fā)生的概率[14]。

表2 示范田和對照田灌水時間與灌水量

2.4 病蟲草害防治

針對示范區(qū)根腐病、白粉病、象甲和金針蟲等主要病蟲害，制定了綜合防治技術(shù)措施。對根腐病的防治主要以合理輪作等農(nóng)業(yè)措施為主。對金針蟲、象甲、白粉病等較重病蟲害進行化學(xué)防治，對田間雜草采用化學(xué)防除和中耕除草相結(jié)合的方法[15]，兩種田地處理相同（見表3）。

表3 示范田、對照田病蟲草害化學(xué)防治用藥情況

3 示范結(jié)果與分析

3.1 生長量測定

從6月底開始每隔一個月進行一次單株生長量的測定，示范田和對照田（CK）隨機取樣30株，測定單株平均葉干重、根干重、錘度、鮮葉片數(shù)和枯葉數(shù)（表4）。塊根干重示范田在整個生育期略高于對照田（CK）；單株葉叢干重在6月和7月分別高出對照田（CK）2.9 g和3.9 g，但在8月和9月對照田（CK）要明顯高于示范田，分別高出8.9 g和32.2 g，尤其在收獲期9月的測定，對照田（CK）的葉干重要顯著高于示范田；從葉片數(shù)量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，6月、7月和8月示范田的葉片數(shù)略高于對照田（CK），但在9月份，對照田（CK）平均葉片數(shù)高出示范田1.0片；錘度在整個生育期示范田均要高于對照田（CK）。

通過生育期生長量的測定可以看出，通過水肥的合理調(diào)控，示范田較好地控制了甜菜葉片的數(shù)量，防止塊根含糖積累期葉片徒長消耗過多的營養(yǎng)，為最終產(chǎn)量和含糖的提高打下了良好基礎(chǔ)[16]。

表4 不同生育期甜菜塊根產(chǎn)質(zhì)量及葉變化動態(tài)

3.2 收獲期產(chǎn)質(zhì)量效果

2017年9月27日由新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)廳牽頭，組織相關(guān)科研院所、制糖企業(yè)和政府管理部門共同組成專家組7人，對示范田進行現(xiàn)場田間鑒評：示范田灌溉定額6 351 m3/hm2較對照田 （CK）灌溉定額7 810.5 m3/hm2節(jié)水18.69%，示范田化肥用量883.95 kg/hm2較對照田化肥用量1 811.4 kg/hm2節(jié)約肥料51.2%。經(jīng)現(xiàn)場實測，該模式示范田平均塊根單產(chǎn)115 170 kg/hm2，平均塊根含糖率18.90%，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)對照田平均塊根單產(chǎn)105 379.5 kg/hm2，平均塊根含糖率15.96%，示范田比對照田增產(chǎn)9.29%，增加含糖率2.94度。

專家組通過實地測產(chǎn)測糖及對示范田和對照田的栽培管理技術(shù)田間檔案與該地塊的農(nóng)戶進行了現(xiàn)場勘驗，認為“甜菜節(jié)本穩(wěn)產(chǎn)增糖栽培技術(shù)集成模式”示范田節(jié)水、節(jié)肥、增糖效果顯著，技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。

3.3 效益分析

3.3.1 農(nóng)戶效益 通過測產(chǎn)計算和最終實產(chǎn)結(jié)果顯示，示范田產(chǎn)量較對照田（CK）高出9 790.5 kg/hm2，增加效益4 155元/hm2，并且示范田每公頃節(jié)水1 459.5 m3，節(jié)約水費504元/hm2；節(jié)約肥料927.45 kg/hm2，節(jié)約成本1 561.23元/hm2，農(nóng)戶共計增加收入6 220.23元/hm2。

3.3.2 加工企業(yè)效益分析 通過甜菜節(jié)本穩(wěn)產(chǎn)增糖栽培技術(shù)的應(yīng)用，示范田每公頃產(chǎn)糖量15 630 kg，對照田（CK）產(chǎn)糖量11 610 kg/hm2，示范田每公頃多產(chǎn)糖4 020 kg，按照目前白糖的市場批發(fā)價格6 000元/t計算，產(chǎn)值為24 120元/hm2，收獲損失和扣雜按照15%計算，工藝損耗按照3個糖分計算，糖企增加效益為22 226元/hm2，效益顯著，同時降低了收購成本，節(jié)約了加工能耗。

3.3.3 社會效益分析 2018年在示范區(qū)開展多次培訓(xùn)及現(xiàn)場觀摩會，借助示范田的示范作用，加大對甜菜節(jié)本穩(wěn)產(chǎn)增糖栽培技術(shù)的宣傳力度，從根本上改變農(nóng)民傳統(tǒng)的栽培技術(shù)和病蟲害綜合防控水平，以實際效果驗證了甜菜節(jié)本穩(wěn)產(chǎn)增糖栽培技術(shù)集成模式的可行性，得到了周邊農(nóng)戶的普遍認可和歡迎，提高示范區(qū)的甜菜栽培技術(shù)水平，積極帶動了當(dāng)?shù)靥鸩松a(chǎn)，促進制糖產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

4 小結(jié)

該項目示范區(qū)是新疆北疆地區(qū)具有代表性的甜菜種植大縣，甜菜種植年限較長，種植面積相對穩(wěn)定。通過2017年穩(wěn)產(chǎn)增糖栽培技術(shù)的示范，證明目前新疆甜菜生產(chǎn)中過度施肥的不合理性，初步展示了甜菜節(jié)本穩(wěn)產(chǎn)增糖栽培模式的關(guān)鍵技術(shù)，示范項目的實施符合國家提出“一控、二減、三基本”的宏觀政策，今后將進一步熟化和完善節(jié)本穩(wěn)產(chǎn)增糖栽培技術(shù)模式，繼續(xù)擴大示范推廣面積，為今后甜菜生產(chǎn)推廣應(yīng)用資源節(jié)約型，環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)提供技術(shù)支撐。