水肥一體化技術(shù)延長糖料蔗宿根年限效果研究

經(jīng)福林，關(guān)經(jīng)倫，黃 所，蘇海楊，陸紹德，揭育其，蘇子文

（廣東省火炬農(nóng)場，廣東 湛江 524259）

【研究意義】甘蔗作為世界上最重要的糖料和能源作物，廣泛種植于熱帶及亞熱帶地區(qū)［1］。甘蔗栽培分為新植蔗與宿根蔗，國外甘蔗生產(chǎn)栽培方式如巴西一般新植1年、宿根4～5年，澳大利亞、美國等一般新植1年、宿根2～3年［2-4］；我國糖料蔗生產(chǎn)栽植方式為一般新植1年，宿根1～3年，其中宿根蔗面積約占甘蔗總面積的40%～60%，宿根蔗是否淘汰主要取決于上茬蔗產(chǎn)量，對(duì)此不同地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)不一致，但由于蔗農(nóng)對(duì)宿根蔗生產(chǎn)種植缺乏重視，田管粗放，造成糖料蔗產(chǎn)量普遍低，提早淘汰，宿根年限短［5-7］。因此，尋求一種有效提高糖料蔗宿根產(chǎn)量，延長宿根年限的方法已成為當(dāng)前糖料蔗生產(chǎn)種植中急需解決的問題。【前人研究進(jìn)展】國外甘蔗宿根長的國家對(duì)宿根蔗生產(chǎn)田管相當(dāng)重視，機(jī)械化程度較高（如日本、美國）［8］，宿根性優(yōu)良的品系多（如巴西）［9］以及采用先進(jìn)滴水灌溉系統(tǒng)（如以色列）［10］等。而近些年我國也開始重視宿根蔗的生產(chǎn)田管，關(guān)于提高宿根蔗產(chǎn)量有許多研究報(bào)道，如馬澤輝等［11］對(duì)宿根蔗蓋膜技術(shù)的研究，馬麗等［12］關(guān)于宿根性優(yōu)良品系的選育，敖俊華等［13］對(duì)甘蔗進(jìn)行測土配方施肥，陸紹德等［14］、陳建國等［15］、周愛芳等［16］將水肥一體化技術(shù)應(yīng)用到甘蔗田管及宿根甘蔗機(jī)械培土施肥推廣等，在一定程度上提高了糖料蔗宿根產(chǎn)量?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，基于水肥一體技術(shù)延長糖料蔗宿根年限方面的研究尚未見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】根據(jù)廣東省雷州半島氣候、甘蔗田管模式及水利基礎(chǔ)設(shè)施條件［17-18］，利用水肥一體化技術(shù)，以常規(guī)施肥作為參照，通過比較新植蔗農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀與收益，篩選水肥一體化技術(shù)最佳肥料配方應(yīng)用到宿根蔗田管，明確水肥一體化技術(shù)延長糖料蔗宿根年限效果，為有效提高糖料蔗產(chǎn)量、宿根年限及增加收入尋找出一種科學(xué)有效的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在廣東省火炬農(nóng)場16隊(duì)，位于廣東省雷州半島西海岸，地勢平整，水利設(shè)施完善，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，溫度較高，冬春干旱，夏秋多雨有臺(tái)風(fēng)，年平均氣溫23℃，年平均降雨量1 273 mm，試驗(yàn)區(qū)面積11.6 hm2，土質(zhì)為玄武巖磚紅壤土，土壤偏酸，土壤有機(jī)質(zhì)含量1.0～20.0 g/kg處于中下水平，全氮含量0.5～0.75 g/kg處于低水平，堿解氮含量60.0～90.0 mg/kg處于中下水平，速效磷含量5.0～10.0 mg/kg處于中下水平，速效鉀含量50.0～100.0 mg/kg處于中水平。前茬作物為糖料蔗［18］。

1.2 試驗(yàn)材料

供試糖料蔗品種為粵糖00-236。水肥一體化滴灌材料：N16貼片式滴灌管帶，16PE軟管球閥旁通及主管Φ63PE軟水管。供試肥料：尿素（N≥46%），農(nóng)用鈣鎂磷肥（P2O5≥18%），農(nóng)用硫酸鉀（K2O≥50%），復(fù)合肥（N∶P∶K=15∶15∶15，總養(yǎng)分≥45%），有機(jī)肥雞糞含有機(jī)質(zhì)145.84 g/kg、氨態(tài)氮11.52 g/kg、速效磷（P2O5）5.38 g/kg、速效鉀（K2O）5.44 g/kg、pH值6.2。

1.3 試驗(yàn)方法

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，施用肥料配方設(shè)計(jì)見表1，小區(qū)面積0.4～0.8 hm2。試驗(yàn)地糖料蔗為夏繁全莖蔗種，下種量均為10.5 t/hm2，單行一字型排列，行距1 m，2015年1月種植，每年12月砍收。

表1 糖料蔗施肥處理配方設(shè)計(jì)Table 1 Design of fertilization formula for sugarcane

田間管理：對(duì)照采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)田管施肥方法（含新植和宿根），分兩次施肥，第1次拖拉機(jī)施基肥，施鈣鎂磷肥（全部）、有機(jī)肥（全部）、尿素300 kg/hm2、復(fù)合肥225 kg/hm2、鉀肥150 kg/hm2，余下肥料在伸長初期，拖拉機(jī)培土施下。處理F1～F5第1年施肥方法分4次施肥，第1次與對(duì)照CK方法一致，拖拉機(jī)施基肥，施鈣鎂磷肥（全部），有機(jī)肥（全部），余下尿素、復(fù)合肥、鉀肥利用試驗(yàn)區(qū)水肥設(shè)備等量的分別在糖料蔗苗期、分蘗期、伸長期進(jìn)行施肥，并根據(jù)試驗(yàn)區(qū)糖料蔗需水情況進(jìn)行1～4次滴灌淋水［19］；第2年保留經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)配方試驗(yàn)小區(qū)重復(fù)第1年施肥方法，直至淘汰。田間管理：第1年的基肥在種植時(shí)施下，之后幾年基肥在糖料蔗砍收清理蔗園后機(jī)械破壟施下，田間防病蟲、除草管理相同。

1.4 調(diào)查項(xiàng)目及方法

糖料蔗農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀的測定參照《中國甘蔗品種志》［20］，第1年調(diào)查區(qū)組所有試驗(yàn)小區(qū)，第2年之后只調(diào)查對(duì)照與經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)配方試驗(yàn)小區(qū)，直至淘汰。采用五點(diǎn)取樣法調(diào)查每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)糖料蔗的生長狀況，每個(gè)樣點(diǎn)取單行10 m內(nèi)糖料蔗作為樣方，調(diào)查其農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀。在苗期調(diào)查發(fā)株率，收獲期調(diào)查有效莖數(shù)、株高、蔗莖重、產(chǎn)量、蔗糖分。每個(gè)樣點(diǎn)隨機(jī)測量20條生長正常蔗莖的株高與重量并計(jì)算平均株高（cm）與蔗莖重（kg）；從測蔗莖重的甘蔗中隨機(jī)選取10株，在每株上、中、下部3點(diǎn)（無蟲口）鉆取蔗莖汁，用手持錘度計(jì)測定并計(jì)算平均錘度；產(chǎn)量按實(shí)際收獲統(tǒng)計(jì)；各處理區(qū)所采集的數(shù)據(jù)取平均值。

有效莖數(shù)（條/hm2）=樣方中所有株高超過1.0 m的糖料蔗/樣方面積（hm2）

蔗糖分（%）=平均田間錘度（%）×1.0825-7.703。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與作表，并用統(tǒng)計(jì)軟件SAS 9.0 duncan新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 新植糖料蔗農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀及經(jīng)濟(jì)效益

2.1.1 新植糖料蔗農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀 由表2可知，各處理對(duì)新植糖料蔗發(fā)株率及糖分的影響差異不明顯，而對(duì)株高、有效莖數(shù)、蔗莖重及蔗產(chǎn)量的影響存在差異顯著，其中隨著處理F1～F5化學(xué)肥料量的增加，新植糖料蔗株高、有效莖數(shù)、蔗莖重及蔗產(chǎn)量也表現(xiàn)出相應(yīng)增加，與常規(guī)施肥（CK）比較，處理F1和F2的株高、有效莖數(shù)、蔗莖重及蔗產(chǎn)量差異不顯著，而F3、F4、F5則顯著高于常規(guī)施肥（CK），但它們之間差異不顯著。

2.1.2 新植糖料蔗經(jīng)濟(jì)效益 由表3可知，5個(gè)新植糖料蔗肥料配方成本與常規(guī)施肥（CK）比較，依次為處理 F1＞F2＞F3＞F4＞F5，節(jié)省成本最高為處理F1（3 072 元/hm2）；5個(gè)新植糖料蔗甘蔗收入與常規(guī)施肥（CK）比較，依次為處理 F5＞F4＞F3＞F2 ＞F1，甘蔗收入增加最高為處理F5，但除去肥料成本后，處理F3實(shí)際增加經(jīng)濟(jì)收入最高（43 206 元/hm2），結(jié)合上述新植糖料蔗農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀情況，處理F3為水肥一體化最優(yōu)肥料配方。

表3 新植糖料蔗經(jīng)濟(jì)效益Table 3 Economic benefits of new planted sugarcane

2.2 宿根糖料蔗農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀

由表4可知，宿根糖料蔗田管應(yīng)用水肥一體化技術(shù)（處理F3），其發(fā)株率、株高和有效株數(shù)明顯優(yōu)于常規(guī)施肥（CK），并且隨著宿根年限增長，其優(yōu)勢表現(xiàn)越顯著，如2018年和2019 年宿根糖料蔗的發(fā)株率、株高及有效莖數(shù)均顯著高于常規(guī)施肥（CK），其中有效莖數(shù)在整個(gè)宿根期均顯著高于常規(guī)施肥（CK）。由表5可知，應(yīng)用水肥一體化技術(shù)（處理F3）的宿根糖料蔗糖分與常規(guī)施肥（CK）沒有明顯差異，但在宿根蔗產(chǎn)量及莖重方面，顯著高于常規(guī)施肥（CK）。

2.3 糖料蔗生產(chǎn)成本

由表6可知，新植糖料蔗應(yīng)用水肥一體化技術(shù)（處理F3）田管成本與常規(guī)施肥（CK）比較，增加成本為2 130元/hm2；宿根糖料蔗應(yīng)用水肥一體化技術(shù)（處理F3）田管成本與常規(guī)施肥（CK）比較，2016—2019年分別增加1 554、1 404、1 254、1 104元/hm2，宿根增加成本合計(jì)7 446元/hm2。因此，2015—2019年糖料蔗應(yīng)用水肥一體化技術(shù)（處理F3）田管成本比常規(guī)施肥（CK）累計(jì)增加成本9 576元/hm2。

2.4 糖料蔗經(jīng)濟(jì)收益情況

由表7可知，2015—2019年糖料蔗應(yīng)用水肥一體化技術(shù)（處理F3）與常規(guī)施肥（CK）比較，產(chǎn)量增加80.85 t/hm2，其中新植蔗增加12.6 t/hm2，宿根蔗增加68.25 t/hm2；收入增加36 382.5元/hm2，其中新植蔗增加5 670元/hm2，宿根蔗增加30 712.5元/hm2。核減糖料蔗增加的成本費(fèi)用后，應(yīng)用水肥一體化技術(shù)（F3）實(shí)際比常規(guī)施肥（CK）增加收入26 806.5元/hm2。

表4 宿根糖料蔗農(nóng)藝狀Table 4 Agronomic characters of new planted ratoon sugarcane

表5 宿根糖料蔗經(jīng)濟(jì)性狀Table 5 Economic characters of new planted ratoon sugarcane

表6 糖料蔗田管成本情況Table 6 Cost of sugarcane field management

表7 糖料蔗經(jīng)濟(jì)收益情況Table 7 Economic benefits of sugarcane

3 討論

水肥一體化技術(shù)能減少化學(xué)肥料的施用，提高作物對(duì)化學(xué)肥料的利用率，使其增產(chǎn)增收［21］。將水肥一體化技術(shù)應(yīng)用到糖料蔗生產(chǎn)田管中，通過比較新植蔗農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀與收益，篩選出最優(yōu)肥料配比：尿素450 kg/hm2、農(nóng)用鈣鎂磷肥1 500 kg/hm2、農(nóng)用硫酸鉀180 kg/hm2、復(fù)合肥270 kg/hm2、有機(jī)肥1 350 kg/hm2，合計(jì)施用化學(xué)肥料量為2 400 kg/hm2，比常規(guī)施肥對(duì)照3 000 kg/hm2，減少600 kg/hm2，節(jié)省化學(xué)肥料20%，但糖料蔗發(fā)株率、株高，有效莖數(shù)、蔗莖重和蔗產(chǎn)量仍顯著高于常規(guī)施肥對(duì)照。這與楊勝［10］、陳建國［15］、馬富國［21］報(bào)道水肥一體化技術(shù)能提高肥料利用率相一致，但對(duì)比國外如以色列（節(jié)肥率在40%～50%）等發(fā)達(dá)國家，其節(jié)肥率仍有待進(jìn)一步深入研究。

糖料蔗應(yīng)用水肥一體化技術(shù)可以增加甘蔗收入［18］。按本地區(qū)實(shí)際生產(chǎn)效益，糖料蔗種植到第3年產(chǎn)量小于75 t/hm2將淘汰重新種植，常規(guī)施肥對(duì)照第3年（2017年）宿根產(chǎn)量為61.2 t/hm2，故2018年和2019年不作比較，因此常規(guī)施肥糖料蔗收入按3年計(jì)算（新植1年，宿根2年），甘蔗收入為110 227.5元/hm2，去除田管成本22 395元/hm2和砍收成本35 517.75元/hm2（本地區(qū)人工砍收等費(fèi)用145元/t，下同），實(shí)際收入52 314.75元/hm2。應(yīng)用水肥一體化技術(shù)糖料蔗種植達(dá)到5年（新植1年，宿根4年），比常規(guī)施肥對(duì)照延長宿根2年，其前3年甘蔗收入為128 857.5元/hm2，去除田管成本27 483元/hm2和砍收成本41 520.75元/hm2，實(shí)際收入59 853.75元/hm2，比常規(guī)施肥對(duì)照實(shí)際增加收入7 539元/hm2；其后兩年宿根蔗甘蔗收入78 840元/hm2，去除田管成本17 538元/hm2和砍收成本25 404元/hm2，實(shí)際收入35 898元/hm2。因此，糖料蔗田管應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，比常規(guī)施肥對(duì)照實(shí)際累計(jì)增加收入43 437元/hm2。

本研究發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)地糖料蔗種植行距太窄，試驗(yàn)進(jìn)行到第6年，因蔗壟過高大，機(jī)械破壟施基肥難以開展，糖料蔗被迫淘汰。國內(nèi)馮志高等［22］已報(bào)道不同行距對(duì)甘蔗產(chǎn)量及糖分的有一定影響，而國外甘蔗宿根年限長的國家如巴西［23］，甘蔗種植行距一般在1.4 m以上。因此，糖料蔗進(jìn)行多年宿根，種植行距應(yīng)控制在1.2～1.4 m，以適應(yīng)機(jī)械化田管作業(yè)。

4 結(jié)論

應(yīng)用水肥一體化技術(shù)進(jìn)行糖料蔗田管，能延長宿根年限2年，減少化學(xué)肥料的施用量，增加經(jīng)濟(jì)收入，可作為提升本地區(qū)宿根蔗田管質(zhì)量、產(chǎn)量及延長宿根年限技術(shù)大面積推廣應(yīng)用。這是國內(nèi)首次研究水肥一體化技術(shù)延長糖料蔗宿根年限，也為糖料蔗提質(zhì)增效提供了一種新途徑。