季節(jié)性干旱下農(nóng)藝節(jié)水措施對甘蔗生長和產(chǎn)量的影響

安東升 嚴(yán)程明 陳炫 徐磊 劉洋 蘇俊波 孔冉 竇美安

摘? 要：為探明不同農(nóng)藝節(jié)水措施在甘蔗應(yīng)對季節(jié)性干旱中的作用機(jī)制，本研究以‘粵糖94-128為材料，設(shè)置地膜覆蓋+有機(jī)肥（T1）、保水劑+有機(jī)肥（T2）、蔗葉覆蓋+有機(jī)肥（T3）、蔗葉覆蓋+保水劑（T4）4個(gè)處理，以常規(guī)種植為對照（CK），研究不同農(nóng)藝節(jié)水處理下土壤水分和出苗率、農(nóng)藝性狀和干物質(zhì)積累、光合活性和根系指標(biāo)以及經(jīng)濟(jì)性狀對季節(jié)性干旱的響應(yīng)。結(jié)果表明：干旱脅迫前期土壤含水量表現(xiàn)為地膜覆蓋>蔗葉覆蓋>無覆蓋;T1處理出苗率最高且顯著高于CK。2015年，與CK相比，T1處理顯著增加株高（18.1%）和+1葉長（30.6%），T4處理顯著增加莖粗（21.8%），而T2處理的株高、莖粗和葉寬則顯著降低;T1處理顯著增加+1葉的最大光能利用效率（Fv/Fm）和葉片SPAD值（SPAD-502葉綠素儀測定值），T3處理顯著增加+1葉PSII實(shí)際光化學(xué)效率（ΦPSII），其余各處理與CK之間差異不顯著;T1、T2、T3、T4處理的總干物質(zhì)積累分別增加94.5%、–37.0%、53.4%、79.9%;T3處理顯著增加根長密度、根表面積和根數(shù)，T2處理各根系指標(biāo)則顯著降低;T2和T3處理單莖重高于T1處理，但有效莖數(shù)遠(yuǎn)低于T1處理，有效莖數(shù)高是T1處理高產(chǎn)的主要原因;有機(jī)肥處理顯著增加田間錘度，T3處理增幅最高。2016年，與CK相比，甘蔗不同處理的農(nóng)藝性狀、生理指標(biāo)和干物質(zhì)積累差異不顯著;但與2015年相比，T1處理農(nóng)藝性狀指標(biāo)呈下降趨勢，而T2處理則呈上升趨勢;各處理+1葉的ΦPSII均呈下降趨勢;T1、T2和T3處理總干物質(zhì)積累呈下降趨勢，而T1和CK則呈上升趨勢。T3處理根系生物量和根長密度顯著高于CK，主要是由于細(xì)根增加所致;T4處理有效莖長顯著高于CK，但莖徑和單莖重并無顯著差異，產(chǎn)量差異源于有效莖數(shù)的差異;有機(jī)肥處理顯著增加田間錘度且各處理的田間錘度與2015年比呈上升趨勢。綜上，農(nóng)藝節(jié)水措施主要通過在旱季減少土壤水分散失而提高甘蔗出苗率從而增加有效莖數(shù)，并通過增加植株干物質(zhì)積累和促進(jìn)根系生長以應(yīng)對季節(jié)性干旱，進(jìn)而保障后期經(jīng)濟(jì)性狀。

關(guān)鍵詞：農(nóng)藝節(jié)水措施;甘蔗;生長;產(chǎn)量;季節(jié)性干旱

中圖分類號：S566.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Effect of Agronomic Water Saving Measures on Growth and Yield of Sugarcane under Seasonal Drought

AN Dongsheng1，3， YAN Chengming1，4， CHEN Xuan1， XU Lei1， LIU Yang1，4， SU Junbo2， KONG Ran2， DOU Meian1，3*

1. Zhanjing Experimental Station， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Zhanjiang， Guangdong 524013， China; 2. South Subtropical Crop Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Zhanjiang， Guangdong 524091， China; 3. Guangdong Modern Agriculture （Cultivated Land Conservation and Water-saving Agriculture） Industrial Technology Research and Development Center， Zhanjiang， Guangdong 524013， China; 4. Guangdong Engineering Technology Research Center for Dryland and Water Saving Agriculture， Zhanjiang， Guangdong 524091， China

Abstract： A major objective of this study is to investigate the effects and mechanisms of different agronomic water saving measures on sugarcane confronting seasonal drought. Four treatments including plastic film mulch + organic manure （T1）， water retaining agent + organic manure （T2）， sugarcane trash mulch + organic manure （T3）， sugarcane trash mulch + water retaining agent （T4） and row-planting （CK） were conducted to explore the effects on relative soil water content （RSWC） and emergence rate （ER）， root traits and photo-system indices， dry matter accumulation， agronomic and economic characters for tested cultivar ‘YT 94-128. The results showed that mulch significantly increased RSWC under the early stage of drought， which was plastic film mulch > sugarcane trash mulch > no mulch， ER of T1 was significantly higher than CK. Compared with CK in 2015， the highest plant height （PH）， stem diameter （SD）， and leaf length （LL） appeared in T1 （18.1%）， T4 （30.6%）， T1 （21.8%）， respectively， but the PH， SD and leaf width （LW） of T2 significantly decreased. Fv/Fm and SPAD significantly increased in T1， +1 leaf PSII quantum efficiency （ΦPSII） significantly increased in T4， there was no significant difference among the other treatments. Dry matter accumulation for T1， T2， T3 and T4 was 94.5%， –37.0%， 53.4% and 79.9% higher than that of CK. T3 significantly increased the root length density （RLD）， root surface area （RSA） and roots， which was opposite to T2. T2 and T3 possessed high single stalk weight （SSW） but the? millable stalks （MS） were significantly lower than that of T1， which made T1 the highest yield. In 2016， there were no significant differences for agronomic characters， physiological indies and dry matter production among each treatment comparing with CK. But compared with 2015， the agronomic characters of T1， +1 leaf ΦPSII of all treatments and dry matter accumulation of T1， T2 and T3 decreased， while the agronomic characters of T2 and dry matter accumulation of T4 and CK increased. The root biomass and root length density of T3 were significantly higher than that of CK， resulted from the increase of fine roots. The result of the difference analysis between MS and yield was consistent.The Br° of T1， T2 and T3 was significantly higher than that of T4 and CK in both 2015 and 2016， reveling that organic manure improved the sugarcane quality. In conclusion， the agronomic water saving measures promoted the emergence rate and formed strong plants via reducing loss of soil moisture， which could increase the millable stalks and dry mater accumulation， and enhance the root system of sugarcane to resist the seasonal drought， which guaranteed the cane yield and quality.

Keywords： agronomic water saving measures; sugarcane; growth; yield; seasonal drought

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.04.012

甘蔗是我國重要的糖料作物，在西南、華南無灌溉措施的丘陵旱坡地上的種植面積超過85%[1]。基于連續(xù)無有效降水日數(shù)指標(biāo)的南方干旱時(shí)空特征研究結(jié)果顯示，冬春季節(jié)性干旱逐步超過秋旱成為西南、華南地區(qū)主要的自然災(zāi)害[2-3]。自1950—2005年間有8年冬春連旱，而跨三季連旱的12 a中有11 a經(jīng)歷了春旱[4]。冬春連旱極大地限制了甘蔗出苗、幼苗生長和壯苗形成，嚴(yán)重降低甘蔗產(chǎn)量。如2015年春季廣東粵西地區(qū)旱情最為嚴(yán)重，特別是雷州半島上半年降水總量僅為179 mm，農(nóng)作物中甘蔗受災(zāi)面積達(dá)3.03萬hm2[5-6]。季節(jié)性干旱已成為限制華南、西南蔗區(qū)生產(chǎn)潛力的主要因子之一。

相對于生物節(jié)水、工程節(jié)水與管理節(jié)水，農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)是針對無灌溉措施的旱地、從栽培學(xué)角度入手的保墑技術(shù)[7]。農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)的核心是通過保墑增加土壤有效水，其主要技術(shù)模式集中于以下2類：（1）地上部分主要通過材料覆蓋或作物覆蓋減少地表蒸發(fā)。如地布覆蓋和地膜覆蓋明顯提升蘋果根際土壤貯水量，并分別實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)32%和20.4%，且地布因其水氣通透特性而表現(xiàn)出更高的增幅[8];地膜覆蓋對土壤增溫效果最好，具備最高的水分儲量和利用效率[9]，同時(shí)顯著提升作物根系指標(biāo)[10]，以及土壤酶活性及有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù);秸稈覆蓋則進(jìn)一步增加土壤速效N和有機(jī)質(zhì)，顯著增加產(chǎn)量而不影響品質(zhì)[11]。根據(jù)不同地區(qū)的水分輸入和氮素水平，選擇地膜覆蓋或秸稈覆蓋對產(chǎn)量和水分利用效率的提升效果更佳[12]。（2）地下部分通過增施有機(jī)質(zhì)和其他保水物質(zhì)改變根區(qū)土壤結(jié)構(gòu)與蓄水特性。土壤有機(jī)質(zhì)決定作為衡量土壤含水量及其有效性重要因子的土壤孔隙度[13]，合理施用有機(jī)肥和秸稈覆蓋均能明顯增加土壤有機(jī)質(zhì)含量[14-15]，進(jìn)而改善土壤保墑能力，提升植株根系活力與光合能力[16]。保水劑通過改變毛管孔隙持水特性增加土壤中、低水吸力段的有效貯水量[17]，延遲葉片水勢和苗木生長受到干旱抑制的時(shí)間[18]。

旱地甘蔗節(jié)水保墑措施目前仍以地膜覆蓋為主，耕作、蔗葉覆蓋、秸稈還田、土壤改良為輔，各農(nóng)藝節(jié)水措施對耕層土壤溫度、土壤濕度、甘蔗生長和產(chǎn)量的影響均有較為系統(tǒng)的研究[19-22]。但從輕旱過渡至重旱過程中，土壤水分的變化、植株生長和生理指標(biāo)對不同農(nóng)藝節(jié)水措施的響應(yīng)，仍有待于進(jìn)一步研究。本研究針對甘蔗地上部分保水措施采用地膜覆蓋和蔗葉覆蓋;地下部分保水措施采用增施有機(jī)肥和應(yīng)用保水劑，探討不同農(nóng)藝節(jié)水措施下土壤水分由輕旱至重旱的變化，通過測定分析甘蔗農(nóng)藝性狀、光合活性及根系指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性狀，探明不同農(nóng)藝節(jié)水措施在甘蔗應(yīng)對季節(jié)性干旱中的作用機(jī)制。

1? 材料與方法

1.1? 材料

試驗(yàn)于2015—2016年在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院湛江實(shí)驗(yàn)站綜合試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)地土壤速效N、P、K和有機(jī)質(zhì)含量分別為120.2、43.15、303.96、17.91 g/kg。甘蔗品種選擇廣州甘蔗糖業(yè)研究所選育的‘粵糖94-128。地膜選用PBAT+ PLA可再生生物基材料制備的可完全生物降解地膜，覆蓋種植溝;蔗葉覆蓋用上茬采收后蔗葉沿著種植行向于下種后覆蓋種植溝，蔗葉不作粉碎處理，覆蓋量9 t/hm2;保水劑選用‘有機(jī)-無機(jī)雜化型保水劑，以0.15 t/hm2的用量于下種后沿種植行向撒入種植溝;有機(jī)肥選用商品有機(jī)肥（NPK含量5%、有機(jī)質(zhì)含量45%），沿種植行向溝施作為底肥，施用量每小個(gè)區(qū)5 t/hm2。

1.2? 方法

1.2.1? 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)? 2015年3月下旬完成試驗(yàn)田清理與機(jī)耕，4月10日完成所有小區(qū)的下種和試驗(yàn)處理。4月11—12日降水約22.5 mm，降水后人工補(bǔ)水至30 mm降水量水平，灌溉后覆膜。受10月5日臺風(fēng)‘彩虹影響，于11月18日挑選各處理內(nèi)較為完整的植株進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性狀測定。2016年3月上旬完成試驗(yàn)田清理與機(jī)耕，3月11日完成所有小區(qū)下種和試驗(yàn)處理，3月12—13日降雨2 mm，人工補(bǔ)水至30 mm降水量水平，灌溉后覆膜，并于12月26日進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性狀測定。處理期間各月份降水和溫度情況見圖1。甘蔗每畝用種量2668段，每段2個(gè)芽，種植行距1 m。試驗(yàn)分為4個(gè)處理：地膜覆蓋+有機(jī)肥（T1）、保水劑+有機(jī)肥（T2）、蔗葉覆蓋+有機(jī)肥（T3）、蔗葉覆蓋+保水劑（T4），以常規(guī)種植作為對照（CK），小區(qū)面積40 m2，每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.2.2? 測定項(xiàng)目與方法? （1）土壤水分和出苗率。采用土壤水分傳感器于處理后18 d起每隔10 d測定（20±2.5） cm處土壤相對含水量（RWC），每個(gè)小區(qū)測3個(gè)位點(diǎn)，每處理3個(gè)小區(qū)共9個(gè)位點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)各處理出苗率。

（2）植株農(nóng)藝性狀和生理指標(biāo)。于2015年5月31日和2016年5月1日選取各小區(qū)內(nèi)長勢處于平均水平的植株3株測定各處理甘蔗農(nóng)藝性狀，選擇每個(gè)小區(qū)內(nèi)長勢一致的植株3株測定不同葉位的光合生理指標(biāo);農(nóng)藝性狀包括株高（cm）、莖粗（cm）、葉片數(shù)、+1葉葉長（cm）和葉寬（cm）;生理指標(biāo)采用SPAD-502葉綠素儀測定的+1葉SPAD值，采用MINI-PAM-II脈沖調(diào)制式葉綠素?zé)晒鈨x測定的+1葉潛在最大光能利用效率（Fv/Fm）和光合有效輻射（PAR）950 μmol/m2·s下不同葉位PSII實(shí)際光化學(xué)效率（ΦPSII）。

（3）植株干物質(zhì)生產(chǎn)及根系指標(biāo)。分別于2015年6月1日和2016年5月2日對選定的植株進(jìn)行破壞性取樣測定植株干重，同時(shí)進(jìn)行根系取樣分析。采取破壞性取樣通過烘干法測定植株地上和地下部分干物質(zhì)的量（g）;以植株為中心，取長、寬、高0.2 m×0.2 m×0.2 m的土體，篩出根系，采用洗根根系分析系統(tǒng)測定根系指標(biāo)，包括根長密度、表面積和根尖數(shù)，以及不同根莖范圍內(nèi)根系分布。

（4）經(jīng)濟(jì)性狀。分別于2015年11月18日和2016年12月26日于每個(gè)小區(qū)選取10株統(tǒng)計(jì)經(jīng)濟(jì)性狀，包括有效莖長（cm）、莖徑（cm）、單莖重（kg）、有效莖數(shù)（×104/hm2），并測算產(chǎn)量;采用ATAGO手持式折光儀測定田間錘度（Br°）。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件中Duncan多重比較分析方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 土壤含水量和出苗率對農(nóng)藝節(jié)水措施組合的響應(yīng)

從圖2可知，2015年呈現(xiàn)出持續(xù)干旱的態(tài)勢（定植后總降水約39 mm），處理后18 d（干旱脅

迫前期），與CK相比覆蓋（T1、T3和T4）處理能夠顯著提高土壤含水量，表現(xiàn)為地膜覆蓋>蔗葉覆蓋>無覆蓋，出苗率表現(xiàn)為地膜覆蓋最高，保水劑處理次之。隨著基本苗數(shù)和干旱程度的增加，各處理含水量大幅下降，出苗率均有不同程度的增加。處理后48 d（干旱脅迫后期），各處理土壤含水量顯著高于CK，且T1處理顯著低于T2、T3和T4處理。與CK相比，出苗率則表現(xiàn)為T1處理顯著升高，而T2和T3處理顯著降低。2016年定植后48 d總降水約為117 mm，因此土壤含水量遠(yuǎn)高于2015年。但是在處理后28 d（干旱脅迫前期，因處理后第11～12 d降水47.6 mm），土壤含水量仍然表現(xiàn)為地膜覆蓋>蔗葉覆蓋>無覆蓋。處理后48 d的各處理土壤含水量顯著高于CK，而出苗率只有T1和T4處理顯著高于CK。

不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著（數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）。

Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level （Data=Mean±SD）.

2.2? 甘蔗農(nóng)藝性狀對不同農(nóng)藝節(jié)水措施組合的響應(yīng)

2015年，處理后48 d，與CK相比，T1處理甘蔗的株高顯著增加，T1和T4處理莖粗和+1葉長顯著增加，T1處理的株高和葉長增幅最大，分別約為18.1%和30.6%，T4處理莖粗增幅最大，約為21.8%，而T2處理各農(nóng)藝性狀指標(biāo)則顯著降低;各處理葉片數(shù)與CK相比差異不顯著，但處理間表現(xiàn)為T1和T4處理顯著高于T2和T3處理;T2處理葉寬顯著低于CK、T1和T4處理（表1）。2016年度各農(nóng)藝性狀指標(biāo)在不同處理間的差異均不顯著，且與2015年相比，T1處理各農(nóng)藝性狀指標(biāo)呈下降趨勢，而T2處理則呈上升趨勢（表1）。

2.3? 甘蔗生理指標(biāo)對不同農(nóng)藝節(jié)水措施組合的響應(yīng)

干旱脅迫通過根系信號傳導(dǎo)作用于氣孔保衛(wèi)細(xì)胞調(diào)節(jié)蒸騰作用，同時(shí)影響光合作用。根系是作物水分和養(yǎng)分吸收的重要器官，光合作用是作物能量和C庫來源。因此，本研究對生理指標(biāo)的測定主要關(guān)注光系統(tǒng)活性與葉綠素含量。由表2可知，2015年，與CK相比，T1處理+1葉的Fv/Fm和葉片SPAD值顯著增加，其余各處理差異不顯著;處理間表現(xiàn)為T2處理的Fv/Fm顯著低于T1、T3和T4處理，T2處理的SPAD值顯著低于T1處理。CK和T1處理的+1葉的ΦPSII顯著低于T3處理，+5葉的ΦPSII顯著低于T2和T3處理，而+3葉的ΦPSII則在各處理間差異不顯著。2016年，F(xiàn)v/Fm、SPAD值和不同葉位的ΦPSII在各處理間差異均不顯著，但與2015年相比，各處理+1葉的ΦPSII呈下降趨勢。

2.4? 甘蔗干物質(zhì)積累對不同農(nóng)藝節(jié)水措施組合的響應(yīng)

2015年，與CK相比，地膜覆蓋和蔗葉覆蓋（T1、T3和T4）處理均能顯著提高甘蔗地上部分干物質(zhì)積累，而只有蔗葉覆蓋（T3和T4）處理能顯著提高甘蔗地下部分干物質(zhì)積累，無覆蓋條件下采用保水劑（T2）處理則顯著降低甘蔗地下部分干物質(zhì)積累，地上部分下降不顯著;T1、T2、T3和T4處理下甘蔗總干物質(zhì)積累分別比CK增加94.5%、–37.0%、53.4%和79.9%。2016年各處理間甘蔗地上和地下部分干物質(zhì)積累差異均不顯著，與2015年相比，T1、T3和T4處理總干物質(zhì)積累呈下降趨勢，而CK和T2處理則呈上升趨勢（圖3）。

2.5? 甘蔗根系對不同農(nóng)藝節(jié)水措施組合的響應(yīng)

2015年，與CK相比，T2處理根系生物量顯著降低，而根長密度、根表面積和根數(shù)則表現(xiàn)為T3處理顯著增加，而T2處理顯著降低。T4處理各根系指標(biāo)顯著高于T2處理，說明無覆蓋條件應(yīng)用保水劑面臨重旱時(shí)阻礙根系生長。2016年T3處理的根系生物量和根長密度顯著高于CK，而根表面積和根數(shù)在不同處理間并無顯著差異（表3）。

不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著（數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）。

Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level （Data=Mean±SD）.

對于不同根莖范圍內(nèi)根長的分析表明（圖4），當(dāng)0 mm<根莖范圍<0.5 mm時(shí)，T1、T3和T4處理根長顯著高于CK，T2處理顯著低于CK;當(dāng)0.5 mm≤根莖范圍≤1 mm時(shí)，T3處理根長顯著高于CK，而T2處理顯著低于CK，T1和T4處理與CK間根長差異不顯著;當(dāng)根徑>1.5 mm時(shí)，T2處理根長顯著低于CK，T3處理根長顯著高于T1、T2和T4處理。2016年當(dāng)且僅當(dāng)0 mm<根莖范圍<0.5 mm時(shí)，T1、T2和T3根長高于CK且差異顯著，其余根莖范圍內(nèi)各處理間根長差異均不顯著。

2.6? 甘蔗經(jīng)濟(jì)性狀對持續(xù)干旱下不同農(nóng)藝節(jié)水措施組合的響應(yīng)

從表4可見，2015年，與CK相比，農(nóng)藝節(jié)水措施能顯著提高甘蔗莖長和單莖重，有機(jī)肥能夠顯著增加甘蔗田間錘度，T3處理的莖長和田間糖錘度增加最顯著，T2和T3處理的單莖重增加最顯著，T1處理的有效莖數(shù)增加最顯著。地膜覆蓋增產(chǎn)效果最顯著，有機(jī)肥處理顯著增加田間糖錘度，增幅以T3處理最大，T1和T2處理次之。2016年，與CK相比，T4處理有效莖長顯著增加，而莖徑和單莖重并無顯著差異，產(chǎn)量差異顯著性

不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著（數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）。

Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level （Data=Mean±SD）.

分析結(jié)果與有效莖數(shù)相一致。有機(jī)肥處理（T1、T2和T3）田間錘度顯著增加。

3? 討論

2015年，處理后18 d（干旱脅迫前期），不同農(nóng)藝節(jié)水措施下土壤含水量表現(xiàn)為地膜覆蓋>蔗葉覆蓋>保水劑，這與武繼承等[23]對小麥揭膜前覆蓋條件下應(yīng)用保水劑提升土壤水分的效果高于單獨(dú)應(yīng)用保水劑的研究結(jié)果趨于一致（具體表現(xiàn)為地膜+保水劑>地膜>秸稈+保水劑>保水劑）。但是，在干旱脅迫后期（38 d和48 d），T1處理的土壤含水量小于T2且差異顯著，這是由于較高的出苗率導(dǎo)致耗水強(qiáng)度增加所致;但T1處理的出苗率、農(nóng)藝性狀指標(biāo)和根系指標(biāo)均高于T2處理，說明在重旱條件下，保水劑會與作物根系競爭土壤水而影響作物生長發(fā)育，在不同干旱程度下保水劑對土壤有效水含量的影響有待于進(jìn)一步研究。T3處理降低甘蔗出苗率，這可能是由于蔗葉中化感物質(zhì)如酚酸和黃酮類物質(zhì)，及秸稈覆蓋對土壤的降溫效應(yīng)抑制甘蔗芽萌發(fā)所致[24-25]。2016年，處理后18 d，不同農(nóng)藝節(jié)水措施下土壤含水量在各處理間不顯著，T1、T3和T4處理的出苗率顯著高于CK;處理后38 d出苗率在各處理間的差距縮小，這是由于土壤水分增加導(dǎo)致出苗率增加所致，且出苗率的增加滯后于土壤含水量的增加。

2015年，經(jīng)48 d自然干旱后，不同農(nóng)藝節(jié)水措施中有機(jī)肥處理下的出苗率、株高、+1葉長和地上部分干物質(zhì)積累均表現(xiàn)為地膜覆蓋>蔗葉覆蓋>保水劑;而地下部分干物質(zhì)積累和各根系指標(biāo)表現(xiàn)為蔗葉覆蓋>地膜覆蓋>保水劑。說明與配施保水劑相比，有機(jī)肥在覆蓋條件下更利于提高旱季植株生長發(fā)育。盡管有機(jī)肥條件下保水劑處理相對于地膜覆蓋處理具有更高的單位葉片ΦPSII （地膜覆蓋處理比保水劑處理低11%），但地膜覆蓋處理的植株葉長、葉寬和葉片數(shù)分別高于保水劑處理32.9%、28.7%和31.7%。由于在相同的光合時(shí)間下，光合面積與光合效率是決定甘蔗光能利用和干物質(zhì)生產(chǎn)的兩大因素[26]，因此，植株干物質(zhì)積累表現(xiàn)為地膜覆蓋>保水劑是由于光合面積對光能利用效率的增益效用遠(yuǎn)高于單位葉片實(shí)際光化學(xué)效率的增益所致。Fv/Fm隨著遮陰程度的增加而增大[27]，而其強(qiáng)光適應(yīng)性有所下降，這也是2016年的Fv/Fm比2015年略有增加，但+1葉在PAR 950 μmol/m2·s下的ΦPSII均有降低的原因。

根系形態(tài)研究表明，地膜覆蓋下10～50 cm深度作物根長和表面積顯著增加[28]，作物覆蓋對改善植株根系構(gòu)型效果最好[29]。適當(dāng)增加種植密度有利于增加根系數(shù)量[30]，但根系指標(biāo)隨著種植密度的進(jìn)一步增加而有所下降，其差異幅度的表現(xiàn)為中密度>高密度[31]。研究發(fā)現(xiàn)，2015年，T3處理能夠顯著增加根長密度、根表面積和根數(shù)，且由于不同農(nóng)藝措施導(dǎo)致出苗率的差異間接改變了種植密度，因此T3處理的根長密度、根表面積和根數(shù)顯著高于CK，而出苗率則顯著低于CK。對不同根徑范圍內(nèi)根長的研究表明，覆蓋有利于保持較高的土壤含水量，進(jìn)而提高細(xì)根根長，而蔗葉覆蓋下，增施有機(jī)肥處理對細(xì)根指標(biāo)的增益高于保水劑處理，這與前人對于施肥處理和秸稈還田均顯著增加棉花細(xì)根生物量的研究結(jié)果趨于一致[32]。但是對于根徑>1.5 mm的粗根，T1和T4處理的根長則低于CK，這是由于干旱有利于植株主根生長所致;無覆蓋下保水劑對土壤水的爭奪則阻礙T2處理的根系生長。而在2016年，相對于CK只有T3能夠顯著增加根系生物量和根長密度，并且主要是由于根莖范圍在0～0.5 mm的細(xì)根增加所致。

總體上，各處理間的有效莖數(shù)（T1>CK>T4、T3>T2）和出苗率（T1>CK、T4>T3>T2）表現(xiàn)出相同的變化趨勢，而莖徑（T2、T3、T4>T1、CK）和單莖重（T2、T3>T4>T1>CK）則與有效莖數(shù)呈現(xiàn)相反的變化趨勢。較低的出苗率直接引起種植密度降低，植株個(gè)體便具有光溫空間分布的優(yōu)勢，因此表現(xiàn)出較高的單莖重，這與玉米種植密度增加引起單株性狀和產(chǎn)量負(fù)效應(yīng)的研究結(jié)果趨于一致[33-34];與T1處理相比，T2處理雖然在單株個(gè)體發(fā)育上優(yōu)勢明顯，但是其有效莖數(shù)遠(yuǎn)低于T1處理，因此導(dǎo)致產(chǎn)量顯著降低，有效莖數(shù)的增加是2015年和2016年甘蔗增產(chǎn)的主要因素。生態(tài)有機(jī)肥及其與化肥配施有利于增加甘蔗品質(zhì)，其蔗汁錘度、重力純度和蔗糖分均表現(xiàn)為生態(tài)肥>配施>化肥>CK[35]，增施有機(jī)肥顯著提升甘蔗田間錘度，這是由于增施有機(jī)肥通過提升土壤有機(jī)質(zhì)和有機(jī)養(yǎng)分，并通過為微生物群落提供有機(jī)C和N，調(diào)節(jié)土壤中養(yǎng)分釋放的強(qiáng)度和速率，使作物獲得均衡的礦質(zhì)營養(yǎng)，從而在品質(zhì)上獲得較高的可溶性固形物含量（主要是蔗糖）所致[36-37]。

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