蔗叶覆盖还田系列研究I.对甘蔗工、农艺性状的影响

2016-12-02陈寿宏杨清辉郭兆建宴祥玉杨洪岂杨梅张永港康宁杨光琴

中国糖料 2016年4期

陈寿宏，杨清辉，郭兆建，宴祥玉，杨洪岂，杨梅，张永港*，康宁，杨光琴

（1.德宏州甘蔗科学研究所，云南陇川678707；2.云南农业大学农学与生物技术学院，云南昆明650201）

甘蔗糖占全国食糖总产的90%以上，其中广西、云南、广东三省甘蔗种植面积占总面积的90%以上，三省合计占全国甘蔗总产的88.22%[1]。云南省位于中国西南边疆，境内热区面积大，气温高，雨量适中，适合甘蔗生长；光照充足，昼夜温差大，非常有利于甘蔗糖分积累、蔗糖品质提高，是发展蔗糖产业的优势区域[2]。蔗糖产业是云南省仅次于“两烟”的第二大生物资源产业，成为云南省经济发展，特别是滇西南地区边疆少数民族脱贫致富的支柱产业[3]。云南省常年植蔗面积30多万公顷，蔗糖产量200余万吨，工农业总产值突破120亿元，植蔗面积和食糖产量稳居全国第二[4]。随着产业结构的调整，云南传统优势蔗区受到烟草、水果、蔬菜、花卉等经济作物的冲击，甘蔗种植向缺水无灌溉条件、低温和贫瘠的旱坡地发展，其旱坡地面积占总面积的80%[5]。但随着全球气候变暖，云南已连续4年遭受了严重干旱。干旱不仅只发生在冬春季节，而且在夏季和秋季也时有发生，春夏连旱、秋冬连旱已成为制约云南蔗糖产业发展的一个主要因素[6]。

甘蔗是典型的多年生宿根作物，宿根蔗由于具有节约蔗种、减少用工和投入等优点，宿根蔗的面积逐年扩大，已达到总面积的60%以上[7]。甘蔗需肥量大，若长期多年连作，对地力的消耗尤其是对土壤中氮、钾的消耗比其他作物大，甚至引起营养元素失调[8]。据测定，667m2产蔗茎5000～7000kg的情况下，每生产1000kg的蔗茎需从土壤中吸收纯N 1.85～2.52kg，P2O50.46～0.94kg，K2O 2.03～2.97kg，CaO 0.46～0.75kg，MgO 0.50～0.75kg[9]。常年连作甘蔗，蔗地肥力得不到恢复，大量施用无机化肥，不施用有机肥，结果造成大量的养分损失，部分蔗区的土壤肥力明显退化，特别是有机质含量下降，土壤容重变大、粘结，通气不良对蔗根生长不利，排水不畅，造成甘蔗单产降低，宿根年限缩短[10]。

因此，推行蔗叶还田技术，实施用地养地相结合的耕作制度，以期改善和提高土壤有机质含量，保持土壤水分、缓解冬春干旱。蔗叶还田后在田间又增加一个小系统，必将对土壤水分、温度、养分、有机质、微生物、pH值等产生复杂的影响，进而影响甘蔗的工、农艺性状。前人在土壤养分、有机质、微生物及甘蔗农艺性状等方面均有研究，但多是从单方面去研究。本试验从蔗叶覆盖还田对甘蔗工、农艺性状的影响进行系统研究，为推广蔗叶还田提供科学依据，为甘蔗可持续发展提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验地选择在云南省德宏州陇川县景罕镇平山村旱地，地块属于缓坡旱地，可进行机械犁耙，土壤类型为红壤，无灌溉条件，常年种植甘蔗，有较好的代表性，交通方便，便于观察。供试甘蔗品种为粤糖93-159，中大茎，中早熟，高产、高糖品种，是当地主推品种，占当地甘蔗面积的60%。

1.2 试验设计

试验设4个处理，分别是：A.蔗叶覆盖（不作粉碎，隔行覆盖）；B.蔗叶隔行覆盖+薄膜覆盖；C.薄膜覆盖（按当地的习惯，蔗叶焚烧后盖膜，CK2）；D.蔗叶焚烧后不盖膜（CK1）。随机区组设计，3次重复。重复间设0.6m走道，四周设保护行。行距1.0m，行长11.1m，宽6m，小区面积0.1亩（67m2）。每667 m2盖蔗叶约600kg，让蔗叶自然腐烂还田，其他农事管理与当地大田生产一样。

1.3 田间试验时间及农事管理

1.3.1 2012年试验时间及农事管理试验从2012年2月开始至2014年2月结束，共两年。该试验地种植时间为2011年1月20日。2012年2月8日选试验地，2月9日调查上季甘蔗的有效茎数。2月11—12日收砍甘蔗，2月13—14日清理蔗园，铲蔸，盖膜（试验实施）。根据试验方案实施蔗叶覆盖，薄膜覆盖，盖膜前喷施阿特拉津封闭，不施肥料。3月28日揭膜。5月16日，进行大培土（人工），施肥量40%（27-5-8）BB肥60 kg/667m2，尿素15 kg/667m2，普钙10 kg/667m2，加防治地下害虫农药呋喃丹4 kg/667m2和防治叶部害虫农药锐胜12 g/667m2。11月18日采集甘蔗样品进行室内全分析，11月21日，进行测产，调查株高、茎径、有效茎；2013年2月22日收砍甘蔗，进行实收测产；2013年2月27日盖膜，实施下一年试验。

1.3.2 2013年试验时间及农事管理接上一年的试验，于2013年2月22日收砍甘蔗，2月27日清理蔗园，铲蔸，盖蔗叶，盖膜（试验实施）。根据试验方案实施蔗叶覆盖，薄膜覆盖，盖膜前喷施阿特拉津封闭，施28%（6-10-12）复合肥40kg/667m2。4月8日揭膜。5月20日，进行大培土（人工），施肥量40%（27-5-8）BB肥60 kg/667m2，尿素15 kg/667m2，普钙10 kg/667m2，加防治地下害虫农药呋喃丹4 kg/667m2和防治叶部害虫农药锐胜12 g/667m2。12月2日，进行田间调查测产，调查株高、茎径、有效茎，2013年12月3日采集甘蔗样品进行室内全分析；2014年2月20日收砍甘蔗，进行实收测产。

1.4 调查项目及方法

新植甘蔗砍收时就调查有效茎数，便于调查第一年宿根发株率，第二年宿根的发株率以第一年宿根的有效茎为依据，依次类推。农艺性状调查项目：宿根发株率、分蘖率、成茎率、茎径、株高、单茎重、实测产量。工艺性状调查项目：蔗糖分、还原糖、重力纯度、出汁率、纤维分。

2 结果与分析

2.1 蔗叶覆盖对甘蔗农艺性状的影响

2.1.1 对甘蔗宿根发株的影响由表1可见，蔗叶+地膜覆盖的甘蔗宿根出苗数最多，两年平均出苗数为12676株/667m2，比空白对照（CK1）多4045株/667m2，比常规对照（CK2）多1610株/667m2；第二是常规处理地膜覆盖（CK2），两年平均出苗数为11066株/667m2，比空白对照（CK1）多2435株/667m2；第三是蔗叶覆盖，两年平均出苗数为9111株/667m2，比空白对照（CK1）多480株/667m2，比常规对照（CK2）少1955株/667m2。这说明，从宿根发株数来看，单独的蔗叶覆盖，与空白对照相比，增加甘蔗出苗数，但不及常规对照，蔗叶+地膜覆盖，融合了蔗叶和薄膜的优点，出苗数高于两对照。

/± 比cK /± A蔗叶覆盖 9523 8700 9111 480 -1955 170.0 169.0 169.5 6.5 -30.7 41.9 63.4 52.65 7.65 6.55 B蔗叶+地膜 11673 13680 12676 4045 1610 208.1 244.0 226.1 63.1 25.9 41.3 38.8 40.05 -4.95 -6.05 c地膜（cK） 11623 10510 11066 2435 0 207.1 193.3 200.2 37.2 0.0 38.3 53.9 46.10 1.10 0.00 D空白（cK） 8993 8270 8631 0 -2435 160.3 165.7 163.0 0.0 -37.2 40.5 49.5 45.00 0.00 -1.10处理 12年 13年平均比cK/± 比cK宿根发株数/（株/667m）宿根发株率/%成茎率/% /± 12年 13年平均比cK /± 比cK /± 12年 13年平均比cK

由表1可见，蔗叶+地膜覆盖的甘蔗宿根发株率最高，两年平均发株率为226.1%，比空白对照（CK1）高63.1个百分点，比常规对照（CK2）高29.5个百分点；第二是常规处理地膜覆盖（CK2），两年平均发株率为200.2%，比空白对照（CK1）高37.2个百分点；第三是蔗叶覆盖，两年平均发株率为169.5%，比空白对照（CK1）高6.5个百分点，比常规对照（CK2）低30.7个百分点。这说明蔗叶覆盖可以提高甘蔗宿根的发株率，若蔗叶覆盖与薄膜覆盖结合使用，甘蔗宿根发株率的提高更为明显。

2.1.2 对甘蔗成茎率的影响成茎率是有效茎和总苗数的百分比，由表1可见，蔗叶覆盖的甘蔗成茎率最高，两年平均成茎率为52.65%，比空白对照（CK1）高7.65个百分点，比常规对照（CK2）高6.55个百分点；第二是常规处理地膜覆盖（CK2），两年平均成茎率为46.10%，比空白对照（CK1）高1.10个百分点；第三是空白对照（CK1），两年平均成茎率为45.00%；第四是蔗叶+地膜覆盖，两年平均成茎率为40.05%，比空白对照（CK1）低4.95个百分点，比常规对照（CK2）低6.05个百分点。这说明，甘蔗的总苗数与有效茎之间存在平衡补偿效应，在一定的水肥条件下，甘蔗有效茎的变幅在一个区间内，出苗数少的区域，由于蔗苗间竞争不太激烈，成茎率提高；出苗数多的区域，蔗苗间竞争更为激烈，成茎率不高，最终达到一个相应的平衡状态。

2.1.3 对甘蔗株高的影响由表2可见，蔗叶覆盖的甘蔗株高最高，两年平均株高为233.3 cm，比空白对照（CK1）高12.0 cm，比常规对照（CK2）高7.9 cm；第二是蔗叶+地膜覆盖，两年平均株高为226.7 cm，比空白对照（CK1）高5.4 cm；第三是常规处理（CK2），两年平均株高为225.4 cm，比空白对照（CK1）高4.1 cm；第四是空白对照（CK1）两年平均株高为221.3 cm。这说明，蔗叶覆盖对甘蔗株高有一定的正效应。

2.1.4 对甘蔗茎径的影响由表2可见，蔗叶+地膜覆盖的甘蔗茎径最大，两年平均茎径为2.695cm，比空白对照（CK1）高0.151 cm，比常规对照（CK2）高0.155cm；第二是蔗叶覆盖，两年平均茎径2.624cm，比空白对照（CK1）高0.080 cm，比常规对照（CK2）高0.084cm；第三是空白对照（CK1），两年平均茎径为2.544 cm，比常规对照（CK2）高0.004cm；第四是常规对照（CK2），两年平均株高为2.540 cm。这说明，蔗叶覆盖对甘蔗茎径有一定的正效应。

2.1.5 对甘蔗有效茎的影响由表3可见，常规对照地膜覆盖（CK2）的甘蔗有效茎最多，两年平均有效茎为5549条/667m2，比空白对照（CK1）多1008条/667m2；第二是蔗叶+地膜覆盖，两年平均有效茎为5456条/ 667m2，比空白对照（CK1）多915条/667m2，比常规对照（CK2）少93条/667m2；第三是蔗叶覆盖，两年平均有效茎为5334条/667m2，比空白对照（CK1）多793条/667m2，比常规对照（CK2）少215条/667m2；第四是空白对照（CK1），两年平均有效茎为4541条/667m2。这说明，蔗叶覆盖或地膜覆盖均可以增加甘蔗有效茎。

/± 比cK /± A蔗叶覆盖 222.6 244.0 233.3 12.0 7.9 2.76 2.487 2.624 0.080 0.084处理 12年 13年平均比cK/± 比cK B蔗叶+地膜 212.6 240.7 226.7 5.4 1.3 2.78 2.610 2.695 0.151 0.155 c地膜（cK） 223.2 227.5 225.4 4.1 0.0 2.74 2.440 2.540 -0.004 0.000 D空白（cK） 216.7 225.9 221.3 0.0 -4.1 2.67 2.417 2.544 0.000 0.004 /± 12年 13年平均比cK

平均比cK）有效茎/(条/667m平均比cK年793 -215 1.331.1851.258 15 93 1.291.2881.289平均比cK处理 12年 13 /± 比cK /± 12单茎重/kg年0.135 0.071 6819.76536.36678.0Aa 66 12 7054.76833.76944.2Aa年A年 13 c地膜（cK） 543856605549）1542.8 153.9 B蔗叶+ 1008 0 1.311.0641.187 -18 1.211.0361.123地膜 560653055456年 13 /± 比cK /± 12实测产量/(kg/667m 1809.0 420.1 D空白（cK） 499240904541蔗叶覆盖 514855205334 0.064 0.000 7032.06016.36524.2Aa 1389.0 0.0 /± 比cK /± 0.000 -0.064 6027.74242.75135.2Bb 0.0 -1389.0

2.1.6 对甘蔗单茎重的影响由表3可见，蔗叶+地膜覆盖的甘蔗单茎重最高，两年平均单茎重为1.289 kg，比空白对照（CK1）高0.166 kg，比常规对照（CK2）高0.102 kg；第二是蔗叶覆盖，两年平均单茎重为1.258 kg，比空白对照（CK1）高0.135 kg，比常规对照（CK2）高0.071 kg；第三是常规对照（CK2），两年平均单茎重为1.187 kg，比空白对照（CK1）高0.064 kg；第四是空白对照（CK1），两年平均单茎重为1.123 kg。这说明，蔗叶覆盖可以增加甘蔗单茎重。

2.1.7 对甘蔗产量的影响由表3可见，蔗叶+地膜覆盖的甘蔗产量最高，两年平均甘蔗产量为6944.2 kg/ 667m2，比空白对照（CK1）增产1809.0 kg/667m2，增幅35.2%，达到极显著差异水平，比常规对照（CK2）增产420.1kg/667m2，增幅为6.4%，差异不显著；甘蔗产量排第二的是蔗叶覆盖处理，两年平均甘蔗产量为6678.0kg/667m2，比空白对照（CK1）增产1542.8 kg/667m2，增幅30.0%，达到极显著差异水平，比常规对照（CK2）增产153.9 kg/667m2，增幅为2.4%，差异不显著；第三是地膜覆盖（CK2），两年平均甘蔗产量为6524.2 kg/667m2，比空白对照（CK1）增产1389.0 kg/667m2，增幅27.0%，达到极显著差异水平；第四是空白对照（CK1），两年平均甘蔗产量为5135.2kg/667m2。试验结果表明，蔗叶覆盖、地膜覆盖与空白对照相比，极显著地增加甘蔗产量。

2.2 对甘蔗工艺性状的影响

2.2.1 对出汁率的影响从表4可见，出汁率最高的是蔗叶+地膜覆盖，两年平均出汁率为82.83%，第二是空白对照（CK1），两年平均出汁率为81.05%，第三是蔗叶覆盖，两年平均出汁率为80.40%，第四是地膜覆盖，两年平均出汁率为80.17%。这表明，单独蔗叶或地膜覆盖对甘蔗榨出汁没有正效应，但蔗叶+地膜覆盖能提高榨出汁1.58个百分点。

2.2.2 对重力纯度的影响从表4可见，重力纯度最高的是常规对照（CK2），两年平均重力纯度为85.78%，第二是蔗叶覆盖，两年平均重力纯度为83.08%，第三是空白对照（CK1），两年平均重力纯度为82.39%，第四是蔗叶+地膜覆盖，两年平均重力纯度为81.39%。这说明，蔗叶覆盖对甘蔗重力纯度影响规律不明显。

处理 12年 13年平均 12年 13年平均 12年 13年平均 12年 13年平均 12年 13年平均A蔗叶覆盖 82.66 78.14 80.40 82.73 83.43 83.08 5.90 8.535 7.23 12.68 12.25 12.47 0.61 0.675 0.64出汁率/%重力纯度/%纤维分/%甘蔗糖分/%还原糖/% B蔗叶+地膜 86.64 79.01 82.83 83.64 79.13 81.39 6.93 8.595 7.76 12.46 11.89 12.18 0.41 0.600 0.51 c地膜（cK） 82.27 78.07 80.17 84.94 86.61 85.78 6.17 8.750 7.46 13.24 12.92 13.08 0.44 0.420 0.43 D空白（cK） 82.22 79.87 81.05 81.47 83.31 82.39 6.36 8.710 7.54 12.64 12.10 12.37 0.55 0.710 0.63

2.2.3 对纤维分的影响从表4可见，纤维分最高的是蔗叶+地膜覆盖，两年平均纤维分为7.76%，第二是空白对照（CK1），两年平均纤维分为7.54%，第三是地膜覆盖（CK2），两年平均纤维分为7.46%，第四是蔗叶覆盖，两年平均纤维分为7.23%。这说明，蔗叶覆盖对甘蔗纤维分影响规律不明显。

2.2.4 对甘蔗糖分的影响从表4可见，甘蔗糖分最高的是常规处理地膜覆盖（CK2），两年平均甘蔗含糖分为13.08%，第二是蔗叶覆盖，两年平均甘蔗含糖分为12.47%，第三是空白对照（CK1），两年平均甘蔗含糖分为12.37%，第四是蔗叶+地膜覆盖，两年平均甘蔗含糖分为12.18%。试验结果表明，蔗叶覆盖对甘蔗糖分没有促进作用。

2.2.5 对甘蔗还原糖的影响从表4可见，甘蔗还原糖最低的是常规处理地膜覆盖（CK2），两年平均甘蔗还原糖为0.43%，第二是蔗叶+地膜覆盖，两年平均甘蔗还原糖为0.51%，第三是空白对照（CK1），两年平均甘蔗还原糖为0.63%，第四是蔗叶覆盖，两年平均甘蔗还原糖为0.64%。试验结果表明，蔗叶覆盖对甘蔗还原糖没有改善作用。

3 讨论

3.1 早期蔗叶覆盖达到了一定的保温保水效果，促进了甘蔗地下蔗芽的萌发，宿根发株多而早，为产量打下基础；后期，由于蔗叶覆盖，减少雨水等外力对地表土壤的破坏，土壤疏松，保持较好的团粒结构，有利于甘蔗根系生长等等，促进甘蔗生长，增加甘蔗产量。

3.2 蔗叶或地膜覆盖主要在甘蔗苗期起作用，进入雨季后，地膜需要揭除，蔗叶虽然还在地里，但通过自然分解和农事操作，已改变了最初的覆盖状态，而甘蔗糖分积累是在甘蔗生长后期完成的，此时蔗叶或地膜覆盖对糖分积累的影响已经很小，因而蔗叶或地膜覆盖对甘蔗糖分积累影响不明显。

3.3 目前，生产上进行蔗叶还田最主要的方式有机械粉碎还田和隔行集中自然覆盖还田两种方式。机械粉碎后还田效果较好，但需要机械和燃料成本较高，隔行集中自然覆盖还田法成本较低，但需要投入一定的劳力，操作麻烦，蓬松繁乱的蔗叶较难覆盖在蔗行间，蔗叶需要较长的时间才能腐烂。较为科学且方便操作的覆盖方式是：对于翻种的蔗田，蔗叶粉碎后深埋入田里，通过犁耙，将粉碎后的蔗叶与土壤充分混合，加速蔗叶腐烂；对于宿根蔗，采用“陇巴农场模式”，即甘蔗拔节后，根据甘蔗生长，将产生的枯老蔗叶不间断剥除，隔行摆放在甘蔗行间，到甘蔗收砍时，原先摆放的蔗叶已经腐烂，为后边的蔗叶摆放留出了空间，且能够减少砍蔗时的工序，提高砍蔗速度，减缓用工压力。