水肥一体化技术延长糖料蔗宿根年限效果研究

经福林，关经伦，黄 所，苏海杨，陆绍德，揭育其，苏子文

（广东省火炬农场，广东 湛江 524259）

【研究意义】甘蔗作为世界上最重要的糖料和能源作物，广泛种植于热带及亚热带地区［1］。甘蔗栽培分为新植蔗与宿根蔗，国外甘蔗生产栽培方式如巴西一般新植1年、宿根4～5年，澳大利亚、美国等一般新植1年、宿根2～3年［2-4］；我国糖料蔗生产栽植方式为一般新植1年，宿根1～3年，其中宿根蔗面积约占甘蔗总面积的40%～60%，宿根蔗是否淘汰主要取决于上茬蔗产量，对此不同地区标准不一致，但由于蔗农对宿根蔗生产种植缺乏重视，田管粗放，造成糖料蔗产量普遍低，提早淘汰，宿根年限短［5-7］。因此，寻求一种有效提高糖料蔗宿根产量，延长宿根年限的方法已成为当前糖料蔗生产种植中急需解决的问题。【前人研究进展】国外甘蔗宿根长的国家对宿根蔗生产田管相当重视，机械化程度较高（如日本、美国）［8］，宿根性优良的品系多（如巴西）［9］以及采用先进滴水灌溉系统（如以色列）［10］等。而近些年我国也开始重视宿根蔗的生产田管，关于提高宿根蔗产量有许多研究报道，如马泽辉等［11］对宿根蔗盖膜技术的研究，马丽等［12］关于宿根性优良品系的选育，敖俊华等［13］对甘蔗进行测土配方施肥，陆绍德等［14］、陈建国等［15］、周爱芳等［16］将水肥一体化技术应用到甘蔗田管及宿根甘蔗机械培土施肥推广等，在一定程度上提高了糖料蔗宿根产量。【本研究切入点】目前，基于水肥一体技术延长糖料蔗宿根年限方面的研究尚未见报道。【拟解决的关键问题】根据广东省雷州半岛气候、甘蔗田管模式及水利基础设施条件［17-18］，利用水肥一体化技术，以常规施肥作为参照，通过比较新植蔗农艺、经济性状与收益，筛选水肥一体化技术最佳肥料配方应用到宿根蔗田管，明确水肥一体化技术延长糖料蔗宿根年限效果，为有效提高糖料蔗产量、宿根年限及增加收入寻找出一种科学有效的方法。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在广东省火炬农场16队，位于广东省雷州半岛西海岸，地势平整，水利设施完善，属南亚热带海洋性季风气候，温度较高，冬春干旱，夏秋多雨有台风，年平均气温23℃，年平均降雨量1 273 mm，试验区面积11.6 hm2，土质为玄武岩砖红壤土，土壤偏酸，土壤有机质含量1.0～20.0 g/kg处于中下水平，全氮含量0.5～0.75 g/kg处于低水平，碱解氮含量60.0～90.0 mg/kg处于中下水平，速效磷含量5.0～10.0 mg/kg处于中下水平，速效钾含量50.0～100.0 mg/kg处于中水平。前茬作物为糖料蔗［18］。

1.2 试验材料

供试糖料蔗品种为粤糖00-236。水肥一体化滴灌材料：N16贴片式滴灌管带，16PE软管球阀旁通及主管Φ63PE软水管。供试肥料：尿素（N≥46%），农用钙镁磷肥（P2O5≥18%），农用硫酸钾（K2O≥50%），复合肥（N∶P∶K=15∶15∶15，总养分≥45%），有机肥鸡粪含有机质145.84 g/kg、氨态氮11.52 g/kg、速效磷（P2O5）5.38 g/kg、速效钾（K2O）5.44 g/kg、pH值6.2。

1.3 试验方法

采用随机区组设计，3次重复，施用肥料配方设计见表1，小区面积0.4～0.8 hm2。试验地糖料蔗为夏繁全茎蔗种，下种量均为10.5 t/hm2，单行一字型排列，行距1 m，2015年1月种植，每年12月砍收。

表1 糖料蔗施肥处理配方设计Table 1 Design of fertilization formula for sugarcane

田间管理：对照采用当地常规田管施肥方法（含新植和宿根），分两次施肥，第1次拖拉机施基肥，施钙镁磷肥（全部）、有机肥（全部）、尿素300 kg/hm2、复合肥225 kg/hm2、钾肥150 kg/hm2，余下肥料在伸长初期，拖拉机培土施下。处理F1～F5第1年施肥方法分4次施肥，第1次与对照CK方法一致，拖拉机施基肥，施钙镁磷肥（全部），有机肥（全部），余下尿素、复合肥、钾肥利用试验区水肥设备等量的分别在糖料蔗苗期、分蘖期、伸长期进行施肥，并根据试验区糖料蔗需水情况进行1～4次滴灌淋水［19］；第2年保留经济效益最优配方试验小区重复第1年施肥方法，直至淘汰。田间管理：第1年的基肥在种植时施下，之后几年基肥在糖料蔗砍收清理蔗园后机械破垄施下，田间防病虫、除草管理相同。

1.4 调查项目及方法

糖料蔗农艺、经济性状的测定参照《中国甘蔗品种志》［20］，第1年调查区组所有试验小区，第2年之后只调查对照与经济效益最优配方试验小区，直至淘汰。采用五点取样法调查每个试验小区糖料蔗的生长状况，每个样点取单行10 m内糖料蔗作为样方，调查其农艺、经济性状。在苗期调查发株率，收获期调查有效茎数、株高、蔗茎重、产量、蔗糖分。每个样点随机测量20条生长正常蔗茎的株高与重量并计算平均株高（cm）与蔗茎重（kg）；从测蔗茎重的甘蔗中随机选取10株，在每株上、中、下部3点（无虫口）钻取蔗茎汁，用手持锤度计测定并计算平均锤度；产量按实际收获统计；各处理区所采集的数据取平均值。

有效茎数（条/hm2）=样方中所有株高超过1.0 m的糖料蔗/样方面积（hm2）

蔗糖分（%）=平均田间锤度（%）×1.0825-7.703。

试验数据采用Microsoft Excel 2007软件进行统计分析与作表，并用统计软件SAS 9.0 duncan新复极差法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 新植糖料蔗农艺、经济性状及经济效益

2.1.1 新植糖料蔗农艺、经济性状 由表2可知，各处理对新植糖料蔗发株率及糖分的影响差异不明显，而对株高、有效茎数、蔗茎重及蔗产量的影响存在差异显著，其中随着处理F1～F5化学肥料量的增加，新植糖料蔗株高、有效茎数、蔗茎重及蔗产量也表现出相应增加，与常规施肥（CK）比较，处理F1和F2的株高、有效茎数、蔗茎重及蔗产量差异不显著，而F3、F4、F5则显著高于常规施肥（CK），但它们之间差异不显著。

2.1.2 新植糖料蔗经济效益 由表3可知，5个新植糖料蔗肥料配方成本与常规施肥（CK）比较，依次为处理 F1＞F2＞F3＞F4＞F5，节省成本最高为处理F1（3 072 元/hm2）；5个新植糖料蔗甘蔗收入与常规施肥（CK）比较，依次为处理 F5＞F4＞F3＞F2 ＞F1，甘蔗收入增加最高为处理F5，但除去肥料成本后，处理F3实际增加经济收入最高（43 206 元/hm2），结合上述新植糖料蔗农艺、经济性状情况，处理F3为水肥一体化最优肥料配方。

表3 新植糖料蔗经济效益Table 3 Economic benefits of new planted sugarcane

2.2 宿根糖料蔗农艺、经济性状

由表4可知，宿根糖料蔗田管应用水肥一体化技术（处理F3），其发株率、株高和有效株数明显优于常规施肥（CK），并且随着宿根年限增长，其优势表现越显著，如2018年和2019 年宿根糖料蔗的发株率、株高及有效茎数均显著高于常规施肥（CK），其中有效茎数在整个宿根期均显著高于常规施肥（CK）。由表5可知，应用水肥一体化技术（处理F3）的宿根糖料蔗糖分与常规施肥（CK）没有明显差异，但在宿根蔗产量及茎重方面，显著高于常规施肥（CK）。

2.3 糖料蔗生产成本

由表6可知，新植糖料蔗应用水肥一体化技术（处理F3）田管成本与常规施肥（CK）比较，增加成本为2 130元/hm2；宿根糖料蔗应用水肥一体化技术（处理F3）田管成本与常规施肥（CK）比较，2016—2019年分别增加1 554、1 404、1 254、1 104元/hm2，宿根增加成本合计7 446元/hm2。因此，2015—2019年糖料蔗应用水肥一体化技术（处理F3）田管成本比常规施肥（CK）累计增加成本9 576元/hm2。

2.4 糖料蔗经济收益情况

由表7可知，2015—2019年糖料蔗应用水肥一体化技术（处理F3）与常规施肥（CK）比较，产量增加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。核减糖料蔗增加的成本费用后，应用水肥一体化技术（F3）实际比常规施肥（CK）增加收入26 806.5元/hm2。

表4 宿根糖料蔗农艺状Table 4 Agronomic characters of new planted ratoon sugarcane

表5 宿根糖料蔗经济性状Table 5 Economic characters of new planted ratoon sugarcane

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

表7 糖料蔗经济收益情况Table 7 Economic benefits of sugarcane

3 讨论

水肥一体化技术能减少化学肥料的施用，提高作物对化学肥料的利用率，使其增产增收［21］。将水肥一体化技术应用到糖料蔗生产田管中，通过比较新植蔗农艺、经济性状与收益，筛选出最优肥料配比：尿素450 kg/hm2、农用钙镁磷肥1 500 kg/hm2、农用硫酸钾180 kg/hm2、复合肥270 kg/hm2、有机肥1 350 kg/hm2，合计施用化学肥料量为2 400 kg/hm2，比常规施肥对照3 000 kg/hm2，减少600 kg/hm2，节省化学肥料20%，但糖料蔗发株率、株高，有效茎数、蔗茎重和蔗产量仍显著高于常规施肥对照。这与杨胜［10］、陈建国［15］、马富国［21］报道水肥一体化技术能提高肥料利用率相一致，但对比国外如以色列（节肥率在40%～50%）等发达国家，其节肥率仍有待进一步深入研究。

糖料蔗应用水肥一体化技术可以增加甘蔗收入［18］。按本地区实际生产效益，糖料蔗种植到第3年产量小于75 t/hm2将淘汰重新种植，常规施肥对照第3年（2017年）宿根产量为61.2 t/hm2，故2018年和2019年不作比较，因此常规施肥糖料蔗收入按3年计算（新植1年，宿根2年），甘蔗收入为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（本地区人工砍收等费用145元/t，下同），实际收入52 314.75元/hm2。应用水肥一体化技术糖料蔗种植达到5年（新植1年，宿根4年），比常规施肥对照延长宿根2年，其前3年甘蔗收入为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，实际收入59 853.75元/hm2，比常规施肥对照实际增加收入7 539元/hm2；其后两年宿根蔗甘蔗收入78 840元/hm2，去除田管成本17 538元/hm2和砍收成本25 404元/hm2，实际收入35 898元/hm2。因此，糖料蔗田管应用水肥一体化技术，比常规施肥对照实际累计增加收入43 437元/hm2。

本研究发现试验地糖料蔗种植行距太窄，试验进行到第6年，因蔗垄过高大，机械破垄施基肥难以开展，糖料蔗被迫淘汰。国内冯志高等［22］已报道不同行距对甘蔗产量及糖分的有一定影响，而国外甘蔗宿根年限长的国家如巴西［23］，甘蔗种植行距一般在1.4 m以上。因此，糖料蔗进行多年宿根，种植行距应控制在1.2～1.4 m，以适应机械化田管作业。

4 结论

应用水肥一体化技术进行糖料蔗田管，能延长宿根年限2年，减少化学肥料的施用量，增加经济收入，可作为提升本地区宿根蔗田管质量、产量及延长宿根年限技术大面积推广应用。这是国内首次研究水肥一体化技术延长糖料蔗宿根年限，也为糖料蔗提质增效提供了一种新途径。