劉振幫，黃忠興，嚴(yán)添安，陳興龍，陳志標(biāo)，黃俊堅(jiān)

(1 廣東省翁源縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣辦公室，廣東韶關(guān) 512600；2 廣東省科學(xué)院南繁種業(yè)研究所/廣東省果蔗現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心，廣東廣州 510316)

0 引言

果蔗是一種甘甜可口的水果，具有解渴、清涼、營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)，一直以來備受人們喜愛。我國(guó)果蔗主要種植于南方地區(qū)，果蔗每年種植面積約25 萬hm2，果蔗莖年產(chǎn)量約2000 萬t，其中廣東、廣西、云南、福建等省區(qū)是我國(guó)果蔗主產(chǎn)區(qū)，占我國(guó)果蔗年總產(chǎn)量的90%以上，這些地區(qū)盛產(chǎn)黑皮果蔗和黃皮果蔗[1-3]。廣東韶關(guān)翁源縣位于粵北嶺南地區(qū)，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季炎熱多雨，冬季溫和干燥，季節(jié)性特征明顯，適宜果蔗的生長(zhǎng)和發(fā)育。果蔗是翁源縣的重要經(jīng)濟(jì)作物之一，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民主要依靠果蔗種植獲得重要的經(jīng)濟(jì)來源，種植面積較大，2022年種植面積為2867 hm2[4]，占耕地面積的11.7%。但當(dāng)?shù)毓岱N植仍存在不少問題：首先，果蔗種植周期長(zhǎng)，對(duì)耕地需求較大，給糧食生產(chǎn)帶來一定的影響，特別是近年來糧食安全保障政策下，蔗糧生產(chǎn)矛盾愈發(fā)明顯。其次，一些種植戶一味追求產(chǎn)值，連續(xù)多年種植果蔗而忽視土壤養(yǎng)分的補(bǔ)充和合理的耕地輪作，導(dǎo)致土壤中微量元素匱缺和病菌的累積，嚴(yán)重影響果蔗的正常生長(zhǎng)和發(fā)育，造成近年來果蔗產(chǎn)量和品質(zhì)的下降。另外，由于水田水位較高，不方便犁地曬田，當(dāng)?shù)卣徂r(nóng)習(xí)慣在原水田直接開溝起畦種植，甚至在果蔗收獲后不經(jīng)輪作，直接在原果蔗溝內(nèi)種植果蔗，由于未能深翻耕，耕作層土壤板結(jié)，嚴(yán)重抑制根系的生長(zhǎng)，此因素也是導(dǎo)致近幾年來果蔗產(chǎn)量和品質(zhì)下降的主要原因。除此之外，水田地種植果蔗，水分管理方便，但也存在較多制約因素，主要表現(xiàn)為栽培管理主要靠人工進(jìn)行，機(jī)械操作程度不高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，很難進(jìn)行大面積產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，若因面積過大和勞動(dòng)力不足而影響田間管理導(dǎo)致耽誤農(nóng)時(shí)，果蔗產(chǎn)量及商品性會(huì)大幅下降[5]。如何在不影響糧食安全生產(chǎn)的前提下，利用有限的耕地條件高效種植果蔗成為一個(gè)迫切需要解決的問題。翁源縣旱地資源豐富，選用旱地種植果蔗，可用大型機(jī)械進(jìn)行深耕整地，可使耕層深厚、土壤疏松，有利于根系的生長(zhǎng)，對(duì)果蔗的生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用。同時(shí)，能緩解蔗糧爭(zhēng)地矛盾，提高土地利用效率，是解決糧爭(zhēng)安全生產(chǎn)問題的突破口。

針對(duì)旱地種植甘蔗，已有學(xué)者開展了相關(guān)研究。何姍珊等[6]認(rèn)為不同土壤含水量對(duì)果蔗生長(zhǎng)生理和農(nóng)藝性狀是有影響的：土壤含水量不同對(duì)土壤養(yǎng)分有一定影響，全N、全P 和速效K、有效P 變化顯著；不同土壤含水量對(duì)丙二醛(MDA)和葉綠素含量有顯著影響，其中70%的土壤含水量MDA 最高，說明果蔗在70%的土壤水分含量下受到一定的水分脅迫；除了果蔗錘度在土壤含水量80%最高，90%最低之外，果蔗主要農(nóng)藝性狀如株高、莖徑、節(jié)間長(zhǎng)度、單莖重和綠葉數(shù)隨土壤含水量增加而增加。龐天[7]認(rèn)為黑皮果蔗旱地種植能獲得高效益投資回報(bào)率，最關(guān)鍵的是一定要有水源保證和噴滴灌設(shè)施作保證，這是旱地果蔗種植的首要考慮要素。李松等[8]在脫毒果蔗種苗旱地栽培方面積累了成功的經(jīng)驗(yàn)。在有微噴灌條件的旱地上栽培果蔗，根系發(fā)達(dá)，功能葉片增加，植株不早衰，脫毒果蔗單位面積產(chǎn)量比未脫毒果蔗增產(chǎn)23.45%。因此脫毒果蔗在旱地種植是非常有潛力的和可行的。現(xiàn)有研究表明，解決旱地灌溉條件是旱地發(fā)展果蔗種植的關(guān)鍵問題，本文通過比較果蔗旱地噴灌栽培模式與傳統(tǒng)灌溉栽培模式的試驗(yàn)，對(duì)果蔗旱地噴灌栽培模式從用水量、農(nóng)藝性狀(株高、莖徑、單莖重、有效莖、產(chǎn)量)、品質(zhì)(花皮率、梢腐病發(fā)生、節(jié)間長(zhǎng)度、田間錘度、可溶性糖、纖維含量)、成本投入(化肥農(nóng)藥成本、機(jī)械犁耙、噴灌設(shè)施、抽水用電費(fèi)、收獲人工成本)和經(jīng)濟(jì)效益(商品率、銷售單價(jià)、產(chǎn)值、純產(chǎn)值、產(chǎn)投比)方面進(jìn)行了多維度多方面的系統(tǒng)研究。這種栽培模式對(duì)于提高果蔗的產(chǎn)量、品質(zhì)和收益具有重要意義。本試驗(yàn)的研究，為果蔗旱地種植大面積推廣和應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)設(shè)在廣東韶關(guān)市翁源縣周陂鎮(zhèn)陽東村馬鞍山旱地果蔗田(24.272390°N，114.015285°E)里進(jìn)行，供試田塊土屬為砂頁巖赤紅壤，經(jīng)檢測(cè)土壤養(yǎng)分含量如下：pH 值4.8，有機(jī)質(zhì)含量15 g/kg，全氮含量1.0 g/kg，堿解氮含量58 g/kg，有效磷含量39.7 mg/kg，速效鉀含量70 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)時(shí)間

2022 年1～12 月。

1.3 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

1.3.1 供試品種

供試果蔗品種為“拔地拉”2 代脫毒苗種莖。

1.3.2 試驗(yàn)材料

供試材料為1.0 寸加厚7 孔PE 材質(zhì)制作的噴水帶，圓內(nèi)徑28 mm，壁厚0.23 mm。噴灌設(shè)施排布在每條排水溝里，每公頃大概需消耗9000 m 長(zhǎng)的噴水帶。

生物有機(jī)肥由中化農(nóng)業(yè)生態(tài)科技(湖北)有限公司出品；15∶15∶15 復(fù)合肥由挪威雅苒國(guó)際有限公司出品；18∶5∶25 復(fù)合肥由廣東拉多美化肥有限公司出品。

1.4 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2022 年1 月上旬播種，種植行距1.5 m，株距0.45 m，播種量約為15000 株/hm2，每株4～6芽。試驗(yàn)設(shè)旱地噴灌栽培模式(T)和傳統(tǒng)灌溉栽培模式(CK)2 個(gè)處理，每個(gè)處理面積0.1 hm2，3 次重復(fù)，試驗(yàn)區(qū)之間筑田埂隔離。2 種栽培模式均設(shè)在馬鞍山嶺崗旱地，水分都由高處的一個(gè)蓄水池供應(yīng)，主分流管上各裝一個(gè)水表，便于計(jì)算用水量。在果蔗旱地噴灌栽培模式區(qū)域，使用噴灌設(shè)施進(jìn)行水分供應(yīng)，根據(jù)各生育期對(duì)水分的需求進(jìn)行噴灌，其中幼苗期最佳土壤濕度60%～70%，分蘗期最佳土壤濕度65%～80%，伸長(zhǎng)期最佳土壤濕度75%～90%，成熟期最佳土壤濕度70%～80%。在傳統(tǒng)灌溉栽培模式區(qū)域，采用傳統(tǒng)的溝渠漫灌方式進(jìn)行水分供應(yīng)。通過對(duì)2 個(gè)栽培區(qū)域的用水量、果蔗生長(zhǎng)情況、產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和比較，評(píng)估旱地噴灌栽培模式下果蔗種植的效果。本試驗(yàn)除灌溉方式不同外，其他田間管理一致，栽培管理措施按當(dāng)?shù)亓?xí)慣水平進(jìn)行，統(tǒng)一管理。果蔗生長(zhǎng)量大于糖蔗，是高水肥作物，用肥量較大。具體施肥方法是：基肥施生物有機(jī)肥2250 kg/hm2加復(fù)合肥(15∶15∶15)225 kg/hm2，幼苗期淋施復(fù)合肥(15∶15∶15)75 kg/hm2，分蘗初期(小培土)施復(fù)合肥(15∶15∶15)375 kg/hm2，分蘗盛期(中培土)施復(fù)合肥(15∶15∶15)750 kg/hm2，伸長(zhǎng)初期(大培土)施復(fù)合肥(18∶5∶25)1500 kg/hm2，大培土后45 天施復(fù)合肥(18∶5∶25)600 kg/hm2，以后每隔1 個(gè)月追施復(fù)合肥(18∶5∶25)600 kg/hm2，一直追施到9 月份。

1.5 測(cè)定指標(biāo)

1.5.1 農(nóng)藝性狀

在12 月中旬果蔗成熟采收期參考蔡青等[9]的方法，使用游標(biāo)卡尺及株高尺測(cè)量株高、莖徑、節(jié)間長(zhǎng)度，統(tǒng)計(jì)有效莖數(shù)，測(cè)定田間錘度，田間取樣10條稱重，得出平均單莖重。

1.5.2 理論產(chǎn)量和產(chǎn)值

理論產(chǎn)量和產(chǎn)值按公式計(jì)算：

理論產(chǎn)量(t/hm2)=有效莖(條/hm2)×單莖重(kg/條)×1000；

產(chǎn)值(元)=理論產(chǎn)量(t/hm2)×商品率(%)×銷售單價(jià)(元/t)；

商品率：在試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)取一個(gè)33.3 m2的面積，調(diào)查達(dá)到果蔗銷售標(biāo)準(zhǔn)，外觀品質(zhì)良好，無病蟲害的蔗莖總數(shù)除以有效莖。

1.5.3 可溶性糖、纖維分

每個(gè)處理選取6 條均勻、無蟲、無裂縫的商品蔗莖送至廣東省英德市粵北糖業(yè)有限公司進(jìn)行品質(zhì)分析，測(cè)定其平均可溶性糖、纖維分含量。

1.5.4 梢腐病、花皮果蔗成熟期，每小區(qū)隨機(jī)選取20 株果蔗，觀察并記錄梢腐病、花皮發(fā)生情況。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)經(jīng)過整理后，利用Excel 2007 和DPS 7.05 軟件Duncan 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與新復(fù)極差法分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)果蔗各生育期灌溉用水情況

果蔗生育期分為苗期(2～4 月)、分蘗期(4～6月)、伸長(zhǎng)期(6～10 月)、成熟期(10～12 月)4 個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段。各階段對(duì)水分需求各不相同，其需水規(guī)律大體是“兩頭少，中間多”，即苗期、分蘗期和成熟期需水較少，伸長(zhǎng)期需水最多[10-11]。苗期需水量比較少，因?yàn)槊缙诖蠖嘣? 月底以前，氣溫較低，蔗苗生長(zhǎng)緩慢，葉面積尚小，需水不多。進(jìn)入分蘗期，分蘗大量萌發(fā)，氣溫不斷升高，生理需水比苗期增多，但其葉片細(xì)而葉數(shù)不多，葉面蒸騰作用不大，仍以生態(tài)需水為主，需水也不多。轉(zhuǎn)入伸長(zhǎng)期，蔗莖伸長(zhǎng)、增粗，根系發(fā)達(dá)，葉面積大，是甘蔗生長(zhǎng)最旺盛的階段，此期氣溫較高，葉片光合作用和蒸騰作用極為旺盛，果蔗需水轉(zhuǎn)入以生理需水為主，需水強(qiáng)度最大，需水量最多，達(dá)到高峰。轉(zhuǎn)入成熟期后，生長(zhǎng)轉(zhuǎn)慢，同化作用的速率逐漸降低，同化作用的產(chǎn)物也主要用于蔗糖分的積累，葉面積減少，氣溫也降低，蔗株蒸騰作用減弱，需水急速減少。

圖1 為各生育期灌溉用水變化情況，從圖1 可以看出果蔗各生育期灌溉用水情況：處理T 幼苗期共灌溉用水為1693.9 m3/hm2，比CK 少用水541 m3/hm2，節(jié)水率24.2%；處理T 分蘗期共灌溉用水為2414.1 m3/hm2，比CK 少用水862 m3/hm2，節(jié)水率 26.3%；處理 T 伸長(zhǎng)期共灌溉用水為 5872.9 m3/hm2，比CK 少用水2613.6 m3/hm2，節(jié)水率30.8%；處理T 成熟期共灌溉用水為1359.2 m3/hm2，比CK少用水519.5 m3/hm2，節(jié)水率27.7%。

統(tǒng)計(jì)分析可知，處理T 在各個(gè)生育期用水均低于CK，在整個(gè)生育期中共節(jié)約4536 m3/hm2的水分消耗，節(jié)水率28.6%。

2.2 不同處理對(duì)果蔗植株農(nóng)藝性狀的影響

果蔗產(chǎn)量受單莖重和有效莖影響。成熟期對(duì)果蔗各項(xiàng)農(nóng)藝性狀進(jìn)行田間實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)處理T 的果蔗產(chǎn)量性狀優(yōu)于CK，這是因?yàn)樘幚鞹 的水分管理可以根據(jù)果蔗生長(zhǎng)需要提供適量的水分供給，保證果蔗的正常生長(zhǎng)和發(fā)育。不同處理對(duì)果蔗農(nóng)藝性狀的影響結(jié)果見表1，處理T 的果蔗農(nóng)藝性狀各項(xiàng)指標(biāo)明顯高于CK。其中處理T 的果蔗株高為278 cm，比CK 顯著高7 cm，增幅2.58%；莖徑為39.4 mm，比CK 大1.9 mm，增幅0.51%；單莖重為3.4 kg，比CK 顯著重0.2 kg，增幅6.25%；有效莖為46516條/hm2，比CK 多696 條/hm2，增幅1.52%；理論產(chǎn)量為158.1 t/hm2，比CK 顯著增重13.0 t/hm2，增幅9.0%。兩處理間株高和單莖重差異顯著，是提高果蔗產(chǎn)量的主要因素。莖徑和有效莖有提高，但差異不顯著。

表1 不同處理對(duì)果蔗農(nóng)藝性狀的影響

2.3 不同處理對(duì)果蔗品質(zhì)的影響

除了外觀品質(zhì)，果蔗的品質(zhì)還包括內(nèi)在品質(zhì)。其中外觀品質(zhì)包括節(jié)間花皮率、梢腐病發(fā)生率和節(jié)間長(zhǎng)度，而內(nèi)在品質(zhì)包括田間錘度、可溶性糖、纖維含量等[12]。表2 為不同處理對(duì)果蔗品質(zhì)的影響結(jié)果，表2 的數(shù)據(jù)顯示：處理T 花皮率為1.28%，比CK 顯著低1.25%；梢腐病發(fā)生率為0.28%，比CK顯著低0.42%；節(jié)間長(zhǎng)度為11.60 cm，比CK 顯著增長(zhǎng)0.8 cm；田間錘度為18.98%，比CK 顯著高1.42%；可溶性糖含量為13.75%，比CK 顯著高1.0%；纖維含量為8.78%，比CK 低0.47%。

表2 不同處理對(duì)果蔗品質(zhì)的影響

兩處理的花皮率顯著減少是提高果蔗外觀品質(zhì)(商品率)的主要因素；梢腐病發(fā)生率顯著降低，是提高果蔗內(nèi)在品質(zhì)(節(jié)間長(zhǎng)度、可溶性糖含量和田間錘度)的主要因素；纖維分含量也降低，但差異不顯著。

2.4 不同處理之間成本投入情況

果蔗生產(chǎn)是一種高投入高產(chǎn)出的農(nóng)事活動(dòng)。表3 為不同處理之間成本投入情況，從表3 中可以看出，處理T 和CK 2 種栽培方式化肥農(nóng)藥及種子田租成本的投入相同，都是120500 元/hm2，機(jī)械犁耙成本投入均為2700 元/hm2。然而，其他方面的成本投入存在一些差異。首先，噴灌設(shè)施成本投入方面處理T 比CK 多3150 元/hm2。其次，抽水灌溉電費(fèi)也需要額外投入，比CK 多出1377.8 元/hm2。再次，由于處理T 產(chǎn)量高于CK，其收獲人工成本比CK 多1040.17 元/hm2。另外，T 處理增加了購置噴水管成本，并需要更高的抽水費(fèi)用；由于T 處理產(chǎn)量較高，需要更多的人工進(jìn)行收獲，從而增加了收獲人工成本。

表3 不同處理之間成本投入情況 單位：元/hm2

2.5 不同處理對(duì)果蔗經(jīng)濟(jì)性狀的影響

影響果蔗經(jīng)濟(jì)性狀的因素主要包括單位面積產(chǎn)量、商品蔗率以及銷售單價(jià)，而銷售單價(jià)又受外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)的影響。表4 為不同處理對(duì)果蔗經(jīng)濟(jì)效益的影響，可以觀察到處理T 在產(chǎn)量、商品率、銷售單價(jià)和產(chǎn)值等方面均顯著或極顯著高于CK。具體來說，處理T 的果蔗商品率比CK 極顯著高2.1%，銷售單價(jià)比CK 增加0.1 元/kg，產(chǎn)值比CK 極顯著增加了3.95 萬元/hm2，剔除成本總投入，處理T 的純產(chǎn)值比CK 極顯著增加了3.39 萬元/hm2，處理T產(chǎn)出投入比為1.74，比CK 多0.21。T 處理在產(chǎn)量顯著增加的情況下，商品率極顯著增加引起銷售單價(jià)增加0.1 元/kg，是產(chǎn)值和純產(chǎn)值極顯著增加的主要因素，產(chǎn)投比提高0.21。

表4 不同處理對(duì)果蔗經(jīng)濟(jì)性狀的影響

3 結(jié)論與討論

果蔗栽培管理比較精細(xì)，用水和使用化肥農(nóng)藥也比較多。果蔗產(chǎn)量一般比糖蔗高，屬于高投入高產(chǎn)出的一類經(jīng)濟(jì)作物。研究結(jié)果顯示，在果蔗產(chǎn)區(qū)采用旱地噴灌栽培模式種植果蔗具有多重優(yōu)勢(shì)。首先，節(jié)約了用水。其次，顯著提高果蔗單位面積產(chǎn)量和商品蔗率，經(jīng)濟(jì)收益極顯著增加，產(chǎn)投比提高。再次，果蔗的多項(xiàng)指標(biāo)都得到顯著的改善，包括株高、單莖重、節(jié)間長(zhǎng)度、田間錘度、可溶性糖。這與楊平飛[13]對(duì)甘蔗滴灌栽培的研究結(jié)果類似。同時(shí)，梢腐病大幅減少，蔗莖花皮率也顯著降低，這與周正幫[14]、邱里君[15]的觀點(diǎn)一致。結(jié)果表明，旱地種植果蔗噴灌栽培模式優(yōu)于傳統(tǒng)灌溉栽培模式。

相比于傳統(tǒng)的灌溉種植模式，噴灌設(shè)施可以更有效地利用水資源，減少水的浪費(fèi)。這對(duì)于水資源緊缺的地區(qū)尤為重要，確保了水資源的合理利用和可持續(xù)發(fā)展。采用噴灌栽培模式，其適量的水分可以促進(jìn)果蔗的生長(zhǎng)發(fā)育，降低花皮率和梢腐病發(fā)生率，同時(shí)增加節(jié)間長(zhǎng)度，從而提高果蔗的外觀品質(zhì)。此外，還可以提高果蔗的內(nèi)在品質(zhì)，包括提高田間錘度和可溶性糖含量，降低纖維含量等。這些品質(zhì)的提高可以使旱地噴灌栽培模式的果蔗更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)果蔗產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，從而增加蔗農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益。

旱地噴灌栽培模式為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了一種可行的解決方案，改善了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植的灌溉條件，減少農(nóng)業(yè)灌溉水的浪費(fèi)及靠天吃飯的被動(dòng)局面，擴(kuò)大有效灌溉面積，最大限度地提高農(nóng)業(yè)灌溉水的有效利用率，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和資源的合理利用。

需要特別強(qiáng)調(diào)的是，旱地種植果蔗必須進(jìn)行合理規(guī)劃和有效管理噴灌設(shè)施，以確保水分供應(yīng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。旱地噴灌栽培模式有待改進(jìn)?？梢灶A(yù)見，水藥肥一體化栽培是未來旱地果蔗發(fā)展的一個(gè)方向，有待進(jìn)一步研究。