經(jīng)福林,關經(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,對此不同地區(qū)標準不一致,但由于蔗農(nóng)對宿根蔗生產(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前糖料蔗生產(chǎn)種植中急需解決的問題。【前人研究進展】國外甘蔗宿根長的國家對宿根蔗生產(chǎn)田管相當重視,機械化程度較高(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,關于提高宿根蔗產(chǎn)量有許多研究報道,如馬澤輝等[11]對宿根蔗蓋膜技術的研究,馬麗等[12]關于宿根性優(yōu)良品系的選育,敖俊華等[13]對甘蔗進行測土配方施肥,陸紹德等[14]、陳建國等[15]、周愛芳等[16]將水肥一體化技術應用到甘蔗田管及宿根甘蔗機械培土施肥推廣等,在一定程度上提高了糖料蔗宿根產(chǎn)量?!颈狙芯壳腥朦c】目前,基于水肥一體技術延長糖料蔗宿根年限方面的研究尚未見報道。【擬解決的關鍵問題】根據(jù)廣東省雷州半島氣候、甘蔗田管模式及水利基礎設施條件[17-18],利用水肥一體化技術,以常規(guī)施肥作為參照,通過比較新植蔗農(nóng)藝、經(jīng)濟性狀與收益,篩選水肥一體化技術最佳肥料配方應用到宿根蔗田管,明確水肥一體化技術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有效的方法。
試驗地設在廣東省火炬農(nóng)場16隊,位于廣東省雷州半島西海岸,地勢平整,水利設施完善,屬南亞熱帶海洋性季風氣候,溫度較高,冬春干旱,夏秋多雨有臺風,年平均氣溫23℃,年平均降雨量1 273 mm,試驗區(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]。
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%),復合肥(N∶P∶K=15∶15∶15,總養(yǎng)分≥45%),有機肥雞糞含有機質(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。
采用隨機區(qū)組設計,3次重復,施用肥料配方設計見表1,小區(qū)面積0.4~0.8 hm2。試驗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計Table 1 Design of fertilization formula for sugarcane
田間管理:對照采用當?shù)爻R?guī)田管施肥方法(含新植和宿根),分兩次施肥,第1次拖拉機施基肥,施鈣鎂磷肥(全部)、有機肥(全部)、尿素300 kg/hm2、復合肥225 kg/hm2、鉀肥150 kg/hm2,余下肥料在伸長初期,拖拉機培土施下。處理F1~F5第1年施肥方法分4次施肥,第1次與對照CK方法一致,拖拉機施基肥,施鈣鎂磷肥(全部),有機肥(全部),余下尿素、復合肥、鉀肥利用試驗區(qū)水肥設備等量的分別在糖料蔗苗期、分蘗期、伸長期進行施肥,并根據(jù)試驗區(qū)糖料蔗需水情況進行1~4次滴灌淋水[19];第2年保留經(jīng)濟效益最優(yōu)配方試驗小區(qū)重復第1年施肥方法,直至淘汰。田間管理:第1年的基肥在種植時施下,之后幾年基肥在糖料蔗砍收清理蔗園后機械破壟施下,田間防病蟲、除草管理相同。
糖料蔗農(nóng)藝、經(jīng)濟性狀的測定參照《中國甘蔗品種志》[20],第1年調(diào)查區(qū)組所有試驗小區(qū),第2年之后只調(diào)查對照與經(jīng)濟效益最優(yōu)配方試驗小區(qū),直至淘汰。采用五點取樣法調(diào)查每個試驗小區(qū)糖料蔗的生長狀況,每個樣點取單行10 m內(nèi)糖料蔗作為樣方,調(diào)查其農(nóng)藝、經(jīng)濟性狀。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。每個樣點隨機測量20條生長正常蔗莖的株高與重量并計算平均株高(cm)與蔗莖重(kg);從測蔗莖重的甘蔗中隨機選取10株,在每株上、中、下部3點(無蟲口)鉆取蔗莖汁,用手持錘度計測定并計算平均錘度;產(chǎn)量按實際收獲統(tǒng)計;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。
試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007軟件進行統(tǒng)計分析與作表,并用統(tǒng)計軟件SAS 9.0 duncan新復極差法進行方差分析。
2.1.1 新植糖料蔗農(nóng)藝、經(jīng)濟性狀 由表2可知,各處理對新植糖料蔗發(fā)株率及糖分的影響差異不明顯,而對株高、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)濟效益 由表3可知,5個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實際增加經(jīng)濟收入最高(43 206 元/hm2),結合上述新植糖料蔗農(nóng)藝、經(jīng)濟性狀情況,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)濟效益Table 3 Economic benefits of new planted sugarcane
由表4可知,宿根糖料蔗田管應用水肥一體化技術(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)在整個宿根期均顯著高于常規(guī)施肥(CK)。由表5可知,應用水肥一體化技術(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)。
由表6可知,新植糖料蔗應用水肥一體化技術(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;宿根糖料蔗應用水肥一體化技術(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7 446元/hm2。因此,2015—2019年糖料蔗應用水肥一體化技術(處理F3)田管成本比常規(guī)施肥(CK)累計增加成本9 576元/hm2。
由表7可知,2015—2019年糖料蔗應用水肥一體化技術(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用后,應用水肥一體化技術(F3)實際比常規(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)濟收益情況Table 7 Economic benefits of sugarcane
水肥一體化技術能減少化學肥料的施用,提高作物對化學肥料的利用率,使其增產(chǎn)增收[21]。將水肥一體化技術應用到糖料蔗生產(chǎn)田管中,通過比較新植蔗農(nóng)藝、經(jīng)濟性狀與收益,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、復合肥270 kg/hm2、有機肥1 350 kg/hm2,合計施用化學肥料量為2 400 kg/hm2,比常規(guī)施肥對照3 000 kg/hm2,減少600 kg/hm2,節(jié)省化學肥料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)施肥對照。這與楊勝[10]、陳建國[15]、馬富國[21]報道水肥一體化技術能提高肥料利用率相一致,但對比國外如以色列(節(jié)肥率在40%~50%)等發(fā)達國家,其節(jié)肥率仍有待進一步深入研究。
糖料蔗應用水肥一體化技術可以增加甘蔗收入[18]。按本地區(qū)實際生產(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)人工砍收等費用145元/t,下同),實際收入52 314.75元/hm2。應用水肥一體化技術糖料蔗種植達到5年(新植1年,宿根4年),比常規(guī)施肥對照延長宿根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,實際收入59 853.75元/hm2,比常規(guī)施肥對照實際增加收入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,實際收入35 898元/hm2。因此,糖料蔗田管應用水肥一體化技術,比常規(guī)施肥對照實際累計增加收入43 437元/hm2。
本研究發(fā)現(xiàn)試驗地糖料蔗種植行距太窄,試驗進行到第6年,因蔗壟過高大,機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]已報道不同行距對甘蔗產(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,糖料蔗進行多年宿根,種植行距應控制在1.2~1.4 m,以適應機械化田管作業(yè)。
應用水肥一體化技術進行糖料蔗田管,能延長宿根年限2年,減少化學肥料的施用量,增加經(jīng)濟收入,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大面積推廣應用。這是國內(nèi)首次研究水肥一體化技術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。