王鞠萱，陳優(yōu)強(qiáng)，馮曉敏，陳駿佳

(1廣東省科學(xué)院生物工程研究所，廣東廣州510316；2云南英茂糖業(yè)(集團(tuán))有限公司，云南昆明650228)

0 前言

云南蔗區(qū)甘蔗平均入廠單產(chǎn)為 45～60 t/hm2，隨著勞動(dòng)力及其它種植成本近年大幅上漲，糖廠效益下降，蔗糖產(chǎn)業(yè)生存面臨巨大挑戰(zhàn)。本文采用輕簡(jiǎn)技術(shù)，挖掘原料蔗最大效益潛力-氣候資源，實(shí)現(xiàn)豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)原料蔗生產(chǎn)可達(dá)到事半功倍的效果。甘蔗產(chǎn)量直接由甘蔗伸長(zhǎng)期生長(zhǎng)量決定，含糖量受成熟期、蔗糖積累發(fā)生期內(nèi)氣候因素的影響。然而，生產(chǎn)上并沒有把氣候因素直接作為提升甘蔗經(jīng)濟(jì)效益的資源來(lái)開發(fā)，這也是導(dǎo)致云南甘蔗單產(chǎn)較低的原因之一。

1 云南蔗區(qū)不具備甘蔗高產(chǎn)氣候條件

甘蔗種植時(shí)期氣溫低、蔗區(qū)海拔高和甘蔗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)期發(fā)生在雨季等因素，不利于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高糖原料甘蔗的生產(chǎn)。

1.1 云南蔗區(qū)甘蔗種苗萌芽發(fā)苗條件不理想

傳統(tǒng)甘蔗種植主要集中在2～4月下種，平均氣溫為 14～21℃(圖 1)。溫度低于 15℃時(shí)甘蔗種苗存活率大大降低，已有的研究結(jié)果表明，當(dāng)溫度在22℃以下時(shí)，每降低1℃，萌發(fā)所需天數(shù)增加10天，20℃甘蔗種苗萌發(fā)天數(shù)達(dá)2個(gè)月[1-2]。種苗萌發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致有效生長(zhǎng)期縮短，僅有3～4個(gè)月；同時(shí)，漫長(zhǎng)的萌芽發(fā)苗過(guò)程中種芽極易遭受病菌侵蝕壞死，出現(xiàn)發(fā)苗不齊整、弱小、缺株現(xiàn)象，以致有效莖數(shù)嚴(yán)重不足[2]。

1.2 云南蔗區(qū)海拔高

一般來(lái)說(shuō)：氣溫隨海拔高度增加而遞減，通常海拔越高，氣溫越低。云南蔗區(qū)主要以高海拔蔗區(qū)900～1400 m為主，導(dǎo)致甘蔗生長(zhǎng)過(guò)程中的有效積溫較低。

圖1 滇南蔗區(qū)勐海和滇北蔗區(qū)云縣2003～2014年各個(gè)月份的平均氣溫和降水量

1.3 云南甘蔗大伸長(zhǎng)生長(zhǎng)期正值雨季溫度偏低、光照較弱的季節(jié)

云南滇南、滇北和滇西蔗區(qū)雨季均為5～10月。傳統(tǒng)種植方法，蔗區(qū)甘蔗伸長(zhǎng)期平均發(fā)生在7月份左右，甘蔗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)期太短，主要集中在7～10月，雨季高海拔云南蔗區(qū)溫度偏低，而且，光合作用強(qiáng)度較弱，沒有甘蔗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)所需的有效積溫和光照條件，單產(chǎn)低是必然結(jié)果。

國(guó)內(nèi)甘蔗最大伸長(zhǎng)期一般在7月份，云南蔗區(qū)，如瑞麗蔗區(qū)，通常在7月份雨水最多，日照時(shí)數(shù)不足(圖2)，甘蔗生長(zhǎng)速度明顯受降雨量和日照時(shí)數(shù)影響[3]。6月份甘蔗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)量為72.99 cm(圖3)，7～10月份分別為46.74、42.48、42.79和29.44 cm。滇南蔗區(qū)和滇北蔗區(qū)也是 7月份雨水最多，日照時(shí)數(shù)不足(圖1)。從充分利用氣候資源角度看，要奪取云南甘蔗高產(chǎn)的關(guān)鍵在于爭(zhēng)取 6月份甘蔗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)量。傳統(tǒng)耕作栽培方法，6月份以后才能完成甘蔗分蘗期，無(wú)法利用占伸長(zhǎng)期生長(zhǎng)量的 30%左右的 6月份這一黃金生長(zhǎng)期[3]。

2 建立云南甘蔗豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種植制度

2.1 實(shí)現(xiàn)豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)主要理念

2.1.1 有效積溫

農(nóng)作物的生物量與有效積溫成正比。通常情況下，可以15℃為界，溫度在15℃以下時(shí)甘蔗生長(zhǎng)緩慢，溫度在15℃以上時(shí)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)趨活躍。以云南勐海蔗區(qū)為例，3～11月份各月每天有效積溫為0.7～7.8℃(圖 4)。

圖2 滇西蔗區(qū)瑞麗2003～2014年各個(gè)月份的平均降雨量和日照時(shí)數(shù)

圖3 瑞麗糖廠正規(guī)品比試驗(yàn)的甘蔗生長(zhǎng)速度

圖4 滇南蔗區(qū)勐?？h2003～2014年各個(gè)月份單日的平均有效積溫

甘蔗產(chǎn)量和產(chǎn)糖量直接由甘蔗伸長(zhǎng)期生長(zhǎng)量決定，但勐海蔗區(qū)甘蔗伸長(zhǎng)期一般在7月中下旬，因此，勐海甘蔗伸長(zhǎng)僅利用了部分7月份及8～10月份的有效積溫。勐海目前原料甘蔗生產(chǎn)浪費(fèi)了5～6月份和部分7月份的有效積溫。除萌發(fā)期和分蘗期所需有效積溫(加上地膜覆蓋所增加溫度)，最少浪費(fèi)了1個(gè)半月至2個(gè)月甘蔗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)期，以及浪費(fèi)了6月份這一黃金生長(zhǎng)期，浪費(fèi)的有效積溫大約與8～10月有效積溫相當(dāng)，所以在勐海采用傳統(tǒng)的耕作栽培方法由此導(dǎo)致的原料甘蔗產(chǎn)量損失估計(jì)在50%左右。甘蔗因此推遲成熟，糖分積累不能發(fā)生在10～11月這一最佳時(shí)期。在開榨初期(12月底至1月初)，冬植甘蔗的產(chǎn)糖率較春植甘蔗的產(chǎn)糖率高約1.5個(gè)百分點(diǎn)(絕對(duì)值)[5]。

2.1.2 不同溫度與甘蔗種苗萌發(fā)所需天數(shù)

我們前期已經(jīng)建立無(wú)灌溉蔗地種苗萌發(fā)末期發(fā)生所需天數(shù)的數(shù)學(xué)模型(A)yi=489.421-29.694x-0.458x2和灌溉蔗地的數(shù)學(xué)模型(B)yi=223.225-4.909x-0.138x2[1-2]。利用該模型可計(jì)算出日平均溫度在15～29℃之間變化時(shí)，對(duì)甘蔗萌發(fā)所需天數(shù)的影響。溫度對(duì)甘蔗種苗萌發(fā)進(jìn)度分析結(jié)果表明，當(dāng)氣溫在22℃以下時(shí)，每降低1℃，萌發(fā)所需天數(shù)增加10天以上[1-2]。因此，在種植期提高溫度 2～3℃就可增加有效生長(zhǎng)期1個(gè)月。

2.1.3 延長(zhǎng)有效生長(zhǎng)期

溫度低于 15℃時(shí)甘蔗種苗存活率受到嚴(yán)重影響；根據(jù)模型預(yù)測(cè)，當(dāng)氣溫為15～16℃時(shí)，萌發(fā)需4個(gè)月以上，氣溫為25～26℃萌發(fā)需約30天。同時(shí)，滿足水分需求蔗芽萌發(fā)所需天數(shù)與提高溫度2～3℃的功效相當(dāng)[1-2]。通過(guò)提高溫度和滿足水分需求，能縮短種苗萌發(fā)時(shí)間進(jìn)而延長(zhǎng)有效生長(zhǎng)期，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量增加。云南蔗區(qū)冬春季低溫，甘蔗伸長(zhǎng)期生長(zhǎng)不足，產(chǎn)量通常不高，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)原料蔗生產(chǎn)，必須延長(zhǎng)有效生長(zhǎng)期。

2.2 甘蔗生長(zhǎng)周期

影響原料蔗蔗糖分和成熟進(jìn)度的主要因素包括：品種、植期、土壤類型、海拔、陽(yáng)向、蔗區(qū)小氣候等。以甘蔗生長(zhǎng)周期為例。甘蔗生長(zhǎng)周期的長(zhǎng)短比品種自身的遺傳差異對(duì)產(chǎn)糖率影響更大[5]。根據(jù)前期已有的2002/03年榨季滇北蔗區(qū)鳳慶縣連續(xù)2次的小樣本分析結(jié)果顯示，秋冬植、宿根的甘蔗糖分均要顯著高于春植的甘蔗糖分[5]。在云南很多熱資源不足的蔗區(qū)，甘蔗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)開始的時(shí)間遲，原料蔗成熟晚。夏植的粵糖93-159及其宿根的蔗糖分在12月份時(shí)相差3個(gè)百分點(diǎn)；而在3月份時(shí)，兩者的蔗糖分接近(圖5)。這些結(jié)果充分說(shuō)明除了氣候和品種，植期也是影響甘蔗蔗糖分的重要因素。植期對(duì)糖廠產(chǎn)糖率尤其是中前期尤為重要，在熱資源不足的蔗區(qū)，甘蔗生長(zhǎng)周期提早遠(yuǎn)比早熟高糖品種對(duì)產(chǎn)糖率影響大[5]。

云南蔗區(qū)冬春季低溫，種植期偏遲，甘蔗生長(zhǎng)周期都不足，成熟期遲，實(shí)現(xiàn)理想糖廠產(chǎn)糖率難度大。充分利用氣候資源，挖掘原料蔗最大效益潛力，對(duì)于云南蔗區(qū)的原料蔗生產(chǎn)具有重要的意義，但需擁有正確的技術(shù)方法。

圖5 2002/03年耿馬糖廠品比試驗(yàn)粵糖93-159成熟期蔗糖分

2.3 建立高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種植制度技術(shù)要點(diǎn)

2.3.1 在5月底之前完成甘蔗萌發(fā)分蘗期

滇南勐海蔗區(qū)4～7月溫度為22.5～22.8℃，與8～10月 19.1～22.0℃甘蔗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)溫度條件基本一致。勐海蔗區(qū)甘蔗在6月份伸長(zhǎng)量占總數(shù)的約1/3，如果不能在5月份雨水來(lái)臨之前完成萌發(fā)分蘗期，基本無(wú)法豐產(chǎn)。而7～9月的生長(zhǎng)期，除了日照時(shí)數(shù)嚴(yán)重不足，還有雨季地下水過(guò)多，根系生長(zhǎng)發(fā)育和養(yǎng)分吸收受到嚴(yán)重抑制。而甘蔗在6月份根群生長(zhǎng)發(fā)育仍屬正常，雨水也適合甘蔗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)。如錯(cuò)過(guò)6月份的大生長(zhǎng)期，進(jìn)入 7月份后，根系擴(kuò)展受地下水位阻礙不能擴(kuò)展生長(zhǎng)，蔗株必然矮?。?月底蔗株越高大，抗?jié)承栽綇?qiáng)，后期伸長(zhǎng)生長(zhǎng)能力也強(qiáng)。

滇西和滇北蔗區(qū)情況一樣，甘蔗主要生長(zhǎng)期在7～9月，這段時(shí)期日照時(shí)數(shù)嚴(yán)重不足。此外，雨季地下水過(guò)多，10月溫度低，甘蔗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)有限。因此，在11月份至次年1月份下種，加上覆蓋地膜，在溫度低的月份里完成萌發(fā)期，低溫期后溫度回升時(shí)進(jìn)入分蘗期，縮短萌發(fā)分蘗時(shí)間，從而延長(zhǎng)有效生長(zhǎng)期。

2.3.2 甘蔗種植期

云南蔗區(qū)傳統(tǒng)種植方法從2月份開始，需要3～4個(gè)月才能完成種苗萌發(fā)，即使全部能發(fā)芽成蔗苗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)也錯(cuò)過(guò) 6月份高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)關(guān)鍵伸長(zhǎng)期生長(zhǎng)期，且在漫長(zhǎng)的萌芽發(fā)苗過(guò)程中種芽極易遭受病菌侵蝕壞死，出現(xiàn)發(fā)苗不齊整、弱小、缺株現(xiàn)象，以致有效莖數(shù)嚴(yán)重不足；更嚴(yán)重的是云南晚冬季和春季干旱期蔗種失水?dāng)「?月份下種雖然溫度條件較理想，但由于伸長(zhǎng)生長(zhǎng)期短無(wú)法改變甘蔗新植低產(chǎn)的局面。

蔗區(qū)自2月份起土壤含水量明顯下降，而1月份之前土壤含水量完全可滿足甘蔗萌芽發(fā)苗所需水分[4]。1月份之前是最理想的種植期，9～10月份，這個(gè)時(shí)期種植即使不采取任何措施增加萌芽發(fā)苗溫度也能保證蔗芽成苗，當(dāng)然此時(shí)期蔗土水分仍過(guò)多，易造成土壤板結(jié)導(dǎo)致種芽致死。因此，云南蔗區(qū)最適合的種植期是10月下旬起至1月份，即晚秋和冬季，此時(shí)下種，株高和有效莖數(shù)均有保障。

2.3.3 保證蔗芽基本正常萌發(fā)的溫濕度條件-覆蓋地膜

蔗芽萌發(fā)所需條件主要是溫度、水分和通氣性；滇南勐海蔗區(qū)11月份平均氣溫為15.7℃，1月份為12.2℃，2月份為14.1℃，而根據(jù)我們的模型預(yù)測(cè)甘蔗在15℃萌芽發(fā)苗所需時(shí)間為5個(gè)月[1-2]，并出現(xiàn)嚴(yán)重病菌侵蝕而壞死，隨著溫度增加，萌發(fā)所需天數(shù)相應(yīng)縮短。

蔗種萌芽還需足夠水分，土壤含水量低同樣影響萌發(fā)所需天數(shù)，據(jù)研究滿足水分需求蔗芽萌發(fā)所需天數(shù)與提高溫度2～3℃的功效相當(dāng)。云南蔗區(qū)1月至4月為嚴(yán)重干旱期，尤其是2～4月份干燥期，原則上應(yīng) 2月份之前下種，但必須覆蓋地膜(全膜)改變蔗芽萌發(fā)時(shí)所處的不利生態(tài)條件。

3 建立甘蔗豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種植制度是系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)最大效益潛力資源

實(shí)施甘蔗品種與原料蔗生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)，在云南、廣東13家糖廠進(jìn)行原料蔗改良實(shí)踐，主要研發(fā)3大效益資源：第一，原料蔗生產(chǎn)系統(tǒng)潛力，解決：傳統(tǒng)技術(shù)方法無(wú)法解決的核心問(wèn)題-“高糖高榨”；第二，蔗區(qū)和村片品種配置潛力，解決：現(xiàn)行更換品種方法，不能確定是否為好種(對(duì)糖廠效益貢獻(xiàn)值)；第三，原料蔗最大效益潛力-氣候資源，解決：優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)原料蔗生態(tài)主要短板。

3.1 豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種植制度在云南瑞麗糖廠的實(shí)施成效

1997～2003年在云南省瑞麗糖廠探索和實(shí)施了“甘蔗品種布局與原料蔗生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)”這一思路和技術(shù)方法[5,7-8]。因云南氣候特點(diǎn)，6月份甘蔗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)量最大，大大高出其它伸長(zhǎng)生長(zhǎng)月份，提早開榨可以保證第二年甘蔗高產(chǎn)[3]。目前，云南甘蔗生產(chǎn)存在以下問(wèn)題：遲開榨，遲砍，早熟品種下一榨季生產(chǎn)周期較短，遲熟，而甘蔗產(chǎn)量并不高，結(jié)果是更遲開榨，糖廠產(chǎn)糖率低；其它主要生產(chǎn)品種遲熟品種，同樣會(huì)因遲開榨進(jìn)入原料蔗生產(chǎn)惡性循環(huán)，造成蔗產(chǎn)量和糖產(chǎn)量損失。所以，有充分理由得出結(jié)論，云南糖廠應(yīng)提早開榨，選用適應(yīng)性強(qiáng)早熟高糖品種可以使原料蔗生產(chǎn)進(jìn)入良性循環(huán)[3]。

建立云南水田壩地宿根甘蔗高產(chǎn)耕作栽培制度[4]，主要有：瑞麗蔗區(qū)水田壩地不具備宿根甘蔗理想生長(zhǎng)條件，甚至處在較嚴(yán)苛的生態(tài)條件，但采用系列方法解決以下2個(gè)問(wèn)題：第一，覆蓋地膜，保障蔗芽正常萌發(fā)所需的溫度和濕度條件；第二，在5月底前完成宿根甘蔗萌發(fā)分蘗期，從而保證充足的有效生長(zhǎng)期。

實(shí)施前(1991～1996年)，瑞麗糖廠年平均產(chǎn)糖率為 9.99%，在德宏州排名倒數(shù)第一[6]，實(shí)施后(1998/99～2005/06年榨季)，8個(gè)榨季產(chǎn)糖率分別達(dá)12.05%、11.90%、12.30%、12.31%、12.74%、12.89%、13.50%和 13.48%。實(shí)施前甘蔗總?cè)胝チ颗腔苍?10萬(wàn)～25萬(wàn)t，歷史最高為28萬(wàn)t，前3個(gè)榨季瑞麗糖廠總蔗量達(dá)到或接近歷史最高水平，2001/02榨季比歷史最高入榨量增加 11.50%，2002/03～2005/06年榨季分別達(dá)55.89萬(wàn)、53.93萬(wàn)、38.6萬(wàn)和34.86萬(wàn) t。

3.2 豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種植制度在云南省云縣幸福糖廠和云南云縣甘化有限公司的實(shí)施成效

2002～2008年幸福糖廠和云南云縣甘化有限公司實(shí)施“甘蔗品種布局與原料蔗生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)”4～5年后均實(shí)現(xiàn)蔗量翻番。云縣幸福糖廠和云南云縣甘化有限公司實(shí)施系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)，將春植為主改變?yōu)槎矠橹鞯母弋a(chǎn)種植制度[5]。

實(shí)施前 3年，云南云縣甘化有限公司1999/2000～2001/02年榨季產(chǎn)糖率為10.59%。實(shí)施后，2002/03～2005/06年 4個(gè)榨季平均產(chǎn)糖率達(dá)12.61%。同樣，實(shí)施前 3個(gè)榨季，云縣幸福糖廠2000/01～2002/03年平均產(chǎn)糖率為11.75%；實(shí)施后，2003/04～2005/06年3個(gè)榨季平均產(chǎn)糖率達(dá)13.40%，為當(dāng)時(shí)全國(guó)糖廠產(chǎn)糖率最高水平[5-6]。

在隨后的 3個(gè)榨季，2家糖廠均實(shí)現(xiàn)蔗量接近翻番的好成績(jī)，實(shí)施前 3年，云南云縣甘化有限公司平均入榨量13.74萬(wàn)t，云縣幸福糖廠17.74萬(wàn)t；2006/07～2008/09年榨季的平均入榨量分別達(dá)29.38萬(wàn)和27.73萬(wàn)t。表明在云南蔗區(qū)實(shí)施的豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種植制度取得了極顯著的成效。

4 討論與展望

云南蔗區(qū)的2～3月底為干旱少雨季節(jié)，下種后甘蔗出苗難有保證，特別是山區(qū)旱地的種植，進(jìn)入4月份后，雨水增多，氣溫升高，有利于甘蔗出苗，若種植時(shí)機(jī)選擇不當(dāng)，在土壤濕度過(guò)大時(shí)種植，種苗不能萌發(fā)，且易染上鳳梨病或引起種苗腐爛，造成缺苗。每年7～9月雨水較多，光照不足，積溫不夠、相對(duì)濕度較大，容易滋生病蟲害和草害，影響甘蔗拔節(jié)伸長(zhǎng)。因此，春植蔗由于種植晚，生長(zhǎng)期較短，最重要的是錯(cuò)過(guò)了積溫最高、最利于甘蔗伸長(zhǎng)拔節(jié)的5～6月，甘蔗產(chǎn)量和糖分偏低，既不利于蔗農(nóng)增產(chǎn)增收，也不利于企業(yè)效益。而秋植、冬植蔗一般在 11～1月底完成，此時(shí)土壤水分充足，有利于甘蔗種植。雖然此時(shí)氣溫偏低，影響甘蔗萌芽，但應(yīng)用甘蔗全膜覆蓋技術(shù)，可有效提高地溫，同時(shí)達(dá)到保水、保肥作用，促使秋冬植蔗全苗、齊苗及壯苗，為增產(chǎn)增糖奠定良好基礎(chǔ)。

此外，云南高海拔蔗區(qū)，雨季溫度低，旱季陽(yáng)光足，甘蔗大伸長(zhǎng)生長(zhǎng)期，正是雨季陽(yáng)光不足期，加上高海拔，此期溫度低，傳統(tǒng)種植方法，一般在2～4月下種，無(wú)條件實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高糖原料蔗生產(chǎn)。而采用冬植并配合覆蓋全膜的方法，旱季(冬春季)擁有充足光溫條件，能充分利用5～6月這一大伸長(zhǎng)生長(zhǎng)期，從而將蔗區(qū)原料蔗生產(chǎn)的劣勢(shì)變優(yōu)勢(shì)。

國(guó)內(nèi)蔗區(qū)已從 30年前的珠三角地區(qū)為主轉(zhuǎn)移至廣西、云南和粵西等亞熱帶和熱資源不足地區(qū)，原料蔗生產(chǎn)的土地、水、氣候條件較為嚴(yán)苛。云南春季溫度低、種植期晚，導(dǎo)致原料蔗生長(zhǎng)周期短，其他蔗區(qū)也有類似情況，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)難度較大。

充分利用蔗區(qū)的氣候資源，結(jié)合蔗區(qū)甘蔗品種優(yōu)化布局，建立優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)甘蔗種植栽培制度，可充分利用潛在的“黃金”生長(zhǎng)期，延長(zhǎng)甘蔗的有效生長(zhǎng)期，增加伸長(zhǎng)生長(zhǎng)量。我們將這一甘蔗豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種植制度在云南省瑞麗糖廠、云縣幸福糖廠和云南云縣甘化有限公司等多個(gè)糖廠進(jìn)行推廣實(shí)施，實(shí)施后的糖廠入榨量和產(chǎn)糖率均有顯著的提升。豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種植制度提出的充分挖掘和利用原料蔗生產(chǎn)中氣候資源的理念同樣適用于其他蔗區(qū)。