云南甘蔗丰产优质种植制度实施及成效

王鞠萱，陈优强，冯晓敏，陈骏佳

(1广东省科学院生物工程研究所，广东广州510316；2云南英茂糖业(集团)有限公司，云南昆明650228)

0 前言

云南蔗区甘蔗平均入厂单产为 45～60 t/hm2，随着劳动力及其它种植成本近年大幅上涨，糖厂效益下降，蔗糖产业生存面临巨大挑战。本文采用轻简技术，挖掘原料蔗最大效益潜力-气候资源，实现丰产优质原料蔗生产可达到事半功倍的效果。甘蔗产量直接由甘蔗伸长期生长量决定，含糖量受成熟期、蔗糖积累发生期内气候因素的影响。然而，生产上并没有把气候因素直接作为提升甘蔗经济效益的资源来开发，这也是导致云南甘蔗单产较低的原因之一。

1 云南蔗区不具备甘蔗高产气候条件

甘蔗种植时期气温低、蔗区海拔高和甘蔗伸长生长期发生在雨季等因素，不利于实现高产高糖原料甘蔗的生产。

1.1 云南蔗区甘蔗种苗萌芽发苗条件不理想

传统甘蔗种植主要集中在2～4月下种，平均气温为 14～21℃(图 1)。温度低于 15℃时甘蔗种苗存活率大大降低，已有的研究结果表明，当温度在22℃以下时，每降低1℃，萌发所需天数增加10天，20℃甘蔗种苗萌发天数达2个月[1-2]。种苗萌发时间长，导致有效生长期缩短，仅有3～4个月；同时，漫长的萌芽发苗过程中种芽极易遭受病菌侵蚀坏死，出现发苗不齐整、弱小、缺株现象，以致有效茎数严重不足[2]。

1.2 云南蔗区海拔高

一般来说：气温随海拔高度增加而递减，通常海拔越高，气温越低。云南蔗区主要以高海拔蔗区900～1400 m为主，导致甘蔗生长过程中的有效积温较低。

图1 滇南蔗区勐海和滇北蔗区云县2003～2014年各个月份的平均气温和降水量

1.3 云南甘蔗大伸长生长期正值雨季温度偏低、光照较弱的季节

云南滇南、滇北和滇西蔗区雨季均为5～10月。传统种植方法，蔗区甘蔗伸长期平均发生在7月份左右，甘蔗伸长生长期太短，主要集中在7～10月，雨季高海拔云南蔗区温度偏低，而且，光合作用强度较弱，没有甘蔗伸长生长所需的有效积温和光照条件，单产低是必然结果。

国内甘蔗最大伸长期一般在7月份，云南蔗区，如瑞丽蔗区，通常在7月份雨水最多，日照时数不足(图2)，甘蔗生长速度明显受降雨量和日照时数影响[3]。6月份甘蔗伸长生长量为72.99 cm(图3)，7～10月份分别为46.74、42.48、42.79和29.44 cm。滇南蔗区和滇北蔗区也是 7月份雨水最多，日照时数不足(图1)。从充分利用气候资源角度看，要夺取云南甘蔗高产的关键在于争取 6月份甘蔗伸长生长量。传统耕作栽培方法，6月份以后才能完成甘蔗分蘖期，无法利用占伸长期生长量的 30%左右的 6月份这一黄金生长期[3]。

2 建立云南甘蔗丰产优质种植制度

2.1 实现丰产优质主要理念

2.1.1 有效积温

农作物的生物量与有效积温成正比。通常情况下，可以15℃为界，温度在15℃以下时甘蔗生长缓慢，温度在15℃以上时生长转趋活跃。以云南勐海蔗区为例，3～11月份各月每天有效积温为0.7～7.8℃(图 4)。

图2 滇西蔗区瑞丽2003～2014年各个月份的平均降雨量和日照时数

图3 瑞丽糖厂正规品比试验的甘蔗生长速度

图4 滇南蔗区勐海县2003～2014年各个月份单日的平均有效积温

甘蔗产量和产糖量直接由甘蔗伸长期生长量决定，但勐海蔗区甘蔗伸长期一般在7月中下旬，因此，勐海甘蔗伸长仅利用了部分7月份及8～10月份的有效积温。勐海目前原料甘蔗生产浪费了5～6月份和部分7月份的有效积温。除萌发期和分蘖期所需有效积温(加上地膜覆盖所增加温度)，最少浪费了1个半月至2个月甘蔗伸长生长期，以及浪费了6月份这一黄金生长期，浪费的有效积温大约与8～10月有效积温相当，所以在勐海采用传统的耕作栽培方法由此导致的原料甘蔗产量损失估计在50%左右。甘蔗因此推迟成熟，糖分积累不能发生在10～11月这一最佳时期。在开榨初期(12月底至1月初)，冬植甘蔗的产糖率较春植甘蔗的产糖率高约1.5个百分点(绝对值)[5]。

2.1.2 不同温度与甘蔗种苗萌发所需天数

我们前期已经建立无灌溉蔗地种苗萌发末期发生所需天数的数学模型(A)yi=489.421-29.694x-0.458x2和灌溉蔗地的数学模型(B)yi=223.225-4.909x-0.138x2[1-2]。利用该模型可计算出日平均温度在15～29℃之间变化时，对甘蔗萌发所需天数的影响。温度对甘蔗种苗萌发进度分析结果表明，当气温在22℃以下时，每降低1℃，萌发所需天数增加10天以上[1-2]。因此，在种植期提高温度 2～3℃就可增加有效生长期1个月。

2.1.3 延长有效生长期

温度低于 15℃时甘蔗种苗存活率受到严重影响；根据模型预测，当气温为15～16℃时，萌发需4个月以上，气温为25～26℃萌发需约30天。同时，满足水分需求蔗芽萌发所需天数与提高温度2～3℃的功效相当[1-2]。通过提高温度和满足水分需求，能缩短种苗萌发时间进而延长有效生长期，实现产量增加。云南蔗区冬春季低温，甘蔗伸长期生长不足，产量通常不高，实现优质丰产原料蔗生产，必须延长有效生长期。

2.2 甘蔗生长周期

影响原料蔗蔗糖分和成熟进度的主要因素包括：品种、植期、土壤类型、海拔、阳向、蔗区小气候等。以甘蔗生长周期为例。甘蔗生长周期的长短比品种自身的遗传差异对产糖率影响更大[5]。根据前期已有的2002/03年榨季滇北蔗区凤庆县连续2次的小样本分析结果显示，秋冬植、宿根的甘蔗糖分均要显著高于春植的甘蔗糖分[5]。在云南很多热资源不足的蔗区，甘蔗伸长生长开始的时间迟，原料蔗成熟晚。夏植的粤糖93-159及其宿根的蔗糖分在12月份时相差3个百分点；而在3月份时，两者的蔗糖分接近(图5)。这些结果充分说明除了气候和品种，植期也是影响甘蔗蔗糖分的重要因素。植期对糖厂产糖率尤其是中前期尤为重要，在热资源不足的蔗区，甘蔗生长周期提早远比早熟高糖品种对产糖率影响大[5]。

云南蔗区冬春季低温，种植期偏迟，甘蔗生长周期都不足，成熟期迟，实现理想糖厂产糖率难度大。充分利用气候资源，挖掘原料蔗最大效益潜力，对于云南蔗区的原料蔗生产具有重要的意义，但需拥有正确的技术方法。

图5 2002/03年耿马糖厂品比试验粤糖93-159成熟期蔗糖分

2.3 建立高产优质种植制度技术要点

2.3.1 在5月底之前完成甘蔗萌发分蘖期

滇南勐海蔗区4～7月温度为22.5～22.8℃，与8～10月 19.1～22.0℃甘蔗伸长生长温度条件基本一致。勐海蔗区甘蔗在6月份伸长量占总数的约1/3，如果不能在5月份雨水来临之前完成萌发分蘖期，基本无法丰产。而7～9月的生长期，除了日照时数严重不足，还有雨季地下水过多，根系生长发育和养分吸收受到严重抑制。而甘蔗在6月份根群生长发育仍属正常，雨水也适合甘蔗伸长生长。如错过6月份的大生长期，进入 7月份后，根系扩展受地下水位阻碍不能扩展生长，蔗株必然矮小；6月底蔗株越高大，抗涝性越强，后期伸长生长能力也强。

滇西和滇北蔗区情况一样，甘蔗主要生长期在7～9月，这段时期日照时数严重不足。此外，雨季地下水过多，10月温度低，甘蔗伸长生长有限。因此，在11月份至次年1月份下种，加上覆盖地膜，在温度低的月份里完成萌发期，低温期后温度回升时进入分蘖期，缩短萌发分蘖时间，从而延长有效生长期。

2.3.2 甘蔗种植期

云南蔗区传统种植方法从2月份开始，需要3～4个月才能完成种苗萌发，即使全部能发芽成蔗苗伸长生长也错过 6月份高产优质关键伸长期生长期，且在漫长的萌芽发苗过程中种芽极易遭受病菌侵蚀坏死，出现发苗不齐整、弱小、缺株现象，以致有效茎数严重不足；更严重的是云南晚冬季和春季干旱期蔗种失水败耕，4月份下种虽然温度条件较理想，但由于伸长生长期短无法改变甘蔗新植低产的局面。

蔗区自2月份起土壤含水量明显下降，而1月份之前土壤含水量完全可满足甘蔗萌芽发苗所需水分[4]。1月份之前是最理想的种植期，9～10月份，这个时期种植即使不采取任何措施增加萌芽发苗温度也能保证蔗芽成苗，当然此时期蔗土水分仍过多，易造成土壤板结导致种芽致死。因此，云南蔗区最适合的种植期是10月下旬起至1月份，即晚秋和冬季，此时下种，株高和有效茎数均有保障。

2.3.3 保证蔗芽基本正常萌发的温湿度条件-覆盖地膜

蔗芽萌发所需条件主要是温度、水分和通气性；滇南勐海蔗区11月份平均气温为15.7℃，1月份为12.2℃，2月份为14.1℃，而根据我们的模型预测甘蔗在15℃萌芽发苗所需时间为5个月[1-2]，并出现严重病菌侵蚀而坏死，随着温度增加，萌发所需天数相应缩短。

蔗种萌芽还需足够水分，土壤含水量低同样影响萌发所需天数，据研究满足水分需求蔗芽萌发所需天数与提高温度2～3℃的功效相当。云南蔗区1月至4月为严重干旱期，尤其是2～4月份干燥期，原则上应 2月份之前下种，但必须覆盖地膜(全膜)改变蔗芽萌发时所处的不利生态条件。

3 建立甘蔗丰产优质种植制度是系统优化技术最大效益潜力资源

实施甘蔗品种与原料蔗生产系统优化技术，在云南、广东13家糖厂进行原料蔗改良实践，主要研发3大效益资源：第一，原料蔗生产系统潜力，解决：传统技术方法无法解决的核心问题-“高糖高榨”；第二，蔗区和村片品种配置潜力，解决：现行更换品种方法，不能确定是否为好种(对糖厂效益贡献值)；第三，原料蔗最大效益潜力-气候资源，解决：优质丰产原料蔗生态主要短板。

3.1 丰产优质种植制度在云南瑞丽糖厂的实施成效

1997～2003年在云南省瑞丽糖厂探索和实施了“甘蔗品种布局与原料蔗生产系统优化技术”这一思路和技术方法[5,7-8]。因云南气候特点，6月份甘蔗伸长生长量最大，大大高出其它伸长生长月份，提早开榨可以保证第二年甘蔗高产[3]。目前，云南甘蔗生产存在以下问题：迟开榨，迟砍，早熟品种下一榨季生产周期较短，迟熟，而甘蔗产量并不高，结果是更迟开榨，糖厂产糖率低；其它主要生产品种迟熟品种，同样会因迟开榨进入原料蔗生产恶性循环，造成蔗产量和糖产量损失。所以，有充分理由得出结论，云南糖厂应提早开榨，选用适应性强早熟高糖品种可以使原料蔗生产进入良性循环[3]。

建立云南水田坝地宿根甘蔗高产耕作栽培制度[4]，主要有：瑞丽蔗区水田坝地不具备宿根甘蔗理想生长条件，甚至处在较严苛的生态条件，但采用系列方法解决以下2个问题：第一，覆盖地膜，保障蔗芽正常萌发所需的温度和湿度条件；第二，在5月底前完成宿根甘蔗萌发分蘖期，从而保证充足的有效生长期。

实施前(1991～1996年)，瑞丽糖厂年平均产糖率为 9.99%，在德宏州排名倒数第一[6]，实施后(1998/99～2005/06年榨季)，8个榨季产糖率分别达12.05%、11.90%、12.30%、12.31%、12.74%、12.89%、13.50%和 13.48%。实施前甘蔗总入榨量徘徊在 10万～25万t，历史最高为28万t，前3个榨季瑞丽糖厂总蔗量达到或接近历史最高水平，2001/02榨季比历史最高入榨量增加 11.50%，2002/03～2005/06年榨季分别达55.89万、53.93万、38.6万和34.86万 t。

3.2 丰产优质种植制度在云南省云县幸福糖厂和云南云县甘化有限公司的实施成效

2002～2008年幸福糖厂和云南云县甘化有限公司实施“甘蔗品种布局与原料蔗生产系统优化技术”4～5年后均实现蔗量翻番。云县幸福糖厂和云南云县甘化有限公司实施系统优化技术，将春植为主改变为冬植为主的高产种植制度[5]。

实施前 3年，云南云县甘化有限公司1999/2000～2001/02年榨季产糖率为10.59%。实施后，2002/03～2005/06年 4个榨季平均产糖率达12.61%。同样，实施前 3个榨季，云县幸福糖厂2000/01～2002/03年平均产糖率为11.75%；实施后，2003/04～2005/06年3个榨季平均产糖率达13.40%，为当时全国糖厂产糖率最高水平[5-6]。

在随后的 3个榨季，2家糖厂均实现蔗量接近翻番的好成绩，实施前 3年，云南云县甘化有限公司平均入榨量13.74万t，云县幸福糖厂17.74万t；2006/07～2008/09年榨季的平均入榨量分别达29.38万和27.73万t。表明在云南蔗区实施的丰产优质种植制度取得了极显著的成效。

4 讨论与展望

云南蔗区的2～3月底为干旱少雨季节，下种后甘蔗出苗难有保证，特别是山区旱地的种植，进入4月份后，雨水增多，气温升高，有利于甘蔗出苗，若种植时机选择不当，在土壤湿度过大时种植，种苗不能萌发，且易染上凤梨病或引起种苗腐烂，造成缺苗。每年7～9月雨水较多，光照不足，积温不够、相对湿度较大，容易滋生病虫害和草害，影响甘蔗拔节伸长。因此，春植蔗由于种植晚，生长期较短，最重要的是错过了积温最高、最利于甘蔗伸长拔节的5～6月，甘蔗产量和糖分偏低，既不利于蔗农增产增收，也不利于企业效益。而秋植、冬植蔗一般在 11～1月底完成，此时土壤水分充足，有利于甘蔗种植。虽然此时气温偏低，影响甘蔗萌芽，但应用甘蔗全膜覆盖技术，可有效提高地温，同时达到保水、保肥作用，促使秋冬植蔗全苗、齐苗及壮苗，为增产增糖奠定良好基础。

此外，云南高海拔蔗区，雨季温度低，旱季阳光足，甘蔗大伸长生长期，正是雨季阳光不足期，加上高海拔，此期温度低，传统种植方法，一般在2～4月下种，无条件实现高产高糖原料蔗生产。而采用冬植并配合覆盖全膜的方法，旱季(冬春季)拥有充足光温条件，能充分利用5～6月这一大伸长生长期，从而将蔗区原料蔗生产的劣势变优势。

国内蔗区已从 30年前的珠三角地区为主转移至广西、云南和粤西等亚热带和热资源不足地区，原料蔗生产的土地、水、气候条件较为严苛。云南春季温度低、种植期晚，导致原料蔗生长周期短，其他蔗区也有类似情况，实现优质丰产难度较大。

充分利用蔗区的气候资源，结合蔗区甘蔗品种优化布局，建立优质丰产甘蔗种植栽培制度，可充分利用潜在的“黄金”生长期，延长甘蔗的有效生长期，增加伸长生长量。我们将这一甘蔗丰产优质种植制度在云南省瑞丽糖厂、云县幸福糖厂和云南云县甘化有限公司等多个糖厂进行推广实施，实施后的糖厂入榨量和产糖率均有显著的提升。丰产优质种植制度提出的充分挖掘和利用原料蔗生产中气候资源的理念同样适用于其他蔗区。