土壤酸度对甘蔗生长的影响

广东科贸职业学院 刘璐 乔红 李鹏 彭彩玲 王永竹

甘蔗是一种温带、热带的多年生高大实心草本植物，是食糖的主要原料，同时也是能提取乙醇的生物质能源作物。全世界超过一百个国家种植甘蔗，我国甘蔗产量仅次于巴西、印度，排世界第三。甘蔗是我国目前产量最大的大田作物。甘蔗不仅是人们喜爱的果品，更是国家食糖安全方面的战略物资。甘蔗含有丰富的水分、糖分和营养成分，具有一定的药用价值。近年来，随着种植业的结构调整，城市人口果品消费需求扩大，以黑皮果蔗为代表的果蔗种植面积迅速扩大。

甘蔗一般亩产6吨～10吨，亩产值3000元～8000元，属于产量与经济价值较高的农作物，主要在长江以南的区域种植，如广西、云南、福建、广东、浙江、江西、四川等省份。广东省是我国三大甘蔗主产区和国家甘蔗优势生产基地之一。蔗田主要集中在雷州半岛区域，包括遂溪、雷州、徐闻、廉江、湛江等6个县市[1]。广东糖蔗主要分布在湛江、茂名、清远、韶关、江门等市，其中湛江种植面积和产量均为全省第一；果蔗主要分布在广州、韶关、湛江、江门、清远、阳江、肇庆、云浮、惠州和茂名等市[2]。

我国种植甘蔗历史悠久，但受我国南方地区土壤酸化严重、土壤养分不均衡、施肥不合理等因素的影响甘蔗产量和种植效益偏低。

1 蔗田土壤酸碱度状况

土壤是万物生长的基础，在植物生长过程中土壤源源不断地提供水分、养分、空气和热量来支持植物生长，同时也为植物提供了稳定、安全的生长环境。广西、云南、广东等省份地处我国南部，横跨中亚热带、南亚热带和热带三个气候带。地质构造颇为复杂，主要有花岗岩、砂页岩、石灰岩和玄武岩等；成土母质以酸性花岗岩为主。我国南部高温多雨，化学风化强烈，脱硅富铝化作用明显；土壤以铁铝土为主，整体呈酸性，盐基饱和度低。

土壤酸碱性是土壤理化性状的基础，对土壤肥力、养分循环、微生物活性以及甘蔗的生长发育均有明显影响。土壤酸碱性用pH来表示，根据数值大小将土壤划分为七个级别（表1）。

表1 土壤酸碱性分级（沈其荣，2008《土壤肥料学通论》）

任何植物都有其生长发育最适宜的酸碱度范围，pH值过高或者过低都会对植物的根系产生直接毒害作用。甘蔗喜温喜肥、怕低温霜冻，适宜在热带、亚热带地区土质肥沃、土层深厚、松软透气的土壤中种植，其中以微酸性、含盐量低的沙质壤土最为适合。甘蔗在pH为4.5～7.5的土壤环境中可以正常生长，在pH＜4.5或pH＞7.5的土壤中生长会受到限制，其中，pH 6.0是甘蔗最适宜的土壤酸度[3]。

我国蔗田土壤多为酸性或强酸土壤。孟博研究发现，云南勐海县1.35万hm2的甘蔗种植土壤中，强酸性土壤超过七成，甚至有将近一成的土地是极强酸性土壤[4]。广东湛江蔗区土壤pH值在4.1～5.0之间，绝大部分土壤是强酸性红壤；雷州蔗田土壤的pH值范围为3.4～11.3，酸碱度的差异可能是施肥措施不同导致的。广西蔗区土壤普遍呈酸性，甘蔗大部分种植在没有灌溉条件的贫瘠旱地上。以广西西南部大新县为例，甘蔗种植区成土母质以石灰岩母质为主，土壤类型有石灰土、赤红壤和红壤，pH值范围为3.8～8.7。广西产区甘蔗地土壤pH值平均值为4.94。

我国甘蔗产区土壤主要是pH＜6.0的酸性土壤，严重酸化的土壤会限制甘蔗产量[5]。本文以土壤酸度为切入点，探讨分析酸性土壤对甘蔗生长的影响，针对性地提出改善土壤酸度的有效措施，为提高甘蔗亩产量和提升甘蔗品质提供依据。

2 土壤酸度对甘蔗生长的影响

土壤酸化是指土壤中酸性物质解离出氢离子，导致土壤交换性酸增加，往往会伴随铝离子富集的过程。土壤酸化的直接表现是土壤pH值降低。土壤酸化会导致土壤出现两方面的问题，一是土壤养分有效性较低。随着酸度的增加，土壤中铝离子、锰离子数量倍增，导致植物出现铝、锰中毒。酸性环境下，氮、磷、钾、钙、镁、硫、钼等元素的有效性被限制，其中钾、钙、镁以可溶态盐化合物存在，是有效态养分，但在南方高温多雨的条件下易被淋湿；而磷素则形成磷酸铁、磷酸铝等难溶性物质。二是土壤阳离子交换量和盐基饱和度降低。土壤过酸会导致土壤阳离子交换量和盐基饱和度降低、土壤矿物质营养元素缺乏等现象。研究发现，酸性土壤钾钙镁含量较少，盐基养分的供应能力低于碱性土壤[4]。蔗区蔗田普遍缺有机质、氮、磷、钾，部分缺硫和硅，但不缺钙、镁；但是个别蔗田土壤的氮、磷含量反而较高，这与当地的施肥措施有关。土壤酸化会导致植物生长过程中出现根系受损、植株生长不良、植株黄化、品质下降等问题。

2.1 土壤酸度对甘蔗株高及糖分的影响

研究发现，甘蔗在强酸性土壤中生长会受到抑制，从而导致植株低矮。当用碱性材料改良土壤提高pH值至6.0～6.4时，植株的生长速率得到明显提升，株高高度增加；当土壤pH值为6时，甘蔗幼苗生长速率最快，且pH值越接近6植株的株高越高。相关研究发现，土壤pH值适度提高后还能增加甘蔗的产量[6]。

甘蔗含有葡萄糖、果糖和蔗糖等糖分。受环境因素的影响，甘蔗糖分含量存在较大的差异。土壤酸碱度会影响甘蔗糖分积累，敖俊华等人通过施用石灰改良土壤后，发现甘蔗糖分比对照组提高了2.4%；但石灰施用过多，糖分增加的幅度反而降低。

甘蔗最适宜条件（pH=6.0）下体内各种代谢活动正常进行，株高，叶片叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白等指标达到最大值，电导率、脯氨酸含量均维持最低水平。土壤过酸会限制甘蔗的生长，会导致甘蔗减产，品质下降，农民收入减少。在严重酸化情况下（pH＜4.0），农作物甚至无法生长，农民颗粒无收。

2.2 土壤酸度对甘蔗根系的影响

根系是植物吸收水分和养分的主要器官，也是水分和养分在植物体内运输的重要通道。土壤酸化使土壤固相中的铝活化并释放进入土壤溶液，对农作物根系产生毒害，影响作物生长。铝毒对植物的危害程度决定于土壤酸度与化学环境，当土壤中的铝浓度为0.0003%～0.0013%时可促进植物生长，但是高浓度的铝则会对植物造成损伤。在pH＜5的强酸性条件下，铝溶解成[Al(H2O)6]3+（通常称为Al3+），该形态的铝毒性最大。当酸性继续增强时（pH＜4.3），Al3+从根尖进入根尖细胞，诱导原纤维蛋白等的定位和表达有关的细胞毒性的变化；抑制细胞分裂，导致根系伸长受阻，根毛发育不良、降低根呼吸，干扰根系对钙、镁、磷和钾等元素的吸收和利用[7]。高浓度铝还会造成活性氧增加，最终导致甘蔗叶绿素含量降低而无法正常进行光合作用。

2.3 土壤酸度对宿根蔗的影响

广西地区甘蔗种植通常采用“一新两宿”的方式，即第一年种下甘蔗，甘蔗收获后将蔗蔸继续留在土壤让其自然生长的宿根蔗，往后的两三年不进行翻耕的种植模式。宿根蔗占种植面积的三分之二，对蔗田的总产量至关重要。近年来，广西地区频频出现甘蔗宿根黄化的情况，主要症状表现为宿根甘蔗发株后失绿，长出黄色甚至接近白色的叶片,在无处理的情况下,一般50～70天内能自动复绿，但在黄化期间，植株僵化，生长缓慢甚至停滞，几乎不能分蘖和拔节，新叶抽出速度异常缓慢，造成减产30%～50%的严重后果[8]。宿根蔗黄化是一种生理性病害，常发生在pH＜4.5的严重酸化土壤中，主要原因是甘蔗无法正常吸收、利用营养元素。造成这种情况的原因，一方面是强酸性的环境抑制甘蔗根系的活性，无法有效利用养分，严重时可导致蔗蔸坏死；另一方面，长期连作和宿根栽培的种植模式会导致土壤肥力下降，酚酸类物质、锰、铝元素不断积累。

3 改良措施与建议

土壤酸化是一个漫长的自然过程。但是，近年来我国酸化土壤越来越多，主要是人为干扰导致的。在实际生产中，尿素和铵态氮肥的不合理施用、多年连作等原因会造成土壤急剧酸化。为了解决土壤酸化对甘蔗生长造成的负面作用，可从改良土壤、蔗叶还田、科学施肥、合理种植和定期监测等方面入手。

3.1 改良土壤

宿根蔗黄化问题导致根系对养分、水分的吸收利用受损。虽然黄化病症经过一段时间后可以自行恢复，但是僵苗期间会影响甘蔗生长，导致减产。因此，宿根蔗黄化病应以预防为主，利用熟石灰等土壤调节剂来调节土壤pH值和改善土壤理化性质。如果宿根蔗已经黄化，可使用含有微量元素的叶面肥进行喷施，保障植株当年的正常生长。石灰施用后可以明显起到中和土壤的作用，但是一段时间后土壤又会再次酸化，需要注意要反复施用石灰。

3.2 蔗叶还田

蔗叶还田会对土壤水分、温度、养分、有机质、微生物、pH值等产生影响。蔗叶还田早期阶段，蔗叶覆盖会起到保温保水效果，促进了甘蔗地下蔗芽的萌发，宿根发株多而早，可以为产量打下基础；后期阶段，可以减少外部环境对土壤的破坏，有利于土壤团粒结构的形成、根系生长[9]。蔗叶还田还可以有效增加土壤有机质含量，提高土壤pH值及速效氮、速效磷和速效钾含量，提高甘蔗抗旱能力。蔗叶还田能够改良土壤、提升地力、促进甘蔗生长，满足了甘蔗对于养分的大量需求，从而提高甘蔗产量。

3.3 科学施肥

广东、广西等地土壤由酸性石灰岩发育而来，整体呈酸性，盐基离子的数量较少。为了满足甘蔗营养所需，施肥需要注意以下几点：一是减少尿素、铵态氮肥的用量。应根据土壤养分情况，适量施用氮肥，避免施用过多造成土壤酸化和资源浪费；二是施入有机肥料作为基肥，有机肥可以培肥土壤，改良土壤理化性质；三是优先施用石灰肥料。氧化钙、氢氧化钙等石灰肥料的施入可以中和土壤酸性，补充盐基离子，刺激微生物活动，增加土壤容量；四是施肥种类要平衡。以尿素+过磷酸钙的施肥方式，导致土壤中养分含量不平衡，不能满足植物所需营养；应采用“稳氮减磷，配施钾肥”的方法有效提高甘蔗的品质和产量[10]。

3.4 合理种植

甘蔗的适应性较强，可以在不同的土壤中生长，而且能通过宿根的方式生长多年。因此在很多地方都是连年种植甘蔗，长期连作易引起连作障碍，间接加速土壤酸化，同时还会出现肥料利用率降低、生产成本增加等问题[11]。为了改善甘蔗种植情况，可以采用间作或轮作的方式。其中，甘蔗间作就是利用两种植物高矮差异和生长期不同的特点来科学种植，合理布局种植行距和播幅，适期种植，充分利用甘蔗生长前期植株矮小、空间和阳光充足的条件。甘蔗属于高秆作物，成熟收获时一般高度可达三四米，生长期约12个月。甘蔗种植行距较宽，具有间作优势，可以和大豆、花生等植物实行间作，充分利用甘蔗、花生、大豆等植物株高和生育期的差异，科学确定行距、播种宽度，合理密植，可有效提高单位面积土地利用率、肥料利用率，减少环境污染、节约成本，还能提高群体的经济效益。轮作是指在同一土地上，有计划地轮流种植不同品种或属科植物的种植方法，目的是防治病虫害和杂草，并改善土壤肥力和有机质含量。轮作不但能提高农场内的生物多样性，切断一些杂草及害虫的生命周期，并且可提高养分的使用效益，避免连作障碍，是保持或增强土壤肥力、增产提质的重要手段。根据当地情况，选择科学的种植方式，不仅能提高甘蔗产量、提升品质，还能缓解土壤酸化、土地利用率低、肥料利用率低等问题。

3.5 实时监测

我国甘蔗多种植于旱地、坡地甚至山地等地，农业管理较为粗放，对土壤酸度情况掌握不全面，为提高甘蔗亩产量和提升甘蔗品质，建议在甘蔗种植区推广原位测定土壤pH值的方法，通过便携式土壤pH测量仪，定期对蔗田土壤现场测量，对结果进行记录、追踪，提出改善土壤酸性和控制土壤酸化的针对性建议[12]。并形成土壤pH值数据库，涵盖各区域pH原生数值，施肥后的改变值，间、轮作后的实际数据，为以后的规模化、高效化甘蔗生产提供数据支撑。

4 结语

综上所述，土壤过酸会抑制甘蔗的正常生长。在甘蔗生产过程中应实时掌握土壤酸度情况，具体可采用调理剂改良、减施氮肥、合理种植等方式调节酸度，并通过原位测定土壤pH值的方法实时监测，以保证土壤酸度控制在甘蔗最适宜的酸度水平（pH=6），最大化地为甘蔗高产提供适宜的土壤环境。