旱地喷灌栽培模式对果蔗产量和品质及效益的影响

刘振帮，黄忠兴，严添安，陈兴龙，陈志标，黄俊坚

(1 广东省翁源县农业技术推广办公室，广东韶关 512600；2 广东省科学院南繁种业研究所/广东省果蔗现代农业科技创新中心，广东广州 510316)

0 引言

果蔗是一种甘甜可口的水果，具有解渴、清凉、营养丰富等特点，一直以来备受人们喜爱。我国果蔗主要种植于南方地区，果蔗每年种植面积约25 万hm2，果蔗茎年产量约2000 万t，其中广东、广西、云南、福建等省区是我国果蔗主产区，占我国果蔗年总产量的90%以上，这些地区盛产黑皮果蔗和黄皮果蔗[1-3]。广东韶关翁源县位于粤北岭南地区，属于亚热带季风气候，夏季炎热多雨，冬季温和干燥，季节性特征明显，适宜果蔗的生长和发育。果蔗是翁源县的重要经济作物之一，当地农民主要依靠果蔗种植获得重要的经济来源，种植面积较大，2022年种植面积为2867 hm2[4]，占耕地面积的11.7%。但当地果蔗种植仍存在不少问题：首先，果蔗种植周期长，对耕地需求较大，给粮食生产带来一定的影响，特别是近年来粮食安全保障政策下，蔗粮生产矛盾愈发明显。其次，一些种植户一味追求产值，连续多年种植果蔗而忽视土壤养分的补充和合理的耕地轮作，导致土壤中微量元素匮缺和病菌的累积，严重影响果蔗的正常生长和发育，造成近年来果蔗产量和品质的下降。另外，由于水田水位较高，不方便犁地晒田，当地蔗农习惯在原水田直接开沟起畦种植，甚至在果蔗收获后不经轮作，直接在原果蔗沟内种植果蔗，由于未能深翻耕，耕作层土壤板结，严重抑制根系的生长，此因素也是导致近几年来果蔗产量和品质下降的主要原因。除此之外，水田地种植果蔗，水分管理方便，但也存在较多制约因素，主要表现为栽培管理主要靠人工进行，机械操作程度不高，劳动强度大，很难进行大面积产业化生产，若因面积过大和劳动力不足而影响田间管理导致耽误农时，果蔗产量及商品性会大幅下降[5]。如何在不影响粮食安全生产的前提下，利用有限的耕地条件高效种植果蔗成为一个迫切需要解决的问题。翁源县旱地资源丰富，选用旱地种植果蔗，可用大型机械进行深耕整地，可使耕层深厚、土壤疏松，有利于根系的生长，对果蔗的生长发育有促进作用。同时，能缓解蔗粮争地矛盾，提高土地利用效率，是解决粮争安全生产问题的突破口。

针对旱地种植甘蔗，已有学者开展了相关研究。何姗珊等[6]认为不同土壤含水量对果蔗生长生理和农艺性状是有影响的：土壤含水量不同对土壤养分有一定影响，全N、全P 和速效K、有效P 变化显著；不同土壤含水量对丙二醛(MDA)和叶绿素含量有显著影响，其中70%的土壤含水量MDA 最高，说明果蔗在70%的土壤水分含量下受到一定的水分胁迫；除了果蔗锤度在土壤含水量80%最高，90%最低之外，果蔗主要农艺性状如株高、茎径、节间长度、单茎重和绿叶数随土壤含水量增加而增加。庞天[7]认为黑皮果蔗旱地种植能获得高效益投资回报率，最关键的是一定要有水源保证和喷滴灌设施作保证，这是旱地果蔗种植的首要考虑要素。李松等[8]在脱毒果蔗种苗旱地栽培方面积累了成功的经验。在有微喷灌条件的旱地上栽培果蔗，根系发达，功能叶片增加，植株不早衰，脱毒果蔗单位面积产量比未脱毒果蔗增产23.45%。因此脱毒果蔗在旱地种植是非常有潜力的和可行的。现有研究表明，解决旱地灌溉条件是旱地发展果蔗种植的关键问题，本文通过比较果蔗旱地喷灌栽培模式与传统灌溉栽培模式的试验，对果蔗旱地喷灌栽培模式从用水量、农艺性状(株高、茎径、单茎重、有效茎、产量)、品质(花皮率、梢腐病发生、节间长度、田间锤度、可溶性糖、纤维含量)、成本投入(化肥农药成本、机械犁耙、喷灌设施、抽水用电费、收获人工成本)和经济效益(商品率、销售单价、产值、纯产值、产投比)方面进行了多维度多方面的系统研究。这种栽培模式对于提高果蔗的产量、品质和收益具有重要意义。本试验的研究，为果蔗旱地种植大面积推广和应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验设在广东韶关市翁源县周陂镇阳东村马鞍山旱地果蔗田(24.272390°N，114.015285°E)里进行，供试田块土属为砂页岩赤红壤，经检测土壤养分含量如下：pH 值4.8，有机质含量15 g/kg，全氮含量1.0 g/kg，碱解氮含量58 g/kg，有效磷含量39.7 mg/kg，速效钾含量70 mg/kg。

1.2 试验时间

2022 年1～12 月。

1.3 试验材料与设计

1.3.1 供试品种

供试果蔗品种为“拔地拉”2 代脱毒苗种茎。

1.3.2 试验材料

供试材料为1.0 寸加厚7 孔PE 材质制作的喷水带，圆内径28 mm，壁厚0.23 mm。喷灌设施排布在每条排水沟里，每公顷大概需消耗9000 m 长的喷水带。

生物有机肥由中化农业生态科技(湖北)有限公司出品；15∶15∶15 复合肥由挪威雅苒国际有限公司出品；18∶5∶25 复合肥由广东拉多美化肥有限公司出品。

1.4 试验方法

试验于2022 年1 月上旬播种，种植行距1.5 m，株距0.45 m，播种量约为15000 株/hm2，每株4～6芽。试验设旱地喷灌栽培模式(T)和传统灌溉栽培模式(CK)2 个处理，每个处理面积0.1 hm2，3 次重复，试验区之间筑田埂隔离。2 种栽培模式均设在马鞍山岭岗旱地，水分都由高处的一个蓄水池供应，主分流管上各装一个水表，便于计算用水量。在果蔗旱地喷灌栽培模式区域，使用喷灌设施进行水分供应，根据各生育期对水分的需求进行喷灌，其中幼苗期最佳土壤湿度60%～70%，分蘖期最佳土壤湿度65%～80%，伸长期最佳土壤湿度75%～90%，成熟期最佳土壤湿度70%～80%。在传统灌溉栽培模式区域，采用传统的沟渠漫灌方式进行水分供应。通过对2 个栽培区域的用水量、果蔗生长情况、产量和品质进行监测和比较，评估旱地喷灌栽培模式下果蔗种植的效果。本试验除灌溉方式不同外，其他田间管理一致，栽培管理措施按当地习惯水平进行，统一管理。果蔗生长量大于糖蔗，是高水肥作物，用肥量较大。具体施肥方法是：基肥施生物有机肥2250 kg/hm2加复合肥(15∶15∶15)225 kg/hm2，幼苗期淋施复合肥(15∶15∶15)75 kg/hm2，分蘖初期(小培土)施复合肥(15∶15∶15)375 kg/hm2，分蘖盛期(中培土)施复合肥(15∶15∶15)750 kg/hm2，伸长初期(大培土)施复合肥(18∶5∶25)1500 kg/hm2，大培土后45 天施复合肥(18∶5∶25)600 kg/hm2，以后每隔1 个月追施复合肥(18∶5∶25)600 kg/hm2，一直追施到9 月份。

1.5 测定指标

1.5.1 农艺性状

在12 月中旬果蔗成熟采收期参考蔡青等[9]的方法，使用游标卡尺及株高尺测量株高、茎径、节间长度，统计有效茎数，测定田间锤度，田间取样10条称重，得出平均单茎重。

1.5.2 理论产量和产值

理论产量和产值按公式计算：

理论产量(t/hm2)=有效茎(条/hm2)×单茎重(kg/条)×1000；

产值(元)=理论产量(t/hm2)×商品率(%)×销售单价(元/t)；

商品率：在试验小区随机取一个33.3 m2的面积，调查达到果蔗销售标准，外观品质良好，无病虫害的蔗茎总数除以有效茎。

1.5.3 可溶性糖、纤维分

每个处理选取6 条均匀、无虫、无裂缝的商品蔗茎送至广东省英德市粤北糖业有限公司进行品质分析，测定其平均可溶性糖、纤维分含量。

1.5.4 梢腐病、花皮果蔗成熟期，每小区随机选取20 株果蔗，观察并记录梢腐病、花皮发生情况。

1.6 统计分析

所有数据经过整理后，利用Excel 2007 和DPS 7.05 软件Duncan 进行统计与新复极差法分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对果蔗各生育期灌溉用水情况

果蔗生育期分为苗期(2～4 月)、分蘖期(4～6月)、伸长期(6～10 月)、成熟期(10～12 月)4 个生长发育阶段。各阶段对水分需求各不相同，其需水规律大体是“两头少，中间多”，即苗期、分蘖期和成熟期需水较少，伸长期需水最多[10-11]。苗期需水量比较少，因为苗期大多在4 月底以前，气温较低，蔗苗生长缓慢，叶面积尚小，需水不多。进入分蘖期，分蘖大量萌发，气温不断升高，生理需水比苗期增多，但其叶片细而叶数不多，叶面蒸腾作用不大，仍以生态需水为主，需水也不多。转入伸长期，蔗茎伸长、增粗，根系发达，叶面积大，是甘蔗生长最旺盛的阶段，此期气温较高，叶片光合作用和蒸腾作用极为旺盛，果蔗需水转入以生理需水为主，需水强度最大，需水量最多，达到高峰。转入成熟期后，生长转慢，同化作用的速率逐渐降低，同化作用的产物也主要用于蔗糖分的积累，叶面积减少，气温也降低，蔗株蒸腾作用减弱，需水急速减少。

图1 为各生育期灌溉用水变化情况，从图1 可以看出果蔗各生育期灌溉用水情况：处理T 幼苗期共灌溉用水为1693.9 m3/hm2，比CK 少用水541 m3/hm2，节水率24.2%；处理T 分蘖期共灌溉用水为2414.1 m3/hm2，比CK 少用水862 m3/hm2，节水率 26.3%；处理 T 伸长期共灌溉用水为 5872.9 m3/hm2，比CK 少用水2613.6 m3/hm2，节水率30.8%；处理T 成熟期共灌溉用水为1359.2 m3/hm2，比CK少用水519.5 m3/hm2，节水率27.7%。

统计分析可知，处理T 在各个生育期用水均低于CK，在整个生育期中共节约4536 m3/hm2的水分消耗，节水率28.6%。

2.2 不同处理对果蔗植株农艺性状的影响

果蔗产量受单茎重和有效茎影响。成熟期对果蔗各项农艺性状进行田间实地调查，发现处理T 的果蔗产量性状优于CK，这是因为处理T 的水分管理可以根据果蔗生长需要提供适量的水分供给，保证果蔗的正常生长和发育。不同处理对果蔗农艺性状的影响结果见表1，处理T 的果蔗农艺性状各项指标明显高于CK。其中处理T 的果蔗株高为278 cm，比CK 显著高7 cm，增幅2.58%；茎径为39.4 mm，比CK 大1.9 mm，增幅0.51%；单茎重为3.4 kg，比CK 显著重0.2 kg，增幅6.25%；有效茎为46516条/hm2，比CK 多696 条/hm2，增幅1.52%；理论产量为158.1 t/hm2，比CK 显著增重13.0 t/hm2，增幅9.0%。两处理间株高和单茎重差异显著，是提高果蔗产量的主要因素。茎径和有效茎有提高，但差异不显著。

表1 不同处理对果蔗农艺性状的影响

2.3 不同处理对果蔗品质的影响

除了外观品质，果蔗的品质还包括内在品质。其中外观品质包括节间花皮率、梢腐病发生率和节间长度，而内在品质包括田间锤度、可溶性糖、纤维含量等[12]。表2 为不同处理对果蔗品质的影响结果，表2 的数据显示：处理T 花皮率为1.28%，比CK 显著低1.25%；梢腐病发生率为0.28%，比CK显著低0.42%；节间长度为11.60 cm，比CK 显著增长0.8 cm；田间锤度为18.98%，比CK 显著高1.42%；可溶性糖含量为13.75%，比CK 显著高1.0%；纤维含量为8.78%，比CK 低0.47%。

表2 不同处理对果蔗品质的影响

两处理的花皮率显著减少是提高果蔗外观品质(商品率)的主要因素；梢腐病发生率显著降低，是提高果蔗内在品质(节间长度、可溶性糖含量和田间锤度)的主要因素；纤维分含量也降低，但差异不显著。

2.4 不同处理之间成本投入情况

果蔗生产是一种高投入高产出的农事活动。表3 为不同处理之间成本投入情况，从表3 中可以看出，处理T 和CK 2 种栽培方式化肥农药及种子田租成本的投入相同，都是120500 元/hm2，机械犁耙成本投入均为2700 元/hm2。然而，其他方面的成本投入存在一些差异。首先，喷灌设施成本投入方面处理T 比CK 多3150 元/hm2。其次，抽水灌溉电费也需要额外投入，比CK 多出1377.8 元/hm2。再次，由于处理T 产量高于CK，其收获人工成本比CK 多1040.17 元/hm2。另外，T 处理增加了购置喷水管成本，并需要更高的抽水费用；由于T 处理产量较高，需要更多的人工进行收获，从而增加了收获人工成本。

表3 不同处理之间成本投入情况 单位：元/hm2

2.5 不同处理对果蔗经济性状的影响

影响果蔗经济性状的因素主要包括单位面积产量、商品蔗率以及销售单价，而销售单价又受外观品质和内在品质的影响。表4 为不同处理对果蔗经济效益的影响，可以观察到处理T 在产量、商品率、销售单价和产值等方面均显著或极显著高于CK。具体来说，处理T 的果蔗商品率比CK 极显著高2.1%，销售单价比CK 增加0.1 元/kg，产值比CK 极显著增加了3.95 万元/hm2，剔除成本总投入，处理T 的纯产值比CK 极显著增加了3.39 万元/hm2，处理T产出投入比为1.74，比CK 多0.21。T 处理在产量显著增加的情况下，商品率极显著增加引起销售单价增加0.1 元/kg，是产值和纯产值极显著增加的主要因素，产投比提高0.21。

表4 不同处理对果蔗经济性状的影响

3 结论与讨论

果蔗栽培管理比较精细，用水和使用化肥农药也比较多。果蔗产量一般比糖蔗高，属于高投入高产出的一类经济作物。研究结果显示，在果蔗产区采用旱地喷灌栽培模式种植果蔗具有多重优势。首先，节约了用水。其次，显著提高果蔗单位面积产量和商品蔗率，经济收益极显著增加，产投比提高。再次，果蔗的多项指标都得到显著的改善，包括株高、单茎重、节间长度、田间锤度、可溶性糖。这与杨平飞[13]对甘蔗滴灌栽培的研究结果类似。同时，梢腐病大幅减少，蔗茎花皮率也显著降低，这与周正帮[14]、邱里君[15]的观点一致。结果表明，旱地种植果蔗喷灌栽培模式优于传统灌溉栽培模式。

相比于传统的灌溉种植模式，喷灌设施可以更有效地利用水资源，减少水的浪费。这对于水资源紧缺的地区尤为重要，确保了水资源的合理利用和可持续发展。采用喷灌栽培模式，其适量的水分可以促进果蔗的生长发育，降低花皮率和梢腐病发生率，同时增加节间长度，从而提高果蔗的外观品质。此外，还可以提高果蔗的内在品质，包括提高田间锤度和可溶性糖含量，降低纤维含量等。这些品质的提高可以使旱地喷灌栽培模式的果蔗更具有市场竞争力，促进果蔗产业的高质量发展，从而增加蔗农的经济效益。

旱地喷灌栽培模式为农业的可持续发展提供了一种可行的解决方案，改善了传统农业种植的灌溉条件，减少农业灌溉水的浪费及靠天吃饭的被动局面，扩大有效灌溉面积，最大限度地提高农业灌溉水的有效利用率，促进了农业产业结构的优化和资源的合理利用。

需要特别强调的是，旱地种植果蔗必须进行合理规划和有效管理喷灌设施，以确保水分供应的准确性和稳定性。旱地喷灌栽培模式有待改进。可以预见，水药肥一体化栽培是未来旱地果蔗发展的一个方向，有待进一步研究。