生物炭和炭基肥在甘蔗栽培中的应用潜力研究

黄立平　冼进强　朱万升　岑延新　何志强

本文旨在探讨生物炭和炭基肥在甘蔗栽培中的应用潜力，并分析其对甘蔗生长和产量的影响。通过对生物炭和炭基肥的概念、特性以及对土壤的改良效果进行介绍，以及对生物炭和炭基肥在甘蔗栽培技术中的应用策略进行探讨。可以看出，生物炭和炭基肥能够显著改善土壤结构，提高土壤肥力，促进甘蔗生长和增加产量。因此，在甘蔗栽培中，合理利用生物炭和炭基肥的技术策略具有重要意义。

甘蔗是一種重要的经济作物，在全球范围内广泛种植。但由于长期的连续种植和不合理的施肥措施，甘蔗生产面临着土壤质量下降、产量降低等问题。为了解决这些问题，研究人员开始关注生物炭和炭基肥的应用潜力。本文将通过对生物炭和炭基肥的概念和特性进行介绍，探讨其在甘蔗栽培中的应用潜力。

一、生物炭和炭基肥的概念和特性

生物炭是一种多孔固体颗粒物质，它是由富含碳的生物质在无氧或缺氧的条件下通过高温裂解产生的。在热解过程中，生物质经过高温处理，除去其中的水分和有机物质，最终留下一种黑色的炭质物质。生物炭含有丰富的碳素，并展现出强烈的芳香化属性，同时还维持了生物质的优良孔隙构造。由于这种特殊的结构设计，生物炭展现出了巨大的比表面积和疏松多孔的特性，这为其提供了出色的吸附能力。生物炭不仅有助于土壤的改良和肥力的提升，还具有吸附土壤、污水中重金属和有机污染物的能力，从而有效地减缓温室气体排放，对全球气候变暖有着积极的减缓效果。

炭基肥是在生物炭的基础上，根据不同地区的土地特性、不同作物的生长特点和科学的施肥原理，添加有机物或无机物配制而成的生态环保型肥料。炭基肥不仅继承了生物炭在固碳和吸附方面的特性，还通过加入其他营养元素和微生物菌种，赋予了它更高的营养价值。炭基肥可直接施入土壤表层而不需混肥，方便、快捷、肥效明显。通过将生物炭与有机肥料混合，可以充分发挥生物炭和有机肥料的优势，达到更好的施肥效果。

总体而言，生物炭和炭基肥都拥有各自独特的物理和化学属性，它们在农业生产和环境保护方面起着至关重要的作用。生物炭凭借其出色的吸附和固碳能力，为土壤的改善和环境的保护提供了强大的后盾；炭基肥凭借其丰盛的营养成分和简便的使用方法，为农作物的成长提供了坚实的支撑。

二、生物炭和炭基肥对土壤的改良效果

生物炭和炭基肥能够促进土壤微生物活动。生物炭具有良好的吸附性能，可以吸附并存储有机物质和养分，为土壤中的微生物提供良好的生存环境。同时，生物炭中的微量元素和有机质也能够为微生物提供养分，促进微生物的繁殖。有机质含量的增加不仅能够提供植物所需的养分，还能够改善土壤的保水性，减少水分的流失和土壤的干旱胁迫。炭基肥则是在生物炭的基础上，通过加入其他营养元素和微生物菌种，从而进一步提高了改善土壤的效果。炭基肥不仅继承了生物炭的所有优势，还能为土壤提供丰富的营养成分，以满足农作物的生长需求。炭基肥中所含的微生物种类有助于优化土壤中的微生物生态，进一步促进有益微生物在土壤中的繁衍，从而显著提升土壤的肥沃度和农作物的产出。

三、生物炭和炭基肥在甘蔗生长和产量方面的影响作用

研究表明，生物炭和炭基肥对甘蔗生长和产量具有显著的促进作用。

1、 它们能够为甘蔗提供丰富的养分。生物炭和炭基肥中富含的有机质和微量元素能够为甘蔗提供所需的营养元素，如氮、磷、钾等。这些养分能够促进甘蔗的根系生长和发育，提高根系的吸收能力，从而提高甘蔗的养分摄取和利用效率。

2、 生物炭具有良好的吸附性能，可以吸附土壤中的有害物质，如重金属、农药残留等，减少它们对甘蔗的毒害作用。同时，生物炭还能够调节土壤的酸碱度，提高土壤的pH值，创造适宜的生长环境。这样一来，甘蔗的根系能够更好地吸收养分，植株的生长受到良好的保护，同时也提高了甘蔗的抗逆性，使其能够更好地适应环境变化。

3、生物炭和炭基肥的使用还能够提高甘蔗的产量。生物炭有助于提高土壤的透气性和保水能力，为甘蔗创造了一个更加有利的生长条件。该物质具有高度芳香化的属性，这不仅可以提高土壤中的碳含量，还有助于稳定土壤的结构，从而促进甘蔗根系的健康成长。这样一来，甘蔗的根系能够更好地吸收水分，植株的生长得到更好的保证，进而提高了甘蔗的产量。在生物炭的基础之上，炭基肥进一步融入了大量的营养成分和微生物种类。这些元素为甘蔗的生长提供了必要的营养，同时，微生物菌种有助于改进土壤中的微生物环境，促进有益微生物的生长，从而提高甘蔗的抗病能力和生长活力。

四、甘蔗栽培技术及生物炭和炭基肥在其中的应用

1、土壤管理

合理的土壤管理是确保甘蔗高产的基础。通过采取一系列措施，如改善土壤结构、提高土壤肥力和调节土壤pH值，可以为甘蔗提供优良的生长环境，促进其健康生长和发育。

（1）改善土壤结构。甘蔗喜欢松散、透气和排水良好的土壤，因此需要通过耕作、翻土等方式来改善土壤的结构。甘蔗生长要求光照充足、水分充足、不抗寒。所以，春季要挖深耕透，增强松土的力度，以利于土壤的通气性，保水保墒。同时要根据甘蔗的长势适时松土锄草除虫害。在栽种前，可以使用农药对土壤进行消毒，以减少土壤病害的发生。

（2）可以采用有机肥料和微生物肥料等来增加土壤肥力，提供丰富的养分供给甘蔗。还要调节土壤pH值。甘蔗对土壤pH值的要求在6.0-7.5之间，过酸或过碱的土壤都会对甘蔗的生长产生不利影响。因此，如果土壤pH值偏高或偏低，需要通过施用石灰或硫酸等调节剂来调节土壤pH值，使其适合甘蔗的生长需求。轮作与休耕也是必不可少的措施，为了避免土壤疲劳和病虫害的积累，可以采取轮作与休耕的方式，使土壤得到充分的恢复和改良。

2、施肥技术

科学合理的施肥技术是实现甘蔗高产的关键。甘蔗在其成长阶段需要大量的营养成分，因此，根据甘蔗在不同的生长阶段和土壤条件，肥料的使用量应当进行相应的调整。在甘蔗整个生长期内，要及时追肥。在甘蔗的早期生长阶段，应当适当地添加氮、磷、钾这几种肥料，以便更好地促进甘蔗的整体生长和发育；在甘蔗达到成熟阶段时，应当适当地添加磷和钾肥，以便提升甘蔗的产出和质量。这样既可以提供充足的营养供给，又可以利用生物炭或炭基肥的优点，改善土壤环境，促进甘蔗的生长和发育。主要包括三个方面：

（1） 施用时机

①生长初期。一般来说，生物炭和炭基肥的最佳施用时机是在甘蔗生长的初期阶段，如播种后或幼苗期，这样可以确保生物炭和炭基肥能够充分发挥作用，促进根系的生长和发育，提高甘蔗的养分吸收能力。此外，初期阶段甘蔗对氮素的需求较大，可以通过施用氮肥来促进幼苗的生长和发育。通过施用氮肥，可以为幼苗提供足够的氮源，促进其生长和发育。氮肥能够促进叶片的绿色合成，增加叶面积，提高光合作用效率，进而增加养分吸收能力。同時，氮肥还能促进根系的生长，增加根系对水分和养分的吸收能力，为甘蔗的正常生长提供充足的营养支持。

②生长中期。在这个阶段，甘蔗对磷的需求较大甘蔗的生长速度较快，养分需要量也相应增加。磷肥能够促进根系的发育，增加根毛的数量和长度，从而提高根系的吸收面积和吸收能力。良好的根系发育能够增强甘蔗的抗逆能力，提高其对水分和养分的吸收效率。适量施用磷肥可以满足甘蔗对磷的需求，确保其充分吸收养分，促进植株的生长和发育。同时，磷肥还能提高甘蔗的抗逆性，增强其对病虫害的抵抗能力，提高产量和品质。

③生长后期至成熟期。在生长后期至成熟期阶段，甘蔗的产量和品质形成的关键时期。适量施用钾肥可以满足甘蔗对钾的需求，提高甘蔗的抗逆性，增强其对干旱、高温、病虫害等逆境的抵抗能力。同时，钾肥还能促进甘蔗的光合作用，提高光能利用效率，增加养分转运和积累，进而提高甘蔗的产量和品质。

（2） 施肥配比

①土壤测试。在施用前进行土壤测试，根据测试结果合理确定施用剂量。通过土壤测试，可以了解土壤中各种养分的含量和pH值等信息，从而合理确定施肥剂量。根据土壤测试结果，可以知道土壤中是否存在养分缺乏或过多的情况，进而调整施肥方案，确保甘蔗能够得到充分的养分供应。

②生物炭和炭基肥的施用。其剂量应根据土壤类型、甘蔗品种和生长阶段等因素进行调整。例如，贫瘠的沙质土壤可能需要施用较多的生物炭和炭基肥来改善土壤肥力，而肥沃的壤土则需要施用较少的生物炭和炭基肥即可。

③氮、磷、钾肥的配比。一般来说，甘蔗对氮、磷、钾的需求比例为4：1：2。根据土壤养分含量和甘蔗的生长需求，可以根据这个比例进行施肥，保证甘蔗各种营养元素的供给平衡。

（3） 施用方式

①生物炭和炭基肥的施用方式。可以通过不同的施用方式应用于甘蔗栽培中。常见的施用方式包括直接撒施、混合施用和基肥施用等。其中，直接撒施的施用方式适用于小面积的甘蔗种植，可以直接将生物炭或炭基肥均匀撒在甘蔗生长区域的土壤表面。然后，通过耕作或灌溉等方式，将肥料与土壤混合，使其充分接触并渗透到根系区域。这样可以提供土壤所需的有机质和养分，促进甘蔗的生长和发育。其次，混合施用适用于大面积的甘蔗种植，可以将生物炭或炭基肥与其他肥料混合使用。在施用前，将生物炭或炭基肥与氮、磷、钾等其他肥料进行充分混合，然后均匀撒施在甘蔗生长区域的土壤表面。通过耕作或灌溉等方式，使混合肥料与土壤充分混合，以提供全面的养分供给，促进甘蔗的生长和发育。此外，基肥施用适用于甘蔗种植前的准备阶段。在甘蔗种植前，将适量的生物炭或炭基肥均匀撒在整个田地上，并与土壤进行充分混合。这样可以为土壤提供有机质和养分，改善土壤结构和肥力，为甘蔗的生长提供良好的基础。

②氮、磷、钾等其他肥料的施用方式。首先，是基肥施用。在甘蔗种植前，将适量的氮、磷、钾等肥料均匀撒在整个田地上，并与土壤进行充分混合。这样可以提供甘蔗种子和幼苗所需的养分，促进根系的发育和植株的生长。其次，追肥施用。在甘蔗生长过程中，根据甘蔗的生长需求，在不同生长阶段适时追加氮、磷、钾等肥料。例如，在甘蔗生长期间，可以在田间进行追肥施用，或者通过灌溉水中添加肥料来进行追肥。这样可以满足甘蔗不同阶段的养分需求，促进植株的生长和产量。最后，叶面施用。在甘蔗生长过程中，可以通过叶面喷施氮、磷、钾等肥料来补充植株的养分需求。叶面施肥可以提高养分利用效率，减少养分损失，促进甘蔗的生长和发育。

3、灌溉与田间管理

（1）灌溉管理

甘蔗对水分需求较高，因此合理的灌溉管理对于甘蔗的生长和产量至关重要。在灌溉方面，需要注意以下几点：首先是灌溉时间，应根据土壤湿度和气候条件合理选择灌溉时间，避免甘蔗长时间处于干旱或过湿的状态。其次是灌溉量，根据甘蔗生长阶段和土壤水分状况，确定合理的灌溉量。要避免过量灌溉，以免造成土壤积水和根部缺氧。最后是灌溉方式，可以采用喷灌、滴灌或地面灌溉等方式进行灌溉，根据具体情况选择合适的灌溉方式。

（2） 田间管理

良好的田间管理可以提供良好的生长环境，促进甘蔗的生长和发育。首先进行杂草控制，及时清除田间杂草，以减少对甘蔗生长的竞争和营养的消耗。可以采用机械除草或化学除草的方式进行杂草控制。其次是追肥，根据土壤养分状况和甘蔗生长需要，合理施肥。可以根据甘蔗的生长阶段进行追肥，确保甘蔗获得足够的养分。最后，进行剪揭处理，定期进行甘蔗的剪揭处理，以保持甘蔗植株的健康生长。剪揭处理可以促进甘蔗分蘖和侧芽的生长，增加产量。

4、甘蔗病虫害防治

（1）品种选择

选择抗病虫害的甘蔗品种是预防病虫害的首要措施。通过选择具有抗病虫害性能的品种，可以减少病虫害的发生和传播，提高甘蔗的抗病虫害能力。例如，选择抗病毒、抗真菌、抗虫害的品种，可以降低病虫害对甘蔗的危害程度。

（2）定期监测

定期巡视甘蔗田地，观察病虫害的发生情况。及时发现病虫害问题，可以采取针对性的防治措施，避免病虫害的扩散和损失。监测可以通过目测、捕虫灯、黄板、粘虫球等方式进行，以便及早发现病虫害的迹象。

（3） 喷药防治

在甘蔗病虫害发生的高峰期，可以采用化学药剂进行喷药防治。选择合适的药剂和剂量，按照正确的喷药方法进行施药，可以有效控制病虫害的发生和传播。喷药时要注意安全使用农药，遵循使用说明，避免对环境和人体造成危害。首先是虫害方面，可以使用氯氰菊酯、拟除虫菊酯、乙醚菊酯以及拟除虫菊酰胺，对甘蔗蚜虫、甘蔗红蜘蛛等害虫有较好的杀虫效果。其次是病害方面，可以使用广谱杀菌剂多菌灵和噻菌灵，可用于防治甘蔗锈病、甘蔗纹枯病等真菌病害。使用氯酰菌酯和连菌唑，可用于防治甘蔗锈病、甘蔗纹枯病等真菌病害。此外，甘蔗病植物病毒是由病毒引起的病害，常见的有甘蔗黄矮病、甘蔗花叶病、甘蔗轮斑病等。病毒通常通过介体传播，如蚜虫、蓟马等昆虫。可以采取物理防治措施，如设置黄板、粘虫球等捕捉器具，减少病毒媒介者的数量。同时，也可以使用生物防治手段，如引入天敌昆虫控制病毒媒介者的数量。或将病株隔离种植，避免病毒的传播。可以采取间隔种植、隔离网等方法，减少病毒传播的机会。对于已感染的甘蔗植株，及时将其移除并进行有效的处理，避免病毒的进一步传播。

综上所述，生物炭和炭基肥在甘蔗栽培中具有广阔的应用潜力，能够改良土壤结构、提高土壤肥力、促进甘蔗生长和增加产量。通过生物炭和炭基肥在甘蔗栽培中的应用，以及与其他甘蔗栽培技术相结合，能够有效改善甘蔗栽培状况提高产量。

（作者单位：537100 广西贵港市农业科学研究院）