旱地噴灌栽培模式對果蔗產量和品質及效益的影響

劉振幫，黃忠興，嚴添安，陳興龍，陳志標，黃俊堅

(1 廣東省翁源縣農業技術推廣辦公室，廣東韶關 512600；2 廣東省科學院南繁種業研究所/廣東省果蔗現代農業科技創新中心，廣東廣州 510316)

0 引言

果蔗是一種甘甜可口的水果，具有解渴、清涼、營養豐富等特點，一直以來備受人們喜愛。我國果蔗主要種植于南方地區，果蔗每年種植面積約25 萬hm2，果蔗莖年產量約2000 萬t，其中廣東、廣西、云南、福建等省區是我國果蔗主產區，占我國果蔗年總產量的90%以上，這些地區盛產黑皮果蔗和黃皮果蔗[1-3]。廣東韶關翁源縣位于粵北嶺南地區，屬于亞熱帶季風氣候，夏季炎熱多雨，冬季溫和干燥，季節性特征明顯，適宜果蔗的生長和發育。果蔗是翁源縣的重要經濟作物之一，當地農民主要依靠果蔗種植獲得重要的經濟來源，種植面積較大，2022年種植面積為2867 hm2[4]，占耕地面積的11.7%。但當地果蔗種植仍存在不少問題：首先，果蔗種植周期長，對耕地需求較大，給糧食生產帶來一定的影響，特別是近年來糧食安全保障政策下，蔗糧生產矛盾愈發明顯。其次，一些種植戶一味追求產值，連續多年種植果蔗而忽視土壤養分的補充和合理的耕地輪作，導致土壤中微量元素匱缺和病菌的累積，嚴重影響果蔗的正常生長和發育，造成近年來果蔗產量和品質的下降。另外，由于水田水位較高，不方便犁地曬田，當地蔗農習慣在原水田直接開溝起畦種植，甚至在果蔗收獲后不經輪作，直接在原果蔗溝內種植果蔗，由于未能深翻耕，耕作層土壤板結，嚴重抑制根系的生長，此因素也是導致近幾年來果蔗產量和品質下降的主要原因。除此之外，水田地種植果蔗，水分管理方便，但也存在較多制約因素，主要表現為栽培管理主要靠人工進行，機械操作程度不高，勞動強度大，很難進行大面積產業化生產，若因面積過大和勞動力不足而影響田間管理導致耽誤農時，果蔗產量及商品性會大幅下降[5]。如何在不影響糧食安全生產的前提下，利用有限的耕地條件高效種植果蔗成為一個迫切需要解決的問題。翁源縣旱地資源豐富，選用旱地種植果蔗，可用大型機械進行深耕整地，可使耕層深厚、土壤疏松，有利于根系的生長，對果蔗的生長發育有促進作用。同時，能緩解蔗糧爭地矛盾，提高土地利用效率，是解決糧爭安全生產問題的突破口。

針對旱地種植甘蔗，已有學者開展了相關研究。何姍珊等[6]認為不同土壤含水量對果蔗生長生理和農藝性狀是有影響的：土壤含水量不同對土壤養分有一定影響，全N、全P 和速效K、有效P 變化顯著；不同土壤含水量對丙二醛(MDA)和葉綠素含量有顯著影響，其中70%的土壤含水量MDA 最高，說明果蔗在70%的土壤水分含量下受到一定的水分脅迫；除了果蔗錘度在土壤含水量80%最高，90%最低之外，果蔗主要農藝性狀如株高、莖徑、節間長度、單莖重和綠葉數隨土壤含水量增加而增加。龐天[7]認為黑皮果蔗旱地種植能獲得高效益投資回報率，最關鍵的是一定要有水源保證和噴滴灌設施作保證，這是旱地果蔗種植的首要考慮要素。李松等[8]在脫毒果蔗種苗旱地栽培方面積累了成功的經驗。在有微噴灌條件的旱地上栽培果蔗，根系發達，功能葉片增加，植株不早衰，脫毒果蔗單位面積產量比未脫毒果蔗增產23.45%。因此脫毒果蔗在旱地種植是非常有潛力的和可行的?，F有研究表明，解決旱地灌溉條件是旱地發展果蔗種植的關鍵問題，本文通過比較果蔗旱地噴灌栽培模式與傳統灌溉栽培模式的試驗，對果蔗旱地噴灌栽培模式從用水量、農藝性狀(株高、莖徑、單莖重、有效莖、產量)、品質(花皮率、梢腐病發生、節間長度、田間錘度、可溶性糖、纖維含量)、成本投入(化肥農藥成本、機械犁耙、噴灌設施、抽水用電費、收獲人工成本)和經濟效益(商品率、銷售單價、產值、純產值、產投比)方面進行了多維度多方面的系統研究。這種栽培模式對于提高果蔗的產量、品質和收益具有重要意義。本試驗的研究，為果蔗旱地種植大面積推廣和應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗設在廣東韶關市翁源縣周陂鎮陽東村馬鞍山旱地果蔗田(24.272390°N，114.015285°E)里進行，供試田塊土屬為砂頁巖赤紅壤，經檢測土壤養分含量如下：pH 值4.8，有機質含量15 g/kg，全氮含量1.0 g/kg，堿解氮含量58 g/kg，有效磷含量39.7 mg/kg，速效鉀含量70 mg/kg。

1.2 試驗時間

2022 年1～12 月。

1.3 試驗材料與設計

1.3.1 供試品種

供試果蔗品種為“拔地拉”2 代脫毒苗種莖。

1.3.2 試驗材料

供試材料為1.0 寸加厚7 孔PE 材質制作的噴水帶，圓內徑28 mm，壁厚0.23 mm。噴灌設施排布在每條排水溝里，每公頃大概需消耗9000 m 長的噴水帶。

生物有機肥由中化農業生態科技(湖北)有限公司出品；15∶15∶15 復合肥由挪威雅苒國際有限公司出品；18∶5∶25 復合肥由廣東拉多美化肥有限公司出品。

1.4 試驗方法

試驗于2022 年1 月上旬播種，種植行距1.5 m，株距0.45 m，播種量約為15000 株/hm2，每株4～6芽。試驗設旱地噴灌栽培模式(T)和傳統灌溉栽培模式(CK)2 個處理，每個處理面積0.1 hm2，3 次重復，試驗區之間筑田埂隔離。2 種栽培模式均設在馬鞍山嶺崗旱地，水分都由高處的一個蓄水池供應，主分流管上各裝一個水表，便于計算用水量。在果蔗旱地噴灌栽培模式區域，使用噴灌設施進行水分供應，根據各生育期對水分的需求進行噴灌，其中幼苗期最佳土壤濕度60%～70%，分蘗期最佳土壤濕度65%～80%，伸長期最佳土壤濕度75%～90%，成熟期最佳土壤濕度70%～80%。在傳統灌溉栽培模式區域，采用傳統的溝渠漫灌方式進行水分供應。通過對2 個栽培區域的用水量、果蔗生長情況、產量和品質進行監測和比較，評估旱地噴灌栽培模式下果蔗種植的效果。本試驗除灌溉方式不同外，其他田間管理一致，栽培管理措施按當地習慣水平進行，統一管理。果蔗生長量大于糖蔗，是高水肥作物，用肥量較大。具體施肥方法是：基肥施生物有機肥2250 kg/hm2加復合肥(15∶15∶15)225 kg/hm2，幼苗期淋施復合肥(15∶15∶15)75 kg/hm2，分蘗初期(小培土)施復合肥(15∶15∶15)375 kg/hm2，分蘗盛期(中培土)施復合肥(15∶15∶15)750 kg/hm2，伸長初期(大培土)施復合肥(18∶5∶25)1500 kg/hm2，大培土后45 天施復合肥(18∶5∶25)600 kg/hm2，以后每隔1 個月追施復合肥(18∶5∶25)600 kg/hm2，一直追施到9 月份。

1.5 測定指標

1.5.1 農藝性狀

在12 月中旬果蔗成熟采收期參考蔡青等[9]的方法，使用游標卡尺及株高尺測量株高、莖徑、節間長度，統計有效莖數，測定田間錘度，田間取樣10條稱重，得出平均單莖重。

1.5.2 理論產量和產值

理論產量和產值按公式計算：

理論產量(t/hm2)=有效莖(條/hm2)×單莖重(kg/條)×1000；

產值(元)=理論產量(t/hm2)×商品率(%)×銷售單價(元/t)；

商品率：在試驗小區隨機取一個33.3 m2的面積，調查達到果蔗銷售標準，外觀品質良好，無病蟲害的蔗莖總數除以有效莖。

1.5.3 可溶性糖、纖維分

每個處理選取6 條均勻、無蟲、無裂縫的商品蔗莖送至廣東省英德市粵北糖業有限公司進行品質分析，測定其平均可溶性糖、纖維分含量。

1.5.4 梢腐病、花皮果蔗成熟期，每小區隨機選取20 株果蔗，觀察并記錄梢腐病、花皮發生情況。

1.6 統計分析

所有數據經過整理后，利用Excel 2007 和DPS 7.05 軟件Duncan 進行統計與新復極差法分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對果蔗各生育期灌溉用水情況

果蔗生育期分為苗期(2～4 月)、分蘗期(4～6月)、伸長期(6～10 月)、成熟期(10～12 月)4 個生長發育階段。各階段對水分需求各不相同，其需水規律大體是“兩頭少，中間多”，即苗期、分蘗期和成熟期需水較少，伸長期需水最多[10-11]。苗期需水量比較少，因為苗期大多在4 月底以前，氣溫較低，蔗苗生長緩慢，葉面積尚小，需水不多。進入分蘗期，分蘗大量萌發，氣溫不斷升高，生理需水比苗期增多，但其葉片細而葉數不多，葉面蒸騰作用不大，仍以生態需水為主，需水也不多。轉入伸長期，蔗莖伸長、增粗，根系發達，葉面積大，是甘蔗生長最旺盛的階段，此期氣溫較高，葉片光合作用和蒸騰作用極為旺盛，果蔗需水轉入以生理需水為主，需水強度最大，需水量最多，達到高峰。轉入成熟期后，生長轉慢，同化作用的速率逐漸降低，同化作用的產物也主要用于蔗糖分的積累，葉面積減少，氣溫也降低，蔗株蒸騰作用減弱，需水急速減少。

圖1 為各生育期灌溉用水變化情況，從圖1 可以看出果蔗各生育期灌溉用水情況：處理T 幼苗期共灌溉用水為1693.9 m3/hm2，比CK 少用水541 m3/hm2，節水率24.2%；處理T 分蘗期共灌溉用水為2414.1 m3/hm2，比CK 少用水862 m3/hm2，節水率 26.3%；處理 T 伸長期共灌溉用水為 5872.9 m3/hm2，比CK 少用水2613.6 m3/hm2，節水率30.8%；處理T 成熟期共灌溉用水為1359.2 m3/hm2，比CK少用水519.5 m3/hm2，節水率27.7%。

統計分析可知，處理T 在各個生育期用水均低于CK，在整個生育期中共節約4536 m3/hm2的水分消耗，節水率28.6%。

2.2 不同處理對果蔗植株農藝性狀的影響

果蔗產量受單莖重和有效莖影響。成熟期對果蔗各項農藝性狀進行田間實地調查，發現處理T 的果蔗產量性狀優于CK，這是因為處理T 的水分管理可以根據果蔗生長需要提供適量的水分供給，保證果蔗的正常生長和發育。不同處理對果蔗農藝性狀的影響結果見表1，處理T 的果蔗農藝性狀各項指標明顯高于CK。其中處理T 的果蔗株高為278 cm，比CK 顯著高7 cm，增幅2.58%；莖徑為39.4 mm，比CK 大1.9 mm，增幅0.51%；單莖重為3.4 kg，比CK 顯著重0.2 kg，增幅6.25%；有效莖為46516條/hm2，比CK 多696 條/hm2，增幅1.52%；理論產量為158.1 t/hm2，比CK 顯著增重13.0 t/hm2，增幅9.0%。兩處理間株高和單莖重差異顯著，是提高果蔗產量的主要因素。莖徑和有效莖有提高，但差異不顯著。

表1 不同處理對果蔗農藝性狀的影響

2.3 不同處理對果蔗品質的影響

除了外觀品質，果蔗的品質還包括內在品質。其中外觀品質包括節間花皮率、梢腐病發生率和節間長度，而內在品質包括田間錘度、可溶性糖、纖維含量等[12]。表2 為不同處理對果蔗品質的影響結果，表2 的數據顯示：處理T 花皮率為1.28%，比CK 顯著低1.25%；梢腐病發生率為0.28%，比CK顯著低0.42%；節間長度為11.60 cm，比CK 顯著增長0.8 cm；田間錘度為18.98%，比CK 顯著高1.42%；可溶性糖含量為13.75%，比CK 顯著高1.0%；纖維含量為8.78%，比CK 低0.47%。

表2 不同處理對果蔗品質的影響

兩處理的花皮率顯著減少是提高果蔗外觀品質(商品率)的主要因素；梢腐病發生率顯著降低，是提高果蔗內在品質(節間長度、可溶性糖含量和田間錘度)的主要因素；纖維分含量也降低，但差異不顯著。

2.4 不同處理之間成本投入情況

果蔗生產是一種高投入高產出的農事活動。表3 為不同處理之間成本投入情況，從表3 中可以看出，處理T 和CK 2 種栽培方式化肥農藥及種子田租成本的投入相同，都是120500 元/hm2，機械犁耙成本投入均為2700 元/hm2。然而，其他方面的成本投入存在一些差異。首先，噴灌設施成本投入方面處理T 比CK 多3150 元/hm2。其次，抽水灌溉電費也需要額外投入，比CK 多出1377.8 元/hm2。再次，由于處理T 產量高于CK，其收獲人工成本比CK 多1040.17 元/hm2。另外，T 處理增加了購置噴水管成本，并需要更高的抽水費用；由于T 處理產量較高，需要更多的人工進行收獲，從而增加了收獲人工成本。

表3 不同處理之間成本投入情況 單位：元/hm2

2.5 不同處理對果蔗經濟性狀的影響

影響果蔗經濟性狀的因素主要包括單位面積產量、商品蔗率以及銷售單價，而銷售單價又受外觀品質和內在品質的影響。表4 為不同處理對果蔗經濟效益的影響，可以觀察到處理T 在產量、商品率、銷售單價和產值等方面均顯著或極顯著高于CK。具體來說，處理T 的果蔗商品率比CK 極顯著高2.1%，銷售單價比CK 增加0.1 元/kg，產值比CK 極顯著增加了3.95 萬元/hm2，剔除成本總投入，處理T 的純產值比CK 極顯著增加了3.39 萬元/hm2，處理T產出投入比為1.74，比CK 多0.21。T 處理在產量顯著增加的情況下，商品率極顯著增加引起銷售單價增加0.1 元/kg，是產值和純產值極顯著增加的主要因素，產投比提高0.21。

表4 不同處理對果蔗經濟性狀的影響

3 結論與討論

果蔗栽培管理比較精細，用水和使用化肥農藥也比較多。果蔗產量一般比糖蔗高，屬于高投入高產出的一類經濟作物。研究結果顯示，在果蔗產區采用旱地噴灌栽培模式種植果蔗具有多重優勢。首先，節約了用水。其次，顯著提高果蔗單位面積產量和商品蔗率，經濟收益極顯著增加，產投比提高。再次，果蔗的多項指標都得到顯著的改善，包括株高、單莖重、節間長度、田間錘度、可溶性糖。這與楊平飛[13]對甘蔗滴灌栽培的研究結果類似。同時，梢腐病大幅減少，蔗莖花皮率也顯著降低，這與周正幫[14]、邱里君[15]的觀點一致。結果表明，旱地種植果蔗噴灌栽培模式優于傳統灌溉栽培模式。

相比于傳統的灌溉種植模式，噴灌設施可以更有效地利用水資源，減少水的浪費。這對于水資源緊缺的地區尤為重要，確保了水資源的合理利用和可持續發展。采用噴灌栽培模式，其適量的水分可以促進果蔗的生長發育，降低花皮率和梢腐病發生率，同時增加節間長度，從而提高果蔗的外觀品質。此外，還可以提高果蔗的內在品質，包括提高田間錘度和可溶性糖含量，降低纖維含量等。這些品質的提高可以使旱地噴灌栽培模式的果蔗更具有市場競爭力，促進果蔗產業的高質量發展，從而增加蔗農的經濟效益。

旱地噴灌栽培模式為農業的可持續發展提供了一種可行的解決方案，改善了傳統農業種植的灌溉條件，減少農業灌溉水的浪費及靠天吃飯的被動局面，擴大有效灌溉面積，最大限度地提高農業灌溉水的有效利用率，促進了農業產業結構的優化和資源的合理利用。

需要特別強調的是，旱地種植果蔗必須進行合理規劃和有效管理噴灌設施，以確保水分供應的準確性和穩定性。旱地噴灌栽培模式有待改進?？梢灶A見，水藥肥一體化栽培是未來旱地果蔗發展的一個方向，有待進一步研究。