果蔗膜下水肥一體化微灌效益分析

賀爾奇，李向勇，李廷洋，張正學(xué)，盧加舉

(貴州省亞熱帶作物研究所，貴州興義562400)

0 引言

果蔗指的是其蔗莖可以直接鮮食的甘蔗，其不僅皮薄莖嫩、松脆易嚼、甘甜多汁、富含維生素及多種氨基酸(17～18種)，且有多種藥用價(jià)值，《本草綱目》中記載果蔗可以助脾氣、利大小腸，具有消炎止渴、解酒毒等功能[1]，一直以來(lái)備受人們喜愛(ài)。近年來(lái)，隨著果蔗經(jīng)濟(jì)價(jià)值的提升，我國(guó)果蔗生產(chǎn)發(fā)展迅速，尤其是福建、廣東、廣西和貴州等地，其中，廣西推廣面積最大，僅百色隆林縣就達(dá) 100多hm2，年收入2000多萬(wàn)元[2]，但仍不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求[3]。為此，我國(guó)科研工作者從果蔗育種、栽培技術(shù)、加工保鮮、抗逆性、病蟲(chóng)害防治等方面開(kāi)展了大量工作，助推果蔗發(fā)展[4]。農(nóng)業(yè)水肥一體化技術(shù)是根據(jù)農(nóng)作物對(duì)水肥的需求規(guī)律，對(duì)其進(jìn)行設(shè)施栽培管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，主要目的在于提高水肥利用率、節(jié)約勞動(dòng)成本，從而達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，包括滴灌、噴灌、微灌等措施。水肥一體化技術(shù)已在蔬菜[5-6]、果樹(shù)[7]、馬鈴薯[8]、玉米[9-11]、甜菜[12]、甜瓜[13]、棉花[14]、甘蔗[15-16]等作物上使用，并取得良好效果。在前人研究中，陳永等開(kāi)展膜下微噴對(duì)甘蔗產(chǎn)量性狀、工藝品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響的研究[15]，但未開(kāi)展水肥一體化研究，果蔗水肥一體化微灌方面亦鮮有報(bào)道，本試驗(yàn)對(duì)果蔗膜下水肥一體化微灌技術(shù)進(jìn)行效益分析，通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證水肥一體化技術(shù)在果蔗生產(chǎn)上的應(yīng)用價(jià)值，為指導(dǎo)蔗農(nóng)改善果蔗栽培技術(shù)，提高經(jīng)濟(jì)效益提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試品種

果蔗品種：羅漢蔗(貴州省地方果蔗品種)，由貴州省農(nóng)科院亞熱帶作物研究所提供蔗種。

1.1.2 地膜

地膜采用規(guī)格為寬60 cm的可降解除草地膜。

1.1.3 水肥一體化設(shè)施

增壓泵：綠一牌全自動(dòng)增壓泵，型號(hào)： LY-JLM，功率：900 W。

微灌管：內(nèi)鑲式微灌管，主管直徑50 mm，支管直徑20 mm，支管空隙直徑0.6 mm，空隙距離50 mm。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地設(shè)在貴州省黔西南州興義市南盤(pán)江鎮(zhèn)達(dá)居村砂質(zhì)壤土的田壩地，土壤肥力中下，海拔800 m，年均溫19.2℃，年降雨量1200 mm左右，前作玉米。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，試驗(yàn)設(shè) 3個(gè)處理，1個(gè)對(duì)照，每個(gè)處理 3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù) 30 m2，共12個(gè)小區(qū)。

3個(gè)處理分別為：處理1：蓋膜+水肥一體化微灌；處理2：蓋膜+普通水肥灌溉；處理3：不蓋膜+水肥一體化微灌；對(duì)照：不蓋膜+普通水肥灌溉。

1.2.3 試驗(yàn)實(shí)施

1.2.3.1 整地、開(kāi)溝及基肥

試驗(yàn)地塊采用1犁1耙，去除雜物，整平土面，按行距120 cm，溝長(zhǎng)500 cm，溝深30 cm，溝寬30 cm進(jìn)行開(kāi)溝，四周開(kāi)挖排水溝；下種前以 15000 kg/hm2的腐熟有機(jī)肥加750 kg/hm2高效復(fù)合肥作為基肥，同時(shí)按75 kg/hm2土壤殺蟲(chóng)劑顆粒劑拌土均勻撒施于溝內(nèi)，防止地下害蟲(chóng)。

1.2.3.2 選種、砍種及下種

選擇蔗莖直立粗壯、生勢(shì)旺盛、蔗芽健壯飽滿、梢部粗大、青葉數(shù)多、無(wú)病蟲(chóng)危害的蔗莖做種，用干凈的利刃快速按2～3個(gè)芽一段的規(guī)格斬成種段，用多菌靈800倍液浸種10 min完成蔗種處理；下種量為 75000芽/hm2，采取雙行斜植的方式，種苗沿蔗溝按45°斜放，芽向兩側(cè)，壓實(shí)種苗，使種苗與土壤固定，蓋土厚度4～7 cm。

1.2.3.3 微灌設(shè)施安裝

按照說(shuō)明書(shū)及本試驗(yàn)的試驗(yàn)方案要求，將增壓泵、主管、支管、控制閥(主閥及支管閥)連接好，增壓泵一端接主管，另一端接水肥溶解池，將支管依次按甘蔗行寬排列接在主管上，并按照溝長(zhǎng)鋪設(shè)在溝內(nèi)，支管空隙橫向排放。

1.2.3.4 蓋膜

按照本試驗(yàn)的試驗(yàn)方案進(jìn)行蓋膜，微灌設(shè)施安裝完成后，將除草地膜覆蓋在種植溝內(nèi)，鋪開(kāi)拉緊，使地膜緊貼蔗行，膜兩側(cè)用細(xì)碎泥土壓緊壓實(shí)。

1.2.3.5 使用

使用時(shí)，處理1和處理3按照試驗(yàn)方案將高效可溶性復(fù)合肥按照500倍液的比例溶于溶解池中，每次用量在150 kg/hm2左右，按照甘蔗生長(zhǎng)規(guī)律及氣候條件適時(shí)灌水及施肥；處理2及對(duì)照組按照同等量的肥料及水分人工撒施。

1.2.4 測(cè)定項(xiàng)目和方法

按照《甘蔗育種學(xué)》[17]的方法調(diào)查各試驗(yàn)小區(qū)的出苗率、分蘗率、株高、莖徑等性狀，利用錐度計(jì)測(cè)量田間錐度，砍收時(shí)測(cè)量田間測(cè)產(chǎn)，并進(jìn)行糖分檢測(cè)。最后根據(jù)試驗(yàn)各處理投入產(chǎn)出情況，分析評(píng)價(jià)試驗(yàn)各處理間的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

采用 WPS 2019系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并通過(guò) t檢驗(yàn)分析各處理間差異顯著性。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 田間性狀表現(xiàn)及顯著差異性分析

2.1.1 出苗率

各處理間出苗率詳見(jiàn)表1，處理1(蓋膜+水肥一體化微灌)的平均出苗率為78.93%，為3個(gè)處理及對(duì)照中出苗率最高，處理 2(蓋膜+普通水肥灌溉)的平均出苗率為 67.43%，處理 3(不蓋膜+水肥一體化微灌)的平均出苗率為 68.40%，對(duì)照的出苗率為63.50%，各處理及對(duì)照之間在0.05統(tǒng)計(jì)水平上差異不顯著。

2.1.2 分蘗率

表1中，處理1(蓋膜+水肥一體化微灌)的平均分蘗率為38.39%，處理2(蓋膜+普通水肥灌溉)的平均分蘗率為 38.66%，處理 3(不蓋膜+水肥一體化微灌)的平均分蘗率為 38.87%，對(duì)照的分蘗率為33.77%，處理1、處理 2及處理3之間不存在顯著性差異，其中，處理1比對(duì)照高13.68%，差異顯著，處理3比對(duì)照高15.11%，差異顯著。

2.1.3 株高

表2中，處理1(蓋膜+水肥一體化微灌)的平均株高為240.3 cm，處理2(蓋膜+普通水肥灌溉)的平均株高為197.2 cm，處理3(不蓋膜+水肥一體化微灌)的平均株高為 170.2 cm，對(duì)照的平均株高為 164.2 cm。處理1分別比處理2、處理3和對(duì)照高出53.16、70.16和86.13 cm，表現(xiàn)出顯著差異；處理2分別比處理3和對(duì)照高出27.0 cm和32.83 cm，表現(xiàn)出顯著差異；處理3比對(duì)照高出5.87 cm，不存在差異顯著性。

2.1.4 莖徑

表1 出苗率及分蘗率田間表現(xiàn)統(tǒng)計(jì)表

表2 株高及莖徑田間表現(xiàn)統(tǒng)計(jì)表

在表2結(jié)果中，處理1(蓋膜+水肥一體化微灌)的平均莖徑為3.59 cm，處理2(蓋膜+普通水肥灌溉)的平均莖徑為3.54 cm，處理3(不蓋膜+水肥一體化微灌)的平均莖徑為3.38 cm，對(duì)照的平均莖徑為3.56 cm，處理1和處理3的差異最大，為0.21 cm，但差異不顯著；結(jié)果表明，本試驗(yàn)中各處理之間，各處理與對(duì)照組之間的莖徑不存在差異顯著性。

2.1.5 含糖量

表3結(jié)果中，處理1(蓋膜+水肥一體化微灌)的平均含糖量為9.8%，處理2(蓋膜+普通水肥灌溉)的平均含糖量為10.0%，處理3(不蓋膜+水肥一體化微灌)的平均含糖量為 8.9%，對(duì)照的平均含糖量為9.5%。從結(jié)果來(lái)看，本次使用的果蔗品種總體含糖量不高，其中，處理1比處理3高0.93%，表現(xiàn)出顯著差異；處理2比處理3高1.1%，表現(xiàn)出顯著差異；其他各處理及對(duì)照間不存在差異顯著性。

2.1.6 有效莖數(shù)及產(chǎn)量

有效莖數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表 3，通過(guò)田間測(cè)產(chǎn)發(fā)現(xiàn)(見(jiàn)表4)，處理1(蓋膜+水肥一體化微灌)的有效莖數(shù)為775350條/hm2，平均產(chǎn)量為105128.85 kg/hm2，處理2(蓋膜+普通水肥灌溉)的有效莖數(shù)為737775條/hm2，平均產(chǎn)量為86204.91 kg/hm2，處理3(不蓋膜+水肥一體化微灌)的有效莖數(shù)為700200條/hm2，平均產(chǎn)量為 71980.56 kg/hm2，對(duì)照的有效莖數(shù)為600300條/hm2，平均產(chǎn)量為54740.69 kg/hm2。處理1的產(chǎn)量分別比處理2、處理3和對(duì)照高出18923.94、33148.29和50388.16 kg/hm2，處理1同處理2和處理3表現(xiàn)出顯著差異，和對(duì)照表現(xiàn)出顯著差異；處理 2的產(chǎn)量分別比處理 3和對(duì)照高 14224.35、31464.22 kg/hm2，處理2和處理3表現(xiàn)出顯著差異，和對(duì)照表現(xiàn)出顯著差異；處理3比對(duì)照高17239.87 kg/hm2，表現(xiàn)出顯著差異。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

通過(guò)總產(chǎn)值減去投入的成本計(jì)算出純收入來(lái)分析經(jīng)濟(jì)效益，由表5可知，處理1(蓋膜+水肥一體化微灌)的經(jīng)濟(jì)效益為259646.54元/hm2，處理2(蓋膜+普通水肥灌溉)的經(jīng)濟(jì)效益為 215114.73元/hm2，處理 3(不蓋膜+水肥一體化微灌)的經(jīng)濟(jì)效益為158401.68元/hm2，對(duì)照的經(jīng)濟(jì)效益為117422.07元/hm2。處理 1分別比處理 2、處理 3和對(duì)照高出20.70%、63.92%和121.12%，處理1和處理2在統(tǒng)計(jì)學(xué)上無(wú)顯著差異性，和處理3及對(duì)照表現(xiàn)出顯著差異；處理 2分別比處理 3和對(duì)照高出 35.80%和83.20%，處理2和處理3表現(xiàn)出顯著差異，與對(duì)照表現(xiàn)出顯著差異；處理3比對(duì)照高出34.90%，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上未表現(xiàn)出顯著差異性。

表3 含糖量及有效莖田間表現(xiàn)統(tǒng)計(jì)表

表4 田間產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表

表5 經(jīng)濟(jì)效益分析

3 討論

甘蔗產(chǎn)量主要由單位面積有效莖數(shù)和單莖重量決定，而株高又決定了甘蔗的單莖重，因此株高和有效莖數(shù)是甘蔗產(chǎn)量的基礎(chǔ)，對(duì)甘蔗產(chǎn)量的形成起決定性的作用[18]，本試驗(yàn)中，株高和有效莖數(shù)均為處理1＞處理2＞處理3＞對(duì)照，尤其是株高差異明顯，最終表現(xiàn)為總體經(jīng)濟(jì)效益上也是處理1＞處理2＞處理 3＞對(duì)照，這與陳永等在膜下微噴對(duì)甘蔗產(chǎn)量性狀、工藝品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響研究中蓋膜能提高產(chǎn)量的結(jié)果一致[15]，其中處理 1比對(duì)照高121.12%，處理2比對(duì)照高83.20%，處理3比對(duì)照高34.90%，各田間性狀表現(xiàn)及經(jīng)濟(jì)效益存在相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本試驗(yàn)通過(guò)田間性狀表現(xiàn)、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行了分析，對(duì)于果蔗水肥一體化的相關(guān)土壤生理生化及水肥螯合效益方面有待開(kāi)展后續(xù)研究。水肥一體化在農(nóng)業(yè)推廣也存在一定的制約因素，例如對(duì)地形的要求高、設(shè)施成本高、技術(shù)培訓(xùn)薄弱、日常維護(hù)難、農(nóng)膜殘留等因素[14]，這些制約因素在果蔗上使用水肥一體化技術(shù)同樣存在，果蔗為大水大肥的作物，且一般為一年一種，管理起來(lái)比較費(fèi)工費(fèi)力。因此，在相對(duì)平坦的田壩地，水電方便的情況下可以通過(guò)加大培訓(xùn)推廣使用水肥一體化技術(shù)，不僅能大幅度提高經(jīng)濟(jì)效益，助農(nóng)增收，而且省工省力，符合現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展要求。

4 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)膜下水肥一體化栽培技術(shù)可以明顯提高果蔗種植的株高和有效莖，從而表現(xiàn)在總經(jīng)濟(jì)效益上為處理1＞處理2＞處理3＞對(duì)照，其中處理 1比對(duì)照高出 121.12%，表現(xiàn)出極顯著差異；處理2比對(duì)照高出83.2%，表現(xiàn)出極顯著差異；處理 3比對(duì)照高出 34.9%，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上未表現(xiàn)出顯著差異性。綜合評(píng)價(jià)，果蔗的最佳種植方案為處理1(蓋膜+水肥一體化微灌)。