土壤酸度對甘蔗生長的影響

廣東科貿職業學院 劉璐 喬紅 李鵬 彭彩玲 王永竹

甘蔗是一種溫帶、熱帶的多年生高大實心草本植物，是食糖的主要原料，同時也是能提取乙醇的生物質能源作物。全世界超過一百個國家種植甘蔗，我國甘蔗產量僅次于巴西、印度，排世界第三。甘蔗是我國目前產量最大的大田作物。甘蔗不僅是人們喜愛的果品，更是國家食糖安全方面的戰略物資。甘蔗含有豐富的水分、糖分和營養成分，具有一定的藥用價值。近年來，隨著種植業的結構調整，城市人口果品消費需求擴大，以黑皮果蔗為代表的果蔗種植面積迅速擴大。

甘蔗一般畝產6噸～10噸，畝產值3000元～8000元，屬于產量與經濟價值較高的農作物，主要在長江以南的區域種植，如廣西、云南、福建、廣東、浙江、江西、四川等省份。廣東省是我國三大甘蔗主產區和國家甘蔗優勢生產基地之一。蔗田主要集中在雷州半島區域，包括遂溪、雷州、徐聞、廉江、湛江等6個縣市[1]。廣東糖蔗主要分布在湛江、茂名、清遠、韶關、江門等市，其中湛江種植面積和產量均為全省第一；果蔗主要分布在廣州、韶關、湛江、江門、清遠、陽江、肇慶、云浮、惠州和茂名等市[2]。

我國種植甘蔗歷史悠久，但受我國南方地區土壤酸化嚴重、土壤養分不均衡、施肥不合理等因素的影響甘蔗產量和種植效益偏低。

1 蔗田土壤酸堿度狀況

土壤是萬物生長的基礎，在植物生長過程中土壤源源不斷地提供水分、養分、空氣和熱量來支持植物生長，同時也為植物提供了穩定、安全的生長環境。廣西、云南、廣東等省份地處我國南部，橫跨中亞熱帶、南亞熱帶和熱帶三個氣候帶。地質構造頗為復雜，主要有花崗巖、砂頁巖、石灰巖和玄武巖等；成土母質以酸性花崗巖為主。我國南部高溫多雨，化學風化強烈，脫硅富鋁化作用明顯；土壤以鐵鋁土為主，整體呈酸性，鹽基飽和度低。

土壤酸堿性是土壤理化性狀的基礎，對土壤肥力、養分循環、微生物活性以及甘蔗的生長發育均有明顯影響。土壤酸堿性用pH來表示，根據數值大小將土壤劃分為七個級別（表1）。

表1 土壤酸堿性分級（沈其榮，2008《土壤肥料學通論》）

任何植物都有其生長發育最適宜的酸堿度范圍，pH值過高或者過低都會對植物的根系產生直接毒害作用。甘蔗喜溫喜肥、怕低溫霜凍，適宜在熱帶、亞熱帶地區土質肥沃、土層深厚、松軟透氣的土壤中種植，其中以微酸性、含鹽量低的沙質壤土最為適合。甘蔗在pH為4.5～7.5的土壤環境中可以正常生長，在pH＜4.5或pH＞7.5的土壤中生長會受到限制，其中，pH 6.0是甘蔗最適宜的土壤酸度[3]。

我國蔗田土壤多為酸性或強酸土壤。孟博研究發現，云南勐海縣1.35萬hm2的甘蔗種植土壤中，強酸性土壤超過七成，甚至有將近一成的土地是極強酸性土壤[4]。廣東湛江蔗區土壤pH值在4.1～5.0之間，絕大部分土壤是強酸性紅壤；雷州蔗田土壤的pH值范圍為3.4～11.3，酸堿度的差異可能是施肥措施不同導致的。廣西蔗區土壤普遍呈酸性，甘蔗大部分種植在沒有灌溉條件的貧瘠旱地上。以廣西西南部大新縣為例，甘蔗種植區成土母質以石灰巖母質為主，土壤類型有石灰土、赤紅壤和紅壤，pH值范圍為3.8～8.7。廣西產區甘蔗地土壤pH值平均值為4.94。

我國甘蔗產區土壤主要是pH＜6.0的酸性土壤，嚴重酸化的土壤會限制甘蔗產量[5]。本文以土壤酸度為切入點，探討分析酸性土壤對甘蔗生長的影響，針對性地提出改善土壤酸度的有效措施，為提高甘蔗畝產量和提升甘蔗品質提供依據。

2 土壤酸度對甘蔗生長的影響

土壤酸化是指土壤中酸性物質解離出氫離子，導致土壤交換性酸增加，往往會伴隨鋁離子富集的過程。土壤酸化的直接表現是土壤pH值降低。土壤酸化會導致土壤出現兩方面的問題，一是土壤養分有效性較低。隨著酸度的增加，土壤中鋁離子、錳離子數量倍增，導致植物出現鋁、錳中毒。酸性環境下，氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鉬等元素的有效性被限制，其中鉀、鈣、鎂以可溶態鹽化合物存在，是有效態養分，但在南方高溫多雨的條件下易被淋濕；而磷素則形成磷酸鐵、磷酸鋁等難溶性物質。二是土壤陽離子交換量和鹽基飽和度降低。土壤過酸會導致土壤陽離子交換量和鹽基飽和度降低、土壤礦物質營養元素缺乏等現象。研究發現，酸性土壤鉀鈣鎂含量較少，鹽基養分的供應能力低于堿性土壤[4]。蔗區蔗田普遍缺有機質、氮、磷、鉀，部分缺硫和硅，但不缺鈣、鎂；但是個別蔗田土壤的氮、磷含量反而較高，這與當地的施肥措施有關。土壤酸化會導致植物生長過程中出現根系受損、植株生長不良、植株黃化、品質下降等問題。

2.1 土壤酸度對甘蔗株高及糖分的影響

研究發現，甘蔗在強酸性土壤中生長會受到抑制，從而導致植株低矮。當用堿性材料改良土壤提高pH值至6.0～6.4時，植株的生長速率得到明顯提升，株高高度增加；當土壤pH值為6時，甘蔗幼苗生長速率最快，且pH值越接近6植株的株高越高。相關研究發現，土壤pH值適度提高后還能增加甘蔗的產量[6]。

甘蔗含有葡萄糖、果糖和蔗糖等糖分。受環境因素的影響，甘蔗糖分含量存在較大的差異。土壤酸堿度會影響甘蔗糖分積累，敖俊華等人通過施用石灰改良土壤后，發現甘蔗糖分比對照組提高了2.4%；但石灰施用過多，糖分增加的幅度反而降低。

甘蔗最適宜條件（pH=6.0）下體內各種代謝活動正常進行，株高，葉片葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白等指標達到最大值，電導率、脯氨酸含量均維持最低水平。土壤過酸會限制甘蔗的生長，會導致甘蔗減產，品質下降，農民收入減少。在嚴重酸化情況下（pH＜4.0），農作物甚至無法生長，農民顆粒無收。

2.2 土壤酸度對甘蔗根系的影響

根系是植物吸收水分和養分的主要器官，也是水分和養分在植物體內運輸的重要通道。土壤酸化使土壤固相中的鋁活化并釋放進入土壤溶液，對農作物根系產生毒害，影響作物生長。鋁毒對植物的危害程度決定于土壤酸度與化學環境，當土壤中的鋁濃度為0.0003%～0.0013%時可促進植物生長，但是高濃度的鋁則會對植物造成損傷。在pH＜5的強酸性條件下，鋁溶解成[Al(H2O)6]3+（通常稱為Al3+），該形態的鋁毒性最大。當酸性繼續增強時（pH＜4.3），Al3+從根尖進入根尖細胞，誘導原纖維蛋白等的定位和表達有關的細胞毒性的變化；抑制細胞分裂，導致根系伸長受阻，根毛發育不良、降低根呼吸，干擾根系對鈣、鎂、磷和鉀等元素的吸收和利用[7]。高濃度鋁還會造成活性氧增加，最終導致甘蔗葉綠素含量降低而無法正常進行光合作用。

2.3 土壤酸度對宿根蔗的影響

廣西地區甘蔗種植通常采用“一新兩宿”的方式，即第一年種下甘蔗，甘蔗收獲后將蔗蔸繼續留在土壤讓其自然生長的宿根蔗，往后的兩三年不進行翻耕的種植模式。宿根蔗占種植面積的三分之二，對蔗田的總產量至關重要。近年來，廣西地區頻頻出現甘蔗宿根黃化的情況，主要癥狀表現為宿根甘蔗發株后失綠，長出黃色甚至接近白色的葉片,在無處理的情況下,一般50～70天內能自動復綠，但在黃化期間，植株僵化，生長緩慢甚至停滯，幾乎不能分蘗和拔節，新葉抽出速度異常緩慢，造成減產30%～50%的嚴重后果[8]。宿根蔗黃化是一種生理性病害，常發生在pH＜4.5的嚴重酸化土壤中，主要原因是甘蔗無法正常吸收、利用營養元素。造成這種情況的原因，一方面是強酸性的環境抑制甘蔗根系的活性，無法有效利用養分，嚴重時可導致蔗蔸壞死；另一方面，長期連作和宿根栽培的種植模式會導致土壤肥力下降，酚酸類物質、錳、鋁元素不斷積累。

3 改良措施與建議

土壤酸化是一個漫長的自然過程。但是，近年來我國酸化土壤越來越多，主要是人為干擾導致的。在實際生產中，尿素和銨態氮肥的不合理施用、多年連作等原因會造成土壤急劇酸化。為了解決土壤酸化對甘蔗生長造成的負面作用，可從改良土壤、蔗葉還田、科學施肥、合理種植和定期監測等方面入手。

3.1 改良土壤

宿根蔗黃化問題導致根系對養分、水分的吸收利用受損。雖然黃化病癥經過一段時間后可以自行恢復，但是僵苗期間會影響甘蔗生長，導致減產。因此，宿根蔗黃化病應以預防為主，利用熟石灰等土壤調節劑來調節土壤pH值和改善土壤理化性質。如果宿根蔗已經黃化，可使用含有微量元素的葉面肥進行噴施，保障植株當年的正常生長。石灰施用后可以明顯起到中和土壤的作用，但是一段時間后土壤又會再次酸化，需要注意要反復施用石灰。

3.2 蔗葉還田

蔗葉還田會對土壤水分、溫度、養分、有機質、微生物、pH值等產生影響。蔗葉還田早期階段，蔗葉覆蓋會起到保溫保水效果，促進了甘蔗地下蔗芽的萌發，宿根發株多而早，可以為產量打下基礎；后期階段，可以減少外部環境對土壤的破壞，有利于土壤團粒結構的形成、根系生長[9]。蔗葉還田還可以有效增加土壤有機質含量，提高土壤pH值及速效氮、速效磷和速效鉀含量，提高甘蔗抗旱能力。蔗葉還田能夠改良土壤、提升地力、促進甘蔗生長，滿足了甘蔗對于養分的大量需求，從而提高甘蔗產量。

3.3 科學施肥

廣東、廣西等地土壤由酸性石灰巖發育而來，整體呈酸性，鹽基離子的數量較少。為了滿足甘蔗營養所需，施肥需要注意以下幾點：一是減少尿素、銨態氮肥的用量。應根據土壤養分情況，適量施用氮肥，避免施用過多造成土壤酸化和資源浪費；二是施入有機肥料作為基肥，有機肥可以培肥土壤，改良土壤理化性質；三是優先施用石灰肥料。氧化鈣、氫氧化鈣等石灰肥料的施入可以中和土壤酸性，補充鹽基離子，刺激微生物活動，增加土壤容量；四是施肥種類要平衡。以尿素+過磷酸鈣的施肥方式，導致土壤中養分含量不平衡，不能滿足植物所需營養；應采用“穩氮減磷，配施鉀肥”的方法有效提高甘蔗的品質和產量[10]。

3.4 合理種植

甘蔗的適應性較強，可以在不同的土壤中生長，而且能通過宿根的方式生長多年。因此在很多地方都是連年種植甘蔗，長期連作易引起連作障礙，間接加速土壤酸化，同時還會出現肥料利用率降低、生產成本增加等問題[11]。為了改善甘蔗種植情況，可以采用間作或輪作的方式。其中，甘蔗間作就是利用兩種植物高矮差異和生長期不同的特點來科學種植，合理布局種植行距和播幅，適期種植，充分利用甘蔗生長前期植株矮小、空間和陽光充足的條件。甘蔗屬于高稈作物，成熟收獲時一般高度可達三四米，生長期約12個月。甘蔗種植行距較寬，具有間作優勢，可以和大豆、花生等植物實行間作，充分利用甘蔗、花生、大豆等植物株高和生育期的差異，科學確定行距、播種寬度，合理密植，可有效提高單位面積土地利用率、肥料利用率，減少環境污染、節約成本，還能提高群體的經濟效益。輪作是指在同一土地上，有計劃地輪流種植不同品種或屬科植物的種植方法，目的是防治病蟲害和雜草，并改善土壤肥力和有機質含量。輪作不但能提高農場內的生物多樣性，切斷一些雜草及害蟲的生命周期，并且可提高養分的使用效益，避免連作障礙，是保持或增強土壤肥力、增產提質的重要手段。根據當地情況，選擇科學的種植方式，不僅能提高甘蔗產量、提升品質，還能緩解土壤酸化、土地利用率低、肥料利用率低等問題。

3.5 實時監測

我國甘蔗多種植于旱地、坡地甚至山地等地，農業管理較為粗放，對土壤酸度情況掌握不全面，為提高甘蔗畝產量和提升甘蔗品質，建議在甘蔗種植區推廣原位測定土壤pH值的方法，通過便攜式土壤pH測量儀，定期對蔗田土壤現場測量，對結果進行記錄、追蹤，提出改善土壤酸性和控制土壤酸化的針對性建議[12]。并形成土壤pH值數據庫，涵蓋各區域pH原生數值，施肥后的改變值，間、輪作后的實際數據，為以后的規模化、高效化甘蔗生產提供數據支撐。

4 結語

綜上所述，土壤過酸會抑制甘蔗的正常生長。在甘蔗生產過程中應實時掌握土壤酸度情況，具體可采用調理劑改良、減施氮肥、合理種植等方式調節酸度，并通過原位測定土壤pH值的方法實時監測，以保證土壤酸度控制在甘蔗最適宜的酸度水平（pH=6），最大化地為甘蔗高產提供適宜的土壤環境。