生物炭和炭基肥在甘蔗栽培中的應用潛力研究

黃立平　冼進強　朱萬升　岑延新　何志強

本文旨在探討生物炭和炭基肥在甘蔗栽培中的應用潛力，并分析其對甘蔗生長和產(chǎn)量的影響。通過對生物炭和炭基肥的概念、特性以及對土壤的改良效果進行介紹，以及對生物炭和炭基肥在甘蔗栽培技術中的應用策略進行探討。可以看出，生物炭和炭基肥能夠顯著改善土壤結構，提高土壤肥力，促進甘蔗生長和增加產(chǎn)量。因此，在甘蔗栽培中，合理利用生物炭和炭基肥的技術策略具有重要意義。

甘蔗是一種重要的經(jīng)濟作物，在全球范圍內(nèi)廣泛種植。但由于長期的連續(xù)種植和不合理的施肥措施，甘蔗生產(chǎn)面臨著土壤質量下降、產(chǎn)量降低等問題。為了解決這些問題，研究人員開始關注生物炭和炭基肥的應用潛力。本文將通過對生物炭和炭基肥的概念和特性進行介紹，探討其在甘蔗栽培中的應用潛力。

一、生物炭和炭基肥的概念和特性

生物炭是一種多孔固體顆粒物質，它是由富含碳的生物質在無氧或缺氧的條件下通過高溫裂解產(chǎn)生的。在熱解過程中，生物質經(jīng)過高溫處理，除去其中的水分和有機物質，最終留下一種黑色的炭質物質。生物炭含有豐富的碳素，并展現(xiàn)出強烈的芳香化屬性，同時還維持了生物質的優(yōu)良孔隙構造。由于這種特殊的結構設計，生物炭展現(xiàn)出了巨大的比表面積和疏松多孔的特性，這為其提供了出色的吸附能力。生物炭不僅有助于土壤的改良和肥力的提升，還具有吸附土壤、污水中重金屬和有機污染物的能力，從而有效地減緩溫室氣體排放，對全球氣候變暖有著積極的減緩效果。

炭基肥是在生物炭的基礎上，根據(jù)不同地區(qū)的土地特性、不同作物的生長特點和科學的施肥原理，添加有機物或無機物配制而成的生態(tài)環(huán)保型肥料。炭基肥不僅繼承了生物炭在固碳和吸附方面的特性，還通過加入其他營養(yǎng)元素和微生物菌種，賦予了它更高的營養(yǎng)價值。炭基肥可直接施入土壤表層而不需混肥，方便、快捷、肥效明顯。通過將生物炭與有機肥料混合，可以充分發(fā)揮生物炭和有機肥料的優(yōu)勢，達到更好的施肥效果。

總體而言，生物炭和炭基肥都擁有各自獨特的物理和化學屬性，它們在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護方面起著至關重要的作用。生物炭憑借其出色的吸附和固碳能力，為土壤的改善和環(huán)境的保護提供了強大的后盾；炭基肥憑借其豐盛的營養(yǎng)成分和簡便的使用方法，為農(nóng)作物的成長提供了堅實的支撐。

二、生物炭和炭基肥對土壤的改良效果

生物炭和炭基肥能夠促進土壤微生物活動。生物炭具有良好的吸附性能，可以吸附并存儲有機物質和養(yǎng)分，為土壤中的微生物提供良好的生存環(huán)境。同時，生物炭中的微量元素和有機質也能夠為微生物提供養(yǎng)分，促進微生物的繁殖。有機質含量的增加不僅能夠提供植物所需的養(yǎng)分，還能夠改善土壤的保水性，減少水分的流失和土壤的干旱脅迫。炭基肥則是在生物炭的基礎上，通過加入其他營養(yǎng)元素和微生物菌種，從而進一步提高了改善土壤的效果。炭基肥不僅繼承了生物炭的所有優(yōu)勢，還能為土壤提供豐富的營養(yǎng)成分，以滿足農(nóng)作物的生長需求。炭基肥中所含的微生物種類有助于優(yōu)化土壤中的微生物生態(tài)，進一步促進有益微生物在土壤中的繁衍，從而顯著提升土壤的肥沃度和農(nóng)作物的產(chǎn)出。

三、生物炭和炭基肥在甘蔗生長和產(chǎn)量方面的影響作用

研究表明，生物炭和炭基肥對甘蔗生長和產(chǎn)量具有顯著的促進作用。

1、 它們能夠為甘蔗提供豐富的養(yǎng)分。生物炭和炭基肥中富含的有機質和微量元素能夠為甘蔗提供所需的營養(yǎng)元素，如氮、磷、鉀等。這些養(yǎng)分能夠促進甘蔗的根系生長和發(fā)育，提高根系的吸收能力，從而提高甘蔗的養(yǎng)分攝取和利用效率。

2、 生物炭具有良好的吸附性能，可以吸附土壤中的有害物質，如重金屬、農(nóng)藥殘留等，減少它們對甘蔗的毒害作用。同時，生物炭還能夠調(diào)節(jié)土壤的酸堿度，提高土壤的pH值，創(chuàng)造適宜的生長環(huán)境。這樣一來，甘蔗的根系能夠更好地吸收養(yǎng)分，植株的生長受到良好的保護，同時也提高了甘蔗的抗逆性，使其能夠更好地適應環(huán)境變化。

3、生物炭和炭基肥的使用還能夠提高甘蔗的產(chǎn)量。生物炭有助于提高土壤的透氣性和保水能力，為甘蔗創(chuàng)造了一個更加有利的生長條件。該物質具有高度芳香化的屬性，這不僅可以提高土壤中的碳含量，還有助于穩(wěn)定土壤的結構，從而促進甘蔗根系的健康成長。這樣一來，甘蔗的根系能夠更好地吸收水分，植株的生長得到更好的保證，進而提高了甘蔗的產(chǎn)量。在生物炭的基礎之上，炭基肥進一步融入了大量的營養(yǎng)成分和微生物種類。這些元素為甘蔗的生長提供了必要的營養(yǎng)，同時，微生物菌種有助于改進土壤中的微生物環(huán)境，促進有益微生物的生長，從而提高甘蔗的抗病能力和生長活力。

四、甘蔗栽培技術及生物炭和炭基肥在其中的應用

1、土壤管理

合理的土壤管理是確保甘蔗高產(chǎn)的基礎。通過采取一系列措施，如改善土壤結構、提高土壤肥力和調(diào)節(jié)土壤pH值，可以為甘蔗提供優(yōu)良的生長環(huán)境，促進其健康生長和發(fā)育。

（1）改善土壤結構。甘蔗喜歡松散、透氣和排水良好的土壤，因此需要通過耕作、翻土等方式來改善土壤的結構。甘蔗生長要求光照充足、水分充足、不抗寒。所以，春季要挖深耕透，增強松土的力度，以利于土壤的通氣性，保水保墑。同時要根據(jù)甘蔗的長勢適時松土鋤草除蟲害。在栽種前，可以使用農(nóng)藥對土壤進行消毒，以減少土壤病害的發(fā)生。

（2）可以采用有機肥料和微生物肥料等來增加土壤肥力，提供豐富的養(yǎng)分供給甘蔗。還要調(diào)節(jié)土壤pH值。甘蔗對土壤pH值的要求在6.0-7.5之間，過酸或過堿的土壤都會對甘蔗的生長產(chǎn)生不利影響。因此，如果土壤pH值偏高或偏低，需要通過施用石灰或硫酸等調(diào)節(jié)劑來調(diào)節(jié)土壤pH值，使其適合甘蔗的生長需求。輪作與休耕也是必不可少的措施，為了避免土壤疲勞和病蟲害的積累，可以采取輪作與休耕的方式，使土壤得到充分的恢復和改良。

2、施肥技術

科學合理的施肥技術是實現(xiàn)甘蔗高產(chǎn)的關鍵。甘蔗在其成長階段需要大量的營養(yǎng)成分，因此，根據(jù)甘蔗在不同的生長階段和土壤條件，肥料的使用量應當進行相應的調(diào)整。在甘蔗整個生長期內(nèi)，要及時追肥。在甘蔗的早期生長階段，應當適當?shù)靥砑拥⒘住⑩涍@幾種肥料，以便更好地促進甘蔗的整體生長和發(fā)育；在甘蔗達到成熟階段時，應當適當?shù)靥砑恿缀外浄剩员闾嵘收岬漠a(chǎn)出和質量。這樣既可以提供充足的營養(yǎng)供給，又可以利用生物炭或炭基肥的優(yōu)點，改善土壤環(huán)境，促進甘蔗的生長和發(fā)育。主要包括三個方面：

（1） 施用時機

①生長初期。一般來說，生物炭和炭基肥的最佳施用時機是在甘蔗生長的初期階段，如播種后或幼苗期，這樣可以確保生物炭和炭基肥能夠充分發(fā)揮作用，促進根系的生長和發(fā)育，提高甘蔗的養(yǎng)分吸收能力。此外，初期階段甘蔗對氮素的需求較大，可以通過施用氮肥來促進幼苗的生長和發(fā)育。通過施用氮肥，可以為幼苗提供足夠的氮源，促進其生長和發(fā)育。氮肥能夠促進葉片的綠色合成，增加葉面積，提高光合作用效率，進而增加養(yǎng)分吸收能力。同時，氮肥還能促進根系的生長，增加根系對水分和養(yǎng)分的吸收能力，為甘蔗的正常生長提供充足的營養(yǎng)支持。

②生長中期。在這個階段，甘蔗對磷的需求較大甘蔗的生長速度較快，養(yǎng)分需要量也相應增加。磷肥能夠促進根系的發(fā)育，增加根毛的數(shù)量和長度，從而提高根系的吸收面積和吸收能力。良好的根系發(fā)育能夠增強甘蔗的抗逆能力，提高其對水分和養(yǎng)分的吸收效率。適量施用磷肥可以滿足甘蔗對磷的需求，確保其充分吸收養(yǎng)分，促進植株的生長和發(fā)育。同時，磷肥還能提高甘蔗的抗逆性，增強其對病蟲害的抵抗能力，提高產(chǎn)量和品質。

③生長后期至成熟期。在生長后期至成熟期階段，甘蔗的產(chǎn)量和品質形成的關鍵時期。適量施用鉀肥可以滿足甘蔗對鉀的需求，提高甘蔗的抗逆性，增強其對干旱、高溫、病蟲害等逆境的抵抗能力。同時，鉀肥還能促進甘蔗的光合作用，提高光能利用效率，增加養(yǎng)分轉運和積累，進而提高甘蔗的產(chǎn)量和品質。

（2） 施肥配比

①土壤測試。在施用前進行土壤測試，根據(jù)測試結果合理確定施用劑量。通過土壤測試，可以了解土壤中各種養(yǎng)分的含量和pH值等信息，從而合理確定施肥劑量。根據(jù)土壤測試結果，可以知道土壤中是否存在養(yǎng)分缺乏或過多的情況，進而調(diào)整施肥方案，確保甘蔗能夠得到充分的養(yǎng)分供應。

②生物炭和炭基肥的施用。其劑量應根據(jù)土壤類型、甘蔗品種和生長階段等因素進行調(diào)整。例如，貧瘠的沙質土壤可能需要施用較多的生物炭和炭基肥來改善土壤肥力，而肥沃的壤土則需要施用較少的生物炭和炭基肥即可。

③氮、磷、鉀肥的配比。一般來說，甘蔗對氮、磷、鉀的需求比例為4：1：2。根據(jù)土壤養(yǎng)分含量和甘蔗的生長需求，可以根據(jù)這個比例進行施肥，保證甘蔗各種營養(yǎng)元素的供給平衡。

（3） 施用方式

①生物炭和炭基肥的施用方式。可以通過不同的施用方式應用于甘蔗栽培中。常見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適用于小面積的甘蔗種植，可以直接將生物炭或炭基肥均勻撒在甘蔗生長區(qū)域的土壤表面。然后，通過耕作或灌溉等方式，將肥料與土壤混合，使其充分接觸并滲透到根系區(qū)域。這樣可以提供土壤所需的有機質和養(yǎng)分，促進甘蔗的生長和發(fā)育。其次，混合施用適用于大面積的甘蔗種植，可以將生物炭或炭基肥與其他肥料混合使用。在施用前，將生物炭或炭基肥與氮、磷、鉀等其他肥料進行充分混合，然后均勻撒施在甘蔗生長區(qū)域的土壤表面。通過耕作或灌溉等方式，使混合肥料與土壤充分混合，以提供全面的養(yǎng)分供給，促進甘蔗的生長和發(fā)育。此外，基肥施用適用于甘蔗種植前的準備階段。在甘蔗種植前，將適量的生物炭或炭基肥均勻撒在整個田地上，并與土壤進行充分混合。這樣可以為土壤提供有機質和養(yǎng)分，改善土壤結構和肥力，為甘蔗的生長提供良好的基礎。

②氮、磷、鉀等其他肥料的施用方式。首先，是基肥施用。在甘蔗種植前，將適量的氮、磷、鉀等肥料均勻撒在整個田地上，并與土壤進行充分混合。這樣可以提供甘蔗種子和幼苗所需的養(yǎng)分，促進根系的發(fā)育和植株的生長。其次，追肥施用。在甘蔗生長過程中，根據(jù)甘蔗的生長需求，在不同生長階段適時追加氮、磷、鉀等肥料。例如，在甘蔗生長期間，可以在田間進行追肥施用，或者通過灌溉水中添加肥料來進行追肥。這樣可以滿足甘蔗不同階段的養(yǎng)分需求，促進植株的生長和產(chǎn)量。最后，葉面施用。在甘蔗生長過程中，可以通過葉面噴施氮、磷、鉀等肥料來補充植株的養(yǎng)分需求。葉面施肥可以提高養(yǎng)分利用效率，減少養(yǎng)分損失，促進甘蔗的生長和發(fā)育。

3、灌溉與田間管理

（1）灌溉管理

甘蔗對水分需求較高，因此合理的灌溉管理對于甘蔗的生長和產(chǎn)量至關重要。在灌溉方面，需要注意以下幾點：首先是灌溉時間，應根據(jù)土壤濕度和氣候條件合理選擇灌溉時間，避免甘蔗長時間處于干旱或過濕的狀態(tài)。其次是灌溉量，根據(jù)甘蔗生長階段和土壤水分狀況，確定合理的灌溉量。要避免過量灌溉，以免造成土壤積水和根部缺氧。最后是灌溉方式，可以采用噴灌、滴灌或地面灌溉等方式進行灌溉，根據(jù)具體情況選擇合適的灌溉方式。

（2） 田間管理

良好的田間管理可以提供良好的生長環(huán)境，促進甘蔗的生長和發(fā)育。首先進行雜草控制，及時清除田間雜草，以減少對甘蔗生長的競爭和營養(yǎng)的消耗。可以采用機械除草或化學除草的方式進行雜草控制。其次是追肥，根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況和甘蔗生長需要，合理施肥。可以根據(jù)甘蔗的生長階段進行追肥，確保甘蔗獲得足夠的養(yǎng)分。最后，進行剪揭處理，定期進行甘蔗的剪揭處理，以保持甘蔗植株的健康生長。剪揭處理可以促進甘蔗分蘗和側芽的生長，增加產(chǎn)量。

4、甘蔗病蟲害防治

（1）品種選擇

選擇抗病蟲害的甘蔗品種是預防病蟲害的首要措施。通過選擇具有抗病蟲害性能的品種，可以減少病蟲害的發(fā)生和傳播，提高甘蔗的抗病蟲害能力。例如，選擇抗病毒、抗真菌、抗蟲害的品種，可以降低病蟲害對甘蔗的危害程度。

（2）定期監(jiān)測

定期巡視甘蔗田地，觀察病蟲害的發(fā)生情況。及時發(fā)現(xiàn)病蟲害問題，可以采取針對性的防治措施，避免病蟲害的擴散和損失。監(jiān)測可以通過目測、捕蟲燈、黃板、粘蟲球等方式進行，以便及早發(fā)現(xiàn)病蟲害的跡象。

（3） 噴藥防治

在甘蔗病蟲害發(fā)生的高峰期，可以采用化學藥劑進行噴藥防治。選擇合適的藥劑和劑量，按照正確的噴藥方法進行施藥，可以有效控制病蟲害的發(fā)生和傳播。噴藥時要注意安全使用農(nóng)藥，遵循使用說明，避免對環(huán)境和人體造成危害。首先是蟲害方面，可以使用氯氰菊酯、擬除蟲菊酯、乙醚菊酯以及擬除蟲菊酰胺，對甘蔗蚜蟲、甘蔗紅蜘蛛等害蟲有較好的殺蟲效果。其次是病害方面，可以使用廣譜殺菌劑多菌靈和噻菌靈，可用于防治甘蔗銹病、甘蔗紋枯病等真菌病害。使用氯酰菌酯和連菌唑，可用于防治甘蔗銹病、甘蔗紋枯病等真菌病害。此外，甘蔗病植物病毒是由病毒引起的病害，常見的有甘蔗黃矮病、甘蔗花葉病、甘蔗輪斑病等。病毒通常通過介體傳播，如蚜蟲、薊馬等昆蟲。可以采取物理防治措施，如設置黃板、粘蟲球等捕捉器具，減少病毒媒介者的數(shù)量。同時，也可以使用生物防治手段，如引入天敵昆蟲控制病毒媒介者的數(shù)量。或將病株隔離種植，避免病毒的傳播。可以采取間隔種植、隔離網(wǎng)等方法，減少病毒傳播的機會。對于已感染的甘蔗植株，及時將其移除并進行有效的處理，避免病毒的進一步傳播。

綜上所述，生物炭和炭基肥在甘蔗栽培中具有廣闊的應用潛力，能夠改良土壤結構、提高土壤肥力、促進甘蔗生長和增加產(chǎn)量。通過生物炭和炭基肥在甘蔗栽培中的應用，以及與其他甘蔗栽培技術相結合，能夠有效改善甘蔗栽培狀況提高產(chǎn)量。

（作者單位：537100 廣西貴港市農(nóng)業(yè)科學研究院）