蔗田農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

譚裕模，黎煥光，許樹寧，劉 斌，江澤普，韋廣潑

（1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，南寧 530007；2.廣西甘蔗研究所，南寧 530007）

傳統(tǒng)上農(nóng)民經(jīng)常為了田間操作上的方便把砍收甘蔗后留在蔗地的蔗葉燒掉，至少會(huì)造成大量養(yǎng)分的損失，還容易引起火災(zāi)。根據(jù)研究，不同品種的鮮蔗葉的葉片系數(shù)一般在25%左右，按照廣西全區(qū)2007～2008榨季平均單產(chǎn)78t計(jì)，每公頃留下的半干的蔗葉約12～15t，全廣西年種植面積100萬(wàn)hm2計(jì)，每年留下的鮮蔗葉達(dá)1170萬(wàn)t，折干物質(zhì)蔗葉315萬(wàn)t被燒掉，造成每年約相當(dāng)于5.86萬(wàn)t尿素，8.19萬(wàn)t鈣鎂磷肥和52.86萬(wàn)t氯化鉀的損失。

中國(guó)有悠久的種蔗歷史，化學(xué)肥料發(fā)明和使用之前，全部依賴于有機(jī)肥，甘蔗收獲后留在田間的廢棄物如蔗葉和葉鞘的資源化再利用還田較早就已經(jīng)得到應(yīng)用，有增施有機(jī)肥，田間秸稈通過墊豬欄、堆漚成堆肥間接還田和直接還田的習(xí)慣和傳統(tǒng)，蔗葉還田對(duì)改良土壤肥力有明顯的增產(chǎn)作用。但是近30年來廣西大部分蔗區(qū)的耕作制度發(fā)生了較大的變化，隨著廣西種蔗面積的擴(kuò)大和蔗地利用率的提高，大部分的蔗地都是采用連續(xù)多年連作甘蔗，有的蔗地連作年限長(zhǎng)達(dá)20年以上，蔗地肥力得不到恢復(fù)；商品化肥特別是專用復(fù)合肥的應(yīng)用給蔗農(nóng)生產(chǎn)帶來了很大效益和便利，而對(duì)蔗葉還田的改土肥田作用缺乏認(rèn)識(shí)，很多蔗農(nóng)把收獲后留下的蔗葉焚燒干凈，結(jié)果造成大量的養(yǎng)分的損失，部分蔗區(qū)的土壤肥力明顯退化，特別是有機(jī)質(zhì)含量下降，土壤容重變大，粘結(jié)，不但造成土地耕翻和整地培土等作業(yè)困難，而且由于土壤通氣不良對(duì)蔗根生長(zhǎng)不利，排水不暢。如果長(zhǎng)期焚燒蔗葉，導(dǎo)致養(yǎng)分的損失，對(duì)蔗地的生態(tài)養(yǎng)分平衡、培肥地力均不利，將可能造成蔗地越種越瘦，連作產(chǎn)量越種越低，不利于甘蔗的可持續(xù)發(fā)展。要做強(qiáng)做大廣西的蔗糖業(yè)，必須在穩(wěn)定現(xiàn)有的種植面積的基礎(chǔ)上，通過改良土壤，逐步提高土壤肥力，提高單位面積的產(chǎn)量和蔗糖分含量。

多年來，對(duì)于蔗葉還田有過不少的研究，取得了一定的結(jié)果。蔗葉還田可以提高產(chǎn)量和改良土壤結(jié)構(gòu)（韋衍標(biāo)，2004；梁武業(yè)，周恒獻(xiàn)，2006；張艷蘭，2008；宋日云；陳超君，2008）；在蔗葉還田方法上，采用機(jī)械碎后還田，效果較好（汪劉一；呂有界，2006；李明功，2003；梁兆新，曾伯勝，2004）。有研究認(rèn)為，蔗葉還田配合施用化肥和農(nóng)家肥效果更好（張艷蘭，2008；江澤普；韋廣潑2008；譚裕模，王倫旺，2002）。但是這些研究的年限較短，對(duì)于長(zhǎng)期蔗葉還田對(duì)連作蔗田肥力的量化影響缺乏研究。對(duì)蔗田對(duì)增加肥力的影響多年的實(shí)踐表明，蔗葉還田由于有利于增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高各種土壤養(yǎng)分含量指標(biāo)，改善土壤生物環(huán)境和土壤結(jié)構(gòu)，對(duì)甘蔗的長(zhǎng)年連作的可持續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)具有非常重要的理論和實(shí)踐意義。筆者等為解決廣西大部分蔗地超長(zhǎng)年限的連作制度的土壤肥力培育問題，通過多年的觀察和試驗(yàn)，研究了多年的連續(xù)蔗葉還田對(duì)土壤肥力的影響的變化趨勢(shì)以及對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)度，以期通過蔗葉還田促進(jìn)蔗田養(yǎng)分的良性循環(huán)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

供試甘蔗品種：ROC22、ROC16、臺(tái)引 28、04-32、桂 02-208、桂 02-251、桂 02-237、桂 02-467 共 8 個(gè)品種。試驗(yàn)點(diǎn)：廣西甘蔗研究所甘蔗試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)；廣西農(nóng)墾西江農(nóng)場(chǎng)；廣西農(nóng)墾紅河農(nóng)場(chǎng)。研究時(shí)間：2000～2008年。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 蔗葉還田試驗(yàn) （1）甘蔗植株葉片養(yǎng)分殘留的研究。本研究分別測(cè)定不同甘蔗品種不同葉位葉片自然干枯條件下的氮磷鉀養(yǎng)分的殘留量，在1.1所述3個(gè)試驗(yàn)地點(diǎn)測(cè)定不同甘蔗品種不同葉位的養(yǎng)分殘留量。（2）蔗地經(jīng)過多年蔗葉還田后的土壤養(yǎng)分含量實(shí)地取樣監(jiān)檢。本研究的蔗葉還田方法全部是通過機(jī)械粉碎后直接還田，從2000～2008年共9年連續(xù)3年新植3年宿根還田。按照各年份的甘蔗產(chǎn)量計(jì)算，每年留下的蔗葉鮮重為12～15t/hm2，平均折干物質(zhì)約7950kg，分別在2000、2002、2007和2008年檢測(cè)土壤的養(yǎng)分含量和化學(xué)特性。（3）對(duì)蔗地蔗葉還田后的增產(chǎn)效應(yīng)及經(jīng)濟(jì)效益分析。

1.2.2 取樣 （1）蔗地土壤的取樣，按每田塊5點(diǎn)取樣法，把樣品集中于田邊拌勻再按對(duì)角法取樣，每樣品約1000g土，在室內(nèi)晾干待測(cè)。（2）甘蔗葉片的取樣，在甘蔗生長(zhǎng)前期、中期和后期分別取5株甘蔗的第1～5葉，第6～10葉，第11～15葉，第16～20葉，每品種取樣分為4個(gè)樣。樣品帶回廣西農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所化驗(yàn)室分析。

1.2.3 檢測(cè) （1）土樣的分析，全氮檢測(cè)根據(jù)GB7173-87標(biāo)準(zhǔn)；全磷檢測(cè)按GB9837-88標(biāo)準(zhǔn)；全鉀檢測(cè)按GB9836-88標(biāo)準(zhǔn)；速效氮檢測(cè)按《土壤分析技術(shù)規(guī)范》中的堿解擴(kuò)散法；速效磷檢測(cè)按NY/T148-1990標(biāo)準(zhǔn)；速效鉀檢測(cè)按《土壤分析技術(shù)規(guī)范》中乙酸銨提取-火焰光度法；有機(jī)質(zhì)檢測(cè)按《土壤分析技術(shù)規(guī)范》中重鉻酸鉀容量法；pH的檢測(cè)按《土壤分析技術(shù)規(guī)范》電位法。（2）甘蔗葉片的分析，全氮：H2SO4-H2O2消煮-蒸餾法；全磷：H2SO4-H2O2消煮-鉬銻抗比色法；全鉀：H2SO4-H2O2消煮-火焰光度計(jì)法；全鈣、鎂、鋅：灰化-鹽酸溶解-原子吸收光譜法；全硫：硫酸鋇比濁法；全硅：鉬藍(lán)比色法。

1.2.4 施肥試驗(yàn) 2006年試驗(yàn)地在廣西甘蔗研究所25號(hào)地，甘蔗品種為ROC22號(hào)，新植。設(shè)正常施肥和空白不施肥兩個(gè)處理：正常施肥處理為公頃施豐嶺牌25%（13-5-7）復(fù)合肥1500kg，分別作分蘗肥和拔節(jié)肥各施 750kg；尿素 600kg，苗期追施 150kg，拔節(jié)肥追施450kg。空白處理為不施肥。田間管理與常規(guī)一樣。2007年試驗(yàn)在3號(hào)地，上年每公頃已施了45t濾泥，甘蔗品種為ROC22號(hào)，新植。正常施肥：公頃施豐嶺牌25%（13-5-7）復(fù)合肥2925kg，其中基肥施975kg，中培土施 750kg，大培土施 1200kg。空白處理為不施肥。

表1 不同甘蔗品種葉莖比例

2 結(jié)果與分析

2.1 甘蔗葉莖比例和養(yǎng)分殘留量分析

在檢測(cè)葉莖比例時(shí)，蔗地比較干旱，青葉數(shù)只有4～5葉，所以葉莖率比較低。表1中3個(gè)不同甘蔗品種的半干蔗葉的葉莖比例最高是臺(tái)引28，葉莖率平均為16.67%；04-32為13.52%；ROC22為12.94%；3個(gè)品種平均葉莖比為14.60%，按照單產(chǎn)78t/hm2原料蔗計(jì)算，每公頃平均半干蔗葉殘留量為11385kg，按每公頃7395kg干物質(zhì)計(jì)，每公頃殘留的養(yǎng)分總量見表2。

表2 不同甘蔗品種不同葉位各養(yǎng)分含量

2.2 蔗葉還田土壤的養(yǎng)分含量變化

通過2000～2008年9個(gè)季節(jié)的連續(xù)蔗葉還田對(duì)土壤養(yǎng)分含量變化是十分明顯的，結(jié)果（表3）表明，從總體上，土壤有機(jī)質(zhì)含量，氮、磷、鉀三大元素的含量和速效含量均呈明顯增加的趨勢(shì)，其中土壤有機(jī)質(zhì)含量3.32g/kg，折合每年提高0.42g/kg；三大元素中，增加幅度最大的是鉀，全鉀提高0.408個(gè)百分點(diǎn)，增幅達(dá)到43.3%相對(duì)值；速效鉀也分別提高了40.13mg/kg和50.7%相對(duì)值。全氮提高不多，但速效氮含量提高了28.87mg/kg，占相對(duì)值為31.9%；全磷和速效磷變化水平都較低，速效磷只提高了5.97mg/kg，占相對(duì)值的16.7%。

表3 2000～2008年各年份檢測(cè)土壤的養(yǎng)分含量結(jié)果

2.3 甘蔗產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量變化關(guān)系

結(jié)果（表4）表明，過去10多年的甘蔗單位面積產(chǎn)量在不同年份有較大的波動(dòng)，盡管多年來施肥水平都是統(tǒng)一的施肥量，即是每公頃施用氮、磷、鉀含量比例為13∶5∶7的復(fù)合肥 1500kg， 另施尿素 600kg，主要由于各年份的氣候變化較大，特別是受秋季雨量的影響，其次是各年份試驗(yàn)圃的種植品種和比例也不一樣；再次是2000年以前試驗(yàn)場(chǎng)每年均有約1/4的面積用水稻或香蕉輪作，使土壤得到適當(dāng)?shù)幕謴?fù)；另外，各田塊之間的肥力水平也有較大的差異，過去的10年，單產(chǎn)的變化基本上是每?jī)赡暧幸恍「?dòng)，但從10多年的總趨勢(shì)來看，特別是2007年的單位面積產(chǎn)量有較大的提高，創(chuàng)歷史最高水平，這至少可表明土壤肥力的改善為甘蔗的可持續(xù)高產(chǎn)提供了保障，蔗葉還田與甘蔗的增產(chǎn)有密切的關(guān)系。

2.4 施肥對(duì)甘蔗產(chǎn)量的影響

2006～2007年進(jìn)行空白試驗(yàn)，2006年空白試驗(yàn)不施任何肥料的條件下，甘蔗產(chǎn)量可達(dá)到76545kg/hm2，僅比公頃施用豐嶺牌25%（13-5-7）復(fù)合肥1500kg，減產(chǎn)10695kg，降幅為2.26%。2007年空白試驗(yàn)不施任何肥料的條件下，甘蔗產(chǎn)量可達(dá)到114675kg/hm2，僅比公頃施用豐嶺牌25%（13-5-7）復(fù)合肥 2925kg，減產(chǎn) 8430kg，降幅為 6.34%。以上結(jié)果表明，目前甘蔗試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)的土壤肥力有達(dá)到單產(chǎn)75～105t/hm2以上的水平。

表5 各年份蔗莖平均產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量變化關(guān)系

2.5 各養(yǎng)分參數(shù)的變化與甘蔗產(chǎn)量的關(guān)系

試圖通過對(duì)最初蔗葉還田的頭兩年1999年和2001年，以及蔗葉還田9年后的最近兩年即2006年和2007年的土壤養(yǎng)分對(duì)甘蔗產(chǎn)量的回歸分析，探索各元素不同含量水平對(duì)甘蔗產(chǎn)量影響（表5、表6）。這些結(jié)果可能對(duì)甘蔗的需肥規(guī)律的認(rèn)識(shí)有所幫助。

表6 土壤養(yǎng)分含量對(duì)甘蔗產(chǎn)量回歸參數(shù)的簡(jiǎn)單估計(jì)

2.6 蔗葉還田成本和效益估算

目前廣西進(jìn)行蔗葉還田最主要的方法有機(jī)械粉碎后還田和隔行集中自然覆蓋還田兩種方法。機(jī)械粉碎后還田法的效果較好，但需要機(jī)械和燃料成本較高。隔行集中自然覆蓋還田法操作成本較低，但需要投入一定的人工，操作麻煩。蔗葉需要較長(zhǎng)時(shí)間才能腐爛，而且一般只在宿根蔗栽培時(shí)采用該技術(shù)。兩種技術(shù)的成本和效益估算見表7。

表4 1996～2007年廣西甘蔗研究所試驗(yàn)場(chǎng)甘蔗面積與產(chǎn)量

表7 兩種蔗葉還田技術(shù)效益分析

3 分析與討論

3.1 不同品種收獲后田間殘留物

3個(gè)品種的葉片殘留量有較大的差別，臺(tái)引28號(hào)和04-32的葉片較寬，葉莖比率較大，而ROC22葉片較窄，葉莖比率較小。在本研究初步測(cè)定的3個(gè)品種平均葉莖比率為14.60%。折算平均干物質(zhì)量為7395kg/hm2，殘留在田間的每公頃全氮、全鉀和全磷量分別為36.60kg、3.75kg和17.25kg。對(duì)于不同地點(diǎn)，不同年份的殘留量還需繼續(xù)研究。

3.2 蔗葉還田對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

廣西甘蔗經(jīng)過連續(xù)9年的機(jī)械粉碎蔗葉還田，土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)都有明顯的改良和提高，本試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果，土壤有機(jī)質(zhì)含量，氮、磷、鉀三大元素的全量和速效含量均全面呈明顯增加的趨勢(shì)，其中土壤有機(jī)質(zhì)含量增加3.32g/kg，折合每年提高0.42g/kg，按照每公頃土壤200000kg計(jì)，相當(dāng)于每年每公頃遞增土壤有機(jī)質(zhì)含量1245kg，對(duì)照于每年留在蔗地上蔗葉干重約為7395kg來比，經(jīng)過腐爛部分養(yǎng)分被作物吸收并分解礦質(zhì)化過程后，每年有1/5的有機(jī)質(zhì)剩余是有可能的。三大元素中，增加幅度最大的是鉀，全鉀提高0.408個(gè)百分點(diǎn)，增幅達(dá)到43.3%相對(duì)值。如果按這一結(jié)果，相當(dāng)于每公頃增加了約12t的K2O，這與施肥和其它有機(jī)肥有關(guān)。速效鉀也分別提高了40.13mg/kg絕對(duì)值和50.7%相對(duì)值。雖然全氮提高不多，但速效氮含量提高了28.87mg/kg，相對(duì)值為31.9%，說明供氮能力大大提高；全磷和速效磷變化水平都較低，速效磷只提高了16.7%。這表明通過蔗葉還田至少可大大降低鉀肥和氮肥的應(yīng)用，至于降低的具體數(shù)值仍需繼續(xù)探討。

3.3 蔗葉還田的增產(chǎn)效果和實(shí)踐意義

過去的10年，廣西甘蔗研究所每年的原料蔗的單產(chǎn)盡管有較大的變化，這與氣候、品種等因素有關(guān)，但從總趨勢(shì)來看，特別是2007年的單位面積產(chǎn)量有較大的提高，創(chuàng)歷史最高水平，這表明與土壤的肥力的改善為甘蔗的高產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件，與蔗葉還田有直接關(guān)系。另外，由于土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，土壤中部分未完全腐爛的蔗葉使得土壤疏松，通氣性得到改善，植株根系生長(zhǎng)環(huán)境大大改善。經(jīng)過9年的實(shí)踐，土壤肥力增加，實(shí)踐的效果十分明顯，農(nóng)場(chǎng)職工對(duì)于蔗葉還田措施從2000年開始實(shí)施時(shí)的思想抵觸和實(shí)施上的被動(dòng)轉(zhuǎn)變成為目前的大力支持和主動(dòng)的實(shí)施，并從實(shí)踐中得到了實(shí)惠。表明只要采用適當(dāng)?shù)恼崛~還田技術(shù)并合理施肥，即使是長(zhǎng)年連作也不會(huì)引起蔗田的肥力下降。

3.4 蔗葉還田的成本和效益

蔗葉還田可以在當(dāng)造獲得良好的回報(bào)，蔗葉還田除了當(dāng)造可獲得180～210元/hm2的經(jīng)濟(jì)效益之外，更重要的還有使土壤環(huán)境進(jìn)入良性的生態(tài)循環(huán)。既可以獲得增產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益，降低生產(chǎn)成本，又可以減少對(duì)礦物資源的消耗，具有多重良好的社會(huì)效益。

[1]方炳南，駱昌芳，何惠芳，等.低丘紅壤蔗園秸稈還田的效果試驗(yàn)[J].甘蔗糖業(yè)，1995（3）：8-11.

[2]王華明.甘蔗殘葉堆漚還田試驗(yàn)總結(jié)[J].廣西蔗糖，2004（4）：9-10.

[3]韋衍標(biāo).蔗葉還田配施化肥在赤紅土蔗地上的效應(yīng)研究[J].廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004（2）：127-129.

[4]江澤普，韋廣潑，蘇天明，等.赤紅壤蔗地土壤酸緩沖性能與調(diào)控研究[J].廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（3）：335-339.

[5]何春林，陳彪.蔗葉過腹還田對(duì)甘蔗生長(zhǎng)及土壤性狀的影響[J].中國(guó)糖料1997（4）：12-16.

[6]宋日云，陳超君，孫少華，等.蔗葉還田方法對(duì)宿根蔗地一些土壤肥力因素的效應(yīng)研究[J].廣西蔗糖,2008（1）：18-19.

[7]張艷蘭.蔗葉循環(huán)利用改良土壤理化性狀[J].廣西熱帶農(nóng)業(yè),2008（2）：28-29.

[8]李明功.甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化種植高產(chǎn)技術(shù)簡(jiǎn)介[J].農(nóng)機(jī)推廣與安全，2003（1）：29.

[9]汪劉一，呂有界，唐艷芹，等.遙控蔗葉切斷還田機(jī)設(shè)計(jì)研究[J].農(nóng)機(jī)化研究,2006（9）,87-89.

[10]林姣艷，黃朱業(yè)，覃莉莎.蔗葉還田與焚燒對(duì)改良土壤效果試驗(yàn)[J].廣西蔗糖,2005（3）：18-20.

[11]梁兆新，曾伯勝，古梅英，等.甘蔗蔗田碎葉技術(shù)及效益分析[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2004（3）：23-25.

[12]梁武業(yè)，周恒獻(xiàn).蔗地實(shí)施“機(jī)耕粉碎蔗葉還田”試驗(yàn)示范總結(jié)[J].廣西蔗糖，2006（3）：25-27.

[13]黃春紅，唐章亮，文慕芬.瑞萊特微生物催腐劑在甘蔗葉中的腐熟試驗(yàn)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2008（11）：188-189.

[14]譚裕模，王倫旺，王天算，等.固氮甘蔗品種RB72-454田間肥料敏感試驗(yàn)[J].廣西蔗糖,2002（1）：12-15.