甘蔗一個生產周期株高生長量與氣象因子的關系

吳炫柯，汪仁軍，馬冬晨，安佳君，黃 維，劉永裕，劉志平，姚裕群

（1柳州市農業(yè)氣象試驗站，廣西柳州 545003；2廣西壯族自治區(qū)柳州種畜場，廣西柳州 545003；3廣西壯族自治區(qū)氣象科學研究所，南寧 530022；4廣西科技大學，廣西柳州 545006）

0 引言

甘蔗是中國重要的糖料作物和經濟作物，也是廣西農業(yè)生產的優(yōu)勢特色作物[1]，甘蔗莖長是評價甘蔗生長優(yōu)劣及估測產量的最重要因素[2]，氣象因子影響甘蔗的萌發(fā)、分蘗、伸長、增粗、葉片的擴展[3]，以及甘蔗產量[4-5]，而莖伸長與氣象條件密切相關[6-7]，，針對這一問題，已有學者在中國廣西、海南及云南等甘蔗主要種植省份開展相關研究。吳炫柯等利用相關分析[8-9]和通徑分析[10]研究廣西柳州甘蔗莖旬伸長量和氣象因子的關系發(fā)現相對濕度是影響甘蔗莖伸長最重要的因子。蔣菊生等[11]研究發(fā)現降雨、積溫、日照時數對株高影響顯著。謝貴水等[12]利用通徑分析方法分析認為平均氣溫是主要影響因子，其他氣象因子大多通過平均氣溫而起作用，陳燕麗等[13]研究認為對新植蔗、宿根蔗莖伸長起直接正作用的主要因子均為最低氣溫、相對濕度、最高氣溫，起直接負作用的主要因子為平均氣溫、氣壓，積溫、降雨量則通過其他氣象因子起明顯的間接作用。國內甘蔗的生產周期一般3～4年，第一年宿根產量往往高于新植蔗，第二年宿根產量又低于新植蔗，但是有關氣象因子對甘蔗生產一個周期的研究未見文獻提及，因此有必要研究在甘蔗一個生產周期內氣象因子對株高生長的影響，以期為甘蔗智能化的發(fā)展提供可靠的理論依據，對促進廣西甘蔗生產具有重要的意義。

1 材料和方法

利用柳州市沙塘國家農業(yè)氣象試驗站一級站，2010—2012年甘蔗生長發(fā)育觀測資料，2010年新植蔗、2011—2012年宿根蔗與同期的每日氣象觀測資料數據（平均溫度、最高溫度、最低溫度、降水量、相對濕度、水氣壓、日照時數等）。試驗地段距氣候觀測場直線距離2.0 km，位于觀測場南面，海拔高度低于觀測場1 m，地下水位深度大于2 m，地段地形盆地，地勢平坦，面積為0.20 hm2，地段土壤質地類型為粘壤土、中性、肥力中等，甘蔗種植的品種為‘新臺糖22號’，種植規(guī)格行距100 cm，全年種植期內沒有進行灌溉管理，是雨養(yǎng)型蔗地，試驗地每年6月進入莖伸長期，11月上旬成熟，其他栽培管理按照當地平均產量進行。甘蔗高度數據測量：從甘蔗莖伸長期開始，在甘蔗試驗地設定4個觀測點，每一個觀測點連續(xù)固定甘蔗10株，總共40株，從甘蔗莖伸長當旬的旬末開始測定，測量方法為從地面測量至最高展開葉片的肥厚帶處。

從甘蔗莖伸長期開始，統(tǒng)計每一旬氣象觀測資料數據（旬平均溫度、旬平均最高溫度、旬平均最低溫度、旬累計降水量、旬平均相對濕度、旬平均水氣壓、旬累計日照時數等），以旬氣象觀測資料數據為自變量、各旬生長量為因變量進行相關分析，采用Excel數據統(tǒng)計分析軟件。

2 結果與分析

2.1 甘蔗旬伸長量與旬降水量的關系

從圖1可以看出，旬甘蔗伸長量與旬降水量有較好的對應關系，旬降水量上升，甘蔗旬伸長量也隨之上升，旬降水量下降，甘蔗旬伸長量也隨之下升，從3年甘蔗旬伸長量可知，每一年甘蔗伸長量具有2個明顯波峰和2個波谷，其中6—7月和8月下旬至9月上旬為波峰，8月上中旬和10月中旬之后為波谷。2005年新植蔗從6月下旬開始至8月上旬，甘蔗旬伸長從23 cm/旬，逐步下降到8 cm/旬，隨后繼續(xù)上升，至8月31日甘蔗旬伸長又達到24 cm/旬；第一年宿根蔗在7月20日旬伸長達到最高位29 cm/旬，隨后逐漸下降至8月10日為16 cm/旬，隨后上升至8月20日次高點為23 cm/旬，隨后繼續(xù)下降至9月10日為4 cm/旬；第二年宿根蔗波峰比新植蔗和第一年宿根蔗均低，7月10日和8月31日波峰為19～20 cm/旬，8月10日波谷為6 cm/旬。

圖1 一個生產周期甘蔗旬伸長量與旬降水量的關系

2.2 甘蔗旬伸長量與旬平均溫度的關系

從圖2可以看出，旬甘蔗伸長量與旬平均溫度的關系，大體上是，隨著旬平均溫度的上升，甘蔗旬伸長量也隨之上升，后期隨著旬平均溫度的下降，甘蔗旬伸長量也隨之下升。在甘蔗快速伸長的6—9月份，旬平均溫度與甘蔗莖伸長的影響規(guī)律性不明顯，到了甘蔗伸長的后期，隨著旬平均溫度下降，甘蔗旬伸長量也隨之下降，隨著旬平均溫度的反彈上升，甘蔗旬伸長量也隨之反彈上升。在新植蔗10月31日測定甘蔗旬伸長量為0，旬平均溫度也降至較低為19.1℃，隨后至11月10日上升至23.7℃，甘蔗旬伸長量為3 cm。第一年宿根蔗從9月30日到11月10日，隨著旬平均溫度的下降和溫度的反彈上升，最后逐步下降，甘蔗旬伸長量曲線也隨之下降上升最后逐步下降。第二年宿根蔗也出現類似的規(guī)律。

圖2 一個生產周期甘蔗旬伸長量與旬平均溫度的關系

2.3 甘蔗旬伸長量與旬平均日照時數的關系

從圖3可以看出，旬甘蔗伸長量與旬平均日照時數的關系，隨著旬平均日照時數上升，甘蔗旬伸長量也隨之下降，特別是9月份以后，大體上是旬平均日照時數峰值對應旬伸長量低值，特別是9月份以后。如在新植蔗方面8月10日旬平均日照時數為6.9 h，為7月下旬到8月下旬的峰值，甘蔗旬伸長量則為8月上中旬的最低值，甘蔗旬伸長量為8 cm。第一年宿根蔗9月30日旬平均日照時數為8.6 h，甘蔗旬伸長量為1 cm；第二年宿根蔗9月10日旬平均日照時數為2.5 h，甘蔗旬伸長量為20 cm，9月20日旬平均日照時數為7.9 h，甘蔗旬伸長量下降到15 cm，10月20日旬平均日照時數為7.4 h，甘蔗旬伸長量下降到只要2 cm。

圖3 一個生產周期甘蔗旬伸長量與旬平均日照時數的關系

2.4 不同氣象因子與甘蔗旬伸長量的相關關系

從表1可知除了旬平均日照時數與甘蔗旬伸長量相關不顯著外，其他氣象因子與甘蔗的旬伸長量關系密切，并且達到顯著或極顯著水平。特別是3年甘蔗旬伸長量、第一年宿根蔗、第二年宿根蔗與各氣象因子均達到極顯著水平，新植蔗旬伸長量與日最高氣溫、旬平均日照時數呈正相關關系，沒有達到顯著水平，與日平均氣溫和20:00—20:00時降水量呈顯著的正相關關系，與旬平均最低氣溫、旬平均水汽壓、旬平均相對濕度呈極顯著的正相關關系。

表1 不同氣象因子與甘蔗旬伸長量的相關關系

3 討論與結論

甘蔗是C4作物，達到莖伸長期后發(fā)甘蔗生長發(fā)育最旺，表現為發(fā)大根、開大葉、長大莖，此時蔗莖伸長的速度決定甘蔗產量水平，通過分析發(fā)現在一個生產周期內，甘蔗的生長發(fā)育與自然環(huán)境中的氣象因子關系密切，特別是與自然界的降水量，這與前人的研究一致[8-9]，甘蔗伸長量與旬降水量有較好的對應關系，該旬降雨量大，甘蔗旬伸長量就高，在廣西柳州試驗地的氣候背景下，甘蔗的旬伸長量出現兩個峰值，一個在甘蔗莖伸長期的前期，一個是甘蔗生長的中后期，與當地降水規(guī)律重合，通過相關性分析，氣象中的水分因子，降水量、相對濕度、旬平均水汽壓與新植蔗、第一年宿根蔗和第二年宿根蔗旬伸長量呈顯著或者極顯著的正相關關系，說明水分因子是決定甘蔗高度的決定氣象因子。甘蔗與平均溫度的關系是在莖伸長的前期，隨著旬平均溫度的上升，甘蔗伸長量也隨之上升，后期隨著旬平均溫度的下降，甘蔗旬伸長量也隨之下降，通過相關性分析，旬平均溫度與新植蔗旬伸長量呈正相關關系，但是不顯著，與第一年宿根蔗和第二年宿根蔗旬伸長量呈顯著的正相關關系。日照時數與旬甘蔗伸長量的關系，隨著旬平均日照時數上升，甘蔗旬伸長量也隨之下降，特別是9月份以后，大體上是旬平均日照時數峰值對應旬伸長量低值，通過相關性分析旬平均日照時數與新植蔗、第一年宿根蔗和第二年宿根蔗相關性不顯著，這與前人的研究一致。廣西目前按照《優(yōu)勢農產品區(qū)域布局規(guī)劃》在進行甘蔗雙高基地建設，要提高甘蔗的產量，在廣西氣候的背景下，需要完善和加大水利設施建設，保證在甘蔗快速生長的季節(jié)，能夠獲得穩(wěn)定的灌溉水源，2020年廣西6—8月大部分蔗區(qū)無雨日數40～60天，導致蔗區(qū)旱情發(fā)生發(fā)展，坡地甘蔗受害嚴重，經過調查旱情嚴重的甘蔗比有灌溉條件的甘蔗株高矮約1 m，蔗莖小約5 mm，嚴重影響甘蔗產量的提高。