生物炭和炭基肥在甘蔗栽培中的應(yīng)用潛力研究

黃立平　冼進(jìn)強(qiáng)　朱萬升　岑延新　何志強(qiáng)

本文旨在探討生物炭和炭基肥在甘蔗栽培中的應(yīng)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(jìn)行介紹，以及對生物炭和炭基肥在甘蔗栽培技術(shù)中的應(yīng)用策略進(jìn)行探討。可以看出，生物炭和炭基肥能夠顯著改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，促進(jìn)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(shù)策略具有重要意義。

甘蔗是一種重要的經(jīng)濟(jì)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(zhì)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(guān)注生物炭和炭基肥的應(yīng)用潛力。本文將通過對生物炭和炭基肥的概念和特性進(jìn)行介紹，探討其在甘蔗栽培中的應(yīng)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(zhì)，它是由富含碳的生物質(zhì)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(zhì)經(jīng)過高溫處理，除去其中的水分和有機(jī)物質(zhì)，最終留下一種黑色的炭質(zhì)物質(zhì)。生物炭含有豐富的碳素，并展現(xiàn)出強(qiáng)烈的芳香化屬性，同時還維持了生物質(zhì)的優(yōu)良孔隙構(gòu)造。由于這種特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)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(jī)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(chǔ)上，根據(jù)不同地區(qū)的土地特性、不同作物的生長特點(diǎn)和科學(xué)的施肥原理，添加有機(jī)物或無機(jī)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(jī)肥料混合，可以充分發(fā)揮生物炭和有機(jī)肥料的優(yōu)勢，達(dá)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(dú)特的物理和化學(xué)屬性，它們在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)方面起著至關(guān)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(hù)提供了強(qiáng)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(shí)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(jìn)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(jī)物質(zhì)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(jī)質(zhì)也能夠?yàn)槲⑸锾峁B(yǎng)分，促進(jìn)微生物的繁殖。有機(jī)質(zhì)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(chǔ)上，通過加入其他營養(yǎng)元素和微生物菌種，從而進(jìn)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(jìn)一步促進(jìn)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(jìn)作用。

1、 它們能夠?yàn)楦收崽峁┴S富的養(yǎng)分。生物炭和炭基肥中富含的有機(jī)質(zhì)和微量元素能夠?yàn)楦收崽峁┧璧臓I養(yǎng)元素，如氮、磷、鉀等。這些養(yǎng)分能夠促進(jìn)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?jǐn)z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(zhì)，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(hù)，同時也提高了甘蔗的抗逆性，使其能夠更好地適應(yīng)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(zhì)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(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)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(jìn)而提高了甘蔗的產(chǎn)量。在生物炭的基礎(chǔ)之上，炭基肥進(jìn)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(jìn)土壤中的微生物環(huán)境，促進(jìn)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(shù)及生物炭和炭基肥在其中的應(yīng)用

1、土壤管理

合理的土壤管理是確保甘蔗高產(chǎn)的基礎(chǔ)。通過采取一系列措施，如改善土壤結(jié)構(gòu)、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(jìn)其健康生長和發(fā)育。

（1）改善土壤結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)。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(qiáng)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(jìn)行消毒，以減少土壤病害的發(fā)生。

（2）可以采用有機(jī)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(fù)和改良。

2、施肥技術(shù)

科學(xué)合理的施肥技術(shù)是實(shí)現(xiàn)甘蔗高產(chǎn)的關(guān)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(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)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(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)靥砑拥?、磷、鉀這幾種肥料，以便更好地促進(jìn)甘蔗的整體生長和發(fā)育；在甘蔗達(dá)到成熟階段時，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)靥砑恿缀外浄?，以便提升甘蔗的產(chǎn)出和質(zhì)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(diǎn)，改善土壤環(huán)境，促進(jìn)甘蔗的生長和發(fā)育。主要包括三個方面：

（1） 施用時機(jī)

①生長初期。一般來說，生物炭和炭基肥的最佳施用時機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)其生長和發(fā)育。氮肥能夠促進(jìn)葉片的綠色合成，增加葉面積，提高光合作用效率，進(jìn)而增加養(yǎng)分吸收能力。同時，氮肥還能促進(jìn)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(yīng)增加。磷肥能夠促進(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(qiáng)其對病蟲害的抵抗能力，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。

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(zhì)形成的關(guān)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(qiáng)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(jìn)甘蔗的光合作用，提高光能利用效率，增加養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)和積累，進(jìn)而提高甘蔗的產(chǎn)量和品質(zhì)。

（2） 施肥配比

①土壤測試。在施用前進(jìn)行土壤測試，根據(jù)測試結(jié)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(jié)果，可以知道土壤中是否存在養(yǎng)分缺乏或過多的情況，進(jìn)而調(diào)整施肥方案，確保甘蔗能夠得到充分的養(yǎng)分供應(yīng)。

②生物炭和炭基肥的施用。其劑量應(yīng)根據(jù)土壤類型、甘蔗品種和生長階段等因素進(jìn)行調(diào)整。例如，貧瘠的沙質(zhì)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(jìn)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?？梢酝ㄟ^不同的施用方式應(yīng)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(jī)質(zhì)和養(yǎng)分，促進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(zhǔn)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(jìn)行充分混合。這樣可以為土壤提供有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分，改善土壤結(jié)構(gòu)和肥力，為甘蔗的生長提供良好的基礎(chǔ)。

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(jìn)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(jìn)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(jìn)行追肥施用，或者通過灌溉水中添加肥料來進(jìn)行追肥。這樣可以滿足甘蔗不同階段的養(yǎng)分需求，促進(jìn)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(bǔ)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(jìn)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(guān)重要。在灌溉方面，需要注意以下幾點(diǎn)：首先是灌溉時間，應(yīng)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(jìn)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(jìn)甘蔗的生長和發(fā)育。首先進(jìn)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?？梢圆捎脵C(jī)械除草或化學(xué)除草的方式進(jìn)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?？梢愿鶕?jù)甘蔗的生長階段進(jìn)行追肥，確保甘蔗獲得足夠的養(yǎng)分。最后，進(jìn)行剪揭處理，定期進(jìn)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(jìn)甘蔗分蘗和側(cè)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(yù)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(kuò)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(jìn)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(xué)藥劑進(jìn)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(jìn)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?？梢圆扇∥锢矸乐未胧?，如設(shè)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?；?qū)⒉≈旮綦x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(jī)會。對于已感染的甘蔗植株，及時將其移除并進(jìn)行有效的處理，避免病毒的進(jìn)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(yīng)用潛力，能夠改良土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力、促進(jìn)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(yīng)用，以及與其他甘蔗栽培技術(shù)相結(jié)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(xué)研究院）