引言

甘蔗是一年生宿根热带和亚热带草本植物，生长迅速、繁殖力强，已经成为世界第一大糖料作物，全世界食糖产量中蔗糖约占60%。甘蔗还可生产酒精和乙酸等燃料产品，能源甘蔗也正成为生物质能产业开发的热点。中国是世界主要的甘蔗生产国，而广西得益于其丰富的雨热资源，已成为我国最重要的甘蔗主产区和最大的蔗糖生产基地，2013年广西甘蔗产量占全国66%，位居全国第一。

甘蔗从芽出现开始至茎秆成熟收获，大田历时长达10个月以上，气象条件对其生长发育及产量影响显著，在甘蔗种植气候区划(苏永秀等，2006；刘建波等，2009)、气象条件对甘蔗产量(陈志彪等，2002；罗武，2011；谭宗琨等，2007；欧钊荣等，2008；古丽等，2011；关志明，1984)、糖分(谢平等，2007)的影响方面已有诸多研究。在气象因子对甘蔗生长发育影响的已有研究中，学者多以株高、蔗茎伸长量为切入点进行分析。蒋菊生等(1999)研究发现降雨、积温、日照时数对海南甘蔗主栽品种新台糖1号株高生长影响显著。谢贵水等(2003)的进一步研究指出，平均气温是海南甘蔗株高生长的主要影响因子，其他气象因子多通过平均气温起间接作用。吴炫柯等(2008a;2008b)对广西柳州甘蔗茎生长的研究发现，湿度是影响该地区蔗茎伸长最重要的气象因子，其次是日照时数、降水量、气温、空气湿度的直接效应及其通过温度和日照时数产生的间接正效应，提高了其对蔗茎伸长的影响。多个气象水分参数对蔗茎伸长影响显著，水分收入量是最重要的因子，且其影响具有滞后性和累积性(吴炫柯等, 2011)。陈燕丽等(2016)的进一步研究指出，新植蔗和宿根蔗茎生长具有明显差异，气象因子对新植蔗的影响大于宿根蔗。钟楚等(2011a)分析了云南耿马县甘蔗茎生长与同期多个气象因子的相关性，发现积温、平均气温、降水量和日照时数与蔗茎伸长显著正相关，较好的雨热光照条件可以促进蔗茎生长。已有的研究中，对甘蔗不同生育期气象条件变化特征及其影响关注较少，目前仅见钟楚等(2011b)以耿马县单个站点的甘蔗生育期和气象资料，分析了新植蔗生长发育变化及气候变化对其的影响，发现整个生育期积温和日照的正作用较大，气温的负作用较大，不同生育期影响甘蔗生长发育的主导气候因子有差异。新植蔗和宿根蔗的生育期存在时间差，两者在发育中可利用的气象资源有一定差异，但鲜见有关气象因子对宿根蔗不同生育期生长发育影响的研究报道。

本文利用2000—2011年广西5个农业气象试验站宿根蔗生长发育观测资料和同期平均气温、降水量、降水日数、相对湿度和日照时数等气象数据，分析宿根蔗生长发育变化特征，在此基础上分析生育期内不同气象因子变化规律及其与宿根蔗生长发育的关系，为合理制定甘蔗生产措施提供科学依据。

1 材料和方法 1.1 研究地区概况

广西地处我国南疆，位于20°54′~26°24′N、104°26′~112°04′E，属亚热带季风气候区，雨热同季，是我国最大的蔗糖生产基地，蔗糖产量已连续18年稳居全国首位，占全国总产量60%以上。区内90%以上甘蔗主要种植在无灌溉条件的旱地、坡地和丘陵山地。新植蔗一般于3月开始播种，5月进入分蘖期，6—10月为茎伸长期，11月为工艺成熟期；宿根蔗一般于3月中旬开始发株，6月中旬进入茎伸长期，10月中旬进入工艺成熟期。

1.2 资料来源

所有资料均由广西壮族自治区气象信息中心提供，包括广西5个农业气象试验站，分别是：沙塘、宜州、平果、贵港、来宾(表 1)，均为广西中部甘蔗主产区的代表站点，种植品种以台糖系列为主。5个试验站甘蔗地均为旱地，土壤类型为砂壤土，土壤肥力中等，其中宜州、贵港土壤呈微酸性，沙塘、来宾、平果土壤呈中性。

甘蔗数据：按照《农业气象观测规范》要求，宿根蔗发育期分为发株期、茎伸长期、工艺成熟期3个时期。甘蔗数据主要包括生育期日期、茎高(地面量至最上部一片展开叶的基部叶枕，进入茎伸长期当旬开始，于每旬末测量)、茎鲜重(砍收后单茎的鲜重)。

气象数据：包括5个试验站各生育期内逐日的降水量、日照时数、相对湿度、最低气温、平均气温，分别计算宿根蔗2000—2011年发株—茎伸长期、茎伸长—工艺成熟期及全生育期的降水量、日照时数、相对湿度、平均气温和最低气温，其中降水量、日照时数为求和统计，相对湿度、平均气温、最低气温为均值统计，取5个站点的平均值作为某年某生育期的代表值。

2 结果与分析 2.1 生育期变化特征

2000—2011年广西宿根蔗发株期多集中在2月下旬至3月下旬，呈波动推后趋势，延后约2.5 d·a^-1(R²=0.414^*①)。发株—茎伸长间隔天数为70~119 d，平均91 d，呈明显缩短趋势，约2.9 d·a^-1(R²=0.509^**②)；茎伸长—工艺成熟间隔天数为145~159 d，平均152 d，趋势变化不明显；但整个生育期间隔天数222~270 d，平均243 d，呈缩短趋势，约2.7 d·a^-1(R²=0.401^*)(图 1)。利用标准差和变异系数分析宿根蔗各生育期间隔天数年际变化波动情况(表 2)，其茎伸长—工艺成熟期间隔天数年际变幅为4 d(3%)，发株—茎伸长期间隔天数年际变幅约为15 d(16%)。

① *表示通过0.05显著性水平检验，下同。

② **表示通过0.01显著性水平检验，下同。

2.2 茎伸长及鲜重

进入茎伸长期后，宿根蔗茎高本底值多年均值为62±15.9 cm(均值±标准差)，茎停止伸长时的最大茎高约273±32.3 cm，平均茎高约184±19.1 cm(图 2)。其中, 最大茎高呈逐年上升趋势，增幅为5.3 cm·a^-1(R²=0.411^*)。宿根蔗单茎鲜重多年平均约为1162±258.4 g，呈逐年明显上升趋势，增幅为64.4 g·a^-1(R²=0.808^**)。

2.3 生育期气象条件 2.3.1 平均气温、最高气温和最低气温

2000—2011年宿根蔗发株—茎伸长期、茎伸长—工艺成熟期及全生育期多年平均气温均值分别为23.6、26.4和25.4℃(图 3a)，最高气温分别为35.8、37.4和36.6℃(图 3b)，最低气温分别为10.1、11.3和10.7℃(图 3c)。各生育期最低气温的年际波动均较大，变幅均大于20%；平均气温、最高气温年际波动较小，变幅均小于5%。

2.3.2 降水量和相对湿度

宿根蔗发株—茎伸长期、茎伸长—工艺成熟期及全生育期降水量分别为468.0、726.2和1194.0 mm(图 4a)。各生育期降水量的年际变幅均大于15%，其中发株—茎伸长期年际变幅最大，为29%。

宿根蔗发株—茎伸长期、茎伸长—工艺成熟期及全生育期相对湿度多年均值分别为78.9%、76.1%和77.2%(图 4b)。相对湿度的年际变幅均小于5%，且全生育期呈逐年下降趋势0.38%·a^-1(R²=0.372^*)。

2.3.3 日照时数

宿根蔗发株—茎伸长期、茎伸长—工艺成熟期及全生育期日照时数多年均值分别为308.4、907.9和1216.3 h，其发株—茎伸长期间日照时数呈逐年下降趋势10 h·a^-1(R²=0.427^*)(图 5)。发株—茎伸长期日照时数年际变幅17.9%，其余生育期变幅均小于10%。

2.4 气象条件与甘蔗生长发育的关系

宿根蔗发株—茎伸长期间隔天数与同期降雨量、日照时数呈极显著正相关，与最低气温极显著负相关，与平均气温显著负相关。茎伸长—工艺成熟期间隔天数与同期日照时数极显著正相关，与最低气温、平均气温极显著负相关。全生育期间隔天数与同期降水量、日照时数极显著正相关，与相对湿度显著正相关，与平均气温、最低气温呈极显著负相关(表 3)。鲜重与发株—茎伸长期日照时数极显著负相关，与降雨量显著负相关。

甘蔗生长发育对温度的响应很敏感，宿根蔗各个生育期发育天数与最低气温、平均气温均显著负相关，可能原因是随着近年来的气候变暖趋势，平均气温、最低气温增高，加速了宿根蔗的发育进程。对宿根蔗多年生育期的变化分析结果也表明，其发株—茎伸长、全生育期间隔天数均呈明显缩短趋势。气温升高虽然缩短了宿根蔗生育期，但最低气温、平均气温、最高气温与最大茎高和鲜重均无显著的关系。甘蔗冻害临界低温为-1℃，在广西一般发生在12和1月，由于榨季较长，冻害发生时会殃及没有及时收获的甘蔗，试验站点的甘蔗均为正常收获。甘蔗的临界高温为36℃，在广西一般发生在7月，但该期间降雨较充沛，加之风速、甘蔗群体温度调控能力等因素的影响，最高气温对最大茎高、鲜重无显著影响。

降雨量对宿根蔗的发株—茎伸长、全生育期调控作用非常显著，但其对宿根蔗茎伸长—工艺成熟期作用不明显。广西宿根蔗发株—茎伸长期集中在2月下旬至3月下旬，尽管该时期对水分的需求量占整个生育期的比例最小，但随着蔗芽、蔗茎不断生长，其对水分的需求越来越大。茎伸长—工艺成熟期集中在5—11月，是广西雨热资源最丰富的季节，且由于降雨时空分布的不均匀及温度的主控作用，降雨量对该阶段的甘蔗生长影响相对较小。但对于全生育期而言，降雨量和相对湿度对甘蔗生长发育的影响很显著。

日照时数与各发育期间隔天数呈显著正相关，但由于2000—2011年广西宿根蔗各生育期日照时数年际波动较大或无明显变化趋势，日照时数对发育天数的延长或缩短作用并不明显。甘蔗是生物量最高的大田C4作物，光合能力极强，日照时数的增加可延长甘蔗光合作用的时间，提高碳水化合物产量，但除发株—茎伸长期外，日照时数与最大茎高和鲜重并无显著关系。在发株—茎伸长期，日照时数与单茎鲜重呈显著负相关，该阶段广西地区的日照已能满足甘蔗生长需求，由于日照减少，蒸发量减少所形成较湿润条件更利于其生长。

3 结论

2000—2011年广西宿根蔗发株期呈波动推后趋势，延后约2.5 d·a^-1。发株－茎伸长、全生育期间隔天数均呈明显缩短趋势，分别约为2.9和2.7 d·a^-1。发株—茎伸长期间隔天数年际波动较大，变幅约15 d(16%)，但茎伸长—工艺成熟期间隔天数年际变化稳定，变幅仅为4 d(3%)。宿根蔗最大茎高呈逐年上升趋势，增幅为5.3 cm·a^-1，单茎鲜重呈明显上升趋势，增幅为64.4 g·a^-1。

宿根蔗全生育期相对湿度呈逐年下降趋势0.38%·a^-1，发株—茎伸长期间日照时数呈逐年下降趋势10 h·a^-1。各生育期最低气温、降水量年际变化较大，平均气温、相对湿度年际变化较小，其中发株—茎伸长期气象条件的年际变幅明显大于茎伸长—工艺成熟期和全生育期。

宿根蔗发育的不同时期，气象条件差异较大，起主导作用的因子及其作用大小也不同。气温升高缩短了宿根蔗生育期，但最低气温、平均气温、最高气温与最大茎高和鲜重均无显著的关系。降水量对宿根蔗的发株—茎伸长、全生育期调控作用非常显著，但其对宿根蔗茎伸长—工艺成熟期作用不明显。日照时数对宿根蔗各个生育期发育天数的延长或所缩短作用不明显，但在发株—茎伸长期，由日照时数的减少形成的较湿润条件对宿根蔗生长更有利。在气候变暖的背景下，气温的持续升高将进一步缩短宿根蔗生育期，节约农时。因此，在甘蔗生产管理中，应采取针对性强及科学合理的栽培管理措施以提高甘蔗产量。