滴灌條件下不同施鉀量對甘蔗產(chǎn)質(zhì)量的影響

陸樹華，張承林，鄧蘭生，黃小婷，李先琨

(1.廣西壯族自治區(qū)中國科學(xué)院廣西植物研究所，桂林541006；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣州510642)

滴灌條件下不同施鉀量對甘蔗產(chǎn)質(zhì)量的影響

陸樹華1,2，張承林2，鄧蘭生2，黃小婷2，李先琨1

(1.廣西壯族自治區(qū)中國科學(xué)院廣西植物研究所，桂林541006；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣州510642)

為了評估甘蔗生產(chǎn)上應(yīng)用滴灌施肥技術(shù)的效應(yīng)，比較了滴灌系統(tǒng)及傳統(tǒng)方法施用鉀肥對甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。以甘蔗品種粵糖00-236為試材，進(jìn)行了1年（2006～2007）露天盆栽滴灌種植試驗。設(shè)置了4個通過滴灌系統(tǒng)施用的鉀肥（KCl）水平，K1：10g/盆，K2：15g/盆，K3：20g/盆和K4：30g/盆，滴灌各處理施尿素15g/盆，和1個常規(guī)施肥方式（肥料施用量為尿素30g/盆和KCl 30g/盆）。試驗結(jié)果表明，滴灌施肥顯著促進(jìn)了甘蔗的生長，比常規(guī)施肥的甘蔗產(chǎn)量獲得顯著提高，K1、K2、K3和K4處理的每盆蔗莖收獲量分別比常規(guī)管理的增加了19.2%、38.6%、45.9%和56.4%。滴灌條件下，施鉀量不同對甘蔗產(chǎn)質(zhì)量有顯著影響，甘蔗產(chǎn)量隨施鉀量的增加而增加，但過多施用鉀肥對甘蔗品質(zhì)有負(fù)面影響。在甘蔗生產(chǎn)上應(yīng)用滴灌施肥技術(shù)，可以節(jié)省鉀肥的施用量。而且鉀肥用量為常規(guī)推薦施用量的一半即可獲得較常規(guī)施肥高三成以上的產(chǎn)量，通過滴灌系統(tǒng)施用鉀肥既有經(jīng)濟(jì)效益，又有環(huán)境效益。

甘蔗；滴灌施鉀肥；產(chǎn)質(zhì)量

甘蔗是我國糖業(yè)的支柱，又是理想的能源作物，我國對甘蔗的需求量不斷上升。持續(xù)升高的肥料價格和過多施用化肥對環(huán)境產(chǎn)生污染意識的日益增強(qiáng)，使得在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)人們更加意識到正確施用肥料的重要性［1］，而對更有效施用肥料的關(guān)注刺激了相關(guān)改善甘蔗生產(chǎn)中肥料管理的研究［2］。只有一部分施入土壤中的肥料被作物吸收，在甘蔗栽植中，Ng kee kwong等［3］發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)释ㄟ^滴灌管網(wǎng)施用時(滴灌施肥），這一部分增加了幾乎兩倍。滴灌施肥技術(shù)是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)之一，也是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要領(lǐng)域。在我國經(jīng)過30多年的發(fā)展，已得到廣泛的應(yīng)用和推廣，在棉花［4］、西瓜［5］、玉米［6］、番茄［7］等作物上的應(yīng)用，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。滴灌施肥技術(shù)在我國甘蔗上的應(yīng)用已經(jīng)取得了初步成效，但有關(guān)通過滴灌系統(tǒng)如何合理施用鉀肥的研究非常缺乏。本研究的目的在于將滴灌施肥技術(shù)應(yīng)用于甘蔗種植，探討滴灌條件下鉀肥怎樣合理施用才能在甘蔗生產(chǎn)上取得較好的效果，以便為滴灌施肥技術(shù)在我國甘蔗生產(chǎn)上的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

試驗用土壤采自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物營養(yǎng)系教學(xué)基地，為赤紅壤，晾干碾碎過3mm篩。該土壤肥力較低，顯微酸性，pH5.69，有機(jī)質(zhì)：21.34g/kg，速效氮：69.7mg/kg，速效磷：1.60mg/kg，速效鉀：56.3mg/kg。

1.2 供試肥料及處理

尿素(N=46%），氯化鉀(K2O=60%），過磷酸鈣(含P2O5=12%）。試驗設(shè)4個滴灌處理和1個常規(guī)處理(對照）共5個處理。磷肥(過磷酸鈣50g/盆）在5個處理中作基肥一次施用。而尿素和氯化鉀滴灌和常規(guī)處理不同，滴灌處理設(shè)置見表1，在苗期(及分蘗期)、成熟期各施用總量的20%，分4次施用，伸長期施用總量的60%，分10次施用；常規(guī)處理按常規(guī)大田生產(chǎn)進(jìn)行管理，其氮、鉀施用量分別為尿素30g/盆，KC1 30g/盆。20%尿素和50%KC1以顆粒狀在苗期通過開溝施用，60%尿素和50%KC1在伸長期通過開溝施用，20%尿素在成熟期開溝施用。

1.3 栽植及滴灌方法

在室外使用定植盆栽植，定植盆規(guī)格為：上口徑50cm，下口徑40cm，高40cm，內(nèi)裝土60kg；滴灌系統(tǒng)采用重力自壓方式進(jìn)行滴灌，每盆甘蔗安裝一個環(huán)形滴灌管，每條管與支管連接處裝一個穩(wěn)流器，以保證出水的均勻度，管上有3個出水口，總設(shè)計出流量為4L/h。供試甘蔗品種為粵糖00-236，甘蔗于2006年12月15日種植，種植時甘蔗蔗種砍成雙芽段，用50%的多菌靈1000倍浸種消毒10min。甘蔗下種前先布設(shè)好滴灌系統(tǒng)，并進(jìn)行水分滴灌，常規(guī)種植方式采用人工澆灌，使定植盆內(nèi)的土壤完全濕潤。在定植盆內(nèi)挖15cm深的種植溝，種植溝內(nèi)撒施一小勺呋喃丹，蔗種莖段平行土面擺于種植溝內(nèi)，覆蓋土，蓋地膜，一個月后揭膜。

表1 滴灌條件下甘蔗施肥量

本試驗自甘蔗齊苗后苗高約10cm時開始進(jìn)行試驗處理，2007年11月15日收獲。

1.4 測定項目及方法

按《中國甘蔗品種志》［8］對甘蔗品種農(nóng)藝性狀所定義的方法對甘蔗的株高、莖徑、伸長速度、干葉重、單莖重、田間錘度等指標(biāo)進(jìn)行了調(diào)查。按《甘蔗制糖工業(yè)分析》［9］對甘蔗蔗糖分、甘蔗纖維分、蔗汁錘度、蔗汁蔗糖分、蔗汁重力純度、蔗汁還原糖分等品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析。根長及表面積：采用根系掃描儀掃描后，用圖像分析軟件WinRHIZO(加拿大，Regent Instruments公司）進(jìn)行分析測定。

圖1 不同施鉀量不同時期甘蔗株高

2 結(jié)果與分析

2.1 株高

圖1株高曲線顯示，各處理甘蔗的株高經(jīng)歷一個緩慢—快速—緩慢的生長過程，這符合甘蔗植株生長規(guī)律。6月前，各處理的株高沒有太大差異，6月后，進(jìn)入快速生長期，直到9月開始放緩，在這期間，株高增量以K3最高，達(dá)182.2cm，K1與K4接近，為181.0cm，K2為170.6cm，而以常規(guī)處理的株高增量最小，為148.4cm，這期間滴灌施肥各處理的株高增量與常規(guī)處理達(dá)到顯著差異。在滴灌施肥處理間，不同施鉀量對株高沒有顯著影響，滴施鉀肥量為10g KC1/盆的K1處理與施鉀量為30g KC1/盆的K4處理間沒有顯著差異。

2.2 蔗徑生長

表2顯示，施肥方式對莖長和節(jié)間長有顯著影響，而對莖徑無顯著影響。滴灌施用鉀肥各處理的莖長都達(dá)280cm以上，常規(guī)處理的莖長為220.7cm，K1、K2、K3和K4分別比常規(guī)處理增加了31.3%、28.8%、33.0%和27.0%，都達(dá)到了顯著差異水平。同樣，滴灌施肥各處理的節(jié)間長都達(dá)到11cm以上，而常規(guī)處理的節(jié)間長為10cm，K1、K2、K3和K4分別比常規(guī)處理下的節(jié)間長增加1.8cm、1.1cm、2.2cm和2.0cm，其中K1、K3和K4與對照相比達(dá)到顯著差異。

甘蔗的莖徑更多的是由甘蔗的品種決定。從表2可以看出，滴灌施鉀與常規(guī)管理間莖徑差異不顯著，各處理莖徑都在3.0cm左右。在滴灌施肥各處理間，不同的施鉀量對甘蔗莖長、莖徑及節(jié)間都未產(chǎn)生顯著影響，莖長以施鉀量為20g/盆的K3最高，平均達(dá)293.5cm，其次為K1，為289.7cm，K4最小，為280.2cm，各處理排序為K3>K1>K2>K4，四者間無顯著差異。節(jié)間長則以K3最長，為12.2cm，K2最短，為11.1cm，各處理排序為K3> K4>K1>K2，四者間差異不顯著。從以上可以知道，在滴灌條件下，施用10g KC1/盆與施用30g KC1/盆取得的效果是一樣的，在保證甘蔗生長需要的前提下，增施鉀肥沒有促進(jìn)甘蔗的生長。滴灌施用10g KC1/盆與常規(guī)施用30gKC1/盆相比，不但保持了甘蔗莖徑未顯著降低，而且促進(jìn)了莖長及節(jié)間長，使滴灌條件下甘蔗的長勢明顯優(yōu)于常規(guī)處理。

表2 不同施鉀量處理甘蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量

2.3 根長及根表面積

鉀肥施用方式及施用量對甘蔗根長及根表面積有顯著影響。由表2可知，滴灌施鉀各處理的根長及根表面積都比常規(guī)處理顯著增加，其中K1、K2、K3及K4較常規(guī)處理的根長分別增加16.2%、51.0%、41.1%和113.4%，K2、K3和K4與常規(guī)處理相比達(dá)到顯著差異；同樣，根表面積也分別增加19.8%、37.6%、50.6%和107.5%，K2、K3和K4與常規(guī)處理相比達(dá)到顯著差異。在滴灌條件下，不同施鉀量對甘蔗根系生長有顯著影響，隨施鉀量的增加，甘蔗根長有增加趨勢。與K1、K2、K3相比，K4顯著增加了根系長度。與施鉀量為10gKC1/盆的K1相比，施鉀量為15g KC1/盆、20g KC1/盆的K2和K3根系長度更大，而且達(dá)到顯著差異。但K2、K3二者間根長接近，無顯著差異。而施鉀量與K4一樣的常規(guī)管理，其根長最小，同樣，根表面積也隨滴灌施用鉀肥量的變化而變化，施鉀量越大，根表面積越大，其中K4與K1、K2、K3相比達(dá)到顯著差異。

2.4 甘蔗產(chǎn)量

表2列舉了收獲期不同施鉀量各處理甘蔗的單莖重及每盆蔗莖收獲量。從表中可以看出，滴灌條件下，4個處理的施鉀量分別為常規(guī)施鉀量的1/3、1/2、2/3和100%時，甘蔗產(chǎn)量都取得了比常規(guī)處理高的效果，其中K1、K2、K3和K4處理的單莖重分別比常規(guī)處理重0.45kg、0.55kg、0.54kg和0.57kg，增幅分別達(dá)到32.8%、40.1%、39.4%和41.6%，4個處理與常規(guī)施肥相比都達(dá)到顯著差異，對滴灌施肥條件下4個處理的比較可以發(fā)現(xiàn)，甘蔗單莖重有隨施鉀量增加而增加的趨勢，但4個處理間差異不顯著。K1、K2、K3和K4處理的每盆蔗莖收獲量則分別比常規(guī)處理的增加1.26kg、2.53kg、3.01kg和3.70kg，增幅分別達(dá)到19.2%、38.6%、45.9%和56.4%，4個處理與常規(guī)相比差異顯著，而在滴灌施鉀4個處理間，每盆蔗莖收獲量隨施鉀量的增加而增加，其中K4與K1相比差異顯著。

2.5 甘蔗品質(zhì)分析

從表3可以看出，鉀肥施用方式及施用量對蔗汁錘度及蔗汁重力純度有顯著影響，而對甘蔗蔗糖分、纖維分、蔗汁蔗糖分和還原糖等品質(zhì)指標(biāo)則未產(chǎn)生顯著影響。滴灌各處理都取得了較高的甘蔗蔗糖分，達(dá)到17%以上，而常規(guī)處理的蔗糖分為17.38%，略高于K2、K3和K4，略低于K1，各處理甘蔗蔗糖分從大到小依次為：K1>常規(guī)>K2>K4>K3，但處理間無差異顯著。各處理纖維分在9.81%～10.22%之間，差異不顯著。常規(guī)施肥處理的蔗汁蔗糖分比滴灌施肥處理的略高，所有處理的蔗汁蔗糖分都在20%以上，但處理間沒有顯著差異。各處理的蔗汁還原糖都較低，在0.35%以下，但常規(guī)處理的略高于滴灌施肥處理，處理間無顯著差異。從表中可以發(fā)現(xiàn)，滴灌處理間，隨施鉀量的增加，蔗汁還原糖分有下降的趨勢，但4個處理間無顯著差異。滴灌施肥處理的蔗汁重力純度高于常規(guī)施肥處理，其中K3和K4與常規(guī)施肥處理相比達(dá)到顯著差異。在滴灌各處理內(nèi)，隨施鉀量的增加，蔗汁重力純度增大，但超過20g KC1/盆后，重力純度略有下降，4個處理間無顯著差異。

表3 不同施鉀量處理甘蔗品質(zhì)分析

3 結(jié)論與討論

鉀素是所有生物的必需營養(yǎng)元素，也是植物生長發(fā)育過程中不可缺少的重要養(yǎng)分，能直接影響植物光合作用、呼吸作用、氮代謝、抗性等，最終影響到植物的產(chǎn)量和品質(zhì)［10］。甘蔗屬喜鉀作物，土壤中K素供應(yīng)狀況不僅決定著甘蔗生長發(fā)育對K素的滿足程度，同時也決定著施用的效果、用量、方法。楊宗飛等［11］認(rèn)為，在土壤有效鉀含量為125.1mg/kg及其它條件不變的情況下，甘蔗作物施用鉀肥600～1200kg/hm2具有顯著的增產(chǎn)增值的效果。董素欽［12］的研究表明，當(dāng)?shù)?、磷肥用量固定在一定量時，蔗莖產(chǎn)量是隨著氯化鉀施用量的增加而提高的，同時，氯化鉀對甘蔗品質(zhì)具有一定的促進(jìn)作用，但施用量過多對甘蔗品質(zhì)會造成不良的影響。本試驗是在土壤有效鉀含量較低的赤紅壤上進(jìn)行的，通過滴灌施肥系統(tǒng)施用鉀肥，施用量為常規(guī)用量的1/3、1/2、2/3或100%時，甘蔗都比常規(guī)施肥獲得了更高的產(chǎn)量，單莖重分別比常規(guī)施肥處理的增加了32.8%、40.1%、39.4%和41.6%。在滴灌條件下，每盆蔗莖產(chǎn)量隨施用氯化鉀用量的增加而增加，呈明顯的梯度增長，表明在有效鉀含量較低的甘蔗種植區(qū)，適度增加鉀肥用量有良好的增產(chǎn)效果。本試驗結(jié)果顯示，施鉀量的增加，對甘蔗品質(zhì)有一定的影響，甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分、蔗汁錘度等品質(zhì)指標(biāo)隨施鉀量的增加而略有下降，但差異不顯著。

肥料施用方式是影響華南赤紅壤地區(qū)甘蔗生產(chǎn)的重要因素，無論從蔗莖長度、單莖重還是甘蔗根系來看，滴灌施肥的均顯著優(yōu)于常規(guī)施肥，說明滴灌施肥技術(shù)是促進(jìn)甘蔗生長、提高甘蔗產(chǎn)量的有效措施。

滴灌施肥條件下施用鉀肥對低肥力土壤上甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)的影響較大，適當(dāng)增加鉀肥能顯著提高甘蔗的產(chǎn)量，對甘蔗品質(zhì)有一定的改善，但過量施用氮肥會造成甘蔗對氮的“奢侈吸收”，不僅使產(chǎn)量下降，品質(zhì)也有所降低，同時還造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。在甘蔗生產(chǎn)上應(yīng)用滴灌施肥技術(shù)，可以節(jié)省鉀肥的施用量，滴灌條件下氮肥最適用量約為常規(guī)推薦施用量的一半，通過滴灌系統(tǒng)施用氮肥既有經(jīng)濟(jì)效益，又有環(huán)境效益。

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Effects of K Fertilization on Yield and Quality of Sugarcane under Drip Irrigation

LU Shu-hua1，2，ZHANG Cheng-1in2，DENG Lan-sheng2，HUANG Xiao-ting2，LI Xian-kun1
(1.Guangxi Institute of Botany,Guangxi Zhuang Autonomous Region and CAS,Guilin,541006,China; 2.College of Natural Resources and Environment,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

A pot experiment of p1anting sugarcane YZ00-236 under the open air was conducted to eva1uate the effect of K ferti1ization under drip irrigation with conventiona1 ferti1ization on yie1d and qua1ity of sugarcane in South China Agricu1tura1 University from 2006 to 2007.Four potassium treatments as KC1 were supp1ied through drip irrigation at rates of 10，15，20 and 30 g/pot;urea 15 g/pot each treatment.K app1ication into soi1 was 30 g/pot KC1，and urea 30 g/pot in the conventiona1 ferti1ization treatment.The resu1ts indicated that the yie1d of sugarcane，increased by 19.2%，38.6%，45.9%and 56.4%respective1y with ferti1ization under drip irrigation in comparison with the conventiona1 method.The yie1d of sugarcane increased as increasing K rate，but excessive K rate has a negative effect on sugarcane qua1ity.With ha1f dose of app1ication rate of conventiona1 method through irrigation cou1d receive 30%higher yie1d of sugarcane than the conventiona1 method.The experimenta1 resu1ts predicated that K app1ication rates can be saved under drip irrigation with the optimum rate for sugarcane production.

Sugarcane;Potassium ferti1ization under drip irrigation;Yie1d and qua1ity

雜566.106

A

1007-2624(2009）01-0012-03

2008-05-26

廣東省財政廳“廣東省果樹綜合節(jié)水節(jié)肥技術(shù)研究與示范”(F05087）；廣西植物研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項目(桂植業(yè)09013)。

陸樹華(1979-），男(壯族），廣西來賓縣人，助理研究員，主要從事土壤生態(tài)與節(jié)水灌溉研究。

張承林(1965-），男，博士，副教授，主要從事果樹營養(yǎng)與灌溉施肥研究。E-mai1.c1zhang@scau.edu.cn。