施氮水平對不同甘蔗品種產(chǎn)量和蔗糖分的影響

范業(yè)賡，丘立杭，陳榮發(fā)，周慧文，黃杏，盧星高，甘崇琨，吳建明，李楊瑞

（1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/農(nóng)業(yè)部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點實驗室/廣西甘蔗遺傳改良重點實驗室，南寧530007；2.廣西扶南東亞糖業(yè)有限公司，廣西崇左532200；3.廣西崇左市江州區(qū)土肥站，廣西崇左532200）

0 引言

中國已成為世界上最大的化肥生產(chǎn)和消費國，耕地面積僅占世界耕地總面積7%，卻消費了接近世界1/3的肥料，單位面積用量是世界平均水平的3.7倍[1]，其中氮肥占化肥消費比重的60%左右，每年氮肥用量占全世界氮肥用量的35%以上[2]。不合理施用氮肥會導(dǎo)致兩種結(jié)果：一是氮肥投入量低于經(jīng)濟(jì)最佳施氮量或最高產(chǎn)量施氮量，導(dǎo)致產(chǎn)量較低，沒有發(fā)揮品種、灌溉等其他農(nóng)藝措施的增產(chǎn)效果；二是氮肥投入量超過了經(jīng)濟(jì)最佳施氮量或最高產(chǎn)量施氮量，導(dǎo)致產(chǎn)量不再增加或有所下降，但氮肥在土壤中殘留或損失到環(huán)境[3]。我國甘蔗生產(chǎn)普遍存在超量施肥、偏施氮肥，導(dǎo)致土壤板結(jié)，養(yǎng)分失衡，地力下降，高產(chǎn)變中、低產(chǎn)。因此，施用多少氮肥才能實現(xiàn)利益最大化，對于甘蔗生產(chǎn)指導(dǎo)具有重要意義。氮素在甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)形成中起著關(guān)鍵作用，合理施用氮肥是甘蔗生產(chǎn)中獲得較高目標(biāo)產(chǎn)量的關(guān)鍵措施。大量研究表明，氮在一定水平內(nèi)促進(jìn)甘蔗植株的生理代謝，對株高、莖徑等有促進(jìn)作用，進(jìn)而提高甘蔗產(chǎn)量和改善部分品質(zhì)[4-12]。氮肥施用次數(shù)對甘蔗影響的研究結(jié)果存在差異。韋劍鋒等[13]研究結(jié)果表明，30%基肥+30%在分蘗期追施+40%在伸長期追施的施氮方式的效果較為理想。謝金蘭等[6]研究結(jié)果也表明，氮肥作基肥一次性施用容易造成氮流失，氮利用率低，甘蔗氮肥合理施用方式為兩次分施，施氮量為38～276 kg/hm2。而劉亞男等[14]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高灌水量下，氮肥作基肥一次性施用有利于提高蔗莖產(chǎn)量。這說明施氮次數(shù)在不同條件下具有很大差異。雖然不同施氮量和不同施用次數(shù)對甘蔗影響相關(guān)研究已經(jīng)有大量報道，但主要是針對同一個甘蔗品種進(jìn)行研究，且各試驗的條件和設(shè)計導(dǎo)致產(chǎn)量各不相同，缺乏對氮素不同施用量對目前推廣應(yīng)用的不同甘蔗品種影響效果的相關(guān)研究。本文通過設(shè)定不同施氮水平，研究施氮對不同甘蔗品種產(chǎn)量及蔗糖分的影響，以期為不同甘蔗品種的科學(xué)施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地情況

試驗于2016年在廣西崇左市江州區(qū)進(jìn)行，海拔125 m，地處北回歸線以南，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，春暖易旱，夏熱易澇，年無霜期長達(dá)340多天，年平均氣溫21～22.3℃，年平均降雨量1 150 mm，日照時數(shù)1 634 h。本試驗供試土壤類型為赤紅壤，主要理化性狀：pH 5.9，有機(jī)質(zhì)22.9 g/kg，全氮1.64 g/kg，全磷0.67 g/kg，全鉀13.7 g/kg，堿解氮82.85 mg/kg，速效磷9.72 mg/kg，速效鉀115.87 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試甘蔗品種為桂選B9、桂斐1號、新臺糖22號、桂糖42號、桂糖46號和桂糖47號；供試氮素為尿素（N 46%）。

1.3 試驗設(shè)計

采用裂區(qū)試驗設(shè)計，以甘蔗品種為主區(qū)(為A因素)，氮肥施用量為副區(qū)(為B因素)。主區(qū)設(shè)6個水平：A1為甘蔗品種桂選B9，A2為桂斐1號，A3為新臺糖22號，A4為桂糖42，A5為桂糖46，A6為桂糖47號；副區(qū)設(shè)兩個水平：尿素施用量B1為150 kg/hm2和B2為600 kg/hm2。試驗共有A1B1、A2B1、A3B1、A4B1、A5B1、A6B1、A1B2、A2B2、A3B2、A4B2、A5B2和A6B2共計12個處理組合，3個重復(fù)。每個小區(qū)為5行區(qū)，行長7 m，行距1.2 m，小區(qū)面積42 m2，試驗區(qū)面積1 512 m2。

1.4 田間管理

甘蔗種植時間為2016年2月，下種密度為90 000芽/hm2。各處理均施用15%鈣鎂磷肥750 kg/hm2、60%氯化鉀330 kg/hm2作為基肥。種植結(jié)束后淋水覆蓋地膜，以后無灌溉，按甘蔗常規(guī)管理。伸長期6月10日各小區(qū)按設(shè)計要求施入全部氮肥，其它所有田間管理措施一致。

1.5 測定項目及數(shù)據(jù)處理

2016年4月調(diào)查甘蔗出苗率，6月調(diào)查分蘗率；2017年1月調(diào)查甘蔗莖徑、株高、有效莖數(shù)和產(chǎn)量。根據(jù)GB/T 10499-2014和GB/T 10498-2010測定甘蔗蔗糖分品質(zhì)。

數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件和DPS16.05軟件進(jìn)行分析。

表1 施氮水平對不同甘蔗品種農(nóng)藝性狀的影響Table 1 Effects of nitrogen treatments on agronomic traits of different sugarcane varieties

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮水平對不同甘蔗品種農(nóng)藝性狀的影響

從表1可以看出，不同甘蔗品種出苗率差異很大，出苗率以A4B2最高，A3B2最低，2個處理的出苗率差異顯著。但同一品種低氮和高氮處理間的出苗率差異不大。說明氮肥施用量對于甘蔗出苗影響不大，主要還是與品種特性相關(guān)。從表1的整體數(shù)據(jù)看出，所有甘蔗品種分蘗率隨著氮肥施用量的增加而增加；主區(qū)之間多重比較分析發(fā)現(xiàn)，品種間分蘗率差異較大，表現(xiàn)為桂糖42號（A4）>新臺糖22號（A3）>桂糖46號（A5）>桂糖47號（A6）>桂斐1號（A2）>桂選B9（A1），其中桂糖42號與桂選B9、桂斐1號和桂糖47號間的差異達(dá)到極顯著水平。這說明氮肥影響分蘗發(fā)生，但不同品種之間具有差異。

本試驗從表1可以看出，株高在同一品種中高氮處理均高于低氮處理（除了新臺糖22號外），僅A4處理差異顯著；而主區(qū)品種間多重比較分析發(fā)現(xiàn)，品種間株高存在差異，表現(xiàn)為桂糖42號（A4）>桂選B9（A1）>桂糖47號（A6）>桂糖46號（A5）>桂斐1號（A2）>新臺糖22號（A3），桂糖42號與桂斐1號和新臺糖22號之間甘蔗株高差異極顯著，與其他品種之間差異不顯著。莖徑在新臺糖22號和桂糖47號中低氮處理略低于高氮處理，而其他品種的莖徑均是高氮處理略高于低氮處理，但差異不顯著；不同處理中以A5B1的莖徑最大，其次是A6B2，A5B1與其他處理差異顯著。有效莖數(shù)以桂糖42號在低氮處理略高于高氮處理，其他品種均是高氮處理高于低氮處理;主區(qū)品種間多重比較分析發(fā)現(xiàn)，品種之間平均有效莖差異很大，有效莖順序為桂選B9（A1）>桂糖42號（A4）>桂糖46號（A5）>新臺糖22號（A3）>桂斐1號（A2）>桂糖47號（A6），其中桂選B9的有效莖數(shù)最多，與其他品種之間差異均達(dá)到顯著或極顯著水平。

2.2 施氮水平對不同甘蔗品種產(chǎn)量和糖分的影響

從表2中可看出，每個品種高氮處理的甘蔗產(chǎn)量均高于低氮處理，各處理產(chǎn)量高低排序是：A4B2>A5B2>A5B1>A1B2>A1B1>A4B1>A3B2>A3B1>A6B2>A2B2>A6B1>A2B1，氮素水平對桂選B9、桂糖46號、ROC22號影響較少；而對桂糖42號和桂斐1號影響較大，說明高氮處理可以提高兩個品種的甘蔗產(chǎn)量。通過品種間產(chǎn)量多重比較分析可知，不同品種間差異不明顯。

本試驗中蔗糖分，除了桂糖42的高氮處理高于低氮，其他品種均是低氮處理高于高氮處理，施氮處理沒有提高甘蔗蔗糖分；主區(qū)多重比較分析發(fā)現(xiàn)，不同品種間的甘蔗蔗糖分有明顯差異，桂糖42號與桂糖46號間差異極顯著，與其他品種間差異不顯著。

表2 不同施氮水平對不同甘蔗品種產(chǎn)量和糖分的影響Table 2 Effects of different nitrogen levels onyield andsugar content of different sugarcane cultivars

3 討論

作物養(yǎng)分需求規(guī)律是科學(xué)施肥的重要理論依據(jù)，作物養(yǎng)分需求會隨著作物產(chǎn)量的增加而同步增加[15]；同時各個蔗區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境和養(yǎng)分含量、施肥量、種植時期、管理水平以及甘蔗品種的不同，同一甘蔗品種對氮肥的需求量也不盡相同。

關(guān)于不同施氮水平對甘蔗出苗率的研究結(jié)果分歧較大，大部分結(jié)果表明，施氮水平對甘蔗出苗率影響不大[10，16-17]；也有研究結(jié)果表明，各處理的發(fā)芽率隨著施氮量的增加而降低[18-19]；另還有研究表明，增施氮肥能促進(jìn)甘蔗出苗[11]。本試驗發(fā)現(xiàn)，基肥施用氮肥，對甘蔗萌芽出苗影響不大，這與部分人的研究結(jié)果一致。說明，一定施氮范圍內(nèi)施氮水平對甘蔗出苗率影響不大，甘蔗出苗率主要還是受品種特性、氣候條件、栽培方式等影響，而施氮量過多可能會引起燒芽導(dǎo)致出苗率減少。分蘗是甘蔗重要特性，是影響有效莖的重要因素。不同施氮水平對甘蔗分蘗的影響已經(jīng)進(jìn)行大量研究報道，結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)甘蔗分蘗隨著氮肥施用量的增加而增加[11，18，20-21]。本研究結(jié)果表明，同一甘蔗品種的分蘗率隨著氮肥施用量的增加而增加，這與前人的研究相一致；另外，本研究還發(fā)現(xiàn)施氮量對不同品種間分蘗率的影響存在較大差異；所有品種高氮處理的甘蔗產(chǎn)量均高于低氮處理。

甘蔗產(chǎn)量主要影響因素是株高、莖徑、有效莖。施氮水平對于甘蔗農(nóng)藝性狀的影響相關(guān)研究結(jié)果分歧較大，研究主要有以下結(jié)果：隨著施氮量的增加莖長增加而對莖徑影響不大[22]；施氮可以增加有效莖，但對株高和莖徑均影響不大[8]；施氮量顯著影響莖徑，而對株高影響不大[9]；在0～675 kg/hm2范圍內(nèi)甘蔗莖長、莖徑和單莖重均隨著施氮量增加而增加[4]。施氮水平對于產(chǎn)量的影響大多數(shù)研究結(jié)果均表明，在一定施氮范圍內(nèi)甘蔗產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加，但超過一定范圍后反而減少[4，6，8-9，19]；而張艷梅[22]等的研究結(jié)果表明，桂糖11號產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加，桂選B9為中氮>低氮>高氮，新臺糖22號為中氮>高氮>低氮。本試驗結(jié)果表明，莖徑不同施氮水平之間差異均不顯著；有效莖數(shù)桂糖42號在低氮處理略高于高氮處理，其他品種均是高氮處理高于低氮處理；甘蔗產(chǎn)量是隨著施氮量的增加而增加，但品種之間有差異，施氮水平對桂選B9、桂糖46號、ROC22號影響較少，而對桂糖42號和桂斐1號影響較大，說明不同施氮水平對甘蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響品種之間差異較大，這與張艷梅[22]的研究結(jié)果基本相符。從上述研究，我們可以得出不同施氮水平對甘蔗農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響結(jié)果分歧比較大，這可能由施氮設(shè)計范圍、土壤條件、品種特性等差異導(dǎo)致，所以應(yīng)該深入開展不同土壤類型和不同品種條件下施氮水平的研究，得出對生產(chǎn)實際更具有指導(dǎo)作用的結(jié)論。

甘蔗蔗糖分是甘蔗生產(chǎn)最重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，是衡量甘蔗品種和栽培方式優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)，直接決定著甘蔗產(chǎn)糖量的多少[23]。不同施氮水平對甘蔗糖分的影響相關(guān)研究結(jié)果表明，在一定的施氮范圍內(nèi)甘蔗糖分隨著施氮量的增加而增加,超過一定范圍后糖分隨著施氮量增加而下降[9，18-19，22，24]。本試驗研究高氮和低氮處理對不同甘蔗品種的蔗糖分影響，結(jié)果表明，桂糖42號的高氮處理蔗糖分高于低氮，而其他品種均是低氮處理高于高氮處理，即高氮量不利于甘蔗糖分積累，這與前人研究結(jié)果總體趨勢相符。由此可說明，施氮水平對甘蔗糖分積累有重要影響，但品種之間差異較大，且同一施氮水平不同施肥方式也有影響。