張躍彬 ，樊 仙 ，刀靜梅

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，開遠(yuǎn)661699；2.云南甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，開遠(yuǎn) 661699）

甘蔗（Saccharum sinensis Roxb.）是典型的熱帶作物，是我國重要的糖料作物，目前主要集中種植在桂中南、滇西南等邊疆民族地區(qū)[1]。甘蔗生期長，每季甘蔗達(dá)10～12個(gè)月，生物產(chǎn)量大，全國蔗區(qū)平均單產(chǎn)達(dá)75t/hm2[2]。氮是甘蔗生長的主要營養(yǎng)元素，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每噸甘蔗需要從土壤中吸取氮（N）1.5～2kg。但是，長期以來，我國蔗區(qū)施肥不合理，多施、濫施氮肥現(xiàn)象嚴(yán)重，據(jù)桂中南、粵西、滇西南3個(gè)地區(qū)甘蔗優(yōu)勢(shì)區(qū)域肥料利用調(diào)查，甘蔗氮肥施用量超過了世界平均水平的2倍以上，氮肥投入已占甘蔗生產(chǎn)資料投入的25%以上[3]。然而，在高施氮的情況下，甘蔗產(chǎn)量并沒有得到相應(yīng)的提高，1990—2011年，南方蔗區(qū)氮施用量水平提高1.5倍，但甘蔗產(chǎn)量僅提高12%[4]。

施肥對(duì)甘蔗產(chǎn)量的研究，在云南、廣西、廣東等地已有試驗(yàn)報(bào)道，1999—2002年，張躍彬等通過五元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，在云南蔗區(qū)對(duì)氮、磷、鉀等因素對(duì)春植甘蔗的影響進(jìn)行了相應(yīng)的研究[5]，1999年，郭銀彩等人采用三元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)，在廣東蔗區(qū)，對(duì)氮、磷、鉀等因素對(duì)產(chǎn)量、品質(zhì)的影響進(jìn)行了相應(yīng)的研究[6]。但是，氮作為甘蔗生產(chǎn)上最重要的營養(yǎng)元素，針對(duì)氮素不同施用量對(duì)甘蔗不同生育階段的影響，一直沒有進(jìn)行過系統(tǒng)的研究。

為此，本試驗(yàn)通過不同施氮水平處理，研究不同生育期對(duì)甘蔗的影響，以期為甘蔗科學(xué)施肥、降低生產(chǎn)成本提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1.1 試驗(yàn)地情況 試驗(yàn)于2011年在云南省農(nóng)科院甘蔗研究所開遠(yuǎn)第一科研基地進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)海拔1050m，年降雨量800mm，日照2345h，年平均氣溫19.8℃，無霜期348d，是我國西南代表性蔗區(qū)。

本試驗(yàn)供試土壤類型為赤紅壤，主要理化性狀：pH 5.9，有機(jī)質(zhì)22.9g/kg，全氮1.64g/kg，全磷0.67g/kg，全鉀 13.7g/kg，堿解氮 82.85mg/kg，速效磷 9.72mg/kg，速效鉀 115.87mg/kg。

1.1.2 試驗(yàn)材料 供試甘蔗品種為云蔗05-51；供試氮素為46%尿素。

1.1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，氮素30%作底肥施用，70%作追肥施用。A.施氮素水平0 kg/hm2；B.施氮素水平 270kg/hm2；C.施氮素水平 360kg/hm2；D.施氮素水平 540 kg/hm2。

小區(qū)試驗(yàn)為5行/區(qū)，行距1.2m，行長5m，每小區(qū)面積30m2，完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3重復(fù)。

1.1.4 田間管理 甘蔗種植時(shí)間為2011年2月8日，下種量為8000芽/667m2，氮肥30%作底肥施用，種植甘蔗后灌水1次，小區(qū)灌水量等同；6月10日各小區(qū)對(duì)70%氮素作為追肥施入，其它所有田間管理措施一致。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

甘蔗苗期取中間3行，從4月13日至6月6日，調(diào)查4次苗量，以6月6月的苗量為最終值進(jìn)行分析；進(jìn)入伸長期后，每小區(qū)選擇代表性植株10株，每個(gè)月定點(diǎn)調(diào)查植株株高，觀察生長速，以12月10日的株高為最終株高進(jìn)行分析；同時(shí)測(cè)定10株甘蔗的莖徑、采用錘度計(jì)測(cè)定甘蔗糖錘度；12月12日，進(jìn)行各小區(qū)有效莖調(diào)查，以12月25日的小區(qū)實(shí)產(chǎn)進(jìn)行分析。

數(shù)據(jù)采用Excel軟件和DPS軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮水平對(duì)甘蔗出苗的影響

甘蔗下種后，進(jìn)入種苗的萌發(fā)過程，種苗萌發(fā)初期主要是芽和根萌發(fā)。甘蔗萌發(fā)能量主要依靠自身營養(yǎng)體供應(yīng)。當(dāng)根帶上的根點(diǎn)逐漸發(fā)育成種根，開始吸收甘蔗養(yǎng)分，從而依靠土壤養(yǎng)分進(jìn)行幼苗生長和分蘗，其中氮素是甘蔗苗期最主要的養(yǎng)分。

試驗(yàn)表明，在甘蔗苗期，氮素對(duì)甘蔗影響很大，氮素與苗量呈正相關(guān)，施氮量達(dá)150kg/hm2以上的3個(gè)處理，甘蔗苗量均比不施氮素的呈現(xiàn)顯著的差異，氮素與苗量的相關(guān)系數(shù)達(dá)R=0.82，決定系數(shù)R2=0.67，回歸模型y=170.05+0.44x-0.00058x2，通過回歸模型分析，當(dāng)施氮量253.0kg/hm2時(shí)，苗量達(dá)到最高水平（379株），說明在低施氮水平下，甘蔗苗量即可達(dá)到極限，也說明甘蔗苗期對(duì)養(yǎng)分的需求量小，但需求十分敏感。

表1 施氮對(duì)甘蔗性狀的影響

圖1 氮素對(duì)甘蔗苗量的模擬

圖2 施氮對(duì)甘蔗伸長的模擬

2.2 不同氮水平對(duì)甘蔗伸長的影響

甘蔗伸長是產(chǎn)量形成的關(guān)鍵，在蔗莖的大伸長期，對(duì)氮的需求較大，氮肥充足，蔗株合成的蛋白質(zhì)多，細(xì)胞原生質(zhì)飽滿。氮又是葉綠素和酶的組成部分，氮素充足，光合效率高，蔗莖生長快。但是，如果偏施氮，也會(huì)造成遲熟易倒伏等不良影響。

試驗(yàn)表明，不施氮素的甘蔗株高為172cm，隨著氮素的施用量增加，甘蔗株高不斷提高，株高與施氮存在顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R=0.90，決定系數(shù)R2=0.82，回歸方程為y=171.4+0.096x-0.0001x2，通過模型模擬分析，當(dāng)施氮量為424.6kg/hm2，出現(xiàn)極限，即株高為191.7cm。

2.3 氮素對(duì)甘蔗產(chǎn)量的影響

在甘蔗生長中，氮是影響產(chǎn)量最重要的因素，研究表明，每千克純氮可增產(chǎn)蔗莖70～250kg，但增產(chǎn)的效果并不隨施肥量增加而直線上升，當(dāng)?shù)适┯迷黾拥揭欢ㄋ骄蜁?huì)出現(xiàn)產(chǎn)量不再上升，反而呈下降趨勢(shì)[7]。這是因偏施重施氮肥，引起甘蔗營養(yǎng)元素比例失調(diào)，反而使光合強(qiáng)度減弱。

氮素對(duì)單位面積有效莖、甘蔗株高、甘蔗莖徑3個(gè)因素均具有重要的作用，從而影響甘蔗產(chǎn)量。本試驗(yàn)表明，產(chǎn)量與施氮有顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R=0.96，決定系數(shù)R2=0.91，回歸模型為y=239.6+1.13x-0.0015x2，通過模型模擬分析，當(dāng)施氮水平384.5kg/hm2時(shí)，小區(qū)產(chǎn)量達(dá)到最高457.4kg。

圖3 施氮與甘蔗產(chǎn)量模擬

圖4 施氮對(duì)甘蔗錘度的模擬

2.4 施氮對(duì)甘蔗品質(zhì)的影響

甘蔗是制糖工業(yè)原料，品質(zhì)是甘蔗生產(chǎn)上重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。甘蔗品質(zhì)最直觀的指標(biāo)就是糖錘度。氮素作為甘蔗生長上最重要的元素，在甘蔗生長的前中期，有重要的生長促進(jìn)作用，但當(dāng)甘蔗進(jìn)入成熟期，就要減少氮肥使用，因?yàn)榈啬艽龠M(jìn)甘蔗的繼續(xù)伸長，不利于蔗糖的貯存積累，在甘蔗生長的后期，過多、過遲存在氮素，會(huì)影響甘蔗的品質(zhì)和糖分的提高。

試驗(yàn)表明，在不施氮肥處理下，甘蔗糖錘度達(dá)到23.16%，在施氮處理中，甘蔗錘度均有不同程度的降低，施肥與甘蔗糖錘度存在顯著的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R=-0.81，決定系數(shù)R2=-0.65，回歸模型y=23.06-0.012x+0.000014x2

3 結(jié)論與討論

3.1 氮素是甘蔗生長中最主要的營養(yǎng)元素，其施用水平與甘蔗生長存在正相關(guān)關(guān)系，但其需求是有限度的，試驗(yàn)表明，施氮水平在424.6kg/hm2以內(nèi)，甘蔗伸長隨著氮素的增加而增加，超過該水平，甘蔗伸長則不再增加；對(duì)甘蔗產(chǎn)量來講，施氮水平在457.4kg/hm2內(nèi)，產(chǎn)量隨著施肥量的增加而增加，超過該水平，甘蔗產(chǎn)量則不再增加。

3.2 從甘蔗的品質(zhì)指標(biāo)來看，氮素水平與甘蔗糖錘度存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，施氮量增加，糖錘度降低，所以甘蔗在增施氮肥的同時(shí)，要配合施用磷素、鉀，以避免偏施氮肥造成品質(zhì)的下降。

3.3 從本試驗(yàn)研究看出，在甘蔗生長的周期內(nèi)，具有兩頭小，中間大的需氮規(guī)律，即在甘蔗生長的苗期，需求量少，但需求迫切，附著植株的生長，需氮量不斷提高，在伸長期達(dá)到最高水平，進(jìn)入甘蔗成熟期，則對(duì)氮的需求量又減少，在成熟期氮素的存在還會(huì)影響品質(zhì)的提高。

[1]張躍彬.中國甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2011.

[2]李楊瑞.現(xiàn)代甘蔗學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2010.

[3]張躍彬，郭家文.蔗區(qū)土壤與甘蔗科學(xué)施肥[M].昆明：云南科技出版社，2007.

[4]張躍彬.現(xiàn)代甘蔗糖業(yè)[M].北京：科學(xué)出版社，2012.

[5]張躍彬，段昌坪，晏發(fā)國，等.滇西旱地春植甘蔗豐產(chǎn)綜合栽培技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2000，16（1）：17-22.

[6]郭銀彩，羅明珠，梁計(jì)南，等.沙圍田甘蔗“三高”施肥模式優(yōu)化研究[J].甘蔗，2003（4）：13-17.

[7]趙炳華，馬志和，張躍彬.甘蔗目標(biāo)產(chǎn)量優(yōu)化農(nóng)藝措施推薦及函數(shù)模型建立[J].甘蔗，1999，6（1）：28-35.