謝金蘭，李長寧，李毅杰，梁 強(qiáng)，劉曉燕，羅 霆，林 麗，梁 闐，何為中，譚宏偉

（1．廣西作物遺傳改良生物技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心/廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，廣西 南寧 530007；2．廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院，廣西 南寧 530007）

蔗糖業(yè)是廣西農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的支柱產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。糖料蔗種植面積和產(chǎn)量占全國的比重長期穩(wěn)定在60%以上，糖產(chǎn)量占全國70%以上［1］。但是廣西甘蔗單產(chǎn)水平較低，近幾年甘蔗平均產(chǎn)量僅為60～70 t/hm2。廣西甘蔗單產(chǎn)低的原因是多方面的，其中土壤貧瘠、養(yǎng)分供應(yīng)不足、施肥不當(dāng)、天氣干旱、病蟲害嚴(yán)重等都是主要原因。

甘蔗是喜鉀作物，在氮、磷、鉀三要素中需鉀量最大。一般每生產(chǎn)1 t 原料蔗需從土壤中吸收 N 為 1.08 ～ 3.20 kg、P2O50.27 ～ 0.70 kg、K2O 1.01 ～ 3.34 kg［2］。鉀素在甘蔗碳水化合物代謝過程中起著重要作用，能促進(jìn)植株機(jī)械組織的發(fā)育，使抗逆性增強(qiáng)，并能協(xié)調(diào)氮素，使甘蔗生長健壯，增加產(chǎn)量［3］。廣西蔗區(qū)土壤鉀含量普遍較低，土壤速效鉀含量大部分在30～90 mg/kg之間［4］，鉀肥施用也沒有得到蔗農(nóng)足夠的重視。甘蔗每年從土壤中吸取大量的鉀素，卻得不到相應(yīng)的補(bǔ)充，土壤中的鉀含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足甘蔗對鉀素營養(yǎng)的需要，土壤鉀素供應(yīng)與甘蔗鉀素需要之間矛盾非常突出。

國內(nèi)關(guān)于鉀肥施用對甘蔗產(chǎn)量與糖分影響的研究有不同結(jié)果：有試驗(yàn)表明，施用鉀肥對甘蔗增產(chǎn)顯著，可促進(jìn)糖分積累，增加甘蔗田間錘度［5-6］；但也有試驗(yàn)表明，隨著施鉀量的增加，甘蔗莖徑、單莖重有明顯下降趨勢，對甘蔗增產(chǎn)不明顯［7］。關(guān)于鉀肥施用與作物抗逆性的研究，在其他作物的較多：鉀肥施用可以提高玉米［8］、馬鈴薯［9］、烤煙［10］等作物的抗旱性；鉀素營養(yǎng)能降低番茄青枯病發(fā)生［11］，降低桃果實(shí)褐腐病的病情指數(shù)［12］；增施鉀肥還可以提高小麥的抗蚜性［13］，提高苜蓿抗薊馬性［14］。但是，至今國內(nèi)鮮有關(guān)于鉀素營養(yǎng)與甘蔗抗性的研究報(bào)道。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試甘蔗品種為桂糖44號(hào)。試驗(yàn)在廣西農(nóng)科院甘蔗研究所科研基地開展，質(zhì)地為粘壤土，多年連作甘蔗。土壤基本理化性質(zhì)：pH值5.8，有機(jī)質(zhì)12.6 g/kg，全氮 0.81 g/kg，全磷 0.59 g/kg，全鉀 8.4 g/kg，堿解氮 59 mg/kg，有效磷 30.1 mg/kg，速效鉀65 mg/kg。供試肥料為：尿素（N 46%）、鈣鎂磷肥（P2O518%）、氯化鉀（K2O 60%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)鉀（K2O）水平，分別為150 kg/hm2（K1）、300 kg/hm2（K2）、450 kg/hm2（K3） 和 600 kg/hm2（K4），各處理鉀肥50%作為基肥施用，50%結(jié)合大培土施用；以不施鉀處理為對照（CK）。

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3個(gè)重復(fù)。小區(qū)為5行區(qū)，行長 7 m，行距 1.2 m，小區(qū)面積 42 m2，甘蔗播種密度為105 000芽/hm2。各處理均施用相同的氮肥、磷肥，用量為：氮（N）300 kg/hm2，磷（P2O5）180 kg/hm2。氮肥10%作為基肥，30%結(jié)合小培土施用，60%結(jié)合大培土施用；磷肥全部作為基肥。2016年新植蔗試驗(yàn)，2017年為宿根蔗試驗(yàn)。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目

在甘蔗不同生長時(shí)期調(diào)查萌芽率、分蘗率、株高、莖徑、有效莖等農(nóng)藝性狀；甘蔗黑穗病、螟害率、抗旱性等的田間調(diào)查；甘蔗成熟期測定甘蔗田間錘度；甘蔗砍收時(shí)進(jìn)行產(chǎn)量測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003處理和制圖，采用SAS 8.1軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉀肥施用量對甘蔗生長及產(chǎn)量的影響

從表1可知，新植蔗各處理萌芽沒有明顯差異；施鉀處理分蘗率均較對照高，整體趨勢為甘蔗分蘗率隨著鉀肥施用量增加而增加，其中K3、K4的分蘗率與對照、K1差異顯著。施用鉀肥促進(jìn)甘蔗生長，各施鉀處理甘蔗株高均比對照高，其中K2、K3與對照間差異顯著。甘蔗莖徑隨著鉀肥施用量增加而增粗，K4莖徑達(dá)到2.80 cm，與對照間差異顯著。鉀肥施用可以顯著提高甘蔗成莖率，各處理甘蔗有效莖數(shù)與對照間差異顯著。甘蔗產(chǎn)量隨著鉀肥施用量增加而增加，各處理甘蔗產(chǎn)量與對照間差異顯著，K4與K1間差異顯著。

表1 新植蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量

由表2可知，宿根蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量數(shù)據(jù)與新植蔗表現(xiàn)基本一致。宿根發(fā)株率各處理沒有顯著差異；分蘗率以K2最高，與對照、K1、K3間差異顯著；甘蔗株高也是K2最高，與對照差異顯著；莖徑以K2、K4最高，但處理間差異不顯著；各處理甘蔗有效莖數(shù)均比對照高，與對照間差異顯著；甘蔗產(chǎn)量各處理由高到低為：K3＞K4＞K2＞K1＞CK，各處理甘蔗產(chǎn)量與對照間差異顯著，K3、K4兩個(gè)處理與K1間差異顯著。

表2 宿根蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量

2.2 鉀肥施用量對甘蔗糖分積累的影響

試驗(yàn)在2016年和2017年的11月和12月，分別對新植蔗和宿根蔗按每小區(qū)20株進(jìn)行錘度測定，結(jié)果見表3。從田間錘度調(diào)查數(shù)據(jù)看，不同鉀肥處理間差異不顯著。

表3 鉀肥施用量對甘蔗田間錘度的影響 （%）

2.3 鉀肥施用量對甘蔗抗逆性的影響

2.3.1 鉀肥施用量對甘蔗黑穗病發(fā)生率的影響

在新植蔗，甘蔗苗期至伸長期田間黑穗病基本沒有發(fā)生，到生長后期陸續(xù)出現(xiàn)。從2016年11月的調(diào)查數(shù)據(jù)（圖1）看，處理間差異不顯著，K1、K2與對照的發(fā)病率都在10%左右，而K3、K4的發(fā)病率為7%左右，可見，施用鉀肥對甘蔗抗黑穗病有一定作用。2017年的宿根蔗中，黑穗病發(fā)生比新植蔗有增加趨勢，整個(gè)生長期均有發(fā)生，但仍以生長后期的發(fā)病率最高（圖2）。甘蔗生長前期和中期各處理的發(fā)病率都較低，處理間差異不顯著。而生長后期黑穗病發(fā)病率隨著鉀肥施用量增加而下降，K2、K3、K4 3個(gè)處理與對照間差異顯著。

圖1 鉀肥施用量對新植蔗黑穗病發(fā)病率的影響

2.3.2 鉀肥施用量對甘蔗螟蟲危害率的影響

圖2 鉀肥施用量對宿根蔗黑穗病發(fā)病率的影響

甘蔗螟蟲在我國各省蔗區(qū)均有發(fā)生，尤其是在旱地蔗區(qū)發(fā)生較嚴(yán)重。甘蔗苗期受害后造成枯心苗，主莖則最終無法形成有效莖，嚴(yán)重影響甘蔗產(chǎn)量。本試驗(yàn)新植蔗在3月份種植，4月下旬陸續(xù)出苗，時(shí)間上錯(cuò)過螟蟲發(fā)生高峰期，所以螟害率很少。沒做調(diào)查。宿根蔗在4、5、6月份分別做調(diào)查。由圖3可見，宿根蔗螟害率發(fā)生較嚴(yán)重，枯心苗發(fā)生高峰期在5月上旬，CK、K1、K2、K3 4個(gè)處理的甘蔗枯心苗都在40%以上，K4的也高達(dá)39.23%；4月份各處理螟害枯心率在20%以上；6月份，甘蔗分蘗高峰期，枯心率下降，各處理甘蔗枯心率在15%以下。在3次調(diào)查中，不同處理間甘蔗螟害枯心率差異均不顯著。

圖3 鉀肥施用量對宿根蔗枯心苗發(fā)生率的影響

2.3.3 鉀肥施用量對甘蔗抗旱性的影響

在甘蔗生產(chǎn)上，甘蔗青葉數(shù)和土壤含水量是評估甘蔗抗旱性強(qiáng)弱的有效指標(biāo)。2016年9月，新植甘蔗生長中后期，連續(xù)15 d以上無降雨，甘蔗受旱，午后甘蔗葉片呈現(xiàn)稍卷，各小區(qū)連續(xù)調(diào)查15株甘蔗的青葉（葉片有2/3以上部分為綠色）數(shù)，計(jì)算平均單株青葉數(shù)。同期還測定了蔗地0～25 cm土層的土壤含水量。

由圖4可見，4個(gè)鉀肥處理甘蔗青葉數(shù)均比對照多，其中K4青葉數(shù)與對照間差異顯著。圖5中，各處理土壤含水量差異不顯著，但鉀肥施用的處理均比對照略高，仍以K4的土壤含水量最高。由此可見，增施鉀肥對提高甘蔗抗旱能力有一定促進(jìn)作用。

圖4 鉀肥施用量對甘蔗青葉數(shù)的影響

圖5 鉀肥施用量對土壤含水量的影響

2.4 不同鉀肥施用量的經(jīng)濟(jì)效益分析

表4中的化肥投入按2016年和2017年本試驗(yàn)肥料購買價(jià)格計(jì)算：尿素2 700元/t，鈣鎂磷肥1 400 元 /t，氯 化 鉀 3 600 元 /t。因 各 處理肥 料 以外的各項(xiàng)投入相等，試驗(yàn)只核算扣除肥料投資的收入。原料蔗價(jià)格按照廣西2016/2017榨季和2017/2018榨季收購價(jià)500元/t計(jì)算。

由表4可以看到，K1-K3處理的收入隨著鉀肥施用量增加而增加。K4的甘蔗產(chǎn)量雖然為最高，但其化肥投資收入在4個(gè)鉀肥施用處理中卻為最低。

表4 不同鉀肥施用量的經(jīng)濟(jì)效益分析

3 小結(jié)與討論

在本試驗(yàn)中，與不施用鉀肥的對照比較，甘蔗產(chǎn)量隨著鉀肥施用量增加而增加，4個(gè)鉀肥用量的新植、宿根兩年甘蔗平均產(chǎn)量增產(chǎn)率分別為16.9%、21.8%、25.0%、25.6%，鉀肥施用處理均顯著高于對照。這與楊宗飛等［5］、曾維賓等［6］、雷斯等［15］的研究結(jié)果相似。鉀是作物體內(nèi)非?；顫姷脑?，是多種酶的活化劑。施用鉀肥能夠促進(jìn)作物光合作用，有利于蛋白質(zhì)合成、碳水化合物代謝，并能協(xié)調(diào)氮、磷的吸收，從而提高作物產(chǎn)量［16］。從肥料投入產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益分析看，經(jīng)濟(jì)效益 K3＞K2＞K1＞K4＞CK。所以甘蔗雖為喜鉀作物，但在生產(chǎn)中鉀肥施用并非越多越好，超過一定施用量則降低肥料發(fā)揮的經(jīng)濟(jì)效益，而且給環(huán)境污染帶來更多隱患。

從本試驗(yàn)甘蔗田間錘度測定結(jié)果看，鉀肥施用對甘蔗糖分積累影響不明顯。這與雷斯等［15］的試驗(yàn)結(jié)果相似。但有的試驗(yàn)結(jié)果表明，鉀肥施用明顯提高甘蔗糖分與田間錘度［17］。甘蔗糖分含量是一個(gè)相對穩(wěn)定的值，主要與甘蔗品種有關(guān)，與栽培措施也有一定關(guān)系，在肥料施用中，甘蔗糖分積累對氮素比較敏感。

甘蔗黑穗病，又稱甘蔗鞭黑穗病、黑粉病，病原是甘蔗鞭黑粉菌。甘蔗黑穗病普遍存在于大多數(shù)甘蔗種植國家和地區(qū)，也是廣西蔗區(qū)主要病害。據(jù)報(bào)道，廣西主栽品種新臺(tái)糖22號(hào)黑穗病平均發(fā)病率達(dá) 18%，部分宿根蔗田甚至高達(dá) 50%，嚴(yán)重影響到甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)［18］。在廣西來賓蔗區(qū)，宿根蔗黑穗病高發(fā)，已經(jīng)成為目前該蔗區(qū)甘蔗低產(chǎn)的主要原因之一［19］。從本試驗(yàn)調(diào)查結(jié)果看，施用鉀肥可以提高甘蔗對黑穗病的抗性。在宿根蔗生長后期，黑穗病發(fā)生率隨著鉀肥施用量增加而降低，K2、K3、K4處理的發(fā)病率與對照間達(dá)到顯著差異。鉀能提高甘蔗黑穗病抗性的原因可能有兩個(gè)方面：（1）鉀能改變作物組織結(jié)構(gòu)，增厚厚角組織細(xì)胞，使厚壁細(xì)胞木質(zhì)化及增加纖維含量，阻礙病菌入侵；（2）鉀有利于植物組織酚類化合物的合成［20］，酚對微生物活性具有一定抑制作用，并降低病原菌產(chǎn)生的細(xì)胞壁降解酶活性，從而增強(qiáng)植物抗病性［21-22］。

在本試驗(yàn)調(diào)查結(jié)果中，鉀肥施用對提高甘蔗螟蟲危害抗性作用微乎其微。在螟害高峰期，各處理的甘蔗枯心率都呈現(xiàn)出較高的水平。

鉀肥施用有利于提高甘蔗田間抗旱性，在天氣持續(xù)干旱條件下，甘蔗保持的青葉數(shù)隨著鉀肥施用量增加而增加。相關(guān)研究表明，施鉀能促進(jìn)植株對氮、磷的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)［23］，降低葉水勢，提高葉片持水能力［24］。鉀還可以促進(jìn)硝酸還原酶活性的提高，有利于植株進(jìn)行氨的同化，提高葉綠素含量［8］。因此，在干旱條件下，施用鉀肥能增加作物青葉數(shù)有一定的理論依據(jù)。

本試驗(yàn)關(guān)于鉀肥對甘蔗抗逆性的研究結(jié)果，有待進(jìn)一步從生理生化方面加以論證。