施用硅鈣磷肥對酸化蔗地甘蔗生長及土壤肥力的影響

邢穎 江澤普 譚裕模 廖青 蒙炎成 楊紹鍔 陳桂芬 梁潘霞 黃太慶 潘麗萍

摘要：【目的】探討不同配比硅鈣磷肥和有機肥對甘蔗生長及土壤養(yǎng)分等的影響，為改善蔗區(qū)土壤酸化狀況及提高甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)提供參考。【方法】選取連作甘蔗的酸化蔗地，設(shè)6個處理，即處理A（對照，只施用氮、鉀肥）及在處理A基礎(chǔ)上配施不同組合硅鈣磷肥和有機肥的5個處理，處理B（SiO2 450 kg/ha、CaO 300 kg/ha、P2O5 225 kg/ha）、處理C（SiO2 450 kg/ha、CaO 300 kg/ha、P2O5 300 kg/ha）、處理D（SiO2 450 kg/ha、CaO 450 kg/ha、P2O5 225 kg/ha）、處理E（SiO2 450 kg/ha、CaO 450 kg/ha、P2O5 300 kg/ha）、處理F（處理B+有機肥7500 kg/ha），測定甘蔗出苗率等農(nóng)藝性狀，收獲后測定產(chǎn)量及錘度，取樣測定不同部位氮、磷、鉀含量，同時取土壤樣品測定土壤養(yǎng)分含量。【結(jié)果】與對照相比，不同處理均對甘蔗分蘗、株高、有效莖及產(chǎn)量有顯著影響（P<0.05，下同），其中處理E和處理F增產(chǎn)率分別為23.06%和22.53%。在硅鈣磷肥基礎(chǔ)上增施有機肥后對甘蔗蔗莖中氮、鉀養(yǎng)分積累效果影響顯著，但對磷養(yǎng)分積累效果影響不顯著（P>0.05，下同）。當季土壤pH相比對照提高了0.11～0.38，但對土壤養(yǎng)分影響不顯著。【結(jié)論】在施用氮、鉀肥的基礎(chǔ)上配施硅鈣肥及有機肥能增加土壤中鹽基離子數(shù)量，減少土壤中交換性酸和交換性鋁含量，有效減緩土壤酸化進程。施用SiO2 450 kg/ha、CaO 300 kg/ha和P2O5 225 kg/ha并配施有機肥7500 kg/ha，能促進蔗莖氮、鉀養(yǎng)分的積累，同時在甘蔗增產(chǎn)及減緩土壤酸化方面也能獲得理想效果。

關(guān)鍵詞： 甘蔗；酸化蔗地；硅鈣磷肥；養(yǎng)分積累；土壤肥力

中圖分類號： S566.106.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）09-1495-05

Abstract：【Objective】The present study was conducted to discuss effects of silicon-calcium-phosphorus fertilizer with different proportions and organic fertilizer on sugarcane growth and soil nutrient， in order to provide scientific evidences for increasing yield and quality of sugarcane. 【Method】Acidified field for continuous sugarcane growth was selected in the research. Six treatments were set， such as treatment A（CK， applying nitrogen and potassium fertilizers）. On the basis of treatment A， different proportions of silicon-calcium-phosphorus fertilizer and organic fertilizer were applied： treatment B（SiO2 450 kg/ha， CaO 300 kg/ha， P2O5 225 kg/ha）， treatment C（SiO2 450 kg/ha， CaO 300 kg/ha， P2O5 300 kg/ha）， treatment D（SiO2 450 kg/ha， CaO 450 kg/ha， P2O5 225 kg/ha）， treatment E（SiO2 450 kg/ha， CaO 450 kg/ha， P2O5 300 kg/ha）， treatment F（treatment B+organic fertilizer 7500 kg/ha）. Agronomic traits like emergence rate， yield， brix， nitrogen phosphorus and potassium content in different parts of sugarcane， soil nutrient content in sample soil were measured. 【Result】Compared with CK，different treatments posed significant influence on sugarcane tiller， height， millable stalks and yield （P<0.05， the same below）. Treatment E and F increased yield by 23.06% and 22.53% respectively. Application of organic fertilizer on basis of silicon-calcium-phosphorus fertilizer posed considerable effects on nitrogen and potassium accumulation in steam， yet it had no obvious influence on phosphorus nutrient accumulation（P>0.05， the same below）. At the same time， soil pH improved 0.11-0.38 compared with CK， but no significant effect on soil nutrients were shown. 【Conclusion】Application of silicon-calcium-phosphorus and organic fertilizer on basis of nitrogen phosphorus and potassium fertilizer can increase number of base cations in soil， reduce contents of exchangeable acidity and exchangeable aluminum， effectively alleviate soil acidification procedure. Application of SiO2 450 kg/ha，CaO 300 kg/ha， P2O5 225 kg/ha and organic fertilizer 7500 kg/ha promotes nitrogen and potassium nutrient accumulation in steam， increase sugarcane yield and alleviate soil acidification.

Key words： sugarcane； acidified sugarcane field； silicon-calcium-phosphorus fertilizer； nutrient accumulation； soil fertility

0 引言

【研究意義】蔗地酸化在我國甘蔗連作地區(qū)已十分明顯（何天春等，1997；韋翔華和陸申年，2004）。酸化蔗地土壤pH低，土壤貧脊、黏，嚴重制約甘蔗的生長及產(chǎn)量的提高（張肇元等，1998；譚宏偉，2009）。改善蔗地土壤酸化程度，提高甘蔗產(chǎn)量及質(zhì)量，是目前酸化蔗地亟需解決的問題。硅鈣肥為堿性肥料，有提高土壤堿度的作用，且增加硅鈣的施入有利于提高甘蔗的產(chǎn)量與品質(zhì)（羅潔和周錦芳，2004），同時，硅、磷在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上十分相似，兩者互作還可提高土壤中硅、磷元素的有效性，以利于甘蔗的吸收利用（江澤普等，2011a）。因此，在酸化蔗地進行硅鈣磷肥合理施用量的研究，對于改善蔗地土壤酸度及提高甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)均具有重要意義。【前人研究進展】近年來，在利用堿性肥料改善土壤酸化程度方面，硅鈣肥是施用較多且效果較理想的一種堿性肥料，同時，大部分研究認為硅鈣肥能提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)（賀立源和江世文，1999；張學軍等，2001；林蔚剛等，2007；張磊等，2011；李子雙等，2015）。羅潔和周錦芳（2004）研究認為，在施用氮磷鉀的基礎(chǔ)上每公頃增施120 kg SiO2，甘蔗增產(chǎn)率達12%。江澤普等（2011b）研究發(fā)現(xiàn)，適當比例的硅磷搭配施用，能促進甘蔗生長，提高甘蔗產(chǎn)量，當硅磷用量分別為281.3 kg（P2O5）/ha和405.0 kg（SiO2）/ha（P2O5∶SiO2=1∶1.44）時，得到最佳蔗莖產(chǎn)量和蔗糖產(chǎn)量。【本研究切入點】蔗地酸化問題在我國甘蔗連作區(qū)尤為突出，在廣西赤紅壤區(qū)提高甘蔗產(chǎn)量及品質(zhì)更是亟需解決的問題。但目前利用硅鈣磷合理搭配施肥以改善土壤酸化程度及提高甘蔗產(chǎn)量的研究鮮有報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】采用田間小區(qū)試驗，設(shè)置6個施肥處理，研究不同配比硅鈣磷肥及有機肥對甘蔗生長及土壤養(yǎng)分等的影響，為改善蔗區(qū)土壤酸化狀況及提高甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

試驗地點位于廣西隆安縣南圩鎮(zhèn)連安村甘蔗試驗基地。試驗區(qū)土壤為赤紅壤，第四紀紅土母質(zhì)，前作為甘蔗。土壤理化特性如下：有機質(zhì)（OM）31.2 g/kg，全氮（TN）0.140%，全磷（TP）0.102%，全鉀（TK）0.749%，堿解氮125 mg/kg，速效磷46 mg/kg，速效鉀65 mg/kg，pH 4.31。供試品種：桂糖32號（國家甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系華南區(qū)栽培崗位專家項目隆安基地）；供試肥料：復合肥（N∶P∶K=15∶15∶15，廣西新方向化學工業(yè)有限公司），尿素（N 46%，廣西河池化工股份有限公司），氯化鉀（K2O 60%，加拿大生產(chǎn)），磷酸二銨（P2O5 46%、N 18%，中化化肥控股有限公司），硅鈣肥（SiO2 25%、CaO 30%，山東全都有硅鉀肥科技有限公司），硅酸鈉（SiO2 21%，上海躍達實業(yè)有限公司），有機肥（廣西新方向化學工業(yè)有限公司）。

1. 2 試驗方法

試驗于2014年3～12月進行。每處理5行，行距1.1 m，行長7.0 m，小區(qū)面積38.5 m2，3次重復，隨機排列。甘蔗下種量為112500芽/ha，蔗種擺雙行，雙芽段種植。依據(jù)試驗點土壤實際狀況及前期試驗結(jié)果（江澤普等，2011a），試驗共設(shè)6個處理（表1），CaO和P2O5設(shè)兩個水平，SiO2則保持450 kg/ha（為便于操作，在前期試驗基礎(chǔ)上適當提高），同時設(shè)置不施SiO2、CaO和P2O5，僅施氮鉀肥的對照處理（CK），N和K2O用量均為375 kg/ha（邢穎等，2015），基肥與追肥比例均按30%∶70%；處理B～F的氮鉀肥施肥量與處理A一致，磷肥基肥與追肥比例為50%∶50%，硅鈣肥基肥與追肥比例為40%∶60%；F處理在設(shè)置硅鈣磷配比的基礎(chǔ)上增施有機肥7500 kg/ha（作基肥施入）。不同配比在復合肥和硅鈣肥基礎(chǔ)上用尿素、磷酸二銨、氯化鉀及硅酸鈉進行配比調(diào)節(jié)，施藥后蓋土覆膜。2014年4月13日種植，2014年12月29日收獲。

1. 3 測定項目及方法

在甘蔗不同生長期分別調(diào)查以下指標：2014年5月15日調(diào)查出苗率，6月18日調(diào)查分蘗率，12月25日調(diào)查株高、莖徑、有效莖數(shù)等農(nóng)藝性狀及田間錘度。12月29日甘蔗收獲時，按小區(qū)分別測產(chǎn)。在甘蔗種植前按S形路線隨機定點采集耕層基礎(chǔ)土樣，甘蔗收獲期每小區(qū)按S形路線取5～8個點耕層土樣，采集土樣時盡量避開施肥區(qū)域，在靠近根際部位取樣，土樣混合均勻，四分法留取1 kg左右土樣用于養(yǎng)分等指標測定。土樣攤放在塑料布上，自然風干，磨細過1 mm篩后，放入具有磨口塞的廣口瓶保存待用。植株樣品每小區(qū)隨機取6株長勢均勻且無病蟲害和機械損傷的樣品，按莖、青葉、老葉分別剪碎并采用常壓二步烘干法烘干磨碎制樣。

測定土壤全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀、有機質(zhì)及pH，并分析植株氮磷鉀。土壤樣品全氮測定采用半微量凱氏法，全磷測定采用鉬銻抗比色法，全鉀測定采用NaOH熔融火焰光度法，速效氮測定采用堿解擴散法，速效磷測定采用HCl-H2SO4鉬銻抗比色法，速效鉀測定采用NH4OAc浸提火焰光度法，有機質(zhì)測定采用重鉻酸鉀容量法。pH測定：稱取10 g過1 mm篩土壤樣品，按液土比2.5∶1加入去CO2蒸餾水，混勻靜置30 min，采用電位法進行測定。植株樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消化后，氮測定采用奈氏比色法，磷測定采用釩鉬黃比色法，鉀測定采用火焰光度法（魯如坤，2000）。

1. 4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007進行處理，使用DPS 7.05進行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同處理對酸化蔗地甘蔗生長的影響

從表2可看出，增施硅鈣磷肥對甘蔗出苗無顯著影響（P>0.05，下同），但對分蘗、株高、有效莖及產(chǎn)量提高效果顯著（P<0.05，下同）。其中，處理E收獲期株高及產(chǎn)量最高，增產(chǎn)率達23.06%，說明硅鈣磷3種養(yǎng)分按照此比例搭配能獲得較理想的效果。處理F在處理B的基礎(chǔ)上增施7500 kg/ha有機肥，增產(chǎn)率達22.53%，相對于處理E其磷鈣施用量減少，增加有機肥，也能達到較理想的增產(chǎn)效果。因此，在處理A（對照）的基礎(chǔ)上增施硅鈣磷肥及有機肥均能顯著提高甘蔗產(chǎn)量。

2. 2 不同處理對酸化蔗地甘蔗養(yǎng)分積累的影響

增施一定比例的硅鈣磷肥及有機肥能達到增加甘蔗產(chǎn)量的目的，同時能促進甘蔗體內(nèi)養(yǎng)分的運移與積累。由表3可看出，增施硅鈣磷肥能提高甘蔗對氮磷鉀的綜合積累效應(yīng)，處理F在此基礎(chǔ)上增施有機肥的養(yǎng)分積累最多，且與其他處理差異顯著；不同處理間蔗莖和老葉的磷積累效果差異不顯著，但青葉的磷積累效果差異顯著；處理B～F與對照相比，其氮鉀養(yǎng)分總量增加幅度差異顯著，其中，處理F的蔗莖氮鉀養(yǎng)分積累量最多。說明在既定硅鈣磷比例基礎(chǔ)上增施有機肥對蔗莖中氮鉀的積累有明顯促進作用。

由表4可看出，增施一定比例的硅鈣磷肥能達到促進氮、鉀元素運移的目的，從而減少養(yǎng)分損失。與對照相比，增施硅鈣磷肥能顯著降低老葉中氮的積累，青葉的氮積累率增加，蔗莖的氮積累率差異不顯著。僅處理F顯著提高了蔗莖對氮的積累率，說明在硅鈣磷肥基礎(chǔ)上增施有機肥對蔗莖中氮的積累有促進作用；不同硅鈣磷及有機肥處理對磷素積累效果不顯著，對鉀素積累有一定的促進作用，且結(jié)果與氮相似，處理F蔗莖的鉀素積累率顯著高于其他處理。綜上所述，如要提高氮磷鉀的利用率，除對施入的氮磷鉀進行合理配比外，其余養(yǎng)分的配合也必不可少。處理E和處理F均能提高甘蔗產(chǎn)量，但處理F增施有機肥能有效提高氮鉀在蔗莖中的積累，因此更具有應(yīng)用價值。

3 討論

3. 1 硅鈣磷肥對酸化蔗地甘蔗生長及養(yǎng)分積累的影響

本研究結(jié)果表明，合理配施硅鈣磷肥及有機肥能促使甘蔗分蘗、株高、有效莖及產(chǎn)量顯著提高，其中甘蔗產(chǎn)量增加22.00%以上，最高產(chǎn)量較對照增加21.30 t/ha。韋翔華和陸申年（2004）研究表明，施用硅肥使甘蔗產(chǎn)量比對照增加11.04～14.96 t/ha；羅潔和周錦芳（2004）研究表明，在施用氮磷鉀的基礎(chǔ)上，增施硅鈣肥，能提高甘蔗的產(chǎn)量和糖分，其中增施SiO2 120 kg/ha，增產(chǎn)達12%；江澤普等（2011b）研究認為，P2O5 281.3 kg/ha和SiO2 405.0 kg/ha配施有利于甘蔗分蘗和生長，可獲得較高的甘蔗產(chǎn)量和較優(yōu)的品質(zhì)。以上研究中硅和磷兩種元素的施用量與本研究結(jié)果略有不同，可能與試驗設(shè)計及試驗地實際情況有關(guān)。硅鈣磷肥之所以能促進作物生長是因為硅和磷為同族元素，在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上具有相似性，硅磷互作可提高土壤中硅磷元素有效性，增加作物產(chǎn)量（江澤普等，2011a）；硅鈣磷肥的施入還能促進甘蔗蔗莖中養(yǎng)分的積累，而在硅鈣磷肥基礎(chǔ)上增施有機肥對蔗莖中氮鉀的吸收有明顯促進作用。說明合理的大量元素與中微量元素比例對于甘蔗增產(chǎn)及養(yǎng)分吸收尤為重要。

3. 2 硅鈣磷對酸化蔗地土壤養(yǎng)分及pH的影響

于天一等（2014）研究認為酸化土壤很難進行自我修復，因此酸化土壤的改良成為研究的熱點。傳統(tǒng)的改良方法為施用有機肥、石灰等碳酸鈣類肥料；近年來的研究發(fā)現(xiàn)，硅肥及某些有機酸對酸性土壤有一定的改良作用，并逐漸在農(nóng)業(yè)中得到推廣應(yīng)用。本研究使用的硅鈣肥為微堿性肥料，施入土壤后能夠發(fā)揮改良酸化土壤的作用；許中堅等（2002）研究認為硅鈣磷肥的施入增加了土壤中的鹽基離子，有效緩解了土壤酸化程度。硅鈣磷肥的施入提高了土壤pH，但僅為當季結(jié)果，長期施用結(jié)果仍需進一步探究；從土壤養(yǎng)分測定結(jié)果看，硅鈣磷肥的施入對土壤中養(yǎng)分并無顯著影響，說明在短時間內(nèi)其對土壤養(yǎng)分影響不明顯，長期影響有待進一步研究。

3. 3 有機肥與硅鈣磷肥的互作效應(yīng)分析

本研究結(jié)果表明，硅鈣磷肥與有機肥的施入提高了蔗莖中氮磷鉀養(yǎng)分的積累，與譚宏偉等（2014）采用NPKM或NPK+蔗葉處理有助于甘蔗產(chǎn)量的提高結(jié)果一致。主要是因為有機肥的施入降低了紅壤中交換性酸和交換性鋁含量，有助于減緩酸化進程。因此，施用硅鈣磷肥及有機肥均能抑制加重土壤酸化的兩個因素，兩種肥料配施有效促進了甘蔗對養(yǎng)分的吸收，但關(guān)于有機肥與硅鈣磷肥的互作原理仍需進一步研究。

4 結(jié)論

在施用氮、鉀肥的基礎(chǔ)上配施硅鈣肥及有機肥能增加土壤中鹽基離子的數(shù)量，減少土壤中交換性酸和交換性鋁含量，有效緩解土壤酸化進程。施用SiO2 450 kg/ha、CaO 300 kg/ha和P2O5 225 kg/ha并配施有機肥7500 kg/ha，能促進蔗莖氮、鉀養(yǎng)分的積累，同時在甘蔗增產(chǎn)及減緩土壤酸化方面也能獲得理想效果。

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（責任編輯 鄧慧靈）