機械化生產(chǎn)下不同品種甘蔗養(yǎng)分吸收與利用效率分析

韋冬萍 韋劍鋒 梁振華 韋巧云 胡桂娟

摘 ?要：本研究從高效生產(chǎn)角度出發(fā)，采用田間試驗，分析機械化生產(chǎn)下4個甘蔗品種新植和宿根的干物質(zhì)積累、養(yǎng)分積累及養(yǎng)分利用效率。結(jié)果表明，‘桂糖42號莖干物質(zhì)積累量和干物質(zhì)積累總量最高，比其他品種分別增加819.66～4273.69?kg/hm²和1232.14～5863.38?kg/hm²，而‘桂柳05136和‘桂糖29號的較低;不同品種N、P₂O₅及K₂O積累總量分別為133.79～196.82、35.99～47.29、233.31～311.57?kg/hm²，其中‘桂糖42號均顯著高于‘桂柳05136;不同品種每生產(chǎn)1?t蔗莖需要N、P₂O₅、K₂O分別為1.57～2.03、0.43～0.48、2.72～3.21?kg，其中‘桂柳05136的均較低;N、P₂O₅、K₂O的經(jīng)濟效率和生理效率以‘桂柳05136最高。不同品種宿根干物質(zhì)積累量、養(yǎng)分積累量及養(yǎng)分經(jīng)濟效率和生理效率明顯高于新植。因此，‘桂糖42號的生物產(chǎn)量性狀較好，‘桂柳05136的養(yǎng)分效率較高。

關(guān)鍵詞：甘蔗;干物質(zhì);氮;磷;鉀

中圖分類號：S566.1??????文獻標識碼：A

Variation among Sugarcane Varieties in Nutrient Uptake and Utilization?under Mechanized Production

WEI Dongping¹， WEI Jianfeng^1*， LIANG Zhenhua²， WEI Qiaoyun²， HU Guijuan¹

1.?Lushan College of Guangxi University of Science and Technology， Liuzhou， Guangxi 545616， China; 2. Guangxi South Subtropical Agricultural Science Research Institute， Longzhou， Guangxi 532415， China

Abstract： From the viewpoint of efficient production， a field experiment was conducted to investigate the dry matter accumulation， nutrient accumulation and utilization?of four sugarcane varieties， including?plant cane and first ratoon under mechanization. The stalk?dry matter accumulation and total dry matter accumulation of ‘Guitang 42?were the highest， which was more than that of the other varieties for 819.66–4273.69?kg/hm²and 1232.14–5863.38 kg/hm²， respectively， but and that for ‘Guiliu 05136 and ‘Guitang 29 were lower. The total accumulation of N， P₂O₅and K₂O from different varieties was 133.79–196.82， 35.99–47.29 and 233.31–311.57?kg/hm²， respectively， and that of?‘Guitang 42 was higher than ‘Guiliu 05136. N， P₂O₅and K₂O?requirement per 1 t sugarcane stalk of different varieties were 1.57–2.03， 0.43–0.48 and 2.72–3.21 kg， respectively， and that of ‘Guiliu 05136 was lower. The economic efficiency and physiological efficiency of N， P₂O₅and K₂O were the highest with ‘Guiliu 05136. The dry matter accumulation， nutrient accumulation and nutrient efficiency of ratoon cane were higher than that of planting cane. In conclusion， the biological production of ‘Guitang 42 is?better， and the nutrient efficiency of ‘Guiliu 05136 is high.

Keywords： sugarcane; dry matter; nitrogen; phosphorus;?potassium

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.05.001

甘蔗是我國重要的糖料作物和經(jīng)濟作物，是廣西第一大戰(zhàn)略經(jīng)濟作物，廣西甘蔗的年種植面積和產(chǎn)糖量占全國60%以上^[1]。近年來，國家把推進田間生產(chǎn)全程機械化列為破解廣西省甚至全國甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展困局的有效途徑^[2]。目前，國內(nèi)就甘蔗生產(chǎn)農(nóng)機與農(nóng)藝融合方面開展了較多研究，優(yōu)選了一些適宜的甘蔗品種、種植行距及農(nóng)機作業(yè)技術(shù)等^[2-3]，但在機械化生產(chǎn)下，關(guān)于甘蔗養(yǎng)分吸收與利用的研究鮮見報道。養(yǎng)分對甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)的影響較大，甘蔗養(yǎng)分的高效利用是相關(guān)領(lǐng)域研究的主要熱點之一^[4-5]。前人對傳統(tǒng)栽培模式下甘蔗中的氮、磷、鉀的吸收、轉(zhuǎn)運、分布、利用等進行了研究，初步掌握了不同品種和不同施肥條件下甘蔗氮、磷、鉀的吸收量、蔗莖養(yǎng)分利用率及肥料利用效率等^[4-10]，并發(fā)現(xiàn)不同基因型的甘蔗中氮、磷、鉀的積累與利用存在明顯差異^[4-7]。然而，這些研究主要集中在新植蔗，宿根蔗的養(yǎng)分吸收與利用鮮見報道。甘蔗種植中，宿根生產(chǎn)對減少甘蔗種植循環(huán)過程、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量及品質(zhì)有重要作用，因此宿根蔗在生產(chǎn)中占有極其重要的地位，為主要蔗糖生產(chǎn)國所重視^[11]。為此，筆者對廣西甘蔗主產(chǎn)區(qū)機械化生產(chǎn)下的4個甘蔗品種新植與宿根的干物質(zhì)積累、養(yǎng)分積累、養(yǎng)分利用效率進行分析，以期為當(dāng)?shù)馗收岣咝a(chǎn)提供參考。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

試驗在廣西柳州市雒容農(nóng)場雙高糖料蔗基地進行，年平均氣溫20?℃，年降雨量1250?mm左右。試驗地土壤為紅壤，已連續(xù)種植甘蔗30?a，0～30?cm土層pH為6.23，硝態(tài)氮、有效磷及速效鉀含量分別為14.97、67.5、150?mg/kg。試驗根據(jù)當(dāng)?shù)馗收岬姆N植方式和施肥量，在種植前用圓盤耙將對試驗地上茬宿根蔗蔸進行粉碎，用深松犁松土深45?cm，用四鏵犁翻土深35?cm，用圓盤耙平整碎土深25?cm，然后按寬窄行（寬行1.2?m、窄行0.6?m）開行（行溝深25?cm）和施有機-無機復(fù)混肥料（有機質(zhì)、N、P₂O₅、K₂O含量分別為20%、11%、6%、12%）2625?kg/hm²作基肥。

供試甘蔗為當(dāng)?shù)刂髟云贩N‘桂柳05136‘桂糖29號‘桂糖31號、‘桂糖42號，每個品種種植6個寬窄行，行長60 m，重復(fù)3次。2017年4月中旬砍收上年8月下旬種植的秋植蔗作為種莖，用甘蔗種植機擺種，下種量18?t/hm²，下芽量約為120000芽/hm²，用覆土機蓋種。2017年6月下旬對新植蔗追施尿素（含N?46.4%）100?kg/hm²和氯化鉀（含K₂O 60%）150?kg/hm²。2018年1月26日用履帶切段式甘蔗收割機砍收新植蔗，隨后焚燒蔗地殘留干枯蔗葉。2018年5月12日，用破壟、施肥及蓋土一體機對宿根蔗破壟、施肥（有機-無機復(fù)混肥料2625?kg/hm²、尿素100?kg/hm²、氯化鉀150?kg/hm²）、培土。試驗地的雜草和病蟲與基地內(nèi)其他甘蔗的防治方式相同，均采用無人機噴灑藥劑進行防治。

1.2 方法

在甘蔗成熟期（2018年1月6日、2018年12月30日），每重復(fù)隨機選擇54?m²調(diào)查有效莖數(shù)和蔗莖產(chǎn)量，選擇9株在植株根部四周30?cm范圍帶泥土將根系挖出，然后沖洗干凈，分根、莖及葉（含枯葉）烘干、稱質(zhì)量、粉碎，計算單位面積干物質(zhì)積累量，按文獻[12]測N、P₂O₅、K₂O含量，計算單位面積N、P₂O₅、K₂O積累量。

干物質(zhì)積累量=干物質(zhì)積累量（g/株）×有效莖數(shù)/1000

N、P₂O₅或K₂O積累量=N、P₂O₅或K₂O含量×干物質(zhì)積累量/100

每生產(chǎn)1?t蔗莖N、P₂O₅或K₂O需求量=N、P₂O₅或K₂O積累總量/蔗莖產(chǎn)量

N、P₂O₅或K₂O經(jīng)濟效率=莖干物質(zhì)積累量/甘蔗N、P₂O₅或K₂O積累總量

N、P₂O₅或K₂O生理效率=甘蔗干物質(zhì)積累總量/甘蔗N、P₂O₅或K₂O積累總量

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS軟件進行數(shù)據(jù)的處理與統(tǒng)計分析。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 甘蔗干物質(zhì)積累

表1顯示，不同甘蔗品種的新植和宿根各器官干物質(zhì)積累存在一定差異。其中，新植和宿根‘桂糖29號和‘桂糖42號的根部干物質(zhì)積累量顯著高于其他處理，莖部干物質(zhì)積累量、葉部干物質(zhì)積累量、干物質(zhì)積累總量均以‘桂糖42號的最高，比其他品種分別增加819.66～4273.69、223.85～1377.64、1232.14～5863.38?kg/hm²，其次是‘桂糖31號，而‘桂柳05136各器官的干物質(zhì)積累量較低，與‘桂糖31號和‘桂糖42?號的差異均達顯著水平。不同品種宿根各器官的干物質(zhì)積累量均大于新植，其中莖部干物質(zhì)積累量和干物質(zhì)積累總量分別比新植增加4214.94～?6446.16?kg/hm²和5553.57～8117.53?kg/hm²，其中‘桂糖41號的莖部干物質(zhì)增加量最多，而‘桂糖29號的干物質(zhì)總量增加最多。

2.2甘蔗養(yǎng)分積累

表2顯示，新植‘桂糖29號和‘桂糖42號的根部、莖部氮積累量、氮積累總量顯著高于其他品種，其中‘桂糖29號的氮積累總量比其他品種增加2.58～29.60?kg/hm²，而‘桂柳05136氮積累總量最少，‘桂糖29號葉部氮積累量顯著高于其他品種，而其他品種的差異不顯著;宿根‘桂糖29號和‘桂糖42號的莖部氮積累量和氮積累總量顯著高于其他品種，其中‘桂糖29號的氮積累總量比其他品種高11.20～50.50?kg/hm²，而‘桂柳05136的氮積累總量最少，‘桂糖42號的根部氮積累量、‘桂糖29號的葉部氮積累量顯著高于其他品種。不同品種宿根各器官氮積累量均高于新植，其中氮積累總量比新植增加12.53～33.43?kg/hm²，以‘桂糖29號增加量最多;不同品種新植和宿根的各器官氮積累量高低順序依次為莖>葉>根，說明‘桂糖29號和‘桂糖42號吸收積累較多氮養(yǎng)分。

新植‘桂糖29號和‘桂糖42號的根部磷積累量較多，‘桂糖31號和‘桂糖42號莖部、葉部的磷積累量及磷積累總量較多，其中‘桂糖31號的磷積累總量比其他品種增加0.42～?6.10?kg/hm²，而‘桂柳05136各器官的磷積累量最少;宿根‘桂糖42號根部、莖部的磷積累量及磷積累總量最多，其中磷積累總量比其他品種增加1.16～7.44?kg/hm²，與‘桂糖29號和‘桂柳05136的差異均達顯著水平，葉部磷積累量以‘桂糖31號最多，與其他品種的差異達顯著水平，而‘桂柳05136各器官的磷積累量最少。不同品種宿根各器官磷積累量均高于新植，其中磷積累總量比新植增加3.86～5.77?kg/hm²，以‘桂糖29號增加量最多;不同品種新植和宿根各器官的磷積累量高低順序依次為莖>葉>根，說明‘桂糖31號和‘桂糖42號吸收積累較多磷養(yǎng)分。

新植‘桂糖42號各器官鉀積累量最多，其中鉀積累總量比其他品種增加19.13～53.68?kg/hm²，與‘桂糖29號和‘桂柳05136的差異均達顯著水平，而‘桂柳05136各器官的鉀積累量最少;宿根‘桂糖31號根部的鉀積累量顯著高于其他品種，‘桂柳05136莖部的鉀積累量顯著低于其他品種，‘桂糖29號葉部的鉀積累量和鉀積累總量最多，其中鉀積累總量比其他品種增加2.45～57.85?kg/hm²，與‘桂糖31號和‘桂柳05136的差異均達顯著水平，而‘桂柳05136鉀積累總量最少。不同品種宿根各器官鉀積累量均高于新植，其中鉀積累總量比新植增加20.41～?49.57?kg/hm²，以‘桂糖29號增加量最多;不同品種新植和宿根各器官鉀積累量高低順序依次為莖>葉>根。說明新植‘桂糖42號和宿根‘桂糖29號吸收積累較多鉀養(yǎng)分。

2.3 甘蔗養(yǎng)分需求量

表3顯示，每生產(chǎn)1?t蔗莖，新植和宿根‘桂糖29號氮需求量顯著多于其他品種，比其他品種增加0.19～0.46?kg，而‘桂柳05136的氮需求量最少;宿根‘桂柳05136和‘桂糖42號的氮需求量少于新植，而宿根‘桂糖29號和‘桂糖31號的氮需求量多于新植。新植‘桂糖31號、宿根‘桂糖29號和‘桂糖31號的磷需求量最多，而‘桂柳05136的磷需求量最少，差異達顯著水平;不同品種宿根磷需求量少于新植。新植‘桂糖29號和‘桂糖42號鉀需求量較多，而‘桂柳05136需求量最少，差異達顯著水平;宿根‘桂糖29號的鉀需求量顯著高于其他品種，比其他品種增加0.26～0.49?kg，而‘桂柳05136的鉀需求量最少;除‘桂糖29號外，其他品種宿根的鉀需求量少于新植，說明每生產(chǎn)1?t蔗莖‘桂柳05136的氮、磷、鉀需求量較少。

2.4 甘蔗養(yǎng)分效率

表4顯示，新植和宿根‘桂柳05136的氮經(jīng)濟效率最高，其次是‘桂糖31號，而‘桂糖29號最低;新植和宿根‘桂柳05136的磷經(jīng)濟效率最高，其次是‘桂糖42號，而‘桂糖29號最低;新植和宿根‘桂柳05136的鉀經(jīng)濟效率最高，而‘桂糖29號最低，其中新植‘桂柳05136、宿根‘桂糖29號與其他品種的差異達顯著水平。新植和宿根‘桂柳05136的氮生理效率最高，其次是‘桂糖31號，而‘桂糖29號最低;新植和宿根‘桂柳05136 磷生理效率最高，其次是‘桂糖42號，而‘桂糖31號最低，其中新植‘桂柳05136與‘桂糖29號‘桂糖31號的差異達顯著水平;新植和宿根‘桂柳05136的鉀生理效率最高，而‘桂糖29號最低，其中新植‘桂柳05136、宿根‘桂糖29號與其他品種的差異達顯著水平。不同品種宿根的氮、磷、鉀經(jīng)濟效率和生理效率明顯高于新植，說明‘桂柳05136的氮、磷及鉀養(yǎng)分效率較高。

3 ?討論

由于遺傳特性、土壤條件、氣象條件及栽培措施等因素的影響，不同甘蔗品種的生長與產(chǎn)量表現(xiàn)出較大差異^{[1， 6-7， 13-14]}。本研究表明，在機械化生產(chǎn)條件下，‘桂糖42號新植和宿根的莖干物質(zhì)積累量和干物質(zhì)積累總量最高，其次是‘桂糖31號，而‘桂糖29號和‘桂柳05136的較低，與譚秦亮等^[1]和甘崇琨等^[13]在廣西其他蔗區(qū)的研究結(jié)果相似，說明‘桂糖42號的生物產(chǎn)量性狀較優(yōu)。

不同品種甘蔗對養(yǎng)分的吸收與利用不同，因而氮、磷及鉀的吸收積累存在差異^{[5-6， 15-16]}。據(jù)報道，成熟期甘蔗N、P₂O₅及K₂O積累量分別為130.30～363.30、31.60～60.15、153.64～498.49?kg/hm²，具體因甘蔗品種、土壤肥力及施肥水平而異^{[6-9， 15]}。本研究條件下，不同甘蔗品種N、P₂O₅及K₂O積累量處于前人研究結(jié)果的中下水平值，但不同品種的積累量差異較大，其中‘桂糖29號和‘桂糖42號新植和宿根的N積累量較高，‘桂糖31號和‘桂糖42號新植和宿根的P₂O₅積累量較高，‘桂糖42號新植和宿根及‘桂糖29號宿根的K₂O積累量較高，而‘桂柳05136的N、P₂O₅及K₂O積累量最低，說明‘桂糖42號對氮、磷及鉀有較強的吸收能力。此外，不同品種甘蔗宿根各器官N、P₂O₅及K₂O積累量明顯高于新植，其中以‘桂糖29號增加量最多，說明宿根尤其是‘桂糖29號吸收氮、磷及鉀較多，這與宿根蔗生長期較長、根系較發(fā)達、生物量較高直接相關(guān)，因此生產(chǎn)中應(yīng)重視宿根蔗氮、磷及鉀的足量供給。另外，不同品種甘蔗新植和宿根各器官N、P₂O₅及K₂O積累量高低順序依次為莖>葉>根，與前人研究其他品種的結(jié)果相似^{[5-7， 9]}，說明甘蔗吸收的氮、磷及鉀最終主要供蔗莖利用。

甘蔗屬于高光效的C4植物，增產(chǎn)潛力較大，其生長發(fā)育需要的養(yǎng)分數(shù)量因品種、土壤肥力、施肥水平及生態(tài)條件不同而表現(xiàn)出較大差異^{[5-6， 9-10， 15-16]}。據(jù)報道，廣西蔗區(qū)每生產(chǎn)1?t蔗莖新植蔗需要的N、P₂O₅、K₂O分別為1.23～2.61、0.25～1.06、1.47～?4.60 kg，宿根蔗的需要N、P₂O₅、K₂O分別為1.12～?1.43、0.55～0.84、1.70～2.11?kg^{[6， 10， 16-19]}，其中高產(chǎn)甘蔗需要N、P₂O₅及K₂O分別為1.52～2.61、0.25～0.46、1.47～4.60 kg^{[10， 16]}，且‘桂糖32號的需要量顯著高于‘ROC22號^[16];廣東蔗區(qū)每生產(chǎn)1?t蔗莖，需要N、P₂O₅及K₂O分別為1.72～?2.51、0.25～0.57、2.02～4.74?kg^{[7， 15， 20]}，其中‘BC2-32需求量顯著大于‘粵糖60號‘ROC 22號及‘粵糖55號^[15];云南蔗區(qū)每生產(chǎn)1?t蔗莖，需要的N、P₂O₅及K₂O分別為2.65～2.89、0.34～0.52、2.09～3.08?kg^[9]。本研究條件下，不同品種甘蔗每生產(chǎn)1?t蔗莖，需要的N、P₂O₅及K₂O依次為1.57～2.03、0.43～0.48、2.72～3.21?kg，與前人研究廣西其他蔗區(qū)的結(jié)果不完全一致^{[6，10，?16-19]}，這可能是甘蔗的產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收能力及養(yǎng)分在莖葉分配差異所致^[4，?15-16]，如謝如林等^[10]和邢穎等^[6]在蔗莖產(chǎn)量分別為111.0～174.0和74.5～?93.3?t/hm²條件下得出的結(jié)果，而本研究條件下蔗莖產(chǎn)量為79.4～104.8?t/hm²。每生產(chǎn)1?t蔗莖‘桂糖29號需要的N、P₂O₅、K₂O較多，而‘桂柳05136需要的N、P₂O₅、K₂O較少，且宿根‘桂柳05136和‘桂糖42號的N、P₂O₅及K₂O需求量少于新植的，與惲綿等^[17-19]研究廣西旱地不同甘蔗品種養(yǎng)分需求結(jié)果相似。說明‘桂柳05136尤其是宿根的氮、磷及鉀生產(chǎn)效率較高，而‘桂糖29號的養(yǎng)分效率較低，這與各品種具有的氮、磷及鉀經(jīng)濟效率和生理效率相吻合。

可見，‘桂糖42號具有較優(yōu)的生物產(chǎn)量性狀，‘桂柳05136具有較高的養(yǎng)分效率，而‘桂糖29號的產(chǎn)量和養(yǎng)分效率較低，因此生產(chǎn)中可根據(jù)需要選擇‘桂糖42號或‘桂柳05136種植，并注意按需施肥和平衡施肥。

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