不同施氮時(shí)間和施氮量對(duì)甘蔗生產(chǎn)的影響

余江敏，董文斌，劉麗君，韋彩會(huì)，陳 燕，韓瑞明

(1廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530007；2廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，廣西南寧530007；3廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，廣西南寧530014；4廣西東亞撒陽(yáng)肥料有限公司，廣西寧明532599)

0 引言

甘蔗作為中國(guó)食糖生產(chǎn)的主要原料之一，近10年(2008～2018年)的種植面積基本保持在137萬(wàn)～170萬(wàn) hm2左右，約占全國(guó)糖料作物種植面積的90%。而素有中國(guó)糖業(yè)看廣西之說(shuō)，2018年，廣西甘蔗種植面積達(dá)到88.64萬(wàn)hm2，約占當(dāng)年全國(guó)甘蔗種植的63%。氮是甘蔗生長(zhǎng)需要的大量元素，甘蔗高產(chǎn)情況下，按照每生產(chǎn)1 t甘蔗對(duì)氮養(yǎng)分的平均吸收量為1.81 kg[1]，而甘蔗吸收的氮素約18%～29%來(lái)源于當(dāng)季施用的氮素，氮肥利用率為 21.0%～34.52%，殘留率為 37.61%～44.13%，有 21.35%～41.39%的氮素?fù)p失[2]，以此類(lèi)推，假設(shè)平均單產(chǎn)約為67.5 t/hm2，每年甘蔗從蔗地帶走的氮量約為10.8萬(wàn)t，而氮肥當(dāng)季利用率僅為18%～29%。過(guò)高的施氮量不僅不能隨著施氮量的增加而增產(chǎn)，卻增加蔗農(nóng)種蔗成本，減少收益；而為了獲得高產(chǎn)，在甘蔗生長(zhǎng)后期繼續(xù)追施氮肥，止氮期推遲，卻讓甘蔗糖分降低，影響制糖企業(yè)的效益。甘蔗施肥應(yīng)基肥和追肥并重才能保證甘蔗整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中有足夠的營(yíng)養(yǎng)[3]，甘蔗前期重施氮肥、少次施氮處理的蔗莖產(chǎn)量?jī)?yōu)于前期輕施氮肥、多次施氮處理[4]，合理施氮時(shí)間，對(duì)甘蔗氮利用率也有一定的影響，根據(jù)已有研究可知，甘蔗各個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期，對(duì)氮的吸收自苗期占整個(gè)生育期的7.89%，分蘗期占16.09%，伸長(zhǎng)期占 66.27%，收獲期僅占 9.74%，平均施氮在 276 kg/hm2左右[5]。本文通過(guò)設(shè)計(jì)4個(gè)施氮量和4個(gè)施氮時(shí)間，對(duì)甘蔗株高等農(nóng)藝性狀和甘蔗糖分等品質(zhì)進(jìn)行分析，以期為廣西甘蔗生產(chǎn)提供合理的甘蔗施氮量和合適止氮日期提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于廣西崇左市寧明縣明江鎮(zhèn)祥春屯，甘蔗品種為桂糖42號(hào)，供試土壤為赤紅壤，土壤農(nóng)化性狀pH 4.68，有機(jī)質(zhì)20.62 g/kg，全氮1.0 g/kg，速效磷103.46 mg/kg，速效鉀180.90 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

化肥使用廣西東亞撒陽(yáng)肥料有限公司提供的摻混肥(BB肥)，基肥為35%含量(氮∶磷∶鉀=19∶6∶10)，追肥為46%含量(氮∶磷∶鉀=21∶7∶18)，尿素為廣西中化提供的大顆粒尿素，含N量≥46%。

1.3 試驗(yàn)處理與方法

甘蔗種植日期為2019年4月2日，砍收日期為2020年1月上旬，砍收前進(jìn)行株高、莖徑、甘蔗采樣。施肥方式為種植前，按基肥為750 kg/hm235%摻混肥(折純氮量為142.5 kg/hm2)全部施完，6月10日追肥先施 750 kg/hm246%摻混肥(折純氮量為157.5 kg/hm2)，再按不同施氮量和施肥時(shí)期增施尿素，不同施肥日期和不同施氮量安排在同一地塊進(jìn)行，為2個(gè)獨(dú)立的單因素試驗(yàn)，每個(gè)處理重復(fù)3次，具體不同施肥日期和施氮量如表1所示。

表1 不同施肥日期和施氮量明細(xì)表

1.4 數(shù)據(jù)測(cè)量與樣品采集

試驗(yàn)小區(qū)甘蔗種植行距為1.85 m，每個(gè)小區(qū)種植5行，行長(zhǎng)15～20 m不等(按地塊實(shí)際地形設(shè)置)，隨機(jī)排列。每5行的左右2行設(shè)為保護(hù)行，取中間3行甘蔗進(jìn)行株高、莖徑的測(cè)量，株高使用5 m塔尺從甘蔗根部到蔗葉分叉處進(jìn)行測(cè)量記錄，莖徑使用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量；甘蔗品質(zhì)化驗(yàn)用甘蔗樣品按照每小區(qū)的中間3行各取1根，砍成上、中、下 3段，混合后再分別隨機(jī)取上、中、下各 2段共6段混合制成1個(gè)樣品。

1.5 計(jì)算公式

有效莖數(shù)(條/hm2)=每米株數(shù)÷行距×104

單莖重(kg/條)=[0.7854×莖徑2×(株高-35 cm)]/1000

單產(chǎn)(t/hm2)=有效莖數(shù)×單莖重÷1000

理論產(chǎn)糖量(t/hm2)=單產(chǎn)×甘蔗糖分

1.6 統(tǒng)計(jì)工具

數(shù)據(jù)整理采用Excel 2019進(jìn)行處理；方差分析采用SPSS 25.0進(jìn)行分析；采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行差異性分析，其中，標(biāo)注有同一小寫(xiě)字母表示各處理間在0.05統(tǒng)計(jì)水平差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮日期和施氮量對(duì)甘蔗農(nóng)藝性狀的影響

由圖1(A)可知，與對(duì)照(D-CK)相比，D1、D2、D3處理株高差異均不顯著；與 D-CK相比，處理D1、D2的株高比D-CK分別減少了2%、0.8%，但D3處理則增加了1.6%；

由圖 1(B)可知，與對(duì)照(N-CK)相比，N1、N2處理株高差異達(dá)顯著水平，N3處理差異不顯著；與N-CK相比，除N1的株高增加4.7%外，N2、N3分別減少了7.0%、3.4%。

由圖2(A)可知，與對(duì)照(D-CK)相比，D1、D2、D3處理莖徑差異均不顯著；由圖2(B)可知，與對(duì)照(N-CK，下同)相比，N1、N2、N3處理莖徑差異不顯著。

圖1 不同施氮日期(A)和施氮量(B)對(duì)甘蔗株高的影響

圖2 不同施氮日期(A)和施氮量(B)對(duì)甘蔗莖徑的影響

由圖3(A)可知，與對(duì)照(D-CK)相比，D1、D2、D3處理有效莖數(shù)差異均達(dá)顯著水平；與D-CK相比，處理D1、D2、D3處理有效莖數(shù)分別減少了20.6%、16.1%、12.4%；由圖 3(B)可知，與對(duì)照(N-CK，下同)相比，N1、N2、N3處理有效莖數(shù)差異均達(dá)顯著水平；與N-CK相比，處理N1、N2、N3處理有效莖數(shù)分別減少了16.2%、6.9%、16.2%。

由圖4(A)可知，與對(duì)照(D-CK，下同)相比，D1、D2、D3處理對(duì)單莖重差異均不顯著；由圖 4(B)可知，與對(duì)照(N-CK，下同)相比，N1、N2、N3處理對(duì)單莖重差異均不顯著。

2.2 不同施氮日期和施氮量對(duì)甘蔗產(chǎn)量的影響

由圖5(A)可知，與對(duì)照(D-CK，下同)相比，D1、D2處理單產(chǎn)差異均達(dá)顯著，D3處理單產(chǎn)差異不顯著；與D-CK相比，處理D1、D2、D3處理單產(chǎn)分別減少了16.9%、18.3%、11.1%；由圖5(B)可知，與對(duì)照(N-CK，下同)相比，N1、N2、N3處理對(duì)單產(chǎn)差異均不顯著；與 N-CK相比，處理 N1、N2、N3處理單產(chǎn)則分別減少了11.0%、10.9%、21%。

圖3 不同施氮日期(A)和施氮量(B)對(duì)甘蔗有效莖數(shù)的影響

圖4 不同施氮日期(A)和施氮量(B)對(duì)甘蔗單莖重的影響

圖5 不同施氮日期(A)和施氮量(B)對(duì)甘蔗單產(chǎn)的影響

2.3 不同施氮日期和施氮量對(duì)甘蔗品質(zhì)的影響

2.3.1 甘蔗簡(jiǎn)純度

由圖6(A)可知，與對(duì)照(D-CK，下同)相比，D1處理甘蔗簡(jiǎn)純度差異達(dá)顯著水平，D2、D3處理甘蔗簡(jiǎn)純度差異均不顯著。由圖 6(B)可知，與對(duì)照(N-CK，下同)相比，N1、N3處理甘蔗簡(jiǎn)純度差異達(dá)顯著水平，N2處理甘蔗簡(jiǎn)純度差異不顯著。

2.3.2 還原糖

由圖7(A)可知，與對(duì)照(D-CK，下同)相比，D1、D2、D3處理甘蔗還原糖差異達(dá)顯著水平；與D-CK相比，處理D1、D2、D3的還原糖分別降低了15.5%、10.5%、8.4%；由圖7(B)可知，與對(duì)照(N-CK，下同)相比，N1、N2、N3處理甘蔗還原糖差異達(dá)顯著水平；與N-CK相比，N1、N2分別提高了3.2%、15.0%，N3降低了13.8%。

2.3.3 甘蔗纖維分

圖6 不同施氮日期(A)和施氮量(B)對(duì)甘蔗簡(jiǎn)純度的影響

圖7 不同施氮日期(A)和施氮量(B)對(duì)甘蔗還原糖的影響

由圖8(A)可知，與對(duì)照(D-CK，下同)相比，D1、D2、D3處理甘蔗纖維分差異均達(dá)顯著水平；與D-CK相比，處理D1、D3的纖維分分別降低了3.5%、2.5%，D2提高了5.0%；由圖8(B)可知，與對(duì)照(N-CK，下同)相比，N2、N3處理甘蔗纖維分差異達(dá)顯著水平，N1處理甘蔗纖維分差異不顯著；與N-CK相比，N2、N3分別提高了4.6%、2.6%，N1略微降低了0.9%。

2.3.4 甘蔗糖分

由圖9(A)可知，與對(duì)照(D-CK，下同)相比，D1處理甘蔗糖分差異達(dá)顯著水平，D2、D3處理的甘蔗糖分差異不顯著；與 D-CK相比，處理 D1、D2的甘蔗糖分分別提高了 1.4%、0.5%，D3略微降低了0.7%；由圖9(B)可知，與對(duì)照(N-CK，下同)相比，N1、N2、N3處理甘蔗糖分差異均達(dá)顯著水平；與N-CK相比，除N1提高了4.9%，N2、N3則分別降低了2.8%、1.4%。

圖9 不同施氮日期(A)和施氮量(B)對(duì)甘蔗糖分的影響

由圖10(A)可知，與對(duì)照(D-CK)相比，D1，D2處理甘蔗單位面積理論產(chǎn)糖量差異達(dá)顯著水平，D3處理處理差異不顯著，與D-CK相比，處理D1、D2、D3的甘蔗單位面積產(chǎn)糖量分別降低了16%、18%和12%；由圖10(B)可知，與對(duì)照(N-CK，下同)相比，N1、N2處理甘蔗單位面積理論產(chǎn)糖量差異達(dá)不顯著水平，D3處理處理差異達(dá)顯著水平，與對(duì)照(N-CK，下同)相比，處理N1、N2、N3的甘蔗單位面積產(chǎn)糖量分別降低了7%、13%和22%。

3 討論與結(jié)論

圖10 不同施氮日期(A)和施氮量(B)對(duì)甘蔗單位面積理論產(chǎn)糖量的影響

有研究表明，不同時(shí)期施肥甘蔗植株對(duì)攻莖肥的氮素競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)，氮素的利用率過(guò)高[6]及甘蔗止氮過(guò)遲，會(huì)導(dǎo)致甘蔗后期生產(chǎn)旺盛，不利于糖分的積累，還會(huì)降低甘蔗糖分含量[7]。本試驗(yàn)條件下，與 D-CK相比，D1、D2、D3處理對(duì)甘蔗莖徑、株高、單莖重的影響差異不顯著，但 D2、D3的產(chǎn)量卻有所降低，并且差異達(dá)顯著水平，有可能是由于止氮期晚，促進(jìn)后期無(wú)效分蘗苗繼續(xù)生長(zhǎng)，從而影響有效莖成莖質(zhì)量，這也說(shuō)明了，推遲施用氮肥不僅不能增加產(chǎn)量，還有可能降低單產(chǎn)；同樣，隨著施氮日期的推遲，與D-CK相比，D1處理可提高甘蔗糖分并達(dá)到顯著水平，但 D3處理時(shí)，甘蔗糖分則有所減低，這與梁計(jì)南等[8]的研究結(jié)果一致，隨著施氮日期的推遲，甘蔗后期生長(zhǎng)旺盛，生長(zhǎng)中后期施氮肥，促進(jìn)甘蔗后期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，避免中后期施氮肥，消耗大量的碳水化合物，不利于提高蔗糖分。

本試驗(yàn)條件下，與N-CK對(duì)比，N1處理的甘蔗株高、莖徑均比對(duì)照的高而且粗，而隨著氮肥施用量的增加，N2、N3處理的株高、莖徑均比對(duì)照的低而且細(xì)小，雖然 N1的單產(chǎn)略微低于對(duì)照，但差異不明顯，N1處理甘蔗蔗糖分有所提高，但隨著氮施用量的增加，則有所減低，而前人的研究結(jié)果也表明[9-11]，氮肥可增加株高和甘蔗莖徑，但是隨著氮肥施用量的增加，甘蔗蔗糖分沒(méi)有增加，甚至出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而產(chǎn)量也并沒(méi)有隨著氮肥施用量的增加而增加，鄧展云等在各品種在不同施肥水平的研究結(jié)果也表明甘蔗低肥區(qū)(氮素為 499.5 kg/hm2)表現(xiàn)出最高的產(chǎn)量和含糖量，中肥區(qū)(氮素為 832.5 kg/hm2)居中，高肥區(qū)(氮素為1165.5 kg/hm2)表現(xiàn)最低[12]，本試驗(yàn)結(jié)果與前人研究一致，說(shuō)明過(guò)量使用氮肥不僅不會(huì)增加產(chǎn)量和糖分，還有可能降低氮肥的利用率[13]，在伸長(zhǎng)末期止氮，更有利于甘蔗對(duì)氮的吸收利用[5]，吳靜妮等的研究結(jié)果也表明提高施肥水平對(duì)新植蔗的蔗莖產(chǎn)量和蔗糖分的提高無(wú)明顯作用，甚至有所降低基本一致[14]，但Narwal認(rèn)為氮處理對(duì)蔗汁品質(zhì)沒(méi)有影響[15]，這可能與甘蔗蔗種、種植土壤肥力、灌溉等因素有關(guān)。

綜合本試驗(yàn)結(jié)果，單位面積理論產(chǎn)糖量均隨著止氮日期推遲和施氮量增加呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，在甘蔗生產(chǎn)上，因?yàn)楦收崞贩N、成熟期不同以及種植條件的差異，可因地制宜的配套對(duì)應(yīng)的施肥水平和施肥時(shí)間，本試驗(yàn)條件下，建議可在新植后69～99天之間施完氮素，主要集中在甘蔗分蘗和拔節(jié)(伸長(zhǎng))期之間施完，因甘蔗生產(chǎn)受種植區(qū)土壤肥力、施肥方式等影響明顯，建議每公頃施氮總量在 334.5～369 kg/hm2之間能較好保證甘蔗產(chǎn)量和甘蔗糖分含量，但也需要綜合甘蔗品種、氣候條件、栽培環(huán)境和水肥管理等來(lái)獲得高產(chǎn)高糖。