施用硅钙磷肥对酸化蔗地甘蔗生长及土壤肥力的影响

邢颖 江泽普 谭裕模 廖青 蒙炎成 杨绍锷 陈桂芬 梁潘霞 黄太庆 潘丽萍

摘要：【目的】探討不同配比硅钙磷肥和有机肥对甘蔗生长及土壤养分等的影响，为改善蔗区土壤酸化状况及提高甘蔗产量和品质提供参考。【方法】选取连作甘蔗的酸化蔗地，设6个处理，即处理A（对照，只施用氮、钾肥）及在处理A基础上配施不同组合硅钙磷肥和有机肥的5个处理，处理B（SiO2 450 kg/ha、CaO 300 kg/ha、P2O5 225 kg/ha）、处理C（SiO2 450 kg/ha、CaO 300 kg/ha、P2O5 300 kg/ha）、处理D（SiO2 450 kg/ha、CaO 450 kg/ha、P2O5 225 kg/ha）、处理E（SiO2 450 kg/ha、CaO 450 kg/ha、P2O5 300 kg/ha）、处理F（处理B+有机肥7500 kg/ha），测定甘蔗出苗率等农艺性状，收获后测定产量及锤度，取样测定不同部位氮、磷、钾含量，同时取土壤样品测定土壤养分含量。【结果】与对照相比，不同处理均对甘蔗分蘖、株高、有效茎及产量有显著影响（P<0.05，下同），其中处理E和处理F增产率分别为23.06%和22.53%。在硅钙磷肥基础上增施有机肥后对甘蔗蔗茎中氮、钾养分积累效果影响显著，但对磷养分积累效果影响不显著（P>0.05，下同）。当季土壤pH相比对照提高了0.11～0.38，但对土壤养分影响不显著。【结论】在施用氮、钾肥的基础上配施硅钙肥及有机肥能增加土壤中盐基离子数量，减少土壤中交换性酸和交换性铝含量，有效减缓土壤酸化进程。施用SiO2 450 kg/ha、CaO 300 kg/ha和P2O5 225 kg/ha并配施有机肥7500 kg/ha，能促进蔗茎氮、钾养分的积累，同时在甘蔗增产及减缓土壤酸化方面也能获得理想效果。

关键词： 甘蔗；酸化蔗地；硅钙磷肥；养分积累；土壤肥力

中图分类号： S566.106.2 文献标志码：A 文章编号：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

【研究意义】蔗地酸化在我国甘蔗连作地区已十分明显（何天春等，1997；韦翔华和陆申年，2004）。酸化蔗地土壤pH低，土壤贫脊、黏，严重制约甘蔗的生长及产量的提高（张肇元等，1998；谭宏伟，2009）。改善蔗地土壤酸化程度，提高甘蔗产量及质量，是目前酸化蔗地亟需解决的问题。硅钙肥为碱性肥料，有提高土壤碱度的作用，且增加硅钙的施入有利于提高甘蔗的产量与品质（罗洁和周锦芳，2004），同时，硅、磷在结构和性质上十分相似，两者互作还可提高土壤中硅、磷元素的有效性，以利于甘蔗的吸收利用（江泽普等，2011a）。因此，在酸化蔗地进行硅钙磷肥合理施用量的研究，对于改善蔗地土壤酸度及提高甘蔗产量和品质均具有重要意义。【前人研究进展】近年来，在利用碱性肥料改善土壤酸化程度方面，硅钙肥是施用较多且效果较理想的一种碱性肥料，同时，大部分研究认为硅钙肥能提高作物产量及品质（贺立源和江世文，1999；张学军等，2001；林蔚剛等，2007；张磊等，2011；李子双等，2015）。罗洁和周锦芳（2004）研究认为，在施用氮磷钾的基础上每公顷增施120 kg SiO2，甘蔗增产率达12%。江泽普等（2011b）研究发现，适当比例的硅磷搭配施用，能促进甘蔗生长，提高甘蔗产量，当硅磷用量分别为281.3 kg（P2O5）/ha和405.0 kg（SiO2）/ha（P2O5∶SiO2=1∶1.44）时，得到最佳蔗茎产量和蔗糖产量。【本研究切入点】蔗地酸化问题在我国甘蔗连作区尤为突出，在广西赤红壤区提高甘蔗产量及品质更是亟需解决的问题。但目前利用硅钙磷合理搭配施肥以改善土壤酸化程度及提高甘蔗产量的研究鲜有报道。【拟解决的关键问题】采用田间小区试验，设置6个施肥处理，研究不同配比硅钙磷肥及有机肥对甘蔗生长及土壤养分等的影响，为改善蔗区土壤酸化状况及提高甘蔗产量和品质提供参考。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

试验地点位于广西隆安县南圩镇连安村甘蔗试验基地。试验区土壤为赤红壤，第四纪红土母质，前作为甘蔗。土壤理化特性如下：有机质（OM）31.2 g/kg，全氮（TN）0.140%，全磷（TP）0.102%，全钾（TK）0.749%，碱解氮125 mg/kg，速效磷46 mg/kg，速效钾65 mg/kg，pH 4.31。供试品种：桂糖32号（国家甘蔗产业技术体系华南区栽培岗位专家项目隆安基地）；供试肥料：复合肥（N∶P∶K=15∶15∶15，广西新方向化学工业有限公司），尿素（N 46%，广西河池化工股份有限公司），氯化钾（K2O 60%，加拿大生产），磷酸二铵（P2O5 46%、N 18%，中化化肥控股有限公司），硅钙肥（SiO2 25%、CaO 30%，山东全都有硅钾肥科技有限公司），硅酸钠（SiO2 21%，上海跃达实业有限公司），有机肥（广西新方向化学工业有限公司）。

1. 2 试验方法

试验于2014年3～12月进行。每处理5行，行距1.1 m，行长7.0 m，小区面积38.5 m2，3次重复，随机排列。甘蔗下种量为112500芽/ha，蔗种摆双行，双芽段种植。依据试验点土壤实际状况及前期试验结果（江泽普等，2011a），试验共设6个处理（表1），CaO和P2O5设两个水平，SiO2则保持450 kg/ha（为便于操作，在前期试验基础上适当提高），同时设置不施SiO2、CaO和P2O5，仅施氮钾肥的对照处理（CK），N和K2O用量均为375 kg/ha（邢颖等，2015），基肥与追肥比例均按30%∶70%；处理B～F的氮钾肥施肥量与处理A一致，磷肥基肥与追肥比例为50%∶50%，硅钙肥基肥与追肥比例为40%∶60%；F处理在设置硅钙磷配比的基础上增施有机肥7500 kg/ha（作基肥施入）。不同配比在复合肥和硅钙肥基础上用尿素、磷酸二铵、氯化钾及硅酸钠进行配比调节，施药后盖土覆膜。2014年4月13日种植，2014年12月29日收获。

1. 3 测定项目及方法

在甘蔗不同生长期分别调查以下指标：2014年5月15日调查出苗率，6月18日调查分蘖率，12月25日调查株高、茎径、有效茎数等农艺性状及田间锤度。12月29日甘蔗收获时，按小区分别测产。在甘蔗种植前按S形路线随机定点采集耕层基础土样，甘蔗收获期每小区按S形路线取5～8个点耕层土样，采集土样时尽量避开施肥区域，在靠近根际部位取样，土样混合均匀，四分法留取1 kg左右土样用于养分等指标测定。土样摊放在塑料布上，自然风干，磨细过1 mm筛后，放入具有磨口塞的广口瓶保存待用。植株样品每小区随机取6株长势均匀且无病虫害和机械损伤的样品，按茎、青叶、老叶分别剪碎并采用常压二步烘干法烘干磨碎制样。

测定土壤全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、有机质及pH，并分析植株氮磷钾。土壤样品全氮测定采用半微量凯氏法，全磷测定采用钼锑抗比色法，全钾测定采用NaOH熔融火焰光度法，速效氮测定采用碱解扩散法，速效磷测定采用HCl-H2SO4钼锑抗比色法，速效钾测定采用NH4OAc浸提火焰光度法，有机质测定采用重铬酸钾容量法。pH测定：称取10 g过1 mm筛土壤样品，按液土比2.5∶1加入去CO2蒸馏水，混匀静置30 min，采用电位法进行测定。植株样品经H2SO4-H2O2消化后，氮测定采用奈氏比色法，磷测定采用钒钼黄比色法，钾测定采用火焰光度法（鲁如坤，2000）。

1. 4 统计分析

试验数据采用Excel 2007进行处理，使用DPS 7.05进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2. 1 不同处理对酸化蔗地甘蔗生长的影响

从表2可看出，增施硅钙磷肥对甘蔗出苗无显著影响（P>0.05，下同），但对分蘖、株高、有效茎及产量提高效果显著（P<0.05，下同）。其中，处理E收获期株高及产量最高，增产率达23.06%，说明硅钙磷3种养分按照此比例搭配能获得较理想的效果。处理F在处理B的基础上增施7500 kg/ha有机肥，增产率达22.53%，相对于处理E其磷钙施用量减少，增加有机肥，也能达到较理想的增产效果。因此，在处理A（对照）的基础上增施硅钙磷肥及有机肥均能显著提高甘蔗产量。

2. 2 不同处理对酸化蔗地甘蔗养分积累的影响

增施一定比例的硅钙磷肥及有机肥能达到增加甘蔗产量的目的，同时能促进甘蔗体内养分的运移与积累。由表3可看出，增施硅钙磷肥能提高甘蔗对氮磷钾的综合积累效应，处理F在此基础上增施有机肥的养分积累最多，且与其他处理差异显著；不同处理间蔗茎和老叶的磷积累效果差异不显著，但青叶的磷积累效果差异显著；处理B～F与对照相比，其氮钾养分总量增加幅度差异显著，其中，处理F的蔗茎氮钾养分积累量最多。说明在既定硅钙磷比例基础上增施有机肥对蔗茎中氮钾的积累有明显促进作用。

由表4可看出，增施一定比例的硅鈣磷肥能达到促进氮、钾元素运移的目的，从而减少养分损失。与对照相比，增施硅钙磷肥能显著降低老叶中氮的积累，青叶的氮积累率增加，蔗茎的氮积累率差异不显著。仅处理F显著提高了蔗茎对氮的积累率，说明在硅钙磷肥基础上增施有机肥对蔗茎中氮的积累有促进作用；不同硅钙磷及有机肥处理对磷素积累效果不显著，对钾素积累有一定的促进作用，且结果与氮相似，处理F蔗茎的钾素积累率显著高于其他处理。综上所述，如要提高氮磷钾的利用率，除对施入的氮磷钾进行合理配比外，其余养分的配合也必不可少。处理E和处理F均能提高甘蔗产量，但处理F增施有机肥能有效提高氮钾在蔗茎中的积累，因此更具有应用价值。

3 讨论

3. 1 硅钙磷肥对酸化蔗地甘蔗生长及养分积累的影响

本研究结果表明，合理配施硅钙磷肥及有机肥能促使甘蔗分蘖、株高、有效茎及产量显著提高，其中甘蔗产量增加22.00%以上，最高产量较对照增加21.30 t/ha。韦翔华和陆申年（2004）研究表明，施用硅肥使甘蔗产量比对照增加11.04～14.96 t/ha；罗洁和周锦芳（2004）研究表明，在施用氮磷钾的基础上，增施硅钙肥，能提高甘蔗的产量和糖分，其中增施SiO2 120 kg/ha，增产达12%；江泽普等（2011b）研究认为，P2O5 281.3 kg/ha和SiO2 405.0 kg/ha配施有利于甘蔗分蘖和生长，可获得较高的甘蔗产量和较优的品质。以上研究中硅和磷两种元素的施用量与本研究结果略有不同，可能与试验设计及试验地实际情况有关。硅钙磷肥之所以能促进作物生长是因为硅和磷为同族元素，在结构和性质上具有相似性，硅磷互作可提高土壤中硅磷元素有效性，增加作物产量（江泽普等，2011a）；硅钙磷肥的施入还能促进甘蔗蔗茎中养分的积累，而在硅钙磷肥基础上增施有机肥对蔗茎中氮钾的吸收有明显促进作用。说明合理的大量元素与中微量元素比例对于甘蔗增产及养分吸收尤为重要。

3. 2 硅钙磷对酸化蔗地土壤养分及pH的影响

于天一等（2014）研究认为酸化土壤很难进行自我修复，因此酸化土壤的改良成为研究的热点。传统的改良方法为施用有机肥、石灰等碳酸钙类肥料；近年来的研究发现，硅肥及某些有机酸对酸性土壤有一定的改良作用，并逐渐在农业中得到推广应用。本研究使用的硅钙肥为微碱性肥料，施入土壤后能够发挥改良酸化土壤的作用；许中坚等（2002）研究认为硅钙磷肥的施入增加了土壤中的盐基离子，有效缓解了土壤酸化程度。硅钙磷肥的施入提高了土壤pH，但仅为当季结果，长期施用结果仍需进一步探究；从土壤养分测定结果看，硅钙磷肥的施入对土壤中养分并无显著影响，说明在短时间内其对土壤养分影响不明显，长期影响有待进一步研究。

3. 3 有机肥与硅钙磷肥的互作效应分析

本研究结果表明，硅钙磷肥与有机肥的施入提高了蔗茎中氮磷钾养分的积累，与谭宏伟等（2014）采用NPKM或NPK+蔗叶处理有助于甘蔗产量的提高结果一致。主要是因为有机肥的施入降低了红壤中交换性酸和交换性铝含量，有助于减缓酸化进程。因此，施用硅钙磷肥及有机肥均能抑制加重土壤酸化的两个因素，两种肥料配施有效促进了甘蔗对养分的吸收，但关于有机肥与硅钙磷肥的互作原理仍需进一步研究。

4 结论

在施用氮、钾肥的基础上配施硅钙肥及有机肥能增加土壤中盐基离子的数量，减少土壤中交换性酸和交换性铝含量，有效缓解土壤酸化进程。施用SiO2 450 kg/ha、CaO 300 kg/ha和P2O5 225 kg/ha并配施有机肥7500 kg/ha，能促进蔗茎氮、钾养分的积累，同时在甘蔗增产及减缓土壤酸化方面也能获得理想效果。

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（责任编辑 邓慧灵）