利用“3414”实验设计进行甘蔗产量和品质研究

李秀平 黄琮斌 李荣喜 汤慧敏 黄敏 陈淑珍

摘 要 以粤糖00-236甘蔗为材料，在大田条件下控制氮、磷、钾肥的施用量，研究“3414”试验方案对甘蔗品质的影响。结果表明：无肥区（N0P0K0组合）甘蔗单位面积产量、蔗汁蔗糖分含量、甘蔗重力纯度、蔗汁锤度、甘蔗纤维分最低，分别为22 942 kg/hm2、12.01%、60.05%、15.49%、9.38%，N2P2K2组合蔗汁蔗糖分含量、甘蔗重力纯度、蔗汁锤度、甘蔗纤维分最高，分别为99 501 kg/hm2、17.60%、88.00%、24.64%、16.53%，分别比无肥区高337.40%、46.54%、33.23%、59.07%、76.22%。通过回归方程分析可知，对甘蔗增产效果的影响表现为N>K>P。因此，利用“3414”试验方案N2P2K2组合对甘蔗生产具有很好的促进作用，但在使用过程中要注意组合用量。

关键词 甘蔗 ；3414 ；N2P2K2组合 ；产量 ；糖分

中图分类号 S566.1 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.01.004

Abstract The effect of“3414”test on the quality of sugarcane YT No.00-236 （Glycine max L.） was investigated in the field. The results showed that in which no fertilizer area （N0P0K0 Mix） the yield per unit area， sucrose content， gravity purity， sugarcane juice Brix and sugar cane fiber was the lowest with 22 942 kg/hm2， 12.01%， 60.05%， 15.49%， and 9.38% respectively. The content of sugarcane， gravity Purity， brix In Juice， the fiber of N2P2K2 Mix were the highest with 99 501 kg/hm2， 17.60%， 88%， 24.64% and 16.53%. Which were 337.40%， 46.54%， 33.23%， 59.07% and 76.22% higher than N0P0K0 mix respectively. The regression equation showed that the order of the effect on the quality of sugarcane was N > K > P.The combination N2P2K2 could promote the production of sugarcane by “3414”test. Pay attention to the content of combination N2P2K2 was necessary.

Keywords sugarcane ； 3414 ； N2P2K2 Mix ； production ； sucrose content

在甘蔗施肥管理中，普遍存在着偏施、滥施化肥，重视氮肥，轻视钾肥，致使肥料施用严重失衡，化肥利用率逐年降低，相对生产成本增高，甘蔗生产出现增产不增收的现象。因此，开展甘蔗“3414”试验，确定甘蔗施肥的参数，为甘蔗丰产提供施肥的科学依据，对于甘蔗合理施肥具有重要意义。为了克服施肥的盲目性，很早时候就有人进行了肥料的氮、磷、钾养分配比试验研究，用其结果指导施肥提高了甘蔗产量和品质水平[1-4]。我国投入大量精力在甘蔗主产区进行甘蔗土壤营养诊断施肥，取得了较好的效果，甘蔗生产的肥料投入产出比大幅提高[5-6]。利用甘蔗叶片养分含量诊断植株养分需求，制定甘蔗施肥配方，可以比较准确的指导科学施肥，使产量增加10%[7]。美国已经形成了资料齐全的土壤养分和肥料信息系统，许多地区和农场已将此类信息制成了GIS信息农业和精准农业的技术支持体系；精准农业变量施肥技术已可以在田间任何位点上实现各种营养元素的全面平衡供应，使肥料投入更为合理，使肥料利用率和施肥增产效益提高到较理想的水平，氮肥当季利用率可达60%以上[8]。目前，“3414”肥料试验设计是施肥主要推荐的施肥方案[9-12]。通过肥料“3414”试验可以建立包括肥料效应函数法、养分平衡法、土壤养分丰缺指标法等在内的测土配方体系[13-14]。通过统计分析，不仅可以作为一个完整的三因素试验用于建立三元二次肥料效应函数，还可以建立 3个两因素的二元二次肥料效应函数和 3个单因素的一元二次肥料效应函数[15-18]。本研究采用“3414”试验设计对甘蔗进行不同施肥试验，通过对甘蔗品质指标和产量的测定，探讨适宜甘蔗栽培管理的最佳施肥配比，为甘蔗栽培管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验时间地点

试验于2013年至2016年在广东省湛江市华海糖业股份有限公司勇士农场七队进行。

1.1.2 供试品种

粵糖00-236。

1.1.3 供试肥料

尿素含N 46%；钙镁磷肥含P2O516%；氯化钾含K2O 60%。

1.2 方法

1.2.1 采用“3414”试验设计

试验设计方案见表1、2。每小区面积折合为 63 m2， 行长 7.0 m，行距 1.0 m。每年 3 月 10 日下种， 1 m2下种量为12芽，于7月中旬培土追肥 ，第2年1月10 日实地测产验收。重复3年试验趋势基本一致，本试验结果利用最近数据2015年下种，2016年收获结果。

1.2.2 指标测定方法

1.2.2.1 甘蔗品质测定指标

甘蔗品质按文献[19]的方法进行。测定项目包括甘蔗蔗糖分、甘蔗纤维分、蔗汁锤度、蔗汁蔗糖分、蔗汁重力纯度、蔗汁还原糖分。其中蔗汁锤度用比重计法，蔗汁蔗糖分用二次旋光法，蔗汁还原糖分用四甲基蓝法，纤维分用常压干燥法。

1.2.2.2 甘蔗产量测定方法

单茎重：采用抽样直接砍蔗“称重法”，在每个小区随机抽取10条甘蔗砍下，按原料蔗的收获规格标准修削整理，直接称重，求平均值。理论产量估算：根据公顷有效茎数和单茎重计算理论产量

1.2.3 数据分析

利用Statview for Windows 5.0 （ SAS InstituteInc.），采用Fisher's LSD 法对数据进行多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对甘蔗品质的影响

不同施肥处理对甘蔗糖分有明显影响。表3显示：处理1组合（N0P0K0）蔗汁蔗糖分、甘蔗蔗糖分含量最低，分别为12.01%、9.47%，处理6组合（N2P2K2）蔗汁蔗糖分、甘蔗蔗糖分含量分别为17.60%、15.12%、比处理1组合分别高46.54%、59.66%；其次为处理11组合（N3P2K2），蔗汁蔗糖分、甘蔗蔗糖分含量分别为17.24%、14.99%，略低于处理6组合，比处理1组合高分别43.54%、58.28%。甘蔗还原糖含量处理6组合比处理1组合低233.23%。

不同施肥处理对甘蔗锤度、纖维分有明显影响。处理1组合甘蔗重力纯度、蔗汁锤度含量分别为60.05%、15.49%，处理6组合甘蔗重力纯度、蔗汁锤度分别为88.00%、24.64%，比处理1组合分别高33.23%、59.07%，处理11组合甘蔗重力纯度比处理1组合高43.55%。处理9组合蔗汁锤度为24.10%比处理1组合高55.58%。处理6组合甘蔗纤维分比处理1组合高76.22%，其次为处理9组合，甘蔗纤维分为15.09%，比处理1组合高60.87%。（表3）。

2.2 不同施肥处理对甘蔗产量的影响

不同施肥处理对甘蔗单茎重和产量有明显影响（表4）。处理1组合甘蔗单茎重、甘蔗单位面积产量分别为0.48 kg、22 942 kg/hm2，处理6组合甘蔗单茎重、甘蔗单位面积产量分别为1.50 kg、99 501 kg/hm2，比处理1组合分别高212.5%、337.40%，其次为处理9组合，甘蔗单茎重为1.47 kg，甘蔗单位面积产量为96 677 kg/hm2，比处理1组合分别高206.2%、321.40%。

2.3 N、P、K肥三因素与产量的回归模型

对各处理施肥量和各处理产量进行统计分析，利用电子表格进行肥料效应方程拟合，对方程求导数，进行边际效应分析[在N 3.87元/kg、P2O5 4.19元/kg、氯化钾（K20 50%）5.32元/kg，甘蔗收购价为0.45元/kg]，求解方程组，计算出最大施肥量、最大产量、最佳施肥量、最佳产量。其中Y代表产量，X1代表N使用量，X2代表P2O5使用量，X3代表K20使用量，将 “3414”试验14个处理的施肥量和产量之间的关系用三元二次肥料效应模型进行拟合。以产量为因变量，氮、磷、钾施肥量为自变量进行回归，得三元二次肥料方程：Y=2 376.29+114.98X1+56.87X2 +30.98X3-1.09X12-0.09X22-0.007 6X32-0.29X1X2+0.78X1X3+0.68X2X3

根据肥料效应方程，当尿素为394.23 kg/hm2，钙镁磷肥为298.08 kg/hm2，氯化钾438.28 kg/hm2，最大产量为10 034.1 kg/hm2。最佳施肥量为尿素为387.23 kg/hm2，钙镁磷肥为287.09 kg/hm2，氯化钾419.38 kg/hm2，最佳经济产量为98 034.78 kg/hm2。同时由回归方程可知，N、P、K 的一次项系数大小表现为N>K>P，表明对甘蔗增产效果的影响表现为氮大于钾大于磷；N、P、K 的二次项系数皆为负值，表明过量施用氮、磷、钾肥会造成单位施肥量的甘蔗增产量下降，从而降低肥料的利用率。

3 结论与讨论

关于施肥对甘蔗农艺性状的影响，部分学者开展的研究认为，氮、磷、钾配合使用比单独使用氮磷钾效果更好，明显的改变了甘蔗的农艺性状，增加了甘蔗每个时期的生物量[20-24]。我们利用“3414”施肥方法核实了这些结论，在不同施肥量的处理下，各品种的农艺性状均表现出低肥区效果最好，中肥区居中、高肥区最低的趋势。

施肥对甘蔗品质具有重要影响，不同施肥水平对甘蔗的产量和糖分有明显改善[25-26]。本研究利用 “3414”试验方法总结验证了之前的一些结论，本研究结果表明，处理6组合（N2P2K2）、处理11组合（N3P2K2）甘蔗蔗糖分最大。施肥与不施肥处理相比，随着施肥量的增加，甘蔗品质显著提升（表3）。对N、P、K单因素对甘蔗蔗糖分的分析显示，随着氮肥用量的增大，甘蔗蔗糖分也逐渐增大，但是当超过了N2水平时，甘蔗蔗糖分开始变小，但是不同施氮水平之间差异不显著，说明不同施氮水平对甘蔗蔗糖分影响不大。当P2水平时，甘蔗蔗糖分最高为15.12%，且随着磷肥使用量的增加，甘蔗蔗糖分含量也增加，但是当超过P2水平时，甘蔗蔗糖分开始下降，说明磷肥使用量不是越多越好。不同的钾肥水平比不施钾肥甘蔗蔗糖分含量明显的高，但是K1、K2、K3水平之间没有显著差异，说明施钾肥能提高甘蔗蔗糖糖分，但是不同施肥水平之间差异不显著。

施肥对甘蔗产量能产生显著影响，桂糖系列甘蔗新品种施肥研究表明，施肥水平不同，不同品种甘蔗产量有显著差异[27-28]。测土配方施肥对提高甘蔗产量具有明显的促进作用，同时，适当配施钙、镁、硼、钼肥，养分比较平衡，利于促进甘蔗对养分的吸收，明显增加甘蔗的产量和含糖量[29-30]。本研究证实了适量施用氮、磷、钾肥对甘蔗有明显的增产增收效果。处理6组合（N2P2K2）单位面积产量最高，通过分析N、P、K单因素对单位面积产量的影响得出结论类似于N、P、K单因素对甘蔗蔗糖分的影响，肥料水平使用量在一定范围内，随着肥料用量的增大，甘蔗产量在提高，但是，如果肥料使用量过大，不但产量难以提高，而且会下降（表4）。

在本试验条件下，采用三元二次模型计算的推荐施肥量，当尿素为394.23 kg/hm2，钙镁磷肥为298.08 kg/hm2，氯化钾438.28 kg/hm2，最大产量为10 034.1 kg/hm2。最佳施肥量为尿素为387.23 kg/hm2，钙镁磷肥为287.09 kg/hm2，氯化钾419.38 kg/hm2，最佳经济产量为98 034.78 kg/hm2。同时由回归方程可知，过量施用氮、磷、钾肥会造成单位施肥量的甘蔗增产量下降，从而降低肥料的利用率[31]。因此，在实际生产中，通过使用甘蔗“3414”试验施肥方案，获得更加合理的推荐施肥量，以取得更多的收益。

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