不同施氮时间和施氮量对甘蔗生产的影响

余江敏，董文斌，刘丽君，韦彩会，陈 燕，韩瑞明

(1广西农业职业技术学院，广西南宁530007；2广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所，广西南宁530007；3广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西南宁530014；4广西东亚撒阳肥料有限公司，广西宁明532599)

0 引言

甘蔗作为中国食糖生产的主要原料之一，近10年(2008～2018年)的种植面积基本保持在137万～170万 hm2左右，约占全国糖料作物种植面积的90%。而素有中国糖业看广西之说，2018年，广西甘蔗种植面积达到88.64万hm2，约占当年全国甘蔗种植的63%。氮是甘蔗生长需要的大量元素，甘蔗高产情况下，按照每生产1 t甘蔗对氮养分的平均吸收量为1.81 kg[1]，而甘蔗吸收的氮素约18%～29%来源于当季施用的氮素，氮肥利用率为 21.0%～34.52%，残留率为 37.61%～44.13%，有 21.35%～41.39%的氮素损失[2]，以此类推，假设平均单产约为67.5 t/hm2，每年甘蔗从蔗地带走的氮量约为10.8万t，而氮肥当季利用率仅为18%～29%。过高的施氮量不仅不能随着施氮量的增加而增产，却增加蔗农种蔗成本，减少收益；而为了获得高产，在甘蔗生长后期继续追施氮肥，止氮期推迟，却让甘蔗糖分降低，影响制糖企业的效益。甘蔗施肥应基肥和追肥并重才能保证甘蔗整个生产过程中有足够的营养[3]，甘蔗前期重施氮肥、少次施氮处理的蔗茎产量优于前期轻施氮肥、多次施氮处理[4]，合理施氮时间，对甘蔗氮利用率也有一定的影响，根据已有研究可知，甘蔗各个生长时期，对氮的吸收自苗期占整个生育期的7.89%，分蘖期占16.09%，伸长期占 66.27%，收获期仅占 9.74%，平均施氮在 276 kg/hm2左右[5]。本文通过设计4个施氮量和4个施氮时间，对甘蔗株高等农艺性状和甘蔗糖分等品质进行分析，以期为广西甘蔗生产提供合理的甘蔗施氮量和合适止氮日期提供科学参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于广西崇左市宁明县明江镇祥春屯，甘蔗品种为桂糖42号，供试土壤为赤红壤，土壤农化性状pH 4.68，有机质20.62 g/kg，全氮1.0 g/kg，速效磷103.46 mg/kg，速效钾180.90 mg/kg。

1.2 试验材料

化肥使用广西东亚撒阳肥料有限公司提供的掺混肥(BB肥)，基肥为35%含量(氮∶磷∶钾=19∶6∶10)，追肥为46%含量(氮∶磷∶钾=21∶7∶18)，尿素为广西中化提供的大颗粒尿素，含N量≥46%。

1.3 试验处理与方法

甘蔗种植日期为2019年4月2日，砍收日期为2020年1月上旬，砍收前进行株高、茎径、甘蔗采样。施肥方式为种植前，按基肥为750 kg/hm235%掺混肥(折纯氮量为142.5 kg/hm2)全部施完，6月10日追肥先施 750 kg/hm246%掺混肥(折纯氮量为157.5 kg/hm2)，再按不同施氮量和施肥时期增施尿素，不同施肥日期和不同施氮量安排在同一地块进行，为2个独立的单因素试验，每个处理重复3次，具体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细表

1.4 数据测量与样品采集

试验小区甘蔗种植行距为1.85 m，每个小区种植5行，行长15～20 m不等(按地块实际地形设置)，随机排列。每5行的左右2行设为保护行，取中间3行甘蔗进行株高、茎径的测量，株高使用5 m塔尺从甘蔗根部到蔗叶分叉处进行测量记录，茎径使用电子数显游标卡尺进行测量；甘蔗品质化验用甘蔗样品按照每小区的中间3行各取1根，砍成上、中、下 3段，混合后再分别随机取上、中、下各 2段共6段混合制成1个样品。

1.5 计算公式

有效茎数(条/hm2)=每米株数÷行距×104

单茎重(kg/条)=[0.7854×茎径²×(株高-35 cm)]/1000

单产(t/hm2)=有效茎数×单茎重÷1000

理论产糖量(t/hm2)=单产×甘蔗糖分

1.6 统计工具

数据整理采用Excel 2019进行处理；方差分析采用SPSS 25.0进行分析；采用SPSS 25.0软件进行差异性分析，其中，标注有同一小写字母表示各处理间在0.05统计水平差异不显著。

2 结果与分析

2.1 不同施氮日期和施氮量对甘蔗农艺性状的影响

由图1(A)可知，与对照(D-CK)相比，D1、D2、D3处理株高差异均不显著；与 D-CK相比，处理D1、D2的株高比D-CK分别减少了2%、0.8%，但D3处理则增加了1.6%；

由图 1(B)可知，与对照(N-CK)相比，N1、N2处理株高差异达显著水平，N3处理差异不显著；与N-CK相比，除N1的株高增加4.7%外，N2、N3分别减少了7.0%、3.4%。

由图2(A)可知，与对照(D-CK)相比，D1、D2、D3处理茎径差异均不显著；由图2(B)可知，与对照(N-CK，下同)相比，N1、N2、N3处理茎径差异不显著。

图1 不同施氮日期(A)和施氮量(B)对甘蔗株高的影响

图2 不同施氮日期(A)和施氮量(B)对甘蔗茎径的影响

由图3(A)可知，与对照(D-CK)相比，D1、D2、D3处理有效茎数差异均达显著水平；与D-CK相比，处理D1、D2、D3处理有效茎数分别减少了20.6%、16.1%、12.4%；由图 3(B)可知，与对照(N-CK，下同)相比，N1、N2、N3处理有效茎数差异均达显著水平；与N-CK相比，处理N1、N2、N3处理有效茎数分别减少了16.2%、6.9%、16.2%。

由图4(A)可知，与对照(D-CK，下同)相比，D1、D2、D3处理对单茎重差异均不显著；由图 4(B)可知，与对照(N-CK，下同)相比，N1、N2、N3处理对单茎重差异均不显著。

2.2 不同施氮日期和施氮量对甘蔗产量的影响

由图5(A)可知，与对照(D-CK，下同)相比，D1、D2处理单产差异均达显著，D3处理单产差异不显著；与D-CK相比，处理D1、D2、D3处理单产分别减少了16.9%、18.3%、11.1%；由图5(B)可知，与对照(N-CK，下同)相比，N1、N2、N3处理对单产差异均不显著；与 N-CK相比，处理 N1、N2、N3处理单产则分别减少了11.0%、10.9%、21%。

图3 不同施氮日期(A)和施氮量(B)对甘蔗有效茎数的影响

图4 不同施氮日期(A)和施氮量(B)对甘蔗单茎重的影响

图5 不同施氮日期(A)和施氮量(B)对甘蔗单产的影响

2.3 不同施氮日期和施氮量对甘蔗品质的影响

2.3.1 甘蔗简纯度

由图6(A)可知，与对照(D-CK，下同)相比，D1处理甘蔗简纯度差异达显著水平，D2、D3处理甘蔗简纯度差异均不显著。由图 6(B)可知，与对照(N-CK，下同)相比，N1、N3处理甘蔗简纯度差异达显著水平，N2处理甘蔗简纯度差异不显著。

2.3.2 还原糖

由图7(A)可知，与对照(D-CK，下同)相比，D1、D2、D3处理甘蔗还原糖差异达显著水平；与D-CK相比，处理D1、D2、D3的还原糖分别降低了15.5%、10.5%、8.4%；由图7(B)可知，与对照(N-CK，下同)相比，N1、N2、N3处理甘蔗还原糖差异达显著水平；与N-CK相比，N1、N2分别提高了3.2%、15.0%，N3降低了13.8%。

2.3.3 甘蔗纤维分

图6 不同施氮日期(A)和施氮量(B)对甘蔗简纯度的影响

图7 不同施氮日期(A)和施氮量(B)对甘蔗还原糖的影响

由图8(A)可知，与对照(D-CK，下同)相比，D1、D2、D3处理甘蔗纤维分差异均达显著水平；与D-CK相比，处理D1、D3的纤维分分别降低了3.5%、2.5%，D2提高了5.0%；由图8(B)可知，与对照(N-CK，下同)相比，N2、N3处理甘蔗纤维分差异达显著水平，N1处理甘蔗纤维分差异不显著；与N-CK相比，N2、N3分别提高了4.6%、2.6%，N1略微降低了0.9%。

2.3.4 甘蔗糖分

由图9(A)可知，与对照(D-CK，下同)相比，D1处理甘蔗糖分差异达显著水平，D2、D3处理的甘蔗糖分差异不显著；与 D-CK相比，处理 D1、D2的甘蔗糖分分别提高了 1.4%、0.5%，D3略微降低了0.7%；由图9(B)可知，与对照(N-CK，下同)相比，N1、N2、N3处理甘蔗糖分差异均达显著水平；与N-CK相比，除N1提高了4.9%，N2、N3则分别降低了2.8%、1.4%。

图9 不同施氮日期(A)和施氮量(B)对甘蔗糖分的影响

由图10(A)可知，与对照(D-CK)相比，D1，D2处理甘蔗单位面积理论产糖量差异达显著水平，D3处理处理差异不显著，与D-CK相比，处理D1、D2、D3的甘蔗单位面积产糖量分别降低了16%、18%和12%；由图10(B)可知，与对照(N-CK，下同)相比，N1、N2处理甘蔗单位面积理论产糖量差异达不显著水平，D3处理处理差异达显著水平，与对照(N-CK，下同)相比，处理N1、N2、N3的甘蔗单位面积产糖量分别降低了7%、13%和22%。

3 讨论与结论

图10 不同施氮日期(A)和施氮量(B)对甘蔗单位面积理论产糖量的影响

有研究表明，不同时期施肥甘蔗植株对攻茎肥的氮素竞争力最强，氮素的利用率过高[6]及甘蔗止氮过迟，会导致甘蔗后期生产旺盛，不利于糖分的积累，还会降低甘蔗糖分含量[7]。本试验条件下，与 D-CK相比，D1、D2、D3处理对甘蔗茎径、株高、单茎重的影响差异不显著，但 D2、D3的产量却有所降低，并且差异达显著水平，有可能是由于止氮期晚，促进后期无效分蘖苗继续生长，从而影响有效茎成茎质量，这也说明了，推迟施用氮肥不仅不能增加产量，还有可能降低单产；同样，随着施氮日期的推迟，与D-CK相比，D1处理可提高甘蔗糖分并达到显著水平，但 D3处理时，甘蔗糖分则有所减低，这与梁计南等[8]的研究结果一致，随着施氮日期的推迟，甘蔗后期生长旺盛，生长中后期施氮肥，促进甘蔗后期营养生长，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。

本试验条件下，与N-CK对比，N1处理的甘蔗株高、茎径均比对照的高而且粗，而随着氮肥施用量的增加，N2、N3处理的株高、茎径均比对照的低而且细小，虽然 N1的单产略微低于对照，但差异不明显，N1处理甘蔗蔗糖分有所提高，但随着氮施用量的增加，则有所减低，而前人的研究结果也表明[9-11]，氮肥可增加株高和甘蔗茎径，但是随着氮肥施用量的增加，甘蔗蔗糖分没有增加，甚至出现下降的趋势，而产量也并没有随着氮肥施用量的增加而增加，邓展云等在各品种在不同施肥水平的研究结果也表明甘蔗低肥区(氮素为 499.5 kg/hm2)表现出最高的产量和含糖量，中肥区(氮素为 832.5 kg/hm2)居中，高肥区(氮素为1165.5 kg/hm2)表现最低[12]，本试验结果与前人研究一致，说明过量使用氮肥不仅不会增加产量和糖分，还有可能降低氮肥的利用率[13]，在伸长末期止氮，更有利于甘蔗对氮的吸收利用[5]，吴静妮等的研究结果也表明提高施肥水平对新植蔗的蔗茎产量和蔗糖分的提高无明显作用，甚至有所降低基本一致[14]，但Narwal认为氮处理对蔗汁品质没有影响[15]，这可能与甘蔗蔗种、种植土壤肥力、灌溉等因素有关。

综合本试验结果，单位面积理论产糖量均随着止氮日期推迟和施氮量增加呈现递减趋势，在甘蔗生产上，因为甘蔗品种、成熟期不同以及种植条件的差异，可因地制宜的配套对应的施肥水平和施肥时间，本试验条件下，建议可在新植后69～99天之间施完氮素，主要集中在甘蔗分蘖和拔节(伸长)期之间施完，因甘蔗生产受种植区土壤肥力、施肥方式等影响明显，建议每公顷施氮总量在 334.5～369 kg/hm2之间能较好保证甘蔗产量和甘蔗糖分含量，但也需要综合甘蔗品种、气候条件、栽培环境和水肥管理等来获得高产高糖。