含硅复合肥不同用量对甘蔗产量及糖分的影响

艾 静，刀静梅，赵 勇，杨绍林，罗志强，邓 军*

[1.云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室，云南开远 661699；2.农业农村部甘蔗生物学与遗传育种重点实验室（云南），云南开远 661699；3.耿马南华糖业有限公司，云南耿马677500]

甘蔗是我国重要的糖料作物，目前在甘蔗生产中重视氮、磷、钾肥的施用，对其他营养元素的施用关注相对较少。随着氮、磷、钾肥价格不断上涨，寻找新的肥料产品来增加甘蔗产量、提高种蔗效益已迫在眉睫。硅作为地壳中第二大元素，近年来受到越来越多学者的关注，作物生产中施用硅肥大有裨益。硅元素约占土壤物质组成的25%，主要分布在土壤液体和土体中，其储备量大，但大多属于难溶性的硅化物，难以被作物吸收利用[1-2]，只有少部分溶解在土壤中的单硅酸能被作物利用[3]。同时，硅肥能为作物提供硅营养，调节土壤中氮、磷、钾等养分供给，增加作物抗非生物胁迫及生物胁迫的能力[4-7]，被认为是植物继氮、磷、钾之后的第四营养元素。我国硅肥资源丰富，土壤需施硅的面积大，硅肥的开发和应用在我国农业发展中有较大潜力[3,8]。

甘蔗是一种喜硅作物，一个生长季，甘蔗能从土壤获取70～800 kg·hm-2有效硅[9]。作物生产中施用硅肥能够迅速补充土壤中硅含量，有效提升植株对其他营养元素的吸收，同时硅进入植株后能形成机械屏障，沉积于细胞壁与角质层之间，形成角质双硅层，提高作物抵抗逆境的能力，有效调节叶片气孔运动，减少蒸腾作用，促进根系发育，增强抗倒伏[10]、抗旱[11-13]、抗寒[11]、抗病虫害能力[12-15]，促进光合作用，促进糖分合成，对甘蔗增产效果显著[16]。林兆里等研究表明硅肥能显著提升甘蔗植株硅含量，增强甘蔗植株对条螟的抗性，有效降低甘蔗条螟发生危害，促进甘蔗增产增收，在甘蔗螟虫防控中发挥重要作用[15]。瞿翔等研究表明施用硅肥能显著改善玉米田土壤理化特性，提高玉米叶片叶绿素含量和光合作用，提高玉米产量和品质[17]。孙玉华研究表明硅肥能够显著提高水稻分蘖数，提高叶片叶绿素含量，增加水稻产量，明显提高水稻生产的综合效益[18]。顾跃等研究表明硅肥的施用可以降低盐胁迫下狗牙根草叶中脯氨酸、电解质渗出率和根中Na+含量，同时增加叶片中叶绿素、相对含水量及根干重、根中K+含量，施加硅肥能提高甘蔗对盐胁迫的适应能力[19]。目前，部分学者已经开展了硅肥对甘蔗产量及糖分影响的研究，表明施加硅肥对甘蔗增产增糖有益，但硅肥对甘蔗其他农艺性状的影响规律尚无统一意见。因此，为探明施用硅肥对甘蔗农艺性状的影响规律，为指导合理施用硅肥、促进甘蔗增产增收、提高经济效益提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料甘蔗品种为新台糖25号。有机硅水溶缓释肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)∶m(Si)=25∶15∶10∶3，总养分≥50%，含3%全量硅]，以下简称“硅肥”；配方复合肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=26∶12∶6，总养分≥44%]，以下简称“44%复合肥”；配方复合肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=10∶12∶6，总养分≥28%]，以下简称“28%复合肥”。

1.2 试验方法

1.2.1 试验方案设计

每试验点设3 个处理：施用硅肥975 kg·hm-2为试验处理T1，施用硅肥1 125 kg·hm-2为试验处理T2，施用44%复合肥1 200 kg·hm-2为甘蔗宿根常规施肥试验对照组CK1，施用28%复合肥1 800 kg·hm-2为甘蔗新植常规施肥试验对照组CK2。硅肥由河北硅谷肥业有限公司提供，44%或28%配方复合肥由云南紫辰农业发展有限公司提供。甘蔗硅肥试验在云南省景谷傣族彝族自治县永平镇和镇康县南伞镇实施，每个镇均开展新植试验和宿根施肥试验。试验处理及供试地点地理信息见表1，供试蔗区土壤理化性质见表2。

表1 试验设计及供试区域地理信息

表2 供试蔗区土壤（0～30 cm）基本理化性质

1.2.2 植株形态及产量调查

春植，常规栽培管理，按照不同施肥处理进行施肥管理，甘蔗试验示范采取田间实收各施肥处理的甘蔗并现场称重，计算实测产量。甘蔗株高、茎径、有效茎、田间锤度测定参照《全国糖料高产创建示范片测产验收办法》（农业部农办发〔2010〕104 号）进行适当调整，每个施肥处理收集3 次重复数据，测定方法如下：

株高：选择不靠边行2～3行，用塔尺连续测量20株甘蔗株高，计算平均株高（cm）。

茎径：选择不靠边行2～3 行，选取甘蔗中间位置，采用游标卡尺连续测量20株甘蔗茎径，计算平均茎径（cm）。

平均有效茎：选择不靠边行的2～3 行，量行长10～30 m，数其有效茎数（条），计算出每行1 m 内的平均有效茎数（条·m-1）；在测产蔗田内随机测量4～6行行距，求出平均行距（m）。

按下列公式计算平均有效茎：平均有效茎（条）=每行1 m 内的平均有效茎数（条·m-1）×1 hm2/平均行距（m）。

田间锤度（测量理论糖分）：从测单茎重的甘蔗植株中选取20株，在每株中部钻取蔗茎汁，采用手持锤度计观察锤度，计算平均锤度（BX°），按以下公式计算蔗糖分。

甘蔗蔗糖分（%）=平均锤度（BX°）×1.082 5-7.703

实测产量：按进厂原料蔗砍收标准砍收甘蔗，砍收后实测其重量。

按下列公式计算产量：产量（t·hm-2）=实测小区甘蔗产量/实测小区面积×667×15÷1 000。

1.3 数据处理

采用Excel 2010 统计数据，IBM SPSS Statistics 23软件进行统计分析，采用ANOVA 单因素方差分析的Duncan’s新复极差法进行多重比较，Pearson相关分析法进行指标间的相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同硅肥施用处理对甘蔗株高、茎径和有效茎的影响

由表3 可见，不同硅肥施用处理对甘蔗株高的影响规律不一致，但在不同试验点中施硅肥对宿根甘蔗的株高有正向影响。其中，永平新植甘蔗平均株高表现 为T2＞T1＞CK2，T2、T1 分别比CK2 高9.34%、8.51%；南伞新植甘蔗平均株高表现为CK2＞T1＞T2，T2、T1 分别比CK2 低8.64%、3.75%；永平宿根甘蔗平均株高表现为T2＞T1＞CK1，T2、T1分别比CK1高21.45%、5.30%；南伞宿根甘蔗平均株高表现为T2＞T1＞CK1，T2、T1与CK1无显著差异。

由表3 可见，不同硅肥施用处理对甘蔗茎径的影响规律不一致，表明施硅肥对不同蔗区甘蔗茎径的影响较大。其中，永平新植甘蔗平均茎径表现为T1＞T2＞CK2，T2、T1 与CK2 无显著性差异；南伞新植甘蔗平均茎径表现为CK2＞T2＞T1，T1 比CK2 低2.78%；永平宿根甘蔗平均茎径表现为T2＞CK1＞T1，T2 比CK1 显著高7.65%，T1 与CK1 无显著差异；南伞宿根甘蔗平均茎径表现为T1＞T2＞CK1，不同处理间无显著性差异。

由表3 可见，不同硅肥施用处理对甘蔗有效茎的影响影响规律一致，施硅肥能显著增加有效茎数。其中，永平新植甘蔗平均有效茎表现为T2=T1＞CK2，T2、T1 均比CK2 显著高13.17%；南伞新植甘蔗平均有效茎表现为T2＞T1＞CK2，T2、T1处理分别比CK2显著高32.97%、29.19%；永平宿根甘蔗平均有效茎表现为T1＞T2＞CK1，T2、T1 分别比CK1 显著高11.89%、14.55%；南伞宿根甘蔗平均有效茎表现为T2＞T1＞CK1，T2、T1分别比CK1显著高39.41%、6.67%。

2.2 不同硅肥施用处理对实测蔗茎产量的影响

由图1 可知不同硅肥施肥处理对实测甘蔗产量的影响规律一致，施硅肥能显著增加甘蔗产量。其中，永平新植甘蔗平均蔗茎产量表现为T1＞T2＞CK2，T2、T1 分别比CK2 显著高25.73%、31.66%；南伞新植甘蔗平均蔗茎产量表现为T2＞T1＞CK2，T2、T1分别比CK2显著高22.79%、17.22%；永平宿根甘蔗平均蔗茎产量表现为T2＞CK1＞T1，T2、T1分别比CK1显著高57.39%、18.43%；南伞宿根甘蔗平均蔗茎产量表现 为T2＞T1＞CK1，T2、T1 分别比CK1 显著高71.16%、29.15%。

2.3 不同硅肥施用处理对蔗糖分和理论含糖量的影响

单位面积理论含糖量由单位面积蔗茎产量和蔗糖分决定[20]。由图1 可见不同硅肥施用处理对甘蔗蔗糖分的影响规律一致，施硅肥能显著增加蔗糖分。其中，永平新植蔗糖分表现为T2＞T1＞CK2，T2、T1分别比CK2 显著高17.59%、6.43%；南伞新植蔗糖分表现 为T2＞T1＞CK2，T2、T1 分别比CK2 显著高10.17%、5.29%；永平宿根蔗糖分表现为T1＞T2＞CK1，T2、T1分别比CK1显著高4.93%、8.64%；南伞宿根蔗糖分表现为T2＞T1＞CK1，T2、T1 分别比CK1显著高8.58%、6.80%。

由图1 可见，不同硅肥施肥处理对甘蔗理论含糖量的影响规律一致，施硅肥能显著增加甘蔗理论含糖量。其中，永平新植理论含糖量表现为T2＞T1＞CK2，T2、T1 分别比CK2 显著高47.85%、40.12%；南伞新植理论含糖量表现为T2＞T1＞CK2，T2、T1 分别比CK2 显著高35.28%、23.42%；永平宿根理论含糖量表现为T2＞T1＞CK2，T2、T1 分别比CK2显著高65.15%、28.66%；南伞宿根理论含糖量表现 为T2＞T1＞CK2，T2、T1 分别比CK2 显著高85.85%、37.93%。

图1 不同硅肥处理对蔗茎产量、蔗糖分和含糖量的影响

2.4 施硅肥后新植和宿根甘蔗经济效益比较

由表4 可见，不同硅肥施用处理能够增加宿根甘蔗的种植经济效益。新植甘蔗T1、T2 的农业产值均比CK2 高，施硅肥能够增加新植甘蔗农业产值，其中T1 处理最高，达42 531 元·hm-2；宿根甘蔗农业产值T2＞T1＞CK2，T2 的农业产值最高，为47 244 元·hm-2，施硅肥能够增加宿根甘蔗农业产值，且随硅肥施用量的增加，宿根甘蔗的农业产值随之增多。不同试验点中种植成本，新植和宿根甘蔗均表现为T2＞T1＞CK1 或CK2，一定程度上施硅肥增加了甘蔗种植成本，同时硅肥施用量越大，种植成本越高。种植经济效益是农业产值与农业投入成本之差，种植经济效益是体现蔗农经济收入的重要指标，各处理组经济效益中，常规施肥新植甘蔗的经济效益均为负值，但施用硅肥后新植甘蔗的经济效益为正值，施硅肥能增加种植甘蔗的经济效益，扭亏为盈让蔗农获得盈利，不同试验处理中的新植甘蔗种植效益表现为T1＞T2＞CK2；不同试验处理的宿根甘蔗种植经济效益均为正值，说明种植宿根甘蔗有盈利，效益表现为T2＞T1＞CK1，施用硅肥能够增加宿根甘蔗的种植经济效益，T2 的宿根甘蔗种植经济效益最好，达28 196 元·hm-2，较CK 高13 808 元·hm-2。综合分析，施加硅肥后能增加新植和宿根甘蔗种植经济效益，增加蔗农的收入。

表4 常规施肥和施用硅肥后新植、宿根甘蔗经济效益比较 单位：元·hm-2

3 小结与讨论

施用硅肥后能显著提高甘蔗有效茎数、提高甘蔗含糖量，并能增加甘蔗理论产糖量，提高甘蔗种植的农业产值。

3.1 施硅肥对甘蔗产量的影响

甘蔗产量的主要限制因素包括：株高、茎径和单位面积内有效茎数，施硅肥后对甘蔗蔗茎和株高的产量影响规律不一致，但能显著增加甘蔗有效茎数。对甘蔗施用硅肥的部分研究表明，硅肥能提高甘蔗的株高和茎径，茎径与硅的施用量成线性相关，而株高与硅施用量成二次方程相关[21]；韦业建的研究中，不同梯度硅肥处理对株高和茎径的影响表明硅肥在一定的施用量范围内能显著增加甘蔗茎径和株高[22]；本研究中仅在永平宿根试验点表现出随硅肥施用量的增加，茎径和株高均增加。施硅肥对甘蔗有效茎数的影响研究中，蒋英雄[23]、林兆里[6]等认为施用硅肥复合肥能显著增加甘蔗有效茎数，与本文研究结果一致。影响甘蔗产量的主要因素是单位面积上的株高、茎径和有效茎数，本研究中，施硅肥对甘蔗株高和茎径的影响规律不一致，但施硅肥能显著增加甘蔗有效茎数，株高、蔗茎和有效茎共同影响产量。

3.2 施硅肥对蔗糖分的影响

现有资料表明，施用硅肥能够有效补充土壤中的硅，在一定程度上改善土壤的理化性质和养分结构，能明显增加土壤动物和微生物数量[17,28]，对作物产量及品质有较好的促进作用。肖尚华等的研究表明，合理施用硅肥能显著提高甘蔗含糖量，使甘蔗中转化酶在生长后期能维持较高的活性，以增强糖分在蔗茎中的积累，从而提高蔗糖产量[24]；叶卫研究表明适度施用硅肥能提高甘蔗的还原糖含量，而硅能将甘蔗的还原糖转成蔗糖，起到催熟甘蔗的作用，从而能够提前收获，有助于霜冻区的蔗区实现甘蔗增产增糖[25]；硅肥能提升甘蔗对其他营养元素（K、P、Ca、Mg 等）的吸收，促进蔗叶光合作用的增强与增加合成蔗糖相关酶的活性，有助于蔗糖的累积，最终提高甘蔗蔗糖产量[26]。在其他作物的研究中，郭彬等研究表明，氮肥和硅肥配施显著提高了水稻有效穗数、穗实粒数、千粒重和产量[27]；瞿翔等的研究表明，施用硅肥后能增加玉米的产量，使玉米籽粒中脂肪和蛋白质含量升高，淀粉含量降低，说明施用硅肥能够改善玉米品质[17]。总之，施硅肥后，处理组甘蔗蔗糖分含量显著高于对照组，同时理论产糖量也显著高于对照，且随硅肥施用量的增多甘蔗理论产糖量随之增多，提高蔗糖分、理论蔗茎产量和理论产糖量。