不同氮水平对甘蔗生长的影响

张跃彬 ，樊 仙 ，刀静梅

（1.云南省农业科学院甘蔗研究所，开远661699；2.云南甘蔗遗传改良重点实验室，开远 661699）

甘蔗（Saccharum sinensis Roxb.）是典型的热带作物，是我国重要的糖料作物，目前主要集中种植在桂中南、滇西南等边疆民族地区[1]。甘蔗生期长，每季甘蔗达10～12个月，生物产量大，全国蔗区平均单产达75t/hm2[2]。氮是甘蔗生长的主要营养元素，据统计，每吨甘蔗需要从土壤中吸取氮（N）1.5～2kg。但是，长期以来，我国蔗区施肥不合理，多施、滥施氮肥现象严重，据桂中南、粤西、滇西南3个地区甘蔗优势区域肥料利用调查，甘蔗氮肥施用量超过了世界平均水平的2倍以上，氮肥投入已占甘蔗生产资料投入的25%以上[3]。然而，在高施氮的情况下，甘蔗产量并没有得到相应的提高，1990—2011年，南方蔗区氮施用量水平提高1.5倍，但甘蔗产量仅提高12%[4]。

施肥对甘蔗产量的研究，在云南、广西、广东等地已有试验报道，1999—2002年，张跃彬等通过五元二次正交旋转组合设计，在云南蔗区对氮、磷、钾等因素对春植甘蔗的影响进行了相应的研究[5]，1999年，郭银彩等人采用三元二次正交旋转组合设计试验，在广东蔗区，对氮、磷、钾等因素对产量、品质的影响进行了相应的研究[6]。但是，氮作为甘蔗生产上最重要的营养元素，针对氮素不同施用量对甘蔗不同生育阶段的影响，一直没有进行过系统的研究。

为此，本试验通过不同施氮水平处理，研究不同生育期对甘蔗的影响，以期为甘蔗科学施肥、降低生产成本提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

1.1.1 试验地情况 试验于2011年在云南省农科院甘蔗研究所开远第一科研基地进行，试验区海拔1050m，年降雨量800mm，日照2345h，年平均气温19.8℃，无霜期348d，是我国西南代表性蔗区。

本试验供试土壤类型为赤红壤，主要理化性状：pH 5.9，有机质22.9g/kg，全氮1.64g/kg，全磷0.67g/kg，全钾 13.7g/kg，碱解氮 82.85mg/kg，速效磷 9.72mg/kg，速效钾 115.87mg/kg。

1.1.2 试验材料 供试甘蔗品种为云蔗05-51；供试氮素为46%尿素。

1.1.3 试验设计 试验共设4个处理，氮素30%作底肥施用，70%作追肥施用。A.施氮素水平0 kg/hm2；B.施氮素水平 270kg/hm2；C.施氮素水平 360kg/hm2；D.施氮素水平 540 kg/hm2。

小区试验为5行/区，行距1.2m，行长5m，每小区面积30m2，完全随机区组设计，3重复。

1.1.4 田间管理 甘蔗种植时间为2011年2月8日，下种量为8000芽/667m2，氮肥30%作底肥施用，种植甘蔗后灌水1次，小区灌水量等同；6月10日各小区对70%氮素作为追肥施入，其它所有田间管理措施一致。

1.2 测定项目和方法

甘蔗苗期取中间3行，从4月13日至6月6日，调查4次苗量，以6月6月的苗量为最终值进行分析；进入伸长期后，每小区选择代表性植株10株，每个月定点调查植株株高，观察生长速，以12月10日的株高为最终株高进行分析；同时测定10株甘蔗的茎径、采用锤度计测定甘蔗糖锤度；12月12日，进行各小区有效茎调查，以12月25日的小区实产进行分析。

数据采用Excel软件和DPS软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同氮水平对甘蔗出苗的影响

甘蔗下种后，进入种苗的萌发过程，种苗萌发初期主要是芽和根萌发。甘蔗萌发能量主要依靠自身营养体供应。当根带上的根点逐渐发育成种根，开始吸收甘蔗养分，从而依靠土壤养分进行幼苗生长和分蘖，其中氮素是甘蔗苗期最主要的养分。

试验表明，在甘蔗苗期，氮素对甘蔗影响很大，氮素与苗量呈正相关，施氮量达150kg/hm2以上的3个处理，甘蔗苗量均比不施氮素的呈现显著的差异，氮素与苗量的相关系数达R=0.82，决定系数R2=0.67，回归模型y=170.05+0.44x-0.00058x2，通过回归模型分析，当施氮量253.0kg/hm2时，苗量达到最高水平（379株），说明在低施氮水平下，甘蔗苗量即可达到极限，也说明甘蔗苗期对养分的需求量小，但需求十分敏感。

表1 施氮对甘蔗性状的影响

图1 氮素对甘蔗苗量的模拟

图2 施氮对甘蔗伸长的模拟

2.2 不同氮水平对甘蔗伸长的影响

甘蔗伸长是产量形成的关键，在蔗茎的大伸长期，对氮的需求较大，氮肥充足，蔗株合成的蛋白质多，细胞原生质饱满。氮又是叶绿素和酶的组成部分，氮素充足，光合效率高，蔗茎生长快。但是，如果偏施氮，也会造成迟熟易倒伏等不良影响。

试验表明，不施氮素的甘蔗株高为172cm，随着氮素的施用量增加，甘蔗株高不断提高，株高与施氮存在显著的正相关，相关系数R=0.90，决定系数R2=0.82，回归方程为y=171.4+0.096x-0.0001x2，通过模型模拟分析，当施氮量为424.6kg/hm2，出现极限，即株高为191.7cm。

2.3 氮素对甘蔗产量的影响

在甘蔗生长中，氮是影响产量最重要的因素，研究表明，每千克纯氮可增产蔗茎70～250kg，但增产的效果并不随施肥量增加而直线上升，当氮肥施用增加到一定水平就会出现产量不再上升，反而呈下降趋势[7]。这是因偏施重施氮肥，引起甘蔗营养元素比例失调，反而使光合强度减弱。

氮素对单位面积有效茎、甘蔗株高、甘蔗茎径3个因素均具有重要的作用，从而影响甘蔗产量。本试验表明，产量与施氮有显著的正相关，相关系数R=0.96，决定系数R2=0.91，回归模型为y=239.6+1.13x-0.0015x2，通过模型模拟分析，当施氮水平384.5kg/hm2时，小区产量达到最高457.4kg。

图3 施氮与甘蔗产量模拟

图4 施氮对甘蔗锤度的模拟

2.4 施氮对甘蔗品质的影响

甘蔗是制糖工业原料，品质是甘蔗生产上重要的经济指标。甘蔗品质最直观的指标就是糖锤度。氮素作为甘蔗生长上最重要的元素，在甘蔗生长的前中期，有重要的生长促进作用，但当甘蔗进入成熟期，就要减少氮肥使用，因为氮素能促进甘蔗的继续伸长，不利于蔗糖的贮存积累，在甘蔗生长的后期，过多、过迟存在氮素，会影响甘蔗的品质和糖分的提高。

试验表明，在不施氮肥处理下，甘蔗糖锤度达到23.16%，在施氮处理中，甘蔗锤度均有不同程度的降低，施肥与甘蔗糖锤度存在显著的负相关，相关系数R=-0.81，决定系数R2=-0.65，回归模型y=23.06-0.012x+0.000014x2

3 结论与讨论

3.1 氮素是甘蔗生长中最主要的营养元素，其施用水平与甘蔗生长存在正相关关系，但其需求是有限度的，试验表明，施氮水平在424.6kg/hm2以内，甘蔗伸长随着氮素的增加而增加，超过该水平，甘蔗伸长则不再增加；对甘蔗产量来讲，施氮水平在457.4kg/hm2内，产量随着施肥量的增加而增加，超过该水平，甘蔗产量则不再增加。

3.2 从甘蔗的品质指标来看，氮素水平与甘蔗糖锤度存在负相关关系，施氮量增加，糖锤度降低，所以甘蔗在增施氮肥的同时，要配合施用磷素、钾，以避免偏施氮肥造成品质的下降。

3.3 从本试验研究看出，在甘蔗生长的周期内，具有两头小，中间大的需氮规律，即在甘蔗生长的苗期，需求量少，但需求迫切，附着植株的生长，需氮量不断提高，在伸长期达到最高水平，进入甘蔗成熟期，则对氮的需求量又减少，在成熟期氮素的存在还会影响品质的提高。

[1]张跃彬.中国甘蔗产业发展技术[M].北京：中国农业出版社，2011.

[2]李杨瑞.现代甘蔗学[M].北京：中国农业出版社，2010.

[3]张跃彬，郭家文.蔗区土壤与甘蔗科学施肥[M].昆明：云南科技出版社，2007.

[4]张跃彬.现代甘蔗糖业[M].北京：科学出版社，2012.

[5]张跃彬，段昌坪，晏发国，等.滇西旱地春植甘蔗丰产综合栽培技术研究[J].农业系统科学与综合研究，2000，16（1）：17-22.

[6]郭银彩，罗明珠，梁计南，等.沙围田甘蔗“三高”施肥模式优化研究[J].甘蔗，2003（4）：13-17.

[7]赵炳华，马志和，张跃彬.甘蔗目标产量优化农艺措施推荐及函数模型建立[J].甘蔗，1999，6（1）：28-35.