机械化生产下不同品种甘蔗养分吸收与利用效率分析

韦冬萍 韦剑锋 梁振华 韦巧云 胡桂娟

摘  要：本研究从高效生产角度出发，采用田间试验，分析机械化生产下4个甘蔗品种新植和宿根的干物质积累、养分积累及养分利用效率。结果表明，‘桂糖42号茎干物质积累量和干物质积累总量最高，比其他品种分别增加819.66～4273.69 kg/hm²和1232.14～5863.38 kg/hm²，而‘桂柳05136和‘桂糖29号的较低;不同品种N、P₂O₅及K₂O积累总量分别为133.79～196.82、35.99～47.29、233.31～311.57 kg/hm²，其中‘桂糖42号均显著高于‘桂柳05136;不同品种每生产1 t蔗茎需要N、P₂O₅、K₂O分別为1.57～2.03、0.43～0.48、2.72～3.21 kg，其中‘桂柳05136的均较低;N、P₂O₅、K₂O的经济效率和生理效率以‘桂柳05136最高。不同品种宿根干物质积累量、养分积累量及养分经济效率和生理效率明显高于新植。因此，‘桂糖42号的生物产量性状较好，‘桂柳05136的养分效率较高。

关键词：甘蔗;干物质;氮;磷;钾

中图分类号：S566.1      文献标识码：A

Variation among Sugarcane Varieties in Nutrient Uptake and Utilization under Mechanized Production

WEI Dongping¹， WEI Jianfeng^1*， LIANG Zhenhua²， WEI Qiaoyun²， HU Guijuan¹

1. Lushan College of Guangxi University of Science and Technology， Liuzhou， Guangxi 545616， China; 2. Guangxi South Subtropical Agricultural Science Research Institute， Longzhou， Guangxi 532415， China

Abstract： From the viewpoint of efficient production， a field experiment was conducted to investigate the dry matter accumulation， nutrient accumulation and utilization of four sugarcane varieties， including plant cane and first ratoon under mechanization. The stalk dry matter accumulation and total dry matter accumulation of ‘Guitang 42 were the highest， which was more than that of the other varieties for 819.66–4273.69 kg/hm²and 1232.14–5863.38 kg/hm²， respectively， but and that for ‘Guiliu 05136 and ‘Guitang 29 were lower. The total accumulation of N， P₂O₅and K₂O from different varieties was 133.79–196.82， 35.99–47.29 and 233.31–311.57 kg/hm²， respectively， and that of ‘Guitang 42 was higher than ‘Guiliu 05136. N， P₂O₅and K₂O requirement per 1 t sugarcane stalk of different varieties were 1.57–2.03， 0.43–0.48 and 2.72–3.21 kg， respectively， and that of ‘Guiliu 05136 was lower. The economic efficiency and physiological efficiency of N， P₂O₅and K₂O were the highest with ‘Guiliu 05136. The dry matter accumulation， nutrient accumulation and nutrient efficiency of ratoon cane were higher than that of planting cane. In conclusion， the biological production of ‘Guitang 42 is better， and the nutrient efficiency of ‘Guiliu 05136 is high.

Keywords： sugarcane; dry matter; nitrogen; phosphorus; potassium

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.05.001

甘蔗是我国重要的糖料作物和经济作物，是广西第一大战略经济作物，广西甘蔗的年种植面积和产糖量占全国60%以上^[1]。近年来，国家把推进田间生产全程机械化列为破解广西省甚至全国甘蔗产业发展困局的有效途径^[2]。目前，国内就甘蔗生产农机与农艺融合方面开展了较多研究，优选了一些适宜的甘蔗品种、种植行距及农机作业技术等^[2-3]，但在机械化生产下，关于甘蔗养分吸收与利用的研究鲜见报道。养分对甘蔗产量和品质的影响较大，甘蔗养分的高效利用是相关领域研究的主要热点之一^[4-5]。前人对传统栽培模式下甘蔗中的氮、磷、钾的吸收、转运、分布、利用等进行了研究，初步掌握了不同品种和不同施肥条件下甘蔗氮、磷、钾的吸收量、蔗茎养分利用率及肥料利用效率等^[4-10]，并发现不同基因型的甘蔗中氮、磷、钾的积累与利用存在明显差异^[4-7]。然而，这些研究主要集中在新植蔗，宿根蔗的养分吸收与利用鲜见报道。甘蔗种植中，宿根生产对减少甘蔗种植循环过程、降低生产成本、提高产量及品质有重要作用，因此宿根蔗在生产中占有极其重要的地位，为主要蔗糖生产国所重视^[11]。为此，笔者对广西甘蔗主产区机械化生产下的4个甘蔗品种新植与宿根的干物质积累、养分积累、养分利用效率进行分析，以期为当地甘蔗高效生产提供参考。

1  材料与方法

1.1  材料

试验在广西柳州市雒容农场双高糖料蔗基地进行，年平均气温20 ℃，年降雨量1250 mm左右。试验地土壤为红壤，已连续种植甘蔗30 a，0～30 cm土层pH为6.23，硝态氮、有效磷及速效钾含量分别为14.97、67.5、150 mg/kg。试验根据当地甘蔗的种植方式和施肥量，在种植前用圆盘耙将对试验地上茬宿根蔗蔸进行粉碎，用深松犁松土深45 cm，用四铧犁翻土深35 cm，用圆盘耙平整碎土深25 cm，然后按宽窄行（宽行1.2 m、窄行0.6 m）开行（行沟深25 cm）和施有机-无机复混肥料（有机质、N、P₂O₅、K₂O含量分别为20%、11%、6%、12%）2625 kg/hm²作基肥。

供试甘蔗为当地主栽品种‘桂柳05136‘桂糖29号‘桂糖31号、‘桂糖42號，每个品种种植6个宽窄行，行长60 m，重复3次。2017年4月中旬砍收上年8月下旬种植的秋植蔗作为种茎，用甘蔗种植机摆种，下种量18 t/hm²，下芽量约为120000芽/hm²，用覆土机盖种。2017年6月下旬对新植蔗追施尿素（含N 46.4%）100 kg/hm²和氯化钾（含K₂O 60%）150 kg/hm²。2018年1月26日用履带切段式甘蔗收割机砍收新植蔗，随后焚烧蔗地残留干枯蔗叶。2018年5月12日，用破垄、施肥及盖土一体机对宿根蔗破垄、施肥（有机-无机复混肥料2625 kg/hm²、尿素100 kg/hm²、氯化钾150 kg/hm²）、培土。试验地的杂草和病虫与基地内其他甘蔗的防治方式相同，均采用无人机喷洒药剂进行防治。

1.2 方法

在甘蔗成熟期（2018年1月6日、2018年12月30日），每重复随机选择54 m²调查有效茎数和蔗茎产量，选择9株在植株根部四周30 cm范围带泥土将根系挖出，然后冲洗干净，分根、茎及叶（含枯叶）烘干、称质量、粉碎，计算单位面积干物质积累量，按文献[12]测N、P₂O₅、K₂O含量，计算单位面积N、P₂O₅、K₂O积累量。

干物质积累量=干物质积累量（g/株）×有效茎数/1000

N、P₂O₅或K₂O积累量=N、P₂O₅或K₂O含量×干物质积累量/100

每生产1 t蔗茎N、P₂O₅或K₂O需求量=N、P₂O₅或K₂O积累总量/蔗茎产量

N、P₂O₅或K₂O经济效率=茎干物质积累量/甘蔗N、P₂O₅或K₂O积累总量

N、P₂O₅或K₂O生理效率=甘蔗干物质积累总量/甘蔗N、P₂O₅或K₂O积累总量

1.3 数据处理

采用Excel和SPSS软件进行数据的处理与统计分析。

2  结果与分析

2.1 甘蔗干物质积累

表1显示，不同甘蔗品种的新植和宿根各器官干物质积累存在一定差异。其中，新植和宿根‘桂糖29号和‘桂糖42号的根部干物质积累量显著高于其他处理，茎部干物质积累量、叶部干物质积累量、干物质积累总量均以‘桂糖42号的最高，比其他品种分别增加819.66～4273.69、223.85～1377.64、1232.14～5863.38 kg/hm²，其次是‘桂糖31号，而‘桂柳05136各器官的干物质积累量较低，与‘桂糖31号和‘桂糖42 号的差异均达显著水平。不同品种宿根各器官的干物质积累量均大于新植，其中茎部干物质积累量和干物质积累总量分别比新植增加4214.94～ 6446.16 kg/hm²和5553.57～8117.53 kg/hm²，其中‘桂糖41号的茎部干物质增加量最多，而‘桂糖29号的干物质总量增加最多。

2.2甘蔗养分积累

表2显示，新植‘桂糖29号和‘桂糖42号的根部、茎部氮积累量、氮积累总量显著高于其他品种，其中‘桂糖29号的氮积累总量比其他品种增加2.58～29.60 kg/hm²，而‘桂柳05136氮积累总量最少，‘桂糖29号叶部氮积累量显著高于其他品种，而其他品种的差异不显著;宿根‘桂糖29号和‘桂糖42号的茎部氮积累量和氮积累总量显著高于其他品种，其中‘桂糖29号的氮积累总量比其他品种高11.20～50.50 kg/hm²，而‘桂柳05136的氮积累总量最少，‘桂糖42号的根部氮积累量、‘桂糖29号的叶部氮积累量显著高于其他品种。不同品种宿根各器官氮积累量均高于新植，其中氮积累总量比新植增加12.53～33.43 kg/hm²，以‘桂糖29号增加量最多;不同品种新植和宿根的各器官氮积累量高低顺序依次为茎>叶>根，说明‘桂糖29号和‘桂糖42号吸收积累较多氮养分。

新植‘桂糖29号和‘桂糖42号的根部磷积累量较多，‘桂糖31号和‘桂糖42号茎部、叶部的磷积累量及磷积累总量较多，其中‘桂糖31号的磷积累总量比其他品种增加0.42～ 6.10 kg/hm²，而‘桂柳05136各器官的磷积累量最少;宿根‘桂糖42号根部、茎部的磷积累量及磷积累总量最多，其中磷积累总量比其他品种增加1.16～7.44 kg/hm²，与‘桂糖29号和‘桂柳05136的差异均达显著水平，叶部磷积累量以‘桂糖31号最多，与其他品种的差异达显著水平，而‘桂柳05136各器官的磷积累量最少。不同品种宿根各器官磷积累量均高于新植，其中磷积累总量比新植增加3.86～5.77 kg/hm²，以‘桂糖29号增加量最多;不同品种新植和宿根各器官的磷积累量高低顺序依次为茎>叶>根，说明‘桂糖31号和‘桂糖42号吸收积累较多磷养分。

新植‘桂糖42号各器官钾积累量最多，其中钾积累总量比其他品种增加19.13～53.68 kg/hm²，与‘桂糖29号和‘桂柳05136的差异均达显著水平，而‘桂柳05136各器官的钾积累量最少;宿根‘桂糖31号根部的钾积累量显著高于其他品种，‘桂柳05136茎部的钾积累量显著低于其他品种，‘桂糖29号叶部的钾积累量和钾积累总量最多，其中钾积累总量比其他品种增加2.45～57.85 kg/hm²，與‘桂糖31号和‘桂柳05136的差异均达显著水平，而‘桂柳05136钾积累总量最少。不同品种宿根各器官钾积累量均高于新植，其中钾积累总量比新植增加20.41～ 49.57 kg/hm²，以‘桂糖29号增加量最多;不同品种新植和宿根各器官钾积累量高低顺序依次为茎>叶>根。说明新植‘桂糖42号和宿根‘桂糖29号吸收积累较多钾养分。

2.3 甘蔗养分需求量

表3显示，每生产1 t蔗茎，新植和宿根‘桂糖29号氮需求量显著多于其他品种，比其他品种增加0.19～0.46 kg，而‘桂柳05136的氮需求量最少;宿根‘桂柳05136和‘桂糖42号的氮需求量少于新植，而宿根‘桂糖29号和‘桂糖31号的氮需求量多于新植。新植‘桂糖31号、宿根‘桂糖29号和‘桂糖31号的磷需求量最多，而‘桂柳05136的磷需求量最少，差异达显著水平;不同品种宿根磷需求量少于新植。新植‘桂糖29号和‘桂糖42号钾需求量较多，而‘桂柳05136需求量最少，差异达显著水平;宿根‘桂糖29号的钾需求量显著高于其他品种，比其他品种增加0.26～0.49 kg，而‘桂柳05136的钾需求量最少;除‘桂糖29号外，其他品种宿根的钾需求量少于新植，说明每生产1 t蔗茎‘桂柳05136的氮、磷、钾需求量较少。

2.4 甘蔗养分效率

表4显示，新植和宿根‘桂柳05136的氮经济效率最高，其次是‘桂糖31号，而‘桂糖29号最低;新植和宿根‘桂柳05136的磷经济效率最高，其次是‘桂糖42号，而‘桂糖29号最低;新植和宿根‘桂柳05136的钾经济效率最高，而‘桂糖29号最低，其中新植‘桂柳05136、宿根‘桂糖29号与其他品种的差异达显著水平。新植和宿根‘桂柳05136的氮生理效率最高，其次是‘桂糖31号，而‘桂糖29号最低;新植和宿根‘桂柳05136 磷生理效率最高，其次是‘桂糖42号，而‘桂糖31号最低，其中新植‘桂柳05136与‘桂糖29号‘桂糖31号的差异达显著水平;新植和宿根‘桂柳05136的钾生理效率最高，而‘桂糖29号最低，其中新植‘桂柳05136、宿根‘桂糖29号与其他品种的差异达显著水平。不同品种宿根的氮、磷、钾经济效率和生理效率明显高于新植，说明‘桂柳05136的氮、磷及钾养分效率较高。

3  讨论

由于遗传特性、土壤条件、气象条件及栽培措施等因素的影响，不同甘蔗品种的生长与产量表现出较大差异^{[1， 6-7， 13-14]}。本研究表明，在机械化生产条件下，‘桂糖42号新植和宿根的茎干物质积累量和干物质积累总量最高，其次是‘桂糖31号，而‘桂糖29号和‘桂柳05136的较低，与谭秦亮等^[1]和甘崇琨等^[13]在广西其他蔗区的研究结果相似，说明‘桂糖42号的生物产量性状较优。

不同品种甘蔗对养分的吸收与利用不同，因而氮、磷及钾的吸收积累存在差异^{[5-6， 15-16]}。据报道，成熟期甘蔗N、P₂O₅及K₂O积累量分别为130.30～363.30、31.60～60.15、153.64～498.49 kg/hm²，具体因甘蔗品种、土壤肥力及施肥水平而异^{[6-9， 15]}。本研究条件下，不同甘蔗品种N、P₂O₅及K₂O积累量处于前人研究结果的中下水平值，但不同品种的积累量差异较大，其中‘桂糖29号和‘桂糖42号新植和宿根的N积累量较高，‘桂糖31号和‘桂糖42号新植和宿根的P₂O₅积累量较高，‘桂糖42号新植和宿根及‘桂糖29号宿根的K₂O积累量较高，而‘桂柳05136的N、P₂O₅及K₂O积累量最低，说明‘桂糖42号对氮、磷及钾有较强的吸收能力。此外，不同品种甘蔗宿根各器官N、P₂O₅及K₂O积累量明显高于新植，其中以‘桂糖29号增加量最多，说明宿根尤其是‘桂糖29号吸收氮、磷及钾较多，这与宿根蔗生长期较长、根系较发达、生物量较高直接相关，因此生产中应重视宿根蔗氮、磷及钾的足量供给。另外，不同品种甘蔗新植和宿根各器官N、P₂O₅及K₂O积累量高低顺序依次为茎>叶>根，与前人研究其他品种的结果相似^{[5-7， 9]}，说明甘蔗吸收的氮、磷及钾最终主要供蔗茎利用。

甘蔗属于高光效的C4植物，增产潜力较大，其生长发育需要的养分数量因品种、土壤肥力、施肥水平及生态条件不同而表现出较大差异^{[5-6， 9-10， 15-16]}。據报道，广西蔗区每生产1 t蔗茎新植蔗需要的N、P₂O₅、K₂O分别为1.23～2.61、0.25～1.06、1.47～ 4.60 kg，宿根蔗的需要N、P₂O₅、K₂O分别为1.12～ 1.43、0.55～0.84、1.70～2.11 kg^{[6， 10， 16-19]}，其中高产甘蔗需要N、P₂O₅及K₂O分别为1.52～2.61、0.25～0.46、1.47～4.60 kg^{[10， 16]}，且‘桂糖32号的需要量显著高于‘ROC22号^[16];广东蔗区每生产1 t蔗茎，需要N、P₂O₅及K₂O分别为1.72～ 2.51、0.25～0.57、2.02～4.74 kg^{[7， 15， 20]}，其中‘BC2-32需求量显著大于‘粤糖60号‘ROC 22号及‘粤糖55号^[15];云南蔗区每生产1 t蔗茎，需要的N、P₂O₅及K₂O分别为2.65～2.89、0.34～0.52、2.09～3.08 kg^[9]。本研究条件下，不同品种甘蔗每生产1 t蔗茎，需要的N、P₂O₅及K₂O依次为1.57～2.03、0.43～0.48、2.72～3.21 kg，与前人研究广西其他蔗区的结果不完全一致^{[6，10， 16-19]}，这可能是甘蔗的产量、养分吸收能力及养分在茎叶分配差异所致^{[4， 15-16]}，如谢如林等^[10]和邢颖等^[6]在蔗茎产量分别为111.0～174.0和74.5～ 93.3 t/hm²条件下得出的结果，而本研究条件下蔗茎产量为79.4～104.8 t/hm²。每生产1 t蔗茎‘桂糖29号需要的N、P₂O₅、K₂O较多，而‘桂柳05136需要的N、P₂O₅、K₂O较少，且宿根‘桂柳05136和‘桂糖42号的N、P₂O₅及K₂O需求量少于新植的，与恽绵等^[17-19]研究广西旱地不同甘蔗品种养分需求结果相似。说明‘桂柳05136尤其是宿根的氮、磷及钾生产效率较高，而‘桂糖29号的养分效率较低，这与各品种具有的氮、磷及钾经济效率和生理效率相吻合。

可见，‘桂糖42号具有较优的生物产量性状，‘桂柳05136具有较高的养分效率，而‘桂糖29号的产量和养分效率较低，因此生产中可根据需要选择‘桂糖42号或‘桂柳05136种植，并注意按需施肥和平衡施肥。

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