我国甘蔗专用肥料的应用现状及发展

2012-01-22李奇伟卢颖林敖俊华黄振瑞陈迪文周文灵

中国糖料 2012年1期

黄莹，江永，李奇伟，卢颖林，敖俊华，黄振瑞，陈迪文，周文灵

（广州甘蔗糖业研究所/广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室，广州510316）

甘蔗生长期长，需肥量大，据统计，每生产 1t原料蔗需从土壤中吸取氮（N）1.5～2.0 kg，磷（P2O5）1.0～1.5kg，氧化钾（K2O）2.0～2.5kg[1]。然而，由于施肥方法不科学，氮磷钾施用量不平衡，忽视其它养分的作用，加上连作比较普遍，致使蔗区土壤肥力普遍下降，限制了甘蔗产量和蔗糖分的进一步提高。目前，肥料投入已占甘蔗生产成本的40%以上，肥料投入产出比极大地影响到种植效益。针对目前普遍存在的肥料利用率不高、施肥结构不合理、施肥量过大，以及测土配方施肥技术难以推广等问题，加强甘蔗专用肥料的研发，实现平衡施肥，对促进当前甘蔗产业健康发展具有重要现实意义。

1 我国甘蔗专用肥料研发进展及成效

近年来，国内一些科研机构联合企业进行多点研究，确定了适应特定蔗区土壤类型的甘蔗专用肥配方及原料组合，进行了配方筛选、产品研制，并取得了一定的成效。但到目前为止，国内关于甘蔗专用肥料研究应用的报道并不多。就肥料选型而言，翁锦周得出施用粒状专用有机复混肥的新植蔗和宿根蔗分别比粉状肥的增产8.35%和11.18%[2]。从不同养分含量来看，施用配比为13∶5∶8的专用复混肥与一般复混肥比较，甘蔗增产5.53%～8.82%，蔗糖分提高0.46%～0.66%[3]。万强等人研究表明，添加了稀土、微量元素、改性剂等物料的甘蔗专用有机复混肥比不含稀土但等量其它养分的有机复混肥增产10.5%，1/15 hm2面积理论产糖量提高16%[4]。广西贵糖（集团）股份有限公司与广州甘蔗糖业研究所于1999年研制生产了含有酒精废液、炉灰、氮、磷、钾及增效剂等甘蔗专用有机无机复混肥，田间试验结果显示，甘蔗产量和蔗糖分都有显著的提高[5]。江永等人通过对糖蜜酒精废液进行农用资源化治理配成甘蔗专用肥液，于2006年起在广东省翁源县蔗区推广应用，取得了显著的社会、经济和生态效益[6]。樊保宁等人以目标产量平衡施肥理论为指导设计甘蔗专用肥配方，在推广应用上首创了测土配方、产肥用肥、银行放贷、交蔗还贷的一体化模式运作方法，使不同配方的专用肥在不同特定蔗区得到大面积推广[7-9]。综上所述，施用专用肥料可提高甘蔗分蘖率，增加株高和有效茎数，不同程度地提高甘蔗产量和蔗糖分，具有较好的农业和工业效益。

2 其它作物专用肥料的研制情况

我国专用肥在其它作物上也进行了较深入的研究。张燕等指出，药用植物专用肥的研究应从建立“种田档案”，采用“3S”技术，深入研究药用植物有效成分形成的生理机制和养分机理等方面入手[10]。冯国忠等通过“3414”肥效试验，确定了玉米专用肥配方[11]。郭巧生等人通过对白菊花种植地土壤养分、植株需肥特征分析，依据目标产量和氮磷钾肥的利用率，研制了菊花专用肥料[12]。

因土壤、因作物设计配方是开发专用肥的关键，而不同作物、不同科研条件以及不同时期，所采用的专用肥配方设计方法有所不同。随着科研水平的提高及对作物专用肥料研究应用的日趋重视，国内专用肥料的研发已向着产品针对性更强、科技含量更高、配套施肥技术更完善、产业化发展更成熟的与现代信息技术相结合的科学道路上发展。

3 目前我国甘蔗专用肥料研究面临的问题

作物专用肥料是以现代高新技术和植物营养研究与施肥技术的应用推广为基础制定的配方肥料，是技术物化的典范[13-14]。我国甘蔗专用肥料的研究与应用虽取得了一定的成效，但也存在着以下几方面迫切需要解决的问题。

3.1 甘蔗专用肥料产品商品化程度低，难以形成大面积推广应用

由于测土配方施肥工作难于落实，也缺乏深入研究，目前尚未形成一套科学、完整的机制。我国研发的甘蔗专用肥多数仅在小面积上进行田间应用效果试验，未经过进一步验证及反复修正，使得推广应用工作仍有较大的局限性。不同地域蔗区的气候、土壤养分结构类型都有一定的差异，采样、分析化验工作不可能面面俱到；由土壤养分淋失与固定、甘蔗连作等情况造成的土壤养分的变化，也缺乏动态监测与适时监控，使得专用肥配方得不到及时调整。总体而言，目前我国甘蔗专用肥的生产规模小，各生产厂家工艺条件和技术条件参差不齐，造成开发的新产品针对性不强。

3.2 甘蔗专用肥的养分供应与甘蔗需肥规律的匹配性问题

多数专用肥料的研制只重视作物的养分需求总量和氮磷钾比例，而较少涉及到不同生长时期甘蔗营养的动态变化和需求变化，甘蔗各生长发育阶段对营养需求比甘蔗对养分需求总量更加重要[15]。不同基因型甘蔗及同一基因型甘蔗的不同生长期的需肥总量及对各营养元素需求比例都可能不同[16]，由于施肥方式不当或专用肥养分供应速度不符合甘蔗需肥规律的要求，都将影响到甘蔗最后的产量和收益。

3.3 我国甘蔗专用肥料市场上流通品种不多，新型肥料的研发更少

目前我国甘蔗专用肥料品种研发主要是围绕含有大量元素和有机质或添加中微量元素配制而成的有机-无机复混肥，而缓/控释肥料、生物有机肥料等新型肥料在甘蔗专用肥的研究应用则相对较少。新型肥料的应用基础研究也较薄弱，材料创新相对滞后，工艺设备不齐全，产品质量标准研究与质检技术水平不高，配套施用技术跟不上产品研发步伐，产业化程度较低等，都是当前新型肥料研究急需解决的难题[17-18]。

3.4 制糖生产的酒精废液、炉灰、蔗渣髓及滤泥等开发作为甘蔗专用肥源的潜力巨大

蔗渣髓及滤泥早已作为肥料广泛应用于生产中。糖蜜酒精废液含有N、P、K、Ca、Mg、Mn、Zn，以及糖类、蛋白质等一些生理活性物质，这些物质大多是甘蔗在生长发育过程中直接从土壤中摄取所得，经收获、压榨、分离、酿酒后又集中到废液中[6]。糖厂锅炉的炉灰含有大量Mg、Si、K、Ca等元素，经处理后作为肥料施入土壤后不仅可供应Mg、Si、K、Ca等养分，还可中和土壤酸性，改良土壤结构[19]。如何充分利用好这些废料作为甘蔗肥源，是当前甘蔗专用肥研发所迫切需要解决的问题。

4 建议

4.1 开发新型甘蔗专用肥料

研究表明：我国氮肥利用率不足40%（发达国家一般都达到50%～60%），磷肥利用率在10%～25%，钾肥利用率在35%～50%，通过改变化肥自身的特性可大幅度提高肥料的利用率[20]。缓/控释肥料、生物肥料、有机复合肥料、功能性肥料等新型肥料的开发已成为当今世界农业发展研究的重点领域[17]，其能直接或间接地为作物提供必需的营养成分，改良土壤，调节或改善作物的生长机制，改善肥料品质，提高肥料利用率，是未来农业发展的大方向[21]。

4.1.1 甘蔗缓/控释肥料普通单一营养型化肥和多营养型复合肥存在无法控制肥料中营养元素释放的缺陷，缓／控释肥不仅能够按作物养分需求进行养分释放与供给，且能够减少施肥次数，节省劳动力成本，提高肥料利用率，是21世纪肥料研发的方向[17]。缓／控释肥料在甘蔗的研究应用始于20世纪的60年代[22]，近年缓/控释肥料的研发得到重视，在作物上的应用研究日趋增多。游奕来等施用缓/控释肥的结果表明，以普通肥料与缓/控释肥料相结合的施肥方法较对照处理可减少2次追肥，蔗糖分增加4.1%，产量提高6.0%，每667m2提高生产效益77元[23]。2008年，金正大集团联合广西农科院在来宾市、武鸣县开展大面积甘蔗缓/控释肥示范试验，结果表明：缓／控释肥料比普通肥料试验增产显著[20]。

甘蔗缓／控释肥料的研究包括以下内容：（1）肥料的释放需与甘蔗不同生长阶段的养分需求相匹配，以最大限度减少养分流失；（2）研发环境友好、并能够连续规模化生产的工艺和设备，快速检测水中和土壤中释放特性关系的方法；（3）降低生产成本，减少包膜耗材，提高养分含量，开发环保型聚合物包膜材料，建立质量标准及统一测试方法，达到增强控释效果的目的[24-25]；（4）缓/控释机理与配套施肥技术的研究，科学评价产品的应用效果。

4.1.2 甘蔗生物有机肥生物有机肥集生物肥、有机肥、化肥、中微量元素及绿色环保的优点于一体，它既可分解释放土壤中被固定的养分供给作物吸收利用，也能培肥土壤，促进根系生长，提高肥料利用率及作物的抗病抗逆性等[17]。李俊等研究结果表明，施用生物有机肥90d后，土壤的有机质、碱解氮、速效磷、速效钾分别提高128.40%、17.65%、63.16%和36.84%，与对照相比，蔗糖增产2.18t/hm2，产量增加13.87 t/hm2[27]。

可就地利用糖厂的滤泥、蔗渣髓、炉灰及酒精废液作为原材料，运用现代生物技术，接种生物固氮菌、解磷钾菌，将这些废弃物转化成高品质的甘蔗生物有机肥。

4.2 甘蔗专用肥研究方法探讨

（1）调查目标蔗区土壤养分状况，加强对土壤营养状况的动态监测，认真做好典型生态蔗区土壤普查、采样及分析工作。

（2）掌握甘蔗需肥规律及甘蔗高产营养学特征。目前已有不少对甘蔗不同生长发育期对各种营养需求及甘蔗高产营养学特征的研究[1，16，28-29]，但对特定品种养分差异的研究仍缺乏，对不同的营养高效基因型的筛选及其机理研究更是少之又少。因此，通过设计组培、水培、桶栽及田间栽培等试验有针对性开展不同基因型主栽及主推甘蔗品种的养分吸收差异研究及快速营养诊断技术，为制定更具针对性的甘蔗专用缓/控释肥配方提供科学依据。

（3）合理布置试验，探索甘蔗专用肥配方。樊保宁等通过目标产量法，采用缺素试验确定当地土壤养分供应能力，根据甘蔗单位养分吸收量及当季肥料利用率，依据模式施肥公式计算出适合于广西特定蔗区的甘蔗专用肥配方[7]。此方法较简便，易于掌握，值得借鉴。在制定目标产量或计划产量时要根据当地的生产条件、土壤肥力和栽培管理水平而定[28]。另外，通过肥料“3414”效应试验等探索甘蔗最佳产量及最佳效益的施肥量，为指导施肥提供依据。

（4）研发配套的甘蔗高产高糖综合栽培技术。生产中采用不同的施肥方式及施肥时间，不同的土壤水分状况及田间管理措施等，都对产量及效益产生明显的影响。合理施肥技术应以培肥地力，改善土壤环境条件为基础[1]，促进田间生态系统的良性循环，充分发挥肥料的效力，以获得甘蔗高产、高效。

（5）提高专用肥生产工艺水平，拓宽原料来源渠道。新专用肥品种，经桶栽或田间试验作出可靠肥料评估后，可提供正式加工生产。肥料的形态，是粉状或是粒状，要考虑当地生产管理方式。一般来说，粒状肥利于机械化施肥模式。同时，对生产工艺、设备需规范标准，对不同原料的工艺路线和设备进行规范定型，保证专用肥的质量[17]。

（6）健全专用肥宣传推广体系，提高农化服务水平。肥料的销售服务是直观重要的农化技术支撑[30]。必须加强对农民的技术培训，科研单位、肥企、农化部门与试验站进行合作，利用现代信息技术建立动态的土壤信息系统及肥效试验数据库，跟踪监测甘蔗专用肥产品应用效果，提高社会化服务水平，促进成果转化，逐步实现产业化。