国内外甘蔗养分管理概况

2014-01-23郭家文张跃彬

中国糖料 2014年3期

樊仙，郭家文，张跃彬

（云南农业科学院甘蔗研究所，开远661699）

甘蔗是C4植物，光饱和点高，光合作用能力强，吸肥多，具有高产潜力，是世界上主要的糖料作物，我国常年甘蔗种植面积超过150万hm2，产糖量超1000万t，居世界第三[1]。甘蔗是我国南方的重要经济作物，目前主要集中种植在桂中南、滇西南等边疆民族地区[1]。甘蔗在整个生长发育过程中，生长周期长，需肥量较多，不但需要吸收N、P、K等大量元素，同时还要吸收锌、硼、锰等多种微量元素。甘蔗所需的N、P、K一般是通过常规施肥进行补给，而各种中微量元素的主要来源是土壤。甘蔗的产量和品质不仅与品种，灌溉等有关，而且与甘蔗的养分管理有密切关系，科学高效地管理甘蔗养分，才能保证甘蔗高产高糖。

目前甘蔗种植区域大多分布在贫瘠的旱坡地，水分和肥料成为制约我国甘蔗高产高糖的重要因素。甘蔗养分科学管理的作用日益突出，近年来，随着甘蔗连作年限的延长及蔗农重施化肥，轻施有机肥等不科学的肥料施用习惯，导致土壤结构遭到破坏，肥力不断减退，偏施氮肥引起磷钾和中微量元素养分失调问题日益严重。因此如何因地制宜地进行甘蔗养分的科学管理，保持和提高蔗区土壤生产能力，是甘蔗高产高糖关键问题之一。本文简要介绍国内外甘蔗养分管理的研究与应用进展情况，分析养分管理中存在的问题，为进一步提高甘蔗养分管理水平和施肥效益提出甘蔗养分管理对策。

1 国内外甘蔗养分管理概况

1.1 甘蔗养分需求特征

甘蔗生长的不同时期对营养的需求在种类和数量、时间和空间上存在差异。萌芽期甘蔗不需要向外吸肥，主要依靠种苗本身贮藏的养分。幼苗期需肥迫切，但主要是对氮的需求较大。分蘖期需肥量逐渐增大，伸长期是甘蔗营养的最大效益期，随着梢头、叶、根系的大量增生和不断更新，蔗茎的迅速伸长，同化作用的产物逐渐加速形成和积累，对氮、磷、钾肥的吸收量大大增加。而在工艺成熟期蔗茎内部糖分不断积累并达到高峰，需肥量渐减，但还要吸收一定的养分，以供应植株各部分营养器官的代谢需要，其中以氮的吸收量较大[2]。由于甘蔗是宿根性作物，种植年限一般为2～3年[1]，而国外一些国家和地区宿根年限一般在5年左右，最高可达10年，如澳大利亚、美国夏威夷为1～2年，古巴则为4～5年[3]。其养分管理与其他作物有很大差别。甘蔗营养的最大吸收特点是满足蔗茎的生长和糖分的积累，有别于所有收获籽实、块茎和块根等作物，甘蔗对氮磷钾三要素的吸收量大小为K2O>N>P2O5，一般每千克原料蔗吸N为1.08～3.20g，吸P2O5为0.27～0.70g，吸K2O为1.01～3.34g[4]。

甘蔗的需肥规律是科学施肥的重要根据，甘蔗营养的最大吸收特点是满足蔗茎的生长和糖分的积累，有别于所有收获籽实、块茎和块根等作物，其营养需求的重点在甘蔗生长中后期。了解如何对其养分供应进行科学控制和管理，是保证甘蔗营养需要的关键，同时随着现代社会的发展，生态环境和食品安全问题日益突出，对甘蔗养分管理也提出了更高的要求。

1.2 N、P、K营养元素施肥

目前在单施氮、磷、钾及氮、磷、钾配施对甘蔗产量和品质的影响方面均有相关研究。N、P、K是甘蔗生长必需的大量营养元素，需求量多而土壤往往又满足不了，通常需通过施肥才能满足甘蔗高产高糖的要求。氮是影响甘蔗产量和品质的主要营养元素[5]。增施氮肥能提高甘蔗分蘖数，有效径等产量性状[6-7]。蓝立斌等[8]研究表明甘蔗各产量性状均随氮肥施用量增加而增大，糖分则随着施氮量的增加而略有下降。这与周正邦[9]及对云蔗对不同施氮水平吸收研究结果一致。但偏施、重施氮肥时会引起各营养元素间比例失衡，甘蔗光合强度减弱，抗性降低，糖分下降[11-13]，且对氮素的吸收利用因甘蔗品种不同存在差异[14]。张跃彬等研究表明云蔗05-51的施氮量在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[15]。而当家品种新台糖22号的尿素施用量以600kg/hm2甘蔗增产效果最好[16]。

磷是限制作物生长的主要养分因子之一，磷在甘蔗中最重要的作用是贮存和转运能力[4]。适量的施磷能够促进甘蔗干物质的积累、分蘖、生长，过多或过少都会对其产生不利的影响[5]。Hunsigi[17]研究表明，缺磷会使甘蔗分蘖减少，节间变短，根系发育缓慢。长期以来我国主要以施用化学磷肥来提高土壤有效磷含量，提高作物产量，宿根甘蔗对磷的需求较为敏感[18]，McCray[19]研究也表明，缺磷直接影响甘蔗产量和品质。

钾是甘蔗品质元素，充足的钾素营养有利于其糖分的积累，同时还能增强甘蔗抗性，协调氮素吸收，促进甘蔗健壮生长[20]。有研究表明施钾能促进甘蔗根部、茎（叶）部生长，降低根冠比，提高光合速率，有利于甘蔗生物量的积累[21]。然而当甘蔗吸收过量的钾，亦会影响甘蔗品质[22]。

因此单施氮、磷、钾均不能满足甘蔗对各营养元素的需求，从而影响甘蔗产量和品质。郭家文等[23]研究了不同氮磷钾用量对甘蔗产量和品质的影响，结果表明，甘蔗的产量与钾肥的用量呈显著的正相关，产糖量与磷、钾的用量呈正相关，而甘蔗的含糖分与氮、磷、钾肥的用量没有直接的关系；各营养元素在植株中的积累量随着施肥量的增加而增加。韦翔华[24]应用“311-A”最优混合设计进行田间试验得出，甘蔗产量的氮、磷、钾肥料用量最佳组合范围是 N∶P2O5∶K2O=1∶0.45～0.49∶1.10～1.20，产糖量的最佳组合范围为 N∶P2O5∶K2O=1∶0.54∶1.20～1.26。

1.3 中、微量营养元素施肥

甘蔗的正常生长发育，不但需要吸收N、P、K等大量元素，同时还要吸收镁、锌、硼等多种中微量元素。长期以来蔗农只重视大量元素肥料的投入，忽视微量元素对甘蔗产量和品质的影响。造成一些甘蔗产区的甘蔗增产瓶颈，甚至有逐年减产的趋势。据测算每年每产1t甘蔗从蔗地带走养分：硫（S）0.45～1.35kg，镁（MgO）（0.35～1.05）kg，锌（Zn）0.01～0.02kg，硼（B）0.008～0.01kg[25]。甘蔗所需的中微量元素主要来源于土壤，而在南方酸性土壤中，有效Mg、B、Mo、Cu、Zn含量较低[26]。黄智刚等[27]研究表明蔗区土壤养分已呈现空间分布和组成比例极为不平衡状态，中、微量营养元素的亏缺已经成为丘陵红壤蔗区甘蔗产量和品质提高的主要制约因素之一。有研究表明，适当施用中量、微量元素肥料可达到增产和增收的目的[28-29]的效果。单独施用Ca、Mg、B、Mo元素对甘蔗有显著增产效应[30]。叶燕萍等[31]也报道，单独施用B、Zn或二者配施均能提高甘蔗产量，且在甘蔗生长前期单施Zn和Zn+B处理能提高甘蔗品质。缺乏中微量元素可降低植物抗逆性[32]。

1.4 蔗叶还田

甘蔗是宿根多年生作物，生长期长，生物量大，产量高，需肥量大的耐连作作物，长期连作会消耗大量土壤养分，对地力的消耗比其他作物要大，甚至引起营养元素失调[33]。蔗农的种植习惯是单一依赖化肥补偿土壤地力，不施或少施农家肥或有机肥，加之甘蔗连作使得土壤有机质逐年下降，土壤板结，蔗区土壤质量逐年退化，成为甘蔗高产高糖关键制约因素。甘蔗蔗叶作为一种有机肥，对于提高土壤肥力具有不可忽视的作用。甘蔗收获期的蔗叶一般占蔗茎产量的12%～20%[34]。其中富含甘蔗生长发育所需各种营养元素和丰富的有机质。大量研究表明[35-38]，蔗叶还田不仅能增加耕作层有机质含量，还能提高宿根蔗地的土壤pH值及土壤速效N、P、K含量，起到培肥地力，改善土壤理化性状，避免土壤退化，促进甘蔗生长[39-41]。同时，蔗叶还田结合化肥施用能加速有机质的积累，改善土壤的物理性状，提高土壤肥力，促进甘蔗生长，提高甘蔗产量[42]。

1.5 甘蔗测土配方施肥

施肥是甘蔗高产稳产的关键措施之一。近年来，随着单一肥料投入的增加，而有机肥的用量逐渐减少，导致土壤结构遭到破坏，肥力不断减退。蔗区蔗农的施肥习惯还没有得到根本改变[43]，不仅增加了农业生产成本，而且甘蔗生产潜力得不到有效发挥。测土配方施肥[44-45]是以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，提出氮、磷、钾及中、微量元素的施用数量、施肥时期和施用方法，它能在一定程度上克服施肥的盲目性，做到合理施肥，提高甘蔗产量和蔗糖分，提高种蔗的经济效益[46]。研究表明，推广测土配方施肥技术，可以使化肥利用率提高5%～10%，增产率一般为10%～15%，高的可达20%以上[47]。陆水洪等[48]研究表明，施用测土配方肥甘蔗产量均高于常规施肥和单施复合肥。在相同的自然条件下，测土配方施肥能明显改善甘蔗的农艺、经济性状，与常规施肥相比，增产糖料蔗4927.4kg/hm2，增产率为5.65%，经济效益提高1359.35元/hm2[49]。梁昌贵[50]通过在砂页岩母质发育的酸性赤红壤上种植甘蔗新台糖25号，进行测土配方施肥试验，结果表明：测土配方施肥对提高甘蔗产量、糖分含量具有明显的促进作用。王龙等[51]人通过采集蔗区份土壤样品进行测定分析，明确蔗区土壤养分状况，结合蔗区土壤基础养分分析，示范推广配方施肥，通过2006/2007、2007/2008连续两个榨季的推广应用，蔗区甘蔗单产和糖厂入榨甘蔗原料质量显著提高，甘蔗增产12.75～15.75t/hm2，蔗糖分提高0.23%～0.48%，节省化肥投入75～180元/hm2。世界蔗糖生产国家十分重视测土配方施肥在甘蔗生产上的推广应用[52-54]。

2 结论

综上所述，目前国内外在甘蔗养分吸收特性、需肥规律、蔗叶还田、测土配方等方面已有较好的研究基础。一些国家和地区已提出了当地甘蔗的主要营养元素诊断指标，在甘蔗生产中已有比较系统的营养管理技术为蔗农提供指导。甘蔗单产和糖分的提高受诸多因素的影响，如甘蔗品种，土壤养分不平衡、土壤有机质含量低、降雨量少、施肥不合理等，甘蔗养分管理能满足整体提高甘蔗产量和土壤肥力的需要，改善和维持土壤生产力，满足甘蔗对各营养元素的需求。通过合理的养分管理，提高甘蔗产量的同时可提高土壤肥力。

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