甘蔗的营养生理与肥料施用研究现况

易芬远，赖开平，叶一强，韦茂春，马就庆

（广西化工研究院，广西 南宁 530001）

综述与进展

甘蔗的营养生理与肥料施用研究现况

易芬远，赖开平，叶一强，韦茂春，马就庆

（广西化工研究院，广西 南宁 530001）

近年来，广西甘蔗产量不断提高，但产糖率却在下降。在确保甘蔗高产的情况下，如何提高甘蔗的蔗糖分是亟需解决的重要课题。文章拟从甘蔗施肥角度，综述甘蔗营养生理、甘蔗用肥研究现状和广西甘蔗施肥存在的问题，为广西甘蔗的增产增糖措施的提出提供理论指导。

甘蔗；营养生理；施肥

甘蔗（Saccharum officenarum L.）是一种热带和亚热带作物，光饱和点高，二氧化碳补偿点低，光合强度大，属C4作物。年积温需5500～8500℃，无霜期330d以上，年均空气湿度60 %，年降水量要求800～1200mm，日照时数在1195h以上。甘蔗对土壤的适应性比较广泛，以粘壤土、壤土、砂壤土较好。土壤pH值在4.5～8.0甘蔗都能生长，但以pH值6.5～7.5为适宜。

目前，广西甘蔗种植面积已逾超100万hm2，占全国种植面积的62%，其蔗糖产量占全国70%，是全国最大的产糖中心和原料蔗生产基地[1]。蔗糖生产是广西的一大支柱产业[2]。从近3个榨季的情况看，2010/2011年榨季全区累计入榨甘蔗5566万t，同比增幅0.11%，混合产糖率12.13%，同比下降0.67%；2011/2012年榨季累计入榨甘蔗5764万t，同比增幅3.56%，混合产糖率12.04%，同比下降0.09%；2012/2013年榨季入榨甘蔗6554万t，同比增幅13.7%，混合产糖率11.67%，同比下降0.31%。广西甘蔗产量不断提高，但产糖率却在下降。产糖量的提高主要是靠种植面积的增加，自然优势并没有得到充分发挥。在确保甘蔗高产稳产的情况下，如何提高甘蔗的蔗糖分是亟需解决的重要课题。前人研究指出[3]，影响甘蔗糖分的原因有气候、土壤、品种、栽培管理（包括种植时间、肥料比例及施肥量、病虫害程度等）、原料蔗管理（甘蔗斩、运、榨安排及甘蔗收斩的外观质量等）等。本文拟从甘蔗施肥角度，对甘蔗营养生理、甘蔗用肥研究现状和广西甘蔗施肥存在的不足进行综述，为保障广西甘蔗高产高糖和提高经济效益提供理论依据。

1 甘蔗的营养生理

1.1甘蔗生长必需的营养元素

甘蔗生育期较长，一般为10～12个月。其生长量巨大，一生中所需的矿质营养元素较多。必需的营养元素有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硅、铜、铁、硫、锰、锌、硼、钼、氯等，各营养元素缺一不可，亦不能相互代替[4]。土壤中最难满足甘蔗生长要求的是氮、磷、钾、钙，它们属于主要营养元素。

1.2甘蔗的营养特点

（1）需肥量多。甘蔗一生中对养分的吸收量非常大，根据谢如林等[5]的研究，高产情况下每生产1 t甘蔗对各种养分的平均吸收量为N 1.81 kg，P2O50.36 kg，K2O 2.11 kg，CaO 0.91 kg，MgO 0.42 kg，S 0.50 kg，Fe 37.5 g，Mn 15.5 g，Zn 6.2 g，Cu 2.2 g，B 0.74 g。大量元素氮磷钾的吸收比例为N∶P2O5∶K2O=1∶0.20∶1.16。每收获1 t甘蔗从蔗地中带走养分数量平均为N 1.67 kg，P2O50.32 kg，K2O 1.85 kg，CaO 0.58 kg，MgO 0.32 kg，S 0.47 kg，Fe 19.2 g，Mn 11.3 g，Zn 5.0 g，Cu 1.8 g，B 0.51 g。由此可见，甘蔗生产要夺取高产，肥料投入是关键。

（2）吸肥的不均衡性。甘蔗的一生可分为萌芽、成苗、分蘖、茎伸长及工艺成熟5个时期。幼苗阶段生长缓慢，需肥急切但吸收量少，施肥占全期的1%左右，对氮的需求稍多，磷、钾次之；分蘖期需肥量逐渐增大，对三要素的吸收量约占8%～10%，其中钾的吸收量显著增加；进入伸长期吸收量大增，占到全期的50%以上，吸收氮量占吸收量的50%～60 %，磷和钾各70%；转入成熟期后需肥量则明显下降，占20%～40%，吸收氮占30%～40%，磷和钾各占20%左右[6]。

（3）对钾素需求多。甘蔗是喜钾作物，对三要素的吸收量以钾素最多。增施钾肥具有明显的增产效果，且促进成熟、提高糖分。此外，还能显著提高甘蔗对氮磷的吸收利用率，促进氮磷钾在甘蔗体内的合理分配，为甘蔗高产打下良好的基础[7]。

2 甘蔗用肥研究现状

郑学文等研究指出，施钾肥比不施的蔗糖分增加0.3%～0.7%，且能增强抗性，减少螟虫为害5%～8%。在砖红壤、赤红壤上种植甘蔗，适当添加Ca、Mg等中量元素肥料，可以促进增产增糖，增强抗逆性[8-9]。施用Mg、B、Zn、Mn等中微量元素复混肥显著增加甘蔗的高度与茎长[10-11]。施用硫肥能促进甘蔗生长，提高单茎重和有效茎数，有极显著增产、提高含糖量、改善品质的作用[12]。甘蔗是喜硅作物，施用硅肥有助于甘蔗后期保持较高的中性转化酶活性，促进糖分积累，提高产量[13-14]。以上研究结果说明，Ca、Mg、S、Si等中量元素是影响甘蔗糖分的重要因素，适当增施钾肥、补施中量元素有利于甘蔗高产高糖。

随着测土配方施肥技术的提出，甘蔗专用肥应运而生。许树宁等报道[15]，施用配比为12-6-7甘蔗专用复混肥，结合地膜覆盖技术，二次施肥处理（基肥和攻茎肥）比一次施肥（基肥）产量提高6.6%，含糖量增长11.5%，与三次施肥（基肥、攻蘖肥和攻茎肥）和四次施肥（基肥、攻苗肥、攻蘖肥和攻茎肥）差异不显著。配比为13-5-8的专用复混肥与一般复混肥相比，甘蔗增产5.53%～8.82%，蔗糖分提高0.46%～0.66%[16]。广西贵糖（集团）股份有限公司生产的含酒精废液、氮、磷、钾及增效剂的甘蔗专用有机无机复混肥，对甘蔗产量和蔗糖分均有显著提高[17]。李俊等[18]研究指出，施用甘蔗生物有机肥甘蔗蔗糖增产2.18t·hm-2，产量增加13.87 t·hm-2。与常规施肥相比，甘蔗施用豫园甘蔗专用生物有机肥增产率为14.8 %，增糖率22.1 %[19]。甘蔗施用专用含稀土有机复混肥比不含稀土有机复混肥亩增产10.5%，增糖16.4%，可为农户亩增纯收入130 元，为糖厂亩增纯收益297元[20]。游奕来等[21]报道，与对照处理相比，以普通肥料与23-7-20控释肥料相结合的施肥方法可以减少2次追肥，提高产量6.0%，蔗糖分4.1%，每亩提高生产效益77元；而单独施用控释肥因成本增加和产量降低而导致效益下降。2008年，金正大集团联合广西农科院在来宾市、武鸣县开展大面积的甘蔗缓控释肥试验示范，结果表明缓控释肥比普通肥料试验增产显著[22]。甘蔗施用22-8-12的控释肥较15-6-9专用复混肥、氮磷钾化肥每亩增产11.7%、19.3%，投资利润分别增加383.59元、257.82元[23]。王维赞等[24]采用尿素、磷酸一铵、氯化钾3种肥料和BJ210L保水剂配制抗旱型甘蔗专用肥，蔗茎产量比对照增产5.14%～15.01%，蔗糖分提高0.12%～0.46%，经济效益增加515～3538元·hm-2。

虽然目前国内已开发不少的甘蔗专用肥品种，但这些产品商业化程度低，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[25]。多数专用肥料的研制只重视甘蔗养分需求总量和氮磷钾比例，设计到不同生长时期甘蔗营养的动态变化和需求变化的较少，针对特定甘蔗品种养分差异研究的专用肥更是缺乏。甘蔗专用肥料品种研发主要是围绕含有机质、大量元素和添加中微量元素配制而成的有机-无机复混肥，而缓控释肥、生物有机肥等新型肥料研究应用相对较少。

种植甘蔗除了考虑甘蔗营养特性、土壤供肥水平和施肥外，还应注意防治病虫害。甘蔗黄斑病、黑穗病、螟虫、绵蚜虫危害严重，特别是螟虫害，螟害节、枯死尾茎对蔗糖分影响很大。为了减少蔗农买肥买药买各种助剂的繁琐，提高用肥用药水平，现已有科研部门将普通化肥和杀虫剂配伍，再添加化学助剂、微量元素生产甘蔗专用药肥[26]，效果明显。如湛江市甘丰农药厂生产的甘蔗专用药肥与等成本的对照处理相比，新植蔗降低了螟虫枯心率76.9%～81.6 %，宿根蔗螟虫枯心率40.46%～53.02%，甘蔗增产18.81%。广西化工研究院研发的三合一甘蔗药肥防治蔗龟和蔗螟达86.1%，出苗率增加24%～27.5%[27]。

3 广西甘蔗施肥存在的不足

创造深、松、软、肥沃、通气的土壤环境条件是甘蔗高产高糖种植所必需的，广西蔗区无灌溉条件的土地约占70%，大多数土壤的有机质含量少于1.5%，且有相当部分蔗田是近10年来新开垦的荒山荒坡地[28]。广西的蔗作区主要是赤红壤，它是由第四级红土、砂页岩发育而成，表现为土壤瘦瘠、粘重，呈酸性，有机质、氮、磷、钾等养分偏低，速效钾后备贮量供给较低，土壤含铁离子多；耕层薄，蔗田水分蒸发量大，水土养分流失严重。加上广西甘蔗连作现象普遍，对地力消耗较大，造成蔗地“疲劳”、肥力下降。土壤的瘦薄成为障碍甘蔗生产的主要问题，科学合理的施肥水平成为了甘蔗高产高糖的重要保障。

目前广西甘蔗基肥平均用量为：有机肥254kg·(667m2)-1，钙镁磷肥58.8kg·(667m2)-1，15-15-15三元复合肥73.4kg·(667m2)-1；追肥平均用量：15-15-15三元复合肥75kg·(667m2)-1，尿素50kg·(667m2)-1，氯化钾35kg·(667m2)-1[29]。调查发现甘蔗施肥量农户间差别很大，有将近1/4的农户不施基肥，即使施用了基肥，施用量也不足，肥料种类也不齐全[30]。蔗农只注重施用氮磷钾肥，而忽略了中量元素的补充，广西蔗区土壤的硫、镁、硅等养分含量普遍偏低，中量元素已沦为限制产量和蔗糖分进一步提高的“最小养分”。广西甘蔗施肥存在有机肥、基肥的施用量少，施肥结构不合理，偏施氮磷肥，钾素比例偏低，氮钾比1∶0.77，养分比例失调等问题。

由于长期缺少有机肥的投入，土壤有机质得不到补充和更新，有机质含量逐年减少，土壤理化性状和生态环境逐渐恶化，保水保肥及供水供肥能力也日趋减弱。偏施、迟施化学氮肥，过量施磷肥，不重视施钾肥和中微量元素，严重影响甘蔗糖分形成和积累，导致糖分下降，养分比例不合理，尤其是钾肥投入不足，成为限制甘蔗高产高糖的重要因素。氮多施使甘蔗成熟期延迟，薄壁细胞内可溶性胶体氮化物增多，蔗糖分下降。过量施用磷肥，破坏了土壤结构，磷酸根大量存在，土壤变酸，土壤中铁铝活性提高，与活性磷结合生成磷酸铁铝盐，严重降低了磷的利用率，同时磷肥过量使甘蔗糖分下降，制糖困难[31]。

4 甘蔗施肥研究的发展趋势

针对广西甘蔗施肥存在的不足，为了促进甘蔗高产高糖，提高甘蔗生产的经济效益，实现蔗糖业可持续发展，未来甘蔗施肥研究的发展趋势将是：

4.1推行测土配方施肥

测土配方施肥是以肥料田间试验和土壤测试为基础，通过测土配方施肥以帮助蔗农解决重施化肥、轻施有机肥、偏施氮肥等问题，避免肥料的过剩和不必要的浪费。根据甘蔗需肥规律、土壤供肥能力和肥料效应，提出合理的施肥方案，不断改善蔗田土壤养分状况，帮助蔗农降低肥料投入成本，促使甘蔗增产增收。甘蔗没有明显的最大施肥量，施用过多的氮磷钾没有明显增产，却加大了成本；而施肥不足，又会降低甘蔗产量[32]。甘蔗测土配方施肥，不应局限于氮磷钾养分，应延伸到中量元素，探讨其应用条件、适宜用量以及与其它营养元素的平衡关系等，对症施肥，提高效益。目前，由于不可能到各家各户去制定施肥方案，所以测土配方施肥技术难以大面积推广应用，也缺乏深入研究，需要各级技术指导部门共同配合，加强测土配方施肥技术的推广。

4.2增施有机肥，培肥地力

有机肥中包含氨基酸、胡敏酸、糖类以及核酸的降解产物等无机化肥无法提供的元素。增施有机肥有利于培肥土壤，改善土壤理化性状，增强旱地的保水保肥能力，提高化肥的利用率，以实现用地养地相结合的目的，促进原料蔗生产的可持续发展。糖厂滤泥、蔗渣、酒精废液、禽畜粪便、城市污泥等都是很好的原材料，应运用现代生物技术，接种生物固氮菌、解磷钾菌，将这些废弃物转化成甘蔗生物有机肥。但在实际生产中，由于有机肥费工费料，见效慢，并不利于推广应用，农民群众更倾向于购买见效快、施用方便的化肥。如何解决有机肥不易推广的难题，迫在眉睫。

4.3研发新型甘蔗专用肥

有机肥料中添加无机肥和微生物菌剂，研发新型生物有机肥有利于解决有机肥见效慢，不易被蔗农接受的问题。新型生物有机肥中的无机成分可以快速提供甘蔗生长所需养分，效果明显；生物有机成分可以增加土壤微生物数量，改良土壤，保证后期的养分供应，实现甘蔗生产的可持续发展。因此，根据甘蔗营养特性和需肥特点添加无机养分，糖厂蔗渣、滤泥等废弃有机物料，接种生物菌剂，研发新型甘蔗生物有机肥前景广阔。另外，考虑甘蔗在整个生长周期的需肥规律，结合广西的气候条件、土壤结构、蔗田土壤肥力水平、土壤微量元素的差异研发甘蔗专用缓控释肥，可以有效提高控释肥的利用率，降低种植甘蔗劳动力成本，保护环境。针对广西蔗地灌溉条件差、春秋干旱和肥料利用率低、施肥浪费的问题，可以通过添加中微量元素，开发配比合理的甘蔗专用水溶性肥料，结合滴灌技术减量施肥来解决。虽然滴灌设备投入昂贵，但已有报道指出[33]，土层施肥结合滴灌施肥产生的纯收益显著高于无灌溉的常规施肥处理，证实开发甘蔗专用水溶肥可行。

另一方面，目前甘蔗专用药肥品种较少，且成分单一，营养不全面，除草杀虫谱较窄，药肥成本高，综合应用效果并不是很理想。根据甘蔗的需肥特点、生长规律，不同土壤供肥水平，不同地区病虫害的发生与为害情况，不断修改甘蔗专用药肥配方，开发系列化多品种药肥也将是今后甘蔗肥料工业发展的一大分支。

4.4改良施肥方法

现代农业的发展方向是综合集成应用现代农业技术，在保障可持续发展的前提下，达到优质、高产、高效，省工、省力、省本的目标[34]。然而传统的甘蔗“三攻一补”施肥方式，追肥次数多，劳动强度大。应该重视省工高产的栽培方法，紧跟时代步伐，应用科研部门开发的甘蔗专用肥，减少施肥次数，节省劳力。施肥效应与土壤水热状况密切相关，应根据土壤水热状况进行施肥。干旱季节或土壤缺水时，肥料兑水施用，或灌水后施用或施肥后灌水。土壤水分过多或下雨后田间积水时，应排水或开沟后挖穴施肥，防止养分流失。土壤温度过高时，肥料分解快，应深施，以延长肥效。土壤温度低时，甘蔗代谢慢，根系吸收慢，一次施肥量不宜过多。只有配套的施肥技术与科学的栽培管理相结合，才能实现甘蔗产业的经济效益最大化。

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Nutrition Physiology of Sugarcane and Fertilizer Application Research Status

YI Fen-yuan, LAI Kai-ping, YE Yi-qiang, WEI Mao-chun, MA Jiu-qing
(Guangxi Research Institute of Chemical Industry, Nanning 530001, China)

In recent years, the sugarcane yield of Guangxi was increased, but the sugar rate was declining. In the case of ensuring the sugarcane yield and how to improve the sucrose content was one of the important subjects. This article aimed to summarize the sugarcane nutrition physiology, fertilization research status and the problems of sugarcane fertilization in Guangxi, then provided theoretical guidance for the measures of increasing productivity and sucrose content in Guangxi.

sugarcane；nutrition physiology；fertilization

S 566.1

A

1671-9905(2014)02-0025-04

广西科学基金项目（2011GXNSFA018055）

易芬远（1988-），女，广西合浦人，硕士，助理工程师，Tel：0771-3326036，E-mail：xiaoyi56611@163.com。

叶一强（1978-），男，广西北海人，硕士，工程师，Tel：0771-3326036，E-mail：yyqyyq98@126.com

2013-11-20