不同基因型甘蔗地上部氮磷钾养分特征分析

魏丽娜，陈迪文，周文灵，黄 莹，卢颖林，敖俊华，黄振瑞，李奇伟，江 永

(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，广东广州 510316)

不同基因型甘蔗地上部氮磷钾养分特征分析

魏丽娜，陈迪文，周文灵，黄 莹，卢颖林，敖俊华，黄振瑞，李奇伟，江 永*

(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，广东广州 510316)

在田间种植条件下，于甘蔗收获期，测定分析了5个不同基因型甘蔗地上部各部位的干重和氮、磷、钾含量。结果表明，在参试的5个基因型甘蔗中，粤糖60号(YT60)和斑茅杂交后代(BC2-32)的叶片干重显著高于其他3个基因型甘蔗，YT60叶鞘和茎干重均最高。5个基因型甘蔗不同部位叶片、叶鞘和茎干重平均值来看，新叶片＞上、中部叶片＞下部叶片，上部叶鞘＞中、下部叶鞘干重，上部茎＞中部茎＞下部茎。同时，叶片氮含量高于叶鞘和茎，上部叶片氮含量高于其他部位氮含量，不同部位叶鞘中氮含量表现为上部＞中部＞下部，而不同部位茎中氮含量差异不显著。不同部位叶片、叶鞘和茎中磷含量均表现为上部＞中部＞下部。上部叶片中钾含量高于其他部位，而不同部位叶鞘和茎中钾含量则表现为上部＞中部＞下部。此外，YT60和BC2-32的整株氮、磷素累积量高于其他参试基因型，但YT60的整株钾累积量最高，BC2-32最低。所有基因型甘蔗不同部位叶片氮、磷、钾素累积量表现出为新＞上部＞中部＞下部；上部叶鞘氮、磷、钾素累积量显著高于中、下部叶鞘；而不同部位茎中氮素累积量均是上部茎＜中部茎＜下部茎，不同部位茎中磷、钾素累积量差异不显著。说明在相同种植条件下，不基因型甘蔗养分需求量不同，且对体内养分再利用能力不同。

甘蔗；不同基因型；不同部位；养分含量；养分累积

0 引言

甘蔗(Saccharum officinarum L.)是最早被利用的C4高光效植物[1]，具有喜高温、需水量大、吸肥多、生长期长的特点，其单位面积的光能利用率和土地生产率均比其他很多作物高[2]。甘蔗在同样的生长期内从土壤中吸取的养分也是比较多的。一般每生产1 t蔗茎约需从土壤中吸收氮素(N) 1.5～2.0 kg、磷素(P2O5) 1.0～1.5 kg和钾素(K2O) 2.0～3.3 kg[3]。谢如林等[4]报道，甘蔗高产情况下，每生产1 t蔗茎对这种养分的平均吸收量为N 1.81 kg、P2O50.36 kg和K2O 2.11 kg。甘蔗吸收的钾素养分量比氮素、磷素多，属典型的喜钾作物[5]。不同养分在蔗株的根、茎、叶的分布规律有所差异[4]。另外，本课题组前期研究结果发现，不同基因型甘蔗对养分的需求量有所不同[6-7]。在植株生长发育早期，氮、磷、钾主要分布在鲜嫩的组织中，随着植株的生长发育，老叶和枯叶的生理功能逐渐减弱和丧失，组织内的各种养分不同程度地往上转移到幼嫩的茎叶组织被再利用，继续进入植株新的生理代谢过程[8]。譬如，橡胶树的不同器官总养分含量高低顺序为：树叶＞树皮＞树枝＞树根＞胶乳＞树干。树叶和树皮是橡胶树的同化器官和生物合成器，是橡胶树生理最活跃的器官，其养分含量通常是其他器官的2～4倍[9]。

大量研究和实践表明，氮、磷、钾的吸收量对甘蔗产量和品质影响较大[10-12]。吸收进入植株体内氮、磷、钾养分当量是进行甘蔗合理配方施肥的基础。目前，关于甘蔗测土配方施肥和专用肥的研究报道较多[12-14]，而对于甘蔗整个生育期的养分需求量及其在体内不同部位分布的研究报道则较少。为此，本文将通过分析不同基因型甘蔗地上部各部位的养分分布情况，探讨甘蔗养分吸收及分配规律，为推行合理配方施肥、减少资源投入和降低生产成本提供理论技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验土壤

试验设置在广州甘蔗糖业研究所内甘蔗试验区，土壤基本化学性状为土壤有机质含量20.16 g/kg，碱解氮为33.46 mg/kg，有效磷28.32 mg/kg，速效钾145.62 mg/kg，pH值为5.1。

1.2 试验材料

选择广东省主栽及主推的甘蔗品种作为供试基因型甘蔗：粤糖60号(YT60)、粤糖55号(YT55)、粤糖00-236 (YT00-236)、粤引618 (YY618)以及新品系斑茅杂交后代(BC2-32)，按常规生产条件种植管理。

1.3 测定项目及方法

于甘蔗生长后期分别收集植株脱落的叶，每个基因型甘蔗随机取3株。将样品分成新叶片、上部叶片、中部叶片、下部叶片、上部叶鞘、中部叶鞘、下部叶鞘、上部茎、中部茎和下部茎10部分，经杀青(105℃，30 min)后于75℃烘至恒重。分别称重，为样品的干重。称重后，全部粉碎，从中选取分析样品。分析样品采用浓H2SO4-H2O2湿灰化法消煮[15]，用全自动流动分析仪(Proxima型，Alliance，France)测定样品中的含氮、磷量，用火焰分光光度

计(M425，Sherwood，UK)测定样品中的含钾量。植株养分累积吸收量为其干物质量乘以相应氮、磷、钾含量，即得氮、磷、钾累积量。所有试验数据均用Microsoft Excel 2010 (Microsoft Company，USA)软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同基因型甘蔗地上部各部位生物量差异

由表1可以看出，不同基因型甘蔗叶片干重差异显著，同一基因型甘蔗的上、中、下部位的叶片干重亦存在差异。在参试的5个基因型甘蔗中，YT60和BC2-32的叶片干重显著高于其他3个基因型甘蔗，且YT55、YT00-236和YY618之间叶片干重无显著差异。同时，5个基因型甘蔗间下部叶片干重差异不显著，YT55、YT00-236和YY618 3个基因型甘蔗上、中、下部叶片之间的干重差异不显著，但是YT60和BC2-32上、中部叶片干重显著高于下部叶片干重，这可能是YT60和BC2-32叶片干重高于YT55、YT00-236和YY618的主要原因。从5个基因型甘蔗上、中、下部位叶片干重平均值来看，新叶片＞上部位叶片、中部叶片＞下部叶片。

表1 不同基因型甘蔗地上部各部位干重差异(g/plant)

不同基因型甘蔗叶鞘干重差异显著(表1)。YT60叶鞘干重显著高于其他4个基因型甘蔗，且这4个基因型甘蔗之间叶鞘干重差异不显著。在所有参试的基因型甘蔗中，上部叶鞘干重均显著高于中、下部叶鞘干重，且中、下部叶鞘干重差异不显著。因此，5个基因型甘蔗上、中、下部叶鞘干重平均值表现为上部叶鞘>中部叶鞘、下部叶鞘。

此外，从表1还可以看出，不同基因型甘蔗茎干重差异显著，YT60茎干重显著大于YT55和YY618，且YT55和YY618茎干重又显著大于YT00-236和BC2-32；且上、中、下部位茎干重均呈现相同趋势。5个基因型甘蔗上、中、下部茎干重平均值表现为上部茎＞中部茎＞下部茎。

从单株甘蔗地上部总生物量来看，YT60总干重显著高于其他4个基因型甘蔗，YT60总干重约是5个基因型甘蔗总干重平均值的1.4倍。

2.2 不同基因型甘蔗地上部各部位氮磷钾含量差异

由表2可以看出，不同基因型甘蔗不同部位氮含量差异显著。YT55新、上、中部叶片氮含量低于其他4个基因型甘蔗，而YT60所有部位茎中氮含量低于其他4个基因型甘蔗。同时，总体来看，叶片氮含量高于叶鞘和茎。新叶片氮含量与中、下部叶片相当，但上部叶片氮含量高于其他部位氮含量。不同部位叶鞘中氮含量呈现出上部＞中部＞下部，而上、中、下部茎中氮含量差异不显著。

不同基因型甘蔗不同部位磷含量与氮含量差异性不同(表2)。在所有参试基因型甘蔗中，YT55新、上部叶片磷含量最低，YT00-236最高；其他部位(下部叶片、叶鞘、茎)磷含量在不同基因型甘蔗间无显著差异。同时，不同部位叶片磷含量由高到低依次为新＞上部＞中部＞下部。上部叶鞘磷含量显著高于中、下部叶鞘，中、下部叶鞘间磷含量无差异。不同部位茎中磷含量呈现，上部＞中部＞下部。

从表2还可以看出，不同基因型甘蔗不同部位

钾含量差异显著。YT00-236和YY618所有部位叶片、叶鞘和茎中钾含量高于其他3个基因型甘蔗，YT55和BC2-32所有部位叶片、叶鞘和茎中钾含量均较低，特别是BC2-32下部叶片、叶鞘和茎中钾含量显著低于其他参试基因型甘蔗，分别是5个参试基因型甘蔗叶片和叶鞘中钾含量平均值的74.18%、73.66%和63.91%，说明BC2-32能高效再利用体内钾营养。同时，同一基因型甘蔗不同部位叶片中钾含量表现为上部叶片中钾含量高于其他部位；而不同部位叶鞘和茎中钾含量则表现为上部＞中部＞下部。

表2 不同基因型甘蔗地上部各部位氮磷钾含量差异(%)

2.3 不同基因型甘蔗地上部各部位氮磷钾累积量差异

由表3可以看出，不同基因型甘蔗氮素累积量差异显著。YT60和BC2-32新、上、中部叶片氮素累积量高于其他3个基因型甘蔗，虽BC2-32下部叶片氮素累积量最低，但YT60和BC2-32植株叶片氮素累积量显著高于其他3个基因型甘蔗。5个基因型甘蔗中，YT60和BC2-32植株叶片氮素累积量高于YT55、YT00-236和YY618，不同部位叶片氮素累积量表现为新＞上部＞中部＞下部。YT60上部叶鞘和植株叶鞘氮素累积量均最高，所有基因型甘蔗上部叶鞘氮素累积量显著高于中、下部叶鞘，约是中、下部叶鞘的3～4倍。YT60上部茎氮素累积量最高，约是BC2-32的2倍；而下部茎氮素累积量最高的是YY618，约是下部茎氮素累积量最低基因型甘蔗YT00-236的2倍。在所有参试基因型甘蔗中，YT60和YY618植株茎中氮素累积量高于其他3个基因型，不同部位茎中氮素累积量均是上部茎＜中部茎＜下部茎。不同基因型甘蔗整株氮素累积量最高的是YT60 (5298 mg/株)，最低的是YT00-236 (3267 mg/株)，两者相差2031 mg/株。

不同基因型甘蔗磷素累积量差异明显(表3)。在5个参试基因型甘蔗中，BC2-32新、上部、中部叶片中磷素累积量均最高，但其下部叶片中磷素积累量最低。YT60和BC2-32植株叶片磷素累积量高于YT55、YT00-236和YY618，不同部位叶片磷素累积量表现为新＞上部＞中部＞下部。相同部位叶鞘中不同基因型甘蔗间的磷素累积量差异不显著。与氮素累积量相同的是，上部叶鞘中磷素累积量显著高于中、下部叶鞘，是中、下部叶鞘的5倍左右。YT00-236上部茎中磷素累积量显著高于中、下部茎，而BC2-32上部茎中磷素累积量显著低于中、下部茎，YT60、YT55和YY618上、中、下部茎中磷素累积量差异不显著。在5个参试基因型甘蔗中，YT60和BC2-32植株体内磷素积累量高于YT55、YT00-236和YY618。

此外，由表3还可以看出，不同基因型甘蔗钾素累积量也存在差异性。在所有参试基因型甘蔗中，YT00-236新叶中的钾素累积量低于其他部位叶片

中钾素累积量，是上部叶片钾素累积量的66.20%，其他4个基因型甘蔗不同部位叶片中钾素累积量表现为新＞上部＞中部＞下部。5个基因型甘蔗中，YT60植株叶片钾素累积量最高，YT55植株叶片钾素累积量最低，且YT60是YT55的145.53%。YT60上部叶鞘中钾素累积量显著高于其他4个基因型甘蔗，且这4个基因型甘蔗之间无显著差异；但BC2-32中部和下部叶鞘中钾素累积量显著低于其他4个基因型甘蔗，分别是YT60的41.11%和53.70%。所有基因型甘蔗上部叶鞘钾素累积量显著高于中、下部叶鞘，约是中、下部叶鞘的2～3倍。整株叶鞘钾素累积量最高的是YT60，最低的是BC2-32，两者相差725 mg/株。YT60上部、中部茎中钾素累积量均最高，而BC2-32所有部位茎中钾素累积量均最低，且YT60上部、中部茎中钾素累积量均约是BC2-32的3倍。所有参试基因型甘蔗不同部位茎中钾素累积量差异不显著。不同基因型甘蔗整株钾素累积量最高的是YT60 (11.11 g/株)，最低的是BC2-32 (6.11 g/株)，二者相差5.0 g/株。

3 结论与讨论

表3 不同基因型甘蔗不同部位氮磷钾累积量差异 (mg/株)

干物质的累积虽然并不等于经济产品的形成，但对任何一类作物来说，营养生长阶段所形成的干物质累积既控制着生物产量，也控制着经济产量。这是因为营养器官的增长可以为籽粒或贮藏组织提供光合产物，没有后者，也就没有经济产物的形成过程[16]。本试验结果表明，在甘蔗收获期，所有不同基因型甘蔗的干重，均以茎最高，叶片其次，叶鞘最低，且不同部位叶片、叶鞘和茎干重均表现为上部＞中部＞下部(表1)。同时也发现，不同部位叶片、叶鞘和茎干重，在不同基因型甘蔗之间均表现出差异。其中，YT60植株总干重约是5个参试基因型甘蔗植株总干重平均值的1.4倍。

植物生长过程中各器官所起的作用不同，其生理机能和生物学特性有很大差异，对营养元素的需要量也不相同，因此各器官营养元素的含量存在着明显差异[17]。本试验结果与此相似，所有不同基因型甘蔗的不同部位氮、磷、钾含量存在显著差异，叶片氮含量高于叶鞘和茎，且不同部位叶鞘和茎中氮、磷、钾含量表现为上部＞中部＞下部(表2)，表明氮、磷、钾元素积累在代谢活跃的部位中，并随生育期的延伸，体内营养进行再分配和继续利用，老部位的养分逐步消耗而减少。

植物化学元素的分布特征不但是植物自身的特征，同时也会受到所处生境的影响，是植物生物学特性与生态环境相统一的结果[18]。由于生态系统的复杂性和多样性，不同基因型植物在遗传学特性和生物学特性上存在着很大的不同，反映出不同基因型植物对营养元素需要上的差异，这种差异直接地体现在植物体内元素的含量上[19]。本试验结果表明，YT55的新、上、中部叶片氮、磷、钾含量均最低，

YT60的整株氮、磷、钾素累积量均最高，所有参试基因型甘蔗体内养分累积量表现为钾＞氮＞磷(表3)。邢颖等[20]认为，氮、磷、钾对甘蔗生物量形成均有影响，但氮和钾的影响更为显著。由于作物体内的营养元素含量主要取决于作物的种类和生长状况，了解作物体内营养元素含量可以掌握该作物营养状况，这对作物的科学施肥具有重要意义。

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(本篇责任编校：李金玉)

Analysis on NPK-Nutrient Characteristics in Shoot of Different Sugarcane Genotypes

WEI Li-na, CHEN Di-wen, ZHOU Wen-ling, HUANG Ying, LU Ying-lin, AO Jun-hua, HUANG Zhen-rui,
LI Qi-wei, JIANG Yong
(Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute/Guangdong Key Lab of Sugarcane Improvement & Biorefinery, Guangzhou 510316)

The dry matter, nitrogen, phosphorous and potassium uptake and accumulation of 5 sugarcane genotypes were studied in harvest stage. The results showed that the leaves dry weight of YT60 and BC2-32 were higher than those of other genotypes, and dry weight of sheaths and stems of YT60 were the highest among genotypes. The average of leaves dry weight in different parts of 5 sugarcane genotypes were in the rank of new > upper and middle > lower, those of sheaths were in the rank of upper > middle and lower, and those of stems were upper > middle > lower. Meanwhile, the nitrogen content in leaves of 5 sugarcane genotypes were higher than those of sheaths and stems, and the nitrogen content in upper leaves were higher than those in other parts. The nitrogen content in different parts of sheaths were expressed as upper > middle > lower, but there were no

Sugarcane; Different genotypes ; Different parts; Nutrient content; Nutrient accumulation

S566.1

A

1005-9695(2015)04-0010-01

2015-07-19；

2015-08-24

广东省工业技术研究院生物工程研究所科技基金博士启动项目；广东省农业科技成果转化资金项目；国家甘蔗产业技术体系(CARS-20-3-1)；广东省科技计划项目(粤科财字[2013]82号)

魏丽娜(1981-)，女，硕士，农艺师；E-mail：lzweilina@163.com

*通讯作者：江永(1961-)，男，硕士，研究员；E-mail：gz510316@sina.com

魏丽娜，陈迪文，周文灵，等. 不同基因型甘蔗地上部氮磷钾养分特征分析[J]. 甘蔗糖业，2015(4)：10-10.

significant difference among different parts of stems in the nitrogen content. The phosphorous content in different parts of leaves, sheaths and stems of were expressed as upper > middle > lower. The potassium content in upper leaves were higher than those in other parts, but the potassium content in different parts of sheaths and stems were expressed as upper > middle > lower. In addition, the nitrogen and phosphorous accumulation in whole plant of YT60 and BC2-32 were higher than those of other genotypes. But the potassium accumulation in whole plant of YT 60 was the highest and that of BC2-32 was the lowest in 5 genotypes. The nitrogen, phosphorous and potassium accumulation in leaves of 5 sugarcane genotypes were in the rank of new > upper > middle > lower. The nitrogen, phosphorous and potassium accumulation in upper sheaths were significant higher than those in middle and lower sheaths. The nitrogen accumulation in stems were expressed as upper < middle < lower, but no significant difference of the phosphorous and potassium accumulation in stems was found among different parts. This suggests that under the same planting conditions, the nutrient uptake of different sugarcane genotypes were different, and the reutilization ability in plant was different.