缓/控释肥料对果蔗产量及氮素利用率的影响

2016-05-30娄赟陈海斌张立丹刘芳樊小林

热带作物学报 2016年2期

娄赟陈海斌张立丹刘芳樊小林

摘要为改善果蔗施肥技术、提高果蔗种植的经济效益和环境效益，开展了国产控释配方肥、脲醛缓释复合肥和进口复合肥在果蔗上应用的大田试验。结果表明，果蔗栽培中施用缓/控释配方肥料较施用进口复合肥的产量和总生物量分别提高了1.8%～5.7%和5.7%～15.5%。与进口复合肥相比，缓/控释配方肥料成本更低，施用控释配方肥和脲醛复合肥每公顷增收11 144～17 147元和20 835～23 037元。此外，施用控释配方肥可以显著提高果蔗的NAE、NPF及NUE，提高果蔗氮肥利用效率。果蔗栽培过程中合理地施用缓/控释配方肥料能促进果蔗增产、增收、提高肥料利用率。缓/控释配方肥料可以取代进口复合肥为果蔗生长提供养分，实现轻简施肥。

关键词果蔗；控释配方肥；脲醛复合肥；产量；经济效益；氮肥利用率

中图分类号 S566.1 文献标识码 A

Effect of Slow/Controlled Release Fertilizer on Yield and

Nitrogen Use Efficiency of Chewing Cane

LOU Yun， CHEN Haibin， ZHANG Lidan， LIU Fang， FAN Xiaolin*

College of Agriculture / Environmental Friendly Fertilizer Engineering & Technology Research Center，

South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong， 510642 China

Abstract In order to improve fertilization technology， enhance economic returns and environmental benefits of chewing cane production， a field experiment about buck blended controlled fertilizer（BBCRF）and urea formaldehyde incorporated compound fertilizer（UCF）application were conducted in this study. The results showed that the cane yield and biomass of slow/controlled release fertilizer treatments increased by 1.8%-5.7% and 5.7%-15.5% comparing with import compound fertilizer（ICF）treatments. Compared with ICF treatments， the cost of slow/controlled release fertilizer was lower， and BBCRF and UCF treatments enhanced economic returns by 11 144-17 147 yuan and 20 835-23 037 yuan per hectare respectively. In addition， the application of BBCRF significantly increased nitrogen agronomic efficiency， nitrogen partial factor productivity and nitrogen use efficiency. Appling slow/controlled release fertilizer rationally could increase cane yield， total biomass， economic returns and nitrogen use efficiency in chewing cane plantation. Slow/controlled release fertilizer could replace import compound fertilizer to provide nutrients for chewing cane and achieve labor saving fertilization.

Key words Chewing cane； Buck blended controlled fertilizer（BBCRF）； Urea formaldehyde incorporated compound fertilizer（UCF）； Yield； Economic returns； Nitrogen use efficiency

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.02.008

果蔗是一种鲜食的甘蔗，近年来在珠三角地区香蕉种植面积锐减的情况下，其栽培受到青睐。目前果蔗在广东的种植面积已达2万hm2左右[1]，成为了珠三角地区的重要经济作物。由于其经济价值高，蔗农，特别是专业种植户，在保障产量和追求更高收入的思想指导下，参考以往施肥经验，往往选用价格昂贵的进口复合肥，且大量施肥、频繁追肥，并坚信只有进口复合肥才能高产。据刘小锋等[2]调查，目前广东100%的果蔗种植户施用复合肥，施肥次数达11次以上，有些农户在果蔗快速生长期甚至每15～20 d追肥一次，如此追肥次数更多。随之带来的问题是果蔗施肥劳动成本增加、肥料成本高、肥料浪费严重，导致环境污染。因此，果蔗高产、高效、低成本、高收入的肥料与施肥技术是当前果蔗栽培中值得研究的课题。进口复合肥和国产复合肥在养分配比相同时，对于生育期长的作物而言，其肥效尚无明显的差异。缓/控释肥料较水溶性肥料的肥效长，而且还能根据作物各个生长阶段的需肥量缓慢释放和供应养分，其不仅在生长期相对较短的大田作物水稻[3-5]、玉米[6-8]、小麦[9-11]上应用取得增产、增收的效果，而且在生长期长的作物上应用也取得显著的效果。有研究表明，香蕉[12-13]、菠萝[14]栽培过程中施用缓/控释肥料具有明显的增产效果，也能提高肥效，实现轻简施肥。甘蔗（糖蔗）施用缓/控释肥料也可以提高产量和肥料利用率[15-16]，减少施肥次数、节省人工、降低甘蔗的种植成本[17-19]。然而目前缓/控释肥料在果蔗上的应用报道较少。鉴于果蔗比糖蔗的管理精细，农民舍得投入，施肥次数多，用肥量大，故此如何减少果蔗的肥料投入和降低施肥成本，亟需开展果蔗缓/控释肥料与进口复合肥料施用效果的对比研究。本研究以农户广泛认可的进口复合肥为对照，开展缓/控释配方肥料与进口复合肥对果蔗产量、肥料利用率、经济效益等效果的研究，旨在探讨以成本较低、肥效更长的国产缓/控释配方肥料取代进口复合肥的可行性，为降低果蔗施肥成本、提高果蔗氮肥利用率、提高果蔗种植经济效益等方面提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况试验地位于广州市南沙区大岗镇东隆村。供试土壤为砂壤土，供试土壤农化性状为：pH5.05，有机质含量28.38 g/kg，速效氮77.16 mg/kg，速效磷21.33 mg/kg，速效钾136.7 mg/kg。

1.1.2 供试作物供试作物为广东果蔗产区主栽品种，即黑皮果蔗大灰种，种植密度为2 800株/667m2，行距1.33 m，平均株距0.17 m。果蔗于2014年2月14日种植，2015年3月2日收获。

1.2 方法

1.2.1 试验设计试验采用两因素2×3完全设计，两因素分别为施肥方法和肥料种类，施肥方法包括轻简施肥方法（简称轻简施肥）和常规施肥方法（简称常规施肥），肥料种类包括控释配方肥（控释氮占20%）、脲醛复合肥（缓释氮占20%）和进口复合肥，另设无氮对照，共7个处理。每个处理5个小区，即5个重复，每个重复50 m2，其中标记20 m2为实际收获区。各施氮处理每亩施用氮磷钾总养分量均为140 kg，轻简施肥较常规施肥的追肥次数减少3次。进口复合肥为雅苒复合肥，控释配方肥为释尔富控释配方肥，两者的氮磷钾分析式均为15-15-15；脲醛缓释复合肥为广东省高校环境友好型肥料工程技术研究中心提供，肥料氮磷钾分析式为27-11-11，无氮肥料为0-15-15。试验各次施肥的分配比例如表1。

1.2.2 产量测定及样品采集方法产量测定：收获前，实际收获每个重复的测产区（20 m2）并计产，换算果蔗的亩产量。

生长期剥落叶样品采集：剥落叶是指农户在果蔗日常管理中定期剥落的叶片，整个生长期共剥叶6次。农户每次剥叶前定株采集剥落叶样品，每个小区采集3株混合作为一个重复，每个处理5个重复。清洗叶片后在105 ℃条件下杀青30 min，在75 ℃烘干至恒重，粉碎备用。

收获期分析样品采集：收获期每个小区随机采集5株果蔗作为干物质累积样品，样品分为收获叶、蔗茎两部分。蔗茎按果蔗生长期分为上部、中部和下部三部分，并分离果皮和果肉，所有样品在105 ℃下杀青30 min，之后在75 ℃烘箱中烘干至恒重，然后粉碎，待测。

1.2.3 氮效率计算方法氮肥农学利用率（N agronomic efficiency，NAE，kg/kg）=（施氮处理产量-不施氮处理产量）/施氮量；

氮肥偏生产力（N partial factor productivity，NPF，kg/kg）=施氮处理果蔗产量/施氮量；

氮肥生理利用率（N physiological efficiency，NPE，kg/kg）=（施氮处理产量-不施氮处理产量）/（施氮处理氮素吸收量-不施氮处理氮素吸收量）；

氮肥利用率（N use efficiency，NUE）/%=（施氮处理吸氮量-不施氮处理吸氮量）/施氮量×100。

1.3 样品测定及数据计算处理方法

植株样品氮测定方法：采用H2SO4-H2O2消煮[20]，连续流动分析仪测定。

数据处理及分析软件：Excel 2007，SPSS13.0。

2 结果与分析

2.1 缓/控释配方肥料对果蔗产量的影响

由图1可以看出，常规施肥下，脲醛复合肥处理的产量显著高于进口复合肥处理的，增幅为5.3%，而控释配方肥处理的产量与进口复合肥处理的无显著差异。也就是说，即使农户采用其传统的施肥方法施用缓/控释配方肥料也能够保证果蔗高产、稳产，甚至增产。轻简施肥下，控释配方肥和脲醛复合肥处理的果蔗产量分别较进口复合肥处理的增加了4.6%和5.7%，控释配方肥和脲醛复合肥处理间差异不显著。试验结果还表明，与常规施肥相比，轻简施肥下脲醛复合肥和进口复合肥处理的产量分别下降了3.6%和3.2%，而控释配方肥的产量仅下降了0.6%。此外，轻简施肥下控释配方肥和脲醛复合肥处理的产量与常规施肥下进口复合肥处理的无差异。由此可见，常规或轻简施肥方法会对果蔗产量有一定的影响，但是无论采用何种施肥方法，果蔗施用控释配方肥和脲醛复合肥的产量均能与进口复合肥的持平，甚至更高，即果蔗栽培中选用价格相对较低的国产缓/控释肥料可以在保障产量的前提下节约肥料投入。

表2结果表明，施肥方法对果蔗各器官及总生物量影响均不显著，而肥料处理显著影响果蔗茎生物量及总生物量。常规施肥下，施用控释配方肥和进口复合肥处理的茎、叶及总生物量间无统计差异；而脲醛复合肥处理的蔗茎生物量较控释配方肥和进口复合肥处理的每公顷分别增加了2 235 kg和1 790 kg，增幅分别为6.8%和5.7%。轻简施肥下，控释配方肥处理和脲醛复合肥处理蔗茎的生物量分别较进口复合肥处理的每公顷增加了4 522 kg和2 109 kg，增幅分别为15.5%和7.2%，总生物量较进口复合肥处理的分别提高了12.7%和5.7%。由此可见，常规施肥下控释配方肥处理的干物质可以达到与进口复合肥处理同样的效果，脲醛复合肥可以促进果蔗蔗茎生物量的累积，增加果蔗的总生物量。轻简施肥下，两种缓/控释配方肥料均能促进果蔗干物质的累积。

2.2 缓/控释配方肥料对果蔗氮素利用率的影响

由表3可知，控释配方肥处理的NAE较进口复合肥的增加了6.8%，脲醛复合肥在三者中最低。脲醛复合肥和进口复合肥处理在常规施肥下的NAE分别较轻简施肥的增加了11.1%和8.4%，而控释配方肥在两种施肥方法下的差异不足1%。NPF和NAE总体规律一致。由此可以认为，控释配方肥在两种施肥方法下均具有较高的增产潜力。

NPE是指作物吸收单位养分所产生的产量。施肥方法中常规施肥的NPE更高，肥料处理中脲醛复合肥和进口复合肥处理的更高（见表3）。常规施肥下，进口复合肥处理的较控释配方肥和脲醛复合肥处理的分别提高了11%和6.8%；轻简施肥下，脲醛复合肥处理的较控释配方肥和进口复合肥处理的分别提升了20.0%和7.6%。

NUE是作物吸收利用氮肥的主要指标。研究结果表明（见表3），轻简施肥的NUE较常规施肥的平均提高了3.9%。控释配方肥和进口复合肥在轻简施肥下较其常规施肥下分别提高了6.7%和4.3%；而脲醛复合肥在两种施肥方法下的差异不足1%。肥料处理中，控释配方肥处理的NUE最高，其较进口复合肥和脲醛复合肥处理的分别提高了4.8%和11.8%。由此可见，在果蔗栽培中，施用控释配方肥可以显著提高果蔗的氮肥农学利用率、偏生产力和氮肥利用率，而轻简施肥方法可以提高氮肥的利用率。

2.3 缓控释配方肥料对果蔗经济效益的影响

由表4可知，2种施肥方法下施用缓控释配方肥料均能显著增加果蔗种植的收益。常规施肥下，控释配方肥和脲醛复合肥处理分别较进口复合肥处理每公顷增收11 144元和23 037元。轻简施肥下，控释配方肥和脲醛复合肥处理分别较进口复合肥处理每公顷增收17 147元和20 835元。此外，轻简施肥下施用控释配方肥和脲醛复合肥与常规施肥下施用进口复合肥相比增收效果同样明显，在减少了人工成本的同时，每公顷分别增收12 672元和16 360元。因此，无论农户用何种施肥管理方法，栽培果蔗选用缓控释肥料较进口复合肥能够显著增加农户的收益。

3 讨论与结论

目前果蔗栽培技术均为农民种植经验的总结[21]，因此在果蔗施肥管理过程中，蔗农完全按照自己的种植经验进行施肥。由于对肥料知识的缺乏，蔗农们认为配方肥料或者单质肥料不能够达到与复合肥一样的施用效果，从而逐渐形成了多施用复合肥，且倾向于施用进口复合肥的习惯。复合肥，特别是进口复合肥较单质肥料及配方肥料的成本高，因此在果蔗养分管理的过程中，蔗农的肥料成本较大，导致经济效益降低。缓/控释配方肥料由于含有一定量缓/控释养分，因此其能够一定程度的减少施肥后养分的损失，提高肥效，从而在许多作物上应用并取得了省肥、省工、增产的效果。本研究结果也表明，果蔗栽培过程中施用缓/控释配方肥料在保证果蔗稳产、增产的同时，也降低了果蔗栽培的肥料成本，从而促进蔗农增收。此外，施用控释配方肥还可以提高果蔗的氮肥农学效率、偏生产力及氮肥利用率，减少施肥带来的环境污染。因此，缓/控释配方肥料可以替代复合肥为果蔗生长供肥，在保障果蔗增产、蔗农增收的同时，也能降低施肥引起的环境污染风险。

果蔗生长周期较长，一个生长周期需要将近一年的时间。果蔗一生可以按照其生长分为5个时期，其对养分的吸收主要集中在伸长期[22]，而伸长期的持续时间将近200 d，所以果蔗养分管理时期较长。此外，果蔗没有次生生长，任何一个时期出现养分不足都会导致果蔗最终的产量降低。因此，在果蔗施肥管理过程中，为防止果蔗缺肥影响产量，蔗农只能通过频繁追肥来满足果蔗的养分需求，一般20～30 d施肥1次，从而导致施肥人工成本大，增加了果蔗种植成本。对于甘蔗的施肥次数，有研究表明[23-24]，肥料分次施用较一次施用效果更好，随氮肥施用次数的增加，甘蔗干物质积累量、产量及产糖量显著增加。也有研究表明[25]，氮肥的施用次数不会影响甘蔗最终的产量，重要的是施肥时期。本研究结果表明，与常规施肥相比，在减少了3次施肥的情况下，控释配方肥处理的产量并没有降低，而脲醛复合肥处理的产量有小幅下降。脲醛复合肥和控释配方肥处理的产量仍可以和常规施肥下进口复合肥处理的产量持平，而且轻简施肥下缓/控释配方肥料处理仍然较常规施肥下进口复合肥增收。此外，不同施肥方法对果蔗总生物量的影响并不显著，而且与常规施肥相比，轻简施肥能够显著提高果蔗的氮肥利用率。因此，果蔗完全可以在保证果蔗高产、增收的同时，减少果蔗的施肥次数、降低果蔗的种植成本，实现轻简施肥。

由上述研究结果可以得到以下结论：在果蔗栽培中缓/控释配方肥料较进口复合肥能明显增加果蔗产量，控释配方肥料能显著提高氮肥利用率，施用缓控释配方肥料不仅能明显降低肥料成本，而且还能实现果蔗轻简施肥，节约施肥劳动成本，增加果蔗的经济效益。

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