施氮水平对不同甘蔗品种产量和蔗糖分的影响

范业赓，丘立杭，陈荣发，周慧文，黄杏，卢星高，甘崇琨，吴建明，李杨瑞

（1.广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所/农业部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室，南宁530007；2.广西扶南东亚糖业有限公司，广西崇左532200；3.广西崇左市江州区土肥站，广西崇左532200）

0 引言

中国已成为世界上最大的化肥生产和消费国，耕地面积仅占世界耕地总面积7%，却消费了接近世界1/3的肥料，单位面积用量是世界平均水平的3.7倍[1]，其中氮肥占化肥消费比重的60%左右，每年氮肥用量占全世界氮肥用量的35%以上[2]。不合理施用氮肥会导致两种结果：一是氮肥投入量低于经济最佳施氮量或最高产量施氮量，导致产量较低，没有发挥品种、灌溉等其他农艺措施的增产效果；二是氮肥投入量超过了经济最佳施氮量或最高产量施氮量，导致产量不再增加或有所下降，但氮肥在土壤中残留或损失到环境[3]。我国甘蔗生产普遍存在超量施肥、偏施氮肥，导致土壤板结，养分失衡，地力下降，高产变中、低产。因此，施用多少氮肥才能实现利益最大化，对于甘蔗生产指导具有重要意义。氮素在甘蔗产量和品质形成中起着关键作用，合理施用氮肥是甘蔗生产中获得较高目标产量的关键措施。大量研究表明，氮在一定水平内促进甘蔗植株的生理代谢，对株高、茎径等有促进作用，进而提高甘蔗产量和改善部分品质[4-12]。氮肥施用次数对甘蔗影响的研究结果存在差异。韦剑锋等[13]研究结果表明，30%基肥+30%在分蘖期追施+40%在伸长期追施的施氮方式的效果较为理想。谢金兰等[6]研究结果也表明，氮肥作基肥一次性施用容易造成氮流失，氮利用率低，甘蔗氮肥合理施用方式为两次分施，施氮量为38～276 kg/hm2。而刘亚男等[14]研究结果发现，高灌水量下，氮肥作基肥一次性施用有利于提高蔗茎产量。这说明施氮次数在不同条件下具有很大差异。虽然不同施氮量和不同施用次数对甘蔗影响相关研究已经有大量报道，但主要是针对同一个甘蔗品种进行研究，且各试验的条件和设计导致产量各不相同，缺乏对氮素不同施用量对目前推广应用的不同甘蔗品种影响效果的相关研究。本文通过设定不同施氮水平，研究施氮对不同甘蔗品种产量及蔗糖分的影响，以期为不同甘蔗品种的科学施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地情况

试验于2016年在广西崇左市江州区进行，海拔125 m，地处北回归线以南，属亚热带季风气候，春暖易旱，夏热易涝，年无霜期长达340多天，年平均气温21～22.3℃，年平均降雨量1 150 mm，日照时数1 634 h。本试验供试土壤类型为赤红壤，主要理化性状：pH 5.9，有机质22.9 g/kg，全氮1.64 g/kg，全磷0.67 g/kg，全钾13.7 g/kg，碱解氮82.85 mg/kg，速效磷9.72 mg/kg，速效钾115.87 mg/kg。

1.2 试验材料

供试甘蔗品种为桂选B9、桂斐1号、新台糖22号、桂糖42号、桂糖46号和桂糖47号；供试氮素为尿素（N 46%）。

1.3 试验设计

采用裂区试验设计，以甘蔗品种为主区(为A因素)，氮肥施用量为副区(为B因素)。主区设6个水平：A1为甘蔗品种桂选B9，A2为桂斐1号，A3为新台糖22号，A4为桂糖42，A5为桂糖46，A6为桂糖47号；副区设两个水平：尿素施用量B1为150 kg/hm2和B2为600 kg/hm2。试验共有A1B1、A2B1、A3B1、A4B1、A5B1、A6B1、A1B2、A2B2、A3B2、A4B2、A5B2和A6B2共计12个处理组合，3个重复。每个小区为5行区，行长7 m，行距1.2 m，小区面积42 m2，试验区面积1 512 m2。

1.4 田间管理

甘蔗种植时间为2016年2月，下种密度为90 000芽/hm2。各处理均施用15%钙镁磷肥750 kg/hm2、60%氯化钾330 kg/hm2作为基肥。种植结束后淋水覆盖地膜，以后无灌溉，按甘蔗常规管理。伸长期6月10日各小区按设计要求施入全部氮肥，其它所有田间管理措施一致。

1.5 测定项目及数据处理

2016年4月调查甘蔗出苗率，6月调查分蘖率；2017年1月调查甘蔗茎径、株高、有效茎数和产量。根据GB/T 10499-2014和GB/T 10498-2010测定甘蔗蔗糖分品质。

数据采用Excel 2007软件和DPS16.05软件进行分析。

表1 施氮水平对不同甘蔗品种农艺性状的影响Table 1 Effects of nitrogen treatments on agronomic traits of different sugarcane varieties

2 结果与分析

2.1 施氮水平对不同甘蔗品种农艺性状的影响

从表1可以看出，不同甘蔗品种出苗率差异很大，出苗率以A4B2最高，A3B2最低，2个处理的出苗率差异显著。但同一品种低氮和高氮处理间的出苗率差异不大。说明氮肥施用量对于甘蔗出苗影响不大，主要还是与品种特性相关。从表1的整体数据看出，所有甘蔗品种分蘖率随着氮肥施用量的增加而增加；主区之间多重比较分析发现，品种间分蘖率差异较大，表现为桂糖42号（A4）>新台糖22号（A3）>桂糖46号（A5）>桂糖47号（A6）>桂斐1号（A2）>桂选B9（A1），其中桂糖42号与桂选B9、桂斐1号和桂糖47号间的差异达到极显著水平。这说明氮肥影响分蘖发生，但不同品种之间具有差异。

本试验从表1可以看出，株高在同一品种中高氮处理均高于低氮处理（除了新台糖22号外），仅A4处理差异显著；而主区品种间多重比较分析发现，品种间株高存在差异，表现为桂糖42号（A4）>桂选B9（A1）>桂糖47号（A6）>桂糖46号（A5）>桂斐1号（A2）>新台糖22号（A3），桂糖42号与桂斐1号和新台糖22号之间甘蔗株高差异极显著，与其他品种之间差异不显著。茎径在新台糖22号和桂糖47号中低氮处理略低于高氮处理，而其他品种的茎径均是高氮处理略高于低氮处理，但差异不显著；不同处理中以A5B1的茎径最大，其次是A6B2，A5B1与其他处理差异显著。有效茎数以桂糖42号在低氮处理略高于高氮处理，其他品种均是高氮处理高于低氮处理;主区品种间多重比较分析发现，品种之间平均有效茎差异很大，有效茎顺序为桂选B9（A1）>桂糖42号（A4）>桂糖46号（A5）>新台糖22号（A3）>桂斐1号（A2）>桂糖47号（A6），其中桂选B9的有效茎数最多，与其他品种之间差异均达到显著或极显著水平。

2.2 施氮水平对不同甘蔗品种产量和糖分的影响

从表2中可看出，每个品种高氮处理的甘蔗产量均高于低氮处理，各处理产量高低排序是：A4B2>A5B2>A5B1>A1B2>A1B1>A4B1>A3B2>A3B1>A6B2>A2B2>A6B1>A2B1，氮素水平对桂选B9、桂糖46号、ROC22号影响较少；而对桂糖42号和桂斐1号影响较大，说明高氮处理可以提高两个品种的甘蔗产量。通过品种间产量多重比较分析可知，不同品种间差异不明显。

本试验中蔗糖分，除了桂糖42的高氮处理高于低氮，其他品种均是低氮处理高于高氮处理，施氮处理没有提高甘蔗蔗糖分；主区多重比较分析发现，不同品种间的甘蔗蔗糖分有明显差异，桂糖42号与桂糖46号间差异极显著，与其他品种间差异不显著。

表2 不同施氮水平对不同甘蔗品种产量和糖分的影响Table 2 Effects of different nitrogen levels onyield andsugar content of different sugarcane cultivars

3 讨论

作物养分需求规律是科学施肥的重要理论依据，作物养分需求会随着作物产量的增加而同步增加[15]；同时各个蔗区土壤生态环境和养分含量、施肥量、种植时期、管理水平以及甘蔗品种的不同，同一甘蔗品种对氮肥的需求量也不尽相同。

关于不同施氮水平对甘蔗出苗率的研究结果分歧较大，大部分结果表明，施氮水平对甘蔗出苗率影响不大[10，16-17]；也有研究结果表明，各处理的发芽率随着施氮量的增加而降低[18-19]；另还有研究表明，增施氮肥能促进甘蔗出苗[11]。本试验发现，基肥施用氮肥，对甘蔗萌芽出苗影响不大，这与部分人的研究结果一致。说明，一定施氮范围内施氮水平对甘蔗出苗率影响不大，甘蔗出苗率主要还是受品种特性、气候条件、栽培方式等影响，而施氮量过多可能会引起烧芽导致出苗率减少。分蘖是甘蔗重要特性，是影响有效茎的重要因素。不同施氮水平对甘蔗分蘖的影响已经进行大量研究报道，结果表明，在一定范围内甘蔗分蘖随着氮肥施用量的增加而增加[11，18，20-21]。本研究结果表明，同一甘蔗品种的分蘖率随着氮肥施用量的增加而增加，这与前人的研究相一致；另外，本研究还发现施氮量对不同品种间分蘖率的影响存在较大差异；所有品种高氮处理的甘蔗产量均高于低氮处理。

甘蔗产量主要影响因素是株高、茎径、有效茎。施氮水平对于甘蔗农艺性状的影响相关研究结果分歧较大，研究主要有以下结果：随着施氮量的增加茎长增加而对茎径影响不大[22]；施氮可以增加有效茎，但对株高和茎径均影响不大[8]；施氮量显著影响茎径，而对株高影响不大[9]；在0～675 kg/hm2范围内甘蔗茎长、茎径和单茎重均随着施氮量增加而增加[4]。施氮水平对于产量的影响大多数研究结果均表明，在一定施氮范围内甘蔗产量随着施氮量的增加而增加，但超过一定范围后反而减少[4，6，8-9，19]；而张艳梅[22]等的研究结果表明，桂糖11号产量随着施氮量的增加而增加，桂选B9为中氮>低氮>高氮，新台糖22号为中氮>高氮>低氮。本试验结果表明，茎径不同施氮水平之间差异均不显著；有效茎数桂糖42号在低氮处理略高于高氮处理，其他品种均是高氮处理高于低氮处理；甘蔗产量是随着施氮量的增加而增加，但品种之间有差异，施氮水平对桂选B9、桂糖46号、ROC22号影响较少，而对桂糖42号和桂斐1号影响较大，说明不同施氮水平对甘蔗农艺性状及产量的影响品种之间差异较大，这与张艳梅[22]的研究结果基本相符。从上述研究，我们可以得出不同施氮水平对甘蔗农艺性状和产量的影响结果分歧比较大，这可能由施氮设计范围、土壤条件、品种特性等差异导致，所以应该深入开展不同土壤类型和不同品种条件下施氮水平的研究，得出对生产实际更具有指导作用的结论。

甘蔗蔗糖分是甘蔗生产最重要的经济指标之一，是衡量甘蔗品种和栽培方式优劣的重要标准，直接决定着甘蔗产糖量的多少[23]。不同施氮水平对甘蔗糖分的影响相关研究结果表明，在一定的施氮范围内甘蔗糖分随着施氮量的增加而增加,超过一定范围后糖分随着施氮量增加而下降[9，18-19，22，24]。本试验研究高氮和低氮处理对不同甘蔗品种的蔗糖分影响，结果表明，桂糖42号的高氮处理蔗糖分高于低氮，而其他品种均是低氮处理高于高氮处理，即高氮量不利于甘蔗糖分积累，这与前人研究结果总体趋势相符。由此可说明，施氮水平对甘蔗糖分积累有重要影响，但品种之间差异较大，且同一施氮水平不同施肥方式也有影响。