氮磷鉀肥對甜高粱含糖量和籽粒產量的影響

摘要：以遼甜1號甜高粱（Sorghum bicolor （L.） Moench.）品種為材料，研究了氮磷鉀肥對甜高粱含糖量和子粒產量的影響。結果表明，當氮、鉀肥或氮、磷肥用量固定時，甜高粱含糖量隨施磷量或施鉀量的遞增而遞增；但當磷、鉀肥固定時，甜高粱含糖量隨施氮量的遞增表現(xiàn)出無規(guī)律的變化。甜高粱植株中部節(jié)位含糖量較高，兩端節(jié)位含糖量較低，含糖量最高值出現(xiàn)在第4～7節(jié)，且甜高粱全株含糖量可用第12和13節(jié)含糖量的平均值來表示。其最優(yōu)施肥方案為N 20 kg/hm2、P2O5 28 kg/hm2、K2O 40 kg/hm2或N 20 kg/hm2、P2O5 40 kg/hm2、K2O 28 kg/hm2。

關鍵詞：氮磷鉀肥；甜高粱；含糖量；子粒產量

中圖分類號：S566.5 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）22-5459-04

甜高粱（Sorghum bicolor （L.） Moench）同粒用高粱一樣，是C4作物，具有生物學產量高，含糖量高，適口性好，乙醇轉化率高等特點，可用于制糖、飼用、生產生物燃料、釀酒、造紙等，是近年來新興的一種飼用作物和能源作物[1-3]。甜高粱的子粒雖沒有粒用高粱的產量高，但其可消化養(yǎng)分總量和粗淀粉價均較高，適于畜禽肥育，因此具有較高的飼用價值[4]。但是目前，甜高粱的子粒產量普遍較低，制約了其在飼用方面的發(fā)展。含糖量是衡量甜高粱品質的一個重要指標，無論作為飼用作物還是生物能源作物，甜高粱都要求具有較高的含糖量[5-7]。氮、磷、鉀是植物需求量較大的營養(yǎng)元素，研究表明合理施用氮磷鉀肥不僅能大大提高飼用作物的產量，而且能夠改善飼用作物的品質[8，9]。因此，如何對甜高粱正確合理地進行氮磷鉀配比施肥，使其達到最大的增產和優(yōu)質效應是目前生產上急需解決的問題。本研究對此開展了研究，旨在為今后甜高粱生產合理施肥提供有力依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種為主栽甜高粱雜交種遼甜1號[Sorghum bicolor （L.） Moench]。供試肥料全部采用化學肥料，氮肥選用尿素（含N 46%），磷肥選用過磷酸鈣（含P2O5 12%），鉀肥選用氯化鉀（含K2O 60%）。

1.2 試驗方法

本試驗于2010年在天津市靜海良種場進行。土質為亞黏土，土壤有機質含量為13 g/kg；全氮含量為0.72 g/kg；堿解氮含量為 36.98 mg/kg；速效磷含量為6.42 mg/kg；速效鉀含量為 148.21 mg/kg；土壤pH為8.03。試驗采用隨機區(qū)組排列，設3次重復，每小區(qū)面積為10 m×2 m，種植密度為75 000株/hm2。試驗設計氮、磷、鉀3因素4水平，共14個處理（表1）。

1.3 測定方法及數據處理

待植株成熟時，每個小區(qū)選擇具有代表性的植株10株為測定對象。采用WYT型手持糖量儀依次測量其莖稈每節(jié)的含糖量，并測量每株的穗重。利用DPS分析軟件進行數據處理，選用Duncan's新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 甜高粱施用氮、磷、鉀肥的子粒產量效應

表2為氮、磷、鉀肥對甜高粱穗重的影響。由表2可知，處理1穗重最低，施用肥料后各處理穗重明顯增加。多重比較結果表明，除處理2外，各施肥處理與對照間差異均達極顯著水平。其中，以處理8（中氮、中磷、高鉀）子粒產量最高，穗重平均為60.8 g；其次是處理11、4、5，且4個處理間無顯著差異。這4個處理施肥配方可歸納為氮磷鉀三種肥料中有兩種施用量為中等，另一種肥料為中等及以上施用量。

各施肥處理中，以處理2、6、9子粒產量最低，說明氮、磷、鉀3種肥料缺少任何一種都會對產量造成極大的影響。因此生產上應注意氮、磷、鉀肥的平衡施用，以最大限度地提高甜高粱的產量。由處理2、3、4、5可知，在磷、鉀肥中等施肥水平下，隨著施氮量的增加，甜高粱穗重不斷增加，當氮肥用量增至處理4（N2）中等施肥水平時，甜高粱穗重最大，達60.4 g，繼續(xù)增加施氮量，穗重無顯著性變化。同理，由處理9、10、4、11可知，在氮、鉀肥用量中等施肥水平下，隨著磷肥用量的增加，甜高粱穗重不斷增加，并當磷肥用量增至處理4（P2）時，甜高粱穗重最大，繼續(xù)增施至處理11（P3）時產量無顯著性變化。由處理6、7、4、8可知，在氮、磷肥中等施肥水平下，隨著鉀肥用量的增加，甜高粱穗重不斷增加，當鉀肥用量增至處理4（K2）時，甜高粱穗重即達60.4 g，繼續(xù)增加鉀肥用量，穗重無顯著性變化。以上分析皆說明，氮、磷、鉀肥中等施肥水平下，甜高粱穗重最大。

2.2 甜高粱施用氮、磷、鉀肥的含糖量效應

氮、磷、鉀肥對甜高粱含糖量的影響見表3。由表3可以看出，不施肥時甜高粱含糖量最低。氮、磷、鉀肥不同配比時，甜高粱的含糖量表現(xiàn)不同。由處理2、3、4、5含糖量對比，可以看出，在磷、鉀肥中等水平下，隨著施氮量的增加，含糖量卻表現(xiàn)為處理3>處理4>處理2>處理5，說明氮肥適量才能極顯著地提高甜高粱的含糖量，過量施用反而會降低其含糖量。由處理6、7、8、10可以看出，隨著施鉀量的增加，甜高粱含糖量均得到極顯著提高，說明鉀元素對含糖量有明顯的提升作用。由處理9、10、4、11可以看出，隨著施磷量的增加，甜高粱的含糖量不斷增加，說明持續(xù)增施磷肥亦可提高甜高粱的含糖量。綜合分析認為，在需磷、鉀肥的條件下，持續(xù)增加磷、鉀肥用量可提高甜高粱的含糖量。

2.3 不同氮、磷、鉀施肥配比下甜高粱植株含糖量的變化規(guī)律

圖1至圖4為不同施肥水平下甜高粱植株不同節(jié)位含糖量的變化規(guī)律。由圖中可以看出，無論施肥與否，甜高粱植株不同節(jié)位的含糖量均大致表現(xiàn)出中間節(jié)位含糖量高，兩端節(jié)位含糖量低的特點。這主要是由于上部節(jié)位向子粒提供的營養(yǎng)物質較多，而下部節(jié)位吸收的糖分多向上部節(jié)位運輸，因此中間節(jié)位含糖量較高。由圖1可知，不施肥時（處理1），植株含糖量呈雙峰曲線，且最高峰位于第4節(jié)，為16.72%；含糖量平均值為12.71%，而第13節(jié)與之最接近。由圖2可知，施低水平氮、磷、鉀肥時（處理2、6、9、12、13、14），含糖量呈拋物線型的變化規(guī)律，最高值位于第7節(jié)，為17.24%；第12節(jié)的含糖量最接近于平均值。由圖3可知，施中等水平氮磷鉀肥時（處理3、4、7、10），含糖量也呈雙峰曲線，第6節(jié)含糖量最高，第12節(jié)最接近平均值。由圖4可知，施高等水平氮磷鉀肥時（處理5、8、11），拋物線型變化中，含糖量最高值在第6節(jié)，最接近于平均值的是第13節(jié)。

2.4 全株含糖量與第12和13節(jié)含糖量平均值的比較

為了進一步研究全株含糖量平均值與第12和13節(jié)含糖量平均值之間的相關性，計算出各處理的標準偏差，如表4所示。從表中可以看出，在14個處理中有12個處理的12、13節(jié)含糖量平均值的標準偏差≤0.5%，匹配度達85.71%。對全株含糖量和第12、13節(jié)含糖量進行相關分析，得到其相關系數R=0.81，兩者存在極顯著的正相關關系。因此，在田間大量測定甜高粱含糖量時，單株含糖量的平均值可用第12和13節(jié)含糖量的平均值來代替。

3 小結與討論

施用氮磷鉀肥后，甜高粱子粒產量與對照相比均有所增加，且除處理2外差異均達極顯著水平。磷鉀肥用量在中量水平下（P2K2），每公頃施氮10 kg（N1）、20 kg（N2）和30 kg（N3），其子粒產量分別比不施氮處理提高19.7%、32.4%和30.5%，增產達到極顯著水平；在氮鉀肥用量中量水平下（N2K2），每公頃施磷14 kg（P1）、28 kg（P2）和40 kg（P3），子粒產量分別比不施磷處理提高11.5%、21.8%和21.8%，增產達到極顯著水平；在氮磷肥用量中量水下（N2P2），每公頃施鉀14 kg（K1）、28 kg（K2）和40 kg（K3），其子粒產量分別比不施鉀處理提高11.6%、22.8%和23.6%，增產達到極顯著水平。通過對各處理進行比較分析，可以得出處理8、處理11、處理4和處理5的子粒產量較高，與其他處理間達到極顯著水平。

當氮、鉀肥用量固定時，甜高粱含糖量隨施磷量的遞增而遞增；當氮、磷肥用量固定時，甜高粱含糖量隨施鉀量的遞增而遞增；但當磷、鉀肥固定時，甜高粱含糖量不隨施氮量的遞增而遞增，表現(xiàn)出無規(guī)律的變化。本研究結果表明，處理11和處理8甜高粱的含糖量較高，且與其他處理（處理3除外）間差異極顯著。

氮、磷、鉀是甜高粱生長和發(fā)育所必需的大量元素，施用氮磷鉀肥可以改善甜高粱的產量和品質，但應注意氮、磷、鉀三要素的科學配比。本研究通過對不同氮磷鉀肥配比甜高粱的子粒產量和含糖量進行研究，認為處理8（N2P2K3）和處理11（N2P3K2）的甜高粱子粒產量和含糖量的綜合表現(xiàn)最好，因此甜高粱生產上的最優(yōu)施肥方案為N 20 kg/hm2、P2O5 28 kg/hm2、K2O 40 kg/hm2或N 20 kg/hm2、P2O5 40 kg/hm2、K2O 28 kg/hm2。

本研究對甜高粱不同節(jié)位的含糖量進行了分析，得出甜高粱莖稈自上而下各莖節(jié)的含糖量呈現(xiàn)出低-高-低的變化趨勢，本研究認為，甜高粱植株含糖量最高值出現(xiàn)在第4-7節(jié)，這與周宇飛等[10]的研究結果一致。本研究表明，甜高粱全株含糖量平均質可用第12和13節(jié)含糖量的平均值來表示，這有效地提高了甜高粱育種工作的效率。

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（責任編輯 龔 艷）