緩/控釋肥料對果蔗產(chǎn)量及氮素利用率的影響

婁赟 陳海斌 張立丹 劉芳 樊小林

摘 要 為改善果蔗施肥技術(shù)、提高果蔗種植的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，開展了國產(chǎn)控釋配方肥、脲醛緩釋復(fù)合肥和進(jìn)口復(fù)合肥在果蔗上應(yīng)用的大田試驗。結(jié)果表明，果蔗栽培中施用緩/控釋配方肥料較施用進(jìn)口復(fù)合肥的產(chǎn)量和總生物量分別提高了1.8%～5.7%和5.7%～15.5%。與進(jìn)口復(fù)合肥相比，緩/控釋配方肥料成本更低，施用控釋配方肥和脲醛復(fù)合肥每公頃增收11 144～17 147元和20 835～23 037元。此外，施用控釋配方肥可以顯著提高果蔗的NAE、NPF及NUE，提高果蔗氮肥利用效率。果蔗栽培過程中合理地施用緩/控釋配方肥料能促進(jìn)果蔗增產(chǎn)、增收、提高肥料利用率。緩/控釋配方肥料可以取代進(jìn)口復(fù)合肥為果蔗生長提供養(yǎng)分，實現(xiàn)輕簡施肥。

關(guān)鍵詞 果蔗；控釋配方肥；脲醛復(fù)合肥；產(chǎn)量；經(jīng)濟(jì)效益；氮肥利用率

中圖分類號 S566.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 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

果蔗是一種鮮食的甘蔗，近年來在珠三角地區(qū)香蕉種植面積銳減的情況下，其栽培受到青睞。目前果蔗在廣東的種植面積已達(dá)2萬hm2左右[1]，成為了珠三角地區(qū)的重要經(jīng)濟(jì)作物。由于其經(jīng)濟(jì)價值高，蔗農(nóng)，特別是專業(yè)種植戶，在保障產(chǎn)量和追求更高收入的思想指導(dǎo)下，參考以往施肥經(jīng)驗，往往選用價格昂貴的進(jìn)口復(fù)合肥，且大量施肥、頻繁追肥，并堅信只有進(jìn)口復(fù)合肥才能高產(chǎn)。據(jù)劉小鋒等[2]調(diào)查，目前廣東100%的果蔗種植戶施用復(fù)合肥，施肥次數(shù)達(dá)11次以上，有些農(nóng)戶在果蔗快速生長期甚至每15～20 d追肥一次，如此追肥次數(shù)更多。隨之帶來的問題是果蔗施肥勞動成本增加、肥料成本高、肥料浪費(fèi)嚴(yán)重，導(dǎo)致環(huán)境污染。因此，果蔗高產(chǎn)、高效、低成本、高收入的肥料與施肥技術(shù)是當(dāng)前果蔗栽培中值得研究的課題。進(jìn)口復(fù)合肥和國產(chǎn)復(fù)合肥在養(yǎng)分配比相同時，對于生育期長的作物而言，其肥效尚無明顯的差異。緩/控釋肥料較水溶性肥料的肥效長，而且還能根據(jù)作物各個生長階段的需肥量緩慢釋放和供應(yīng)養(yǎng)分，其不僅在生長期相對較短的大田作物水稻[3-5]、玉米[6-8]、小麥[9-11]上應(yīng)用取得增產(chǎn)、增收的效果，而且在生長期長的作物上應(yīng)用也取得顯著的效果。有研究表明，香蕉[12-13]、菠蘿[14]栽培過程中施用緩/控釋肥料具有明顯的增產(chǎn)效果，也能提高肥效，實現(xiàn)輕簡施肥。甘蔗（糖蔗）施用緩/控釋肥料也可以提高產(chǎn)量和肥料利用率[15-16]，減少施肥次數(shù)、節(jié)省人工、降低甘蔗的種植成本[17-19]。然而目前緩/控釋肥料在果蔗上的應(yīng)用報道較少。鑒于果蔗比糖蔗的管理精細(xì)，農(nóng)民舍得投入，施肥次數(shù)多，用肥量大，故此如何減少果蔗的肥料投入和降低施肥成本，亟需開展果蔗緩/控釋肥料與進(jìn)口復(fù)合肥料施用效果的對比研究。本研究以農(nóng)戶廣泛認(rèn)可的進(jìn)口復(fù)合肥為對照，開展緩/控釋配方肥料與進(jìn)口復(fù)合肥對果蔗產(chǎn)量、肥料利用率、經(jīng)濟(jì)效益等效果的研究，旨在探討以成本較低、肥效更長的國產(chǎn)緩/控釋配方肥料取代進(jìn)口復(fù)合肥的可行性，為降低果蔗施肥成本、提高果蔗氮肥利用率、提高果蔗種植經(jīng)濟(jì)效益等方面提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗地概況 試驗地位于廣州市南沙區(qū)大崗鎮(zhèn)東隆村。供試土壤為砂壤土，供試土壤農(nóng)化性狀為：pH5.05，有機(jī)質(zhì)含量28.38 g/kg，速效氮77.16 mg/kg，速效磷21.33 mg/kg，速效鉀136.7 mg/kg。

1.1.2 供試作物 供試作物為廣東果蔗產(chǎn)區(qū)主栽品種，即黑皮果蔗大灰種，種植密度為2 800株/667m2，行距1.33 m，平均株距0.17 m。果蔗于2014年2月14日種植，2015年3月2日收獲。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗采用兩因素2×3完全設(shè)計，兩因素分別為施肥方法和肥料種類，施肥方法包括輕簡施肥方法（簡稱輕簡施肥）和常規(guī)施肥方法（簡稱常規(guī)施肥），肥料種類包括控釋配方肥（控釋氮占20%）、脲醛復(fù)合肥（緩釋氮占20%）和進(jìn)口復(fù)合肥，另設(shè)無氮對照，共7個處理。每個處理5個小區(qū)，即5個重復(fù)，每個重復(fù)50 m2，其中標(biāo)記20 m2為實際收獲區(qū)。各施氮處理每畝施用氮磷鉀總養(yǎng)分量均為140 kg，輕簡施肥較常規(guī)施肥的追肥次數(shù)減少3次。進(jìn)口復(fù)合肥為雅苒復(fù)合肥，控釋配方肥為釋爾富控釋配方肥，兩者的氮磷鉀分析式均為15-15-15；脲醛緩釋復(fù)合肥為廣東省高校環(huán)境友好型肥料工程技術(shù)研究中心提供，肥料氮磷鉀分析式為27-11-11，無氮肥料為0-15-15。試驗各次施肥的分配比例如表1。

1.2.2 產(chǎn)量測定及樣品采集方法 產(chǎn)量測定：收獲前，實際收獲每個重復(fù)的測產(chǎn)區(qū)（20 m2）并計產(chǎn)，換算果蔗的畝產(chǎn)量。

生長期剝落葉樣品采集：剝落葉是指農(nóng)戶在果蔗日常管理中定期剝落的葉片，整個生長期共剝?nèi)~6次。農(nóng)戶每次剝?nèi)~前定株采集剝落葉樣品，每個小區(qū)采集3株混合作為一個重復(fù)，每個處理5個重復(fù)。清洗葉片后在105 ℃條件下殺青30 min，在75 ℃烘干至恒重，粉碎備用。

收獲期分析樣品采集：收獲期每個小區(qū)隨機(jī)采集5株果蔗作為干物質(zhì)累積樣品，樣品分為收獲葉、蔗莖兩部分。蔗莖按果蔗生長期分為上部、中部和下部三部分，并分離果皮和果肉，所有樣品在105 ℃下殺青30 min，之后在75 ℃烘箱中烘干至恒重，然后粉碎，待測。

1.2.3 氮效率計算方法 氮肥農(nóng)學(xué)利用率（N agronomic efficiency，NAE，kg/kg）=（施氮處理產(chǎn)量-不施氮處理產(chǎn)量）/施氮量；

氮肥偏生產(chǎn)力（N partial factor productivity，NPF，kg/kg）=施氮處理果蔗產(chǎn)量/施氮量；

氮肥生理利用率（N physiological efficiency，NPE，kg/kg）=（施氮處理產(chǎn)量-不施氮處理產(chǎn)量）/（施氮處理氮素吸收量-不施氮處理氮素吸收量）；

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

1.3 樣品測定及數(shù)據(jù)計算處理方法

植株樣品氮測定方法：采用H2SO4-H2O2消煮[20]，連續(xù)流動分析儀測定。

數(shù)據(jù)處理及分析軟件：Excel 2007，SPSS13.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 緩/控釋配方肥料對果蔗產(chǎn)量的影響

由圖1可以看出，常規(guī)施肥下，脲醛復(fù)合肥處理的產(chǎn)量顯著高于進(jìn)口復(fù)合肥處理的，增幅為5.3%，而控釋配方肥處理的產(chǎn)量與進(jìn)口復(fù)合肥處理的無顯著差異。也就是說，即使農(nóng)戶采用其傳統(tǒng)的施肥方法施用緩/控釋配方肥料也能夠保證果蔗高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，甚至增產(chǎn)。輕簡施肥下，控釋配方肥和脲醛復(fù)合肥處理的果蔗產(chǎn)量分別較進(jìn)口復(fù)合肥處理的增加了4.6%和5.7%，控釋配方肥和脲醛復(fù)合肥處理間差異不顯著。試驗結(jié)果還表明，與常規(guī)施肥相比，輕簡施肥下脲醛復(fù)合肥和進(jìn)口復(fù)合肥處理的產(chǎn)量分別下降了3.6%和3.2%，而控釋配方肥的產(chǎn)量僅下降了0.6%。此外，輕簡施肥下控釋配方肥和脲醛復(fù)合肥處理的產(chǎn)量與常規(guī)施肥下進(jìn)口復(fù)合肥處理的無差異。由此可見，常規(guī)或輕簡施肥方法會對果蔗產(chǎn)量有一定的影響，但是無論采用何種施肥方法，果蔗施用控釋配方肥和脲醛復(fù)合肥的產(chǎn)量均能與進(jìn)口復(fù)合肥的持平，甚至更高，即果蔗栽培中選用價格相對較低的國產(chǎn)緩/控釋肥料可以在保障產(chǎn)量的前提下節(jié)約肥料投入。

表2結(jié)果表明，施肥方法對果蔗各器官及總生物量影響均不顯著，而肥料處理顯著影響果蔗莖生物量及總生物量。常規(guī)施肥下，施用控釋配方肥和進(jìn)口復(fù)合肥處理的莖、葉及總生物量間無統(tǒng)計差異；而脲醛復(fù)合肥處理的蔗莖生物量較控釋配方肥和進(jìn)口復(fù)合肥處理的每公頃分別增加了2 235 kg和1 790 kg，增幅分別為6.8%和5.7%。輕簡施肥下，控釋配方肥處理和脲醛復(fù)合肥處理蔗莖的生物量分別較進(jìn)口復(fù)合肥處理的每公頃增加了4 522 kg和2 109 kg，增幅分別為15.5%和7.2%，總生物量較進(jìn)口復(fù)合肥處理的分別提高了12.7%和5.7%。由此可見，常規(guī)施肥下控釋配方肥處理的干物質(zhì)可以達(dá)到與進(jìn)口復(fù)合肥處理同樣的效果，脲醛復(fù)合肥可以促進(jìn)果蔗蔗莖生物量的累積，增加果蔗的總生物量。輕簡施肥下，兩種緩/控釋配方肥料均能促進(jìn)果蔗干物質(zhì)的累積。

2.2 緩/控釋配方肥料對果蔗氮素利用率的影響

由表3可知，控釋配方肥處理的NAE較進(jìn)口復(fù)合肥的增加了6.8%，脲醛復(fù)合肥在三者中最低。脲醛復(fù)合肥和進(jìn)口復(fù)合肥處理在常規(guī)施肥下的NAE分別較輕簡施肥的增加了11.1%和8.4%，而控釋配方肥在兩種施肥方法下的差異不足1%。NPF和NAE總體規(guī)律一致。由此可以認(rèn)為，控釋配方肥在兩種施肥方法下均具有較高的增產(chǎn)潛力。

NPE是指作物吸收單位養(yǎng)分所產(chǎn)生的產(chǎn)量。施肥方法中常規(guī)施肥的NPE更高，肥料處理中脲醛復(fù)合肥和進(jìn)口復(fù)合肥處理的更高（見表3）。常規(guī)施肥下，進(jìn)口復(fù)合肥處理的較控釋配方肥和脲醛復(fù)合肥處理的分別提高了11%和6.8%；輕簡施肥下，脲醛復(fù)合肥處理的較控釋配方肥和進(jìn)口復(fù)合肥處理的分別提升了20.0%和7.6%。

NUE是作物吸收利用氮肥的主要指標(biāo)。研究結(jié)果表明（見表3），輕簡施肥的NUE較常規(guī)施肥的平均提高了3.9%?？蒯屌浞椒屎瓦M(jìn)口復(fù)合肥在輕簡施肥下較其常規(guī)施肥下分別提高了6.7%和4.3%；而脲醛復(fù)合肥在兩種施肥方法下的差異不足1%。肥料處理中，控釋配方肥處理的NUE最高，其較進(jìn)口復(fù)合肥和脲醛復(fù)合肥處理的分別提高了4.8%和11.8%。由此可見，在果蔗栽培中，施用控釋配方肥可以顯著提高果蔗的氮肥農(nóng)學(xué)利用率、偏生產(chǎn)力和氮肥利用率，而輕簡施肥方法可以提高氮肥的利用率。

2.3 緩控釋配方肥料對果蔗經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表4可知，2種施肥方法下施用緩控釋配方肥料均能顯著增加果蔗種植的收益。常規(guī)施肥下，控釋配方肥和脲醛復(fù)合肥處理分別較進(jìn)口復(fù)合肥處理每公頃增收11 144元和23 037元。輕簡施肥下，控釋配方肥和脲醛復(fù)合肥處理分別較進(jìn)口復(fù)合肥處理每公頃增收17 147元和20 835元。此外，輕簡施肥下施用控釋配方肥和脲醛復(fù)合肥與常規(guī)施肥下施用進(jìn)口復(fù)合肥相比增收效果同樣明顯，在減少了人工成本的同時，每公頃分別增收12 672元和16 360元。因此，無論農(nóng)戶用何種施肥管理方法，栽培果蔗選用緩控釋肥料較進(jìn)口復(fù)合肥能夠顯著增加農(nóng)戶的收益。

3 討論與結(jié)論

目前果蔗栽培技術(shù)均為農(nóng)民種植經(jīng)驗的總結(jié)[21]，因此在果蔗施肥管理過程中，蔗農(nóng)完全按照自己的種植經(jīng)驗進(jìn)行施肥。由于對肥料知識的缺乏，蔗農(nóng)們認(rèn)為配方肥料或者單質(zhì)肥料不能夠達(dá)到與復(fù)合肥一樣的施用效果，從而逐漸形成了多施用復(fù)合肥，且傾向于施用進(jìn)口復(fù)合肥的習(xí)慣。復(fù)合肥，特別是進(jìn)口復(fù)合肥較單質(zhì)肥料及配方肥料的成本高，因此在果蔗養(yǎng)分管理的過程中，蔗農(nóng)的肥料成本較大，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益降低。緩/控釋配方肥料由于含有一定量緩/控釋養(yǎng)分，因此其能夠一定程度的減少施肥后養(yǎng)分的損失，提高肥效，從而在許多作物上應(yīng)用并取得了省肥、省工、增產(chǎn)的效果。本研究結(jié)果也表明，果蔗栽培過程中施用緩/控釋配方肥料在保證果蔗穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的同時，也降低了果蔗栽培的肥料成本，從而促進(jìn)蔗農(nóng)增收。此外，施用控釋配方肥還可以提高果蔗的氮肥農(nóng)學(xué)效率、偏生產(chǎn)力及氮肥利用率，減少施肥帶來的環(huán)境污染。因此，緩/控釋配方肥料可以替代復(fù)合肥為果蔗生長供肥，在保障果蔗增產(chǎn)、蔗農(nóng)增收的同時，也能降低施肥引起的環(huán)境污染風(fēng)險。

果蔗生長周期較長，一個生長周期需要將近一年的時間。果蔗一生可以按照其生長分為5個時期，其對養(yǎng)分的吸收主要集中在伸長期[22]，而伸長期的持續(xù)時間將近200 d，所以果蔗養(yǎng)分管理時期較長。此外，果蔗沒有次生生長，任何一個時期出現(xiàn)養(yǎng)分不足都會導(dǎo)致果蔗最終的產(chǎn)量降低。因此，在果蔗施肥管理過程中，為防止果蔗缺肥影響產(chǎn)量，蔗農(nóng)只能通過頻繁追肥來滿足果蔗的養(yǎng)分需求，一般20～30 d施肥1次，從而導(dǎo)致施肥人工成本大，增加了果蔗種植成本。對于甘蔗的施肥次數(shù)，有研究表明[23-24]，肥料分次施用較一次施用效果更好，隨氮肥施用次數(shù)的增加，甘蔗干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量及產(chǎn)糖量顯著增加。也有研究表明[25]，氮肥的施用次數(shù)不會影響甘蔗最終的產(chǎn)量，重要的是施肥時期。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，在減少了3次施肥的情況下，控釋配方肥處理的產(chǎn)量并沒有降低，而脲醛復(fù)合肥處理的產(chǎn)量有小幅下降。脲醛復(fù)合肥和控釋配方肥處理的產(chǎn)量仍可以和常規(guī)施肥下進(jìn)口復(fù)合肥處理的產(chǎn)量持平，而且輕簡施肥下緩/控釋配方肥料處理仍然較常規(guī)施肥下進(jìn)口復(fù)合肥增收。此外，不同施肥方法對果蔗總生物量的影響并不顯著，而且與常規(guī)施肥相比，輕簡施肥能夠顯著提高果蔗的氮肥利用率。因此，果蔗完全可以在保證果蔗高產(chǎn)、增收的同時，減少果蔗的施肥次數(shù)、降低果蔗的種植成本，實現(xiàn)輕簡施肥。

由上述研究結(jié)果可以得到以下結(jié)論：在果蔗栽培中緩/控釋配方肥料較進(jìn)口復(fù)合肥能明顯增加果蔗產(chǎn)量，控釋配方肥料能顯著提高氮肥利用率，施用緩控釋配方肥料不僅能明顯降低肥料成本，而且還能實現(xiàn)果蔗輕簡施肥，節(jié)約施肥勞動成本，增加果蔗的經(jīng)濟(jì)效益。

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