利用“3414”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)研究

李秀平 黃琮斌 李榮喜 湯慧敏 黃敏 陳淑珍

摘 要 以粵糖00-236甘蔗為材料，在大田條件下控制氮、磷、鉀肥的施用量，研究“3414”試驗(yàn)方案對(duì)甘蔗品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：無(wú)肥區(qū)（N0P0K0組合）甘蔗單位面積產(chǎn)量、蔗汁蔗糖分含量、甘蔗重力純度、蔗汁錘度、甘蔗纖維分最低，分別為22 942 kg/hm2、12.01%、60.05%、15.49%、9.38%，N2P2K2組合蔗汁蔗糖分含量、甘蔗重力純度、蔗汁錘度、甘蔗纖維分最高，分別為99 501 kg/hm2、17.60%、88.00%、24.64%、16.53%，分別比無(wú)肥區(qū)高337.40%、46.54%、33.23%、59.07%、76.22%。通過(guò)回歸方程分析可知，對(duì)甘蔗增產(chǎn)效果的影響表現(xiàn)為N>K>P。因此，利用“3414”試驗(yàn)方案N2P2K2組合對(duì)甘蔗生產(chǎn)具有很好的促進(jìn)作用，但在使用過(guò)程中要注意組合用量。

關(guān)鍵詞 甘蔗 ；3414 ；N2P2K2組合 ；產(chǎn)量 ；糖分

中圖分類號(hào) S566.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.01.004

Abstract The effect of“3414”test on the quality of sugarcane YT No.00-236 （Glycine max L.） was investigated in the field. The results showed that in which no fertilizer area （N0P0K0 Mix） the yield per unit area， sucrose content， gravity purity， sugarcane juice Brix and sugar cane fiber was the lowest with 22 942 kg/hm2， 12.01%， 60.05%， 15.49%， and 9.38% respectively. The content of sugarcane， gravity Purity， brix In Juice， the fiber of N2P2K2 Mix were the highest with 99 501 kg/hm2， 17.60%， 88%， 24.64% and 16.53%. Which were 337.40%， 46.54%， 33.23%， 59.07% and 76.22% higher than N0P0K0 mix respectively. The regression equation showed that the order of the effect on the quality of sugarcane was N > K > P.The combination N2P2K2 could promote the production of sugarcane by “3414”test. Pay attention to the content of combination N2P2K2 was necessary.

Keywords sugarcane ； 3414 ； N2P2K2 Mix ； production ； sucrose content

在甘蔗施肥管理中，普遍存在著偏施、濫施化肥，重視氮肥，輕視鉀肥，致使肥料施用嚴(yán)重失衡，化肥利用率逐年降低，相對(duì)生產(chǎn)成本增高，甘蔗生產(chǎn)出現(xiàn)增產(chǎn)不增收的現(xiàn)象。因此，開(kāi)展甘蔗“3414”試驗(yàn)，確定甘蔗施肥的參數(shù)，為甘蔗豐產(chǎn)提供施肥的科學(xué)依據(jù)，對(duì)于甘蔗合理施肥具有重要意義。為了克服施肥的盲目性，很早時(shí)候就有人進(jìn)行了肥料的氮、磷、鉀養(yǎng)分配比試驗(yàn)研究，用其結(jié)果指導(dǎo)施肥提高了甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)水平[1-4]。我國(guó)投入大量精力在甘蔗主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行甘蔗土壤營(yíng)養(yǎng)診斷施肥，取得了較好的效果，甘蔗生產(chǎn)的肥料投入產(chǎn)出比大幅提高[5-6]。利用甘蔗葉片養(yǎng)分含量診斷植株養(yǎng)分需求，制定甘蔗施肥配方，可以比較準(zhǔn)確的指導(dǎo)科學(xué)施肥，使產(chǎn)量增加10%[7]。美國(guó)已經(jīng)形成了資料齊全的土壤養(yǎng)分和肥料信息系統(tǒng)，許多地區(qū)和農(nóng)場(chǎng)已將此類信息制成了GIS信息農(nóng)業(yè)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)支持體系；精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)變量施肥技術(shù)已可以在田間任何位點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)各種營(yíng)養(yǎng)元素的全面平衡供應(yīng)，使肥料投入更為合理，使肥料利用率和施肥增產(chǎn)效益提高到較理想的水平，氮肥當(dāng)季利用率可達(dá)60%以上[8]。目前，“3414”肥料試驗(yàn)設(shè)計(jì)是施肥主要推薦的施肥方案[9-12]。通過(guò)肥料“3414”試驗(yàn)可以建立包括肥料效應(yīng)函數(shù)法、養(yǎng)分平衡法、土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法等在內(nèi)的測(cè)土配方體系[13-14]。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，不僅可以作為一個(gè)完整的三因素試驗(yàn)用于建立三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)，還可以建立 3個(gè)兩因素的二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)和 3個(gè)單因素的一元二次肥料效應(yīng)函數(shù)[15-18]。本研究采用“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)甘蔗進(jìn)行不同施肥試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)甘蔗品質(zhì)指標(biāo)和產(chǎn)量的測(cè)定，探討適宜甘蔗栽培管理的最佳施肥配比，為甘蔗栽培管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)時(shí)間地點(diǎn)

試驗(yàn)于2013年至2016年在廣東省湛江市華海糖業(yè)股份有限公司勇士農(nóng)場(chǎng)七隊(duì)進(jìn)行。

1.1.2 供試品種

粵糖00-236。

1.1.3 供試肥料

尿素含N 46%；鈣鎂磷肥含P2O516%；氯化鉀含K2O 60%。

1.2 方法

1.2.1 采用“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表1、2。每小區(qū)面積折合為 63 m2， 行長(zhǎng) 7.0 m，行距 1.0 m。每年 3 月 10 日下種， 1 m2下種量為12芽，于7月中旬培土追肥 ，第2年1月10 日實(shí)地測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收。重復(fù)3年試驗(yàn)趨勢(shì)基本一致，本試驗(yàn)結(jié)果利用最近數(shù)據(jù)2015年下種，2016年收獲結(jié)果。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定方法

1.2.2.1 甘蔗品質(zhì)測(cè)定指標(biāo)

甘蔗品質(zhì)按文獻(xiàn)[19]的方法進(jìn)行。測(cè)定項(xiàng)目包括甘蔗蔗糖分、甘蔗纖維分、蔗汁錘度、蔗汁蔗糖分、蔗汁重力純度、蔗汁還原糖分。其中蔗汁錘度用比重計(jì)法，蔗汁蔗糖分用二次旋光法，蔗汁還原糖分用四甲基藍(lán)法，纖維分用常壓干燥法。

1.2.2.2 甘蔗產(chǎn)量測(cè)定方法

單莖重：采用抽樣直接砍蔗“稱重法”，在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)抽取10條甘蔗砍下，按原料蔗的收獲規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)修削整理，直接稱重，求平均值。理論產(chǎn)量估算：根據(jù)公頃有效莖數(shù)和單莖重計(jì)算理論產(chǎn)量

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

利用Statview for Windows 5.0 （ SAS InstituteInc.），采用Fisher's LSD 法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)甘蔗品質(zhì)的影響

不同施肥處理對(duì)甘蔗糖分有明顯影響。表3顯示：處理1組合（N0P0K0）蔗汁蔗糖分、甘蔗蔗糖分含量最低，分別為12.01%、9.47%，處理6組合（N2P2K2）蔗汁蔗糖分、甘蔗蔗糖分含量分別為17.60%、15.12%、比處理1組合分別高46.54%、59.66%；其次為處理11組合（N3P2K2），蔗汁蔗糖分、甘蔗蔗糖分含量分別為17.24%、14.99%，略低于處理6組合，比處理1組合高分別43.54%、58.28%。甘蔗還原糖含量處理6組合比處理1組合低233.23%。

不同施肥處理對(duì)甘蔗錘度、纖維分有明顯影響。處理1組合甘蔗重力純度、蔗汁錘度含量分別為60.05%、15.49%，處理6組合甘蔗重力純度、蔗汁錘度分別為88.00%、24.64%，比處理1組合分別高33.23%、59.07%，處理11組合甘蔗重力純度比處理1組合高43.55%。處理9組合蔗汁錘度為24.10%比處理1組合高55.58%。處理6組合甘蔗纖維分比處理1組合高76.22%，其次為處理9組合，甘蔗纖維分為15.09%，比處理1組合高60.87%。（表3）。

2.2 不同施肥處理對(duì)甘蔗產(chǎn)量的影響

不同施肥處理對(duì)甘蔗單莖重和產(chǎn)量有明顯影響（表4）。處理1組合甘蔗單莖重、甘蔗單位面積產(chǎn)量分別為0.48 kg、22 942 kg/hm2，處理6組合甘蔗單莖重、甘蔗單位面積產(chǎn)量分別為1.50 kg、99 501 kg/hm2，比處理1組合分別高212.5%、337.40%，其次為處理9組合，甘蔗單莖重為1.47 kg，甘蔗單位面積產(chǎn)量為96 677 kg/hm2，比處理1組合分別高206.2%、321.40%。

2.3 N、P、K肥三因素與產(chǎn)量的回歸模型

對(duì)各處理施肥量和各處理產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用電子表格進(jìn)行肥料效應(yīng)方程擬合，對(duì)方程求導(dǎo)數(shù)，進(jìn)行邊際效應(yīng)分析[在N 3.87元/kg、P2O5 4.19元/kg、氯化鉀（K20 50%）5.32元/kg，甘蔗收購(gòu)價(jià)為0.45元/kg]，求解方程組，計(jì)算出最大施肥量、最大產(chǎn)量、最佳施肥量、最佳產(chǎn)量。其中Y代表產(chǎn)量，X1代表N使用量，X2代表P2O5使用量，X3代表K20使用量，將 “3414”試驗(yàn)14個(gè)處理的施肥量和產(chǎn)量之間的關(guān)系用三元二次肥料效應(yīng)模型進(jìn)行擬合。以產(chǎn)量為因變量，氮、磷、鉀施肥量為自變量進(jìn)行回歸，得三元二次肥料方程：Y=2 376.29+114.98X1+56.87X2 +30.98X3-1.09X12-0.09X22-0.007 6X32-0.29X1X2+0.78X1X3+0.68X2X3

根據(jù)肥料效應(yīng)方程，當(dāng)尿素為394.23 kg/hm2，鈣鎂磷肥為298.08 kg/hm2，氯化鉀438.28 kg/hm2，最大產(chǎn)量為10 034.1 kg/hm2。最佳施肥量為尿素為387.23 kg/hm2，鈣鎂磷肥為287.09 kg/hm2，氯化鉀419.38 kg/hm2，最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為98 034.78 kg/hm2。同時(shí)由回歸方程可知，N、P、K 的一次項(xiàng)系數(shù)大小表現(xiàn)為N>K>P，表明對(duì)甘蔗增產(chǎn)效果的影響表現(xiàn)為氮大于鉀大于磷；N、P、K 的二次項(xiàng)系數(shù)皆為負(fù)值，表明過(guò)量施用氮、磷、鉀肥會(huì)造成單位施肥量的甘蔗增產(chǎn)量下降，從而降低肥料的利用率。

3 結(jié)論與討論

關(guān)于施肥對(duì)甘蔗農(nóng)藝性狀的影響，部分學(xué)者開(kāi)展的研究認(rèn)為，氮、磷、鉀配合使用比單獨(dú)使用氮磷鉀效果更好，明顯的改變了甘蔗的農(nóng)藝性狀，增加了甘蔗每個(gè)時(shí)期的生物量[20-24]。我們利用“3414”施肥方法核實(shí)了這些結(jié)論，在不同施肥量的處理下，各品種的農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)出低肥區(qū)效果最好，中肥區(qū)居中、高肥區(qū)最低的趨勢(shì)。

施肥對(duì)甘蔗品質(zhì)具有重要影響，不同施肥水平對(duì)甘蔗的產(chǎn)量和糖分有明顯改善[25-26]。本研究利用 “3414”試驗(yàn)方法總結(jié)驗(yàn)證了之前的一些結(jié)論，本研究結(jié)果表明，處理6組合（N2P2K2）、處理11組合（N3P2K2）甘蔗蔗糖分最大。施肥與不施肥處理相比，隨著施肥量的增加，甘蔗品質(zhì)顯著提升（表3）。對(duì)N、P、K單因素對(duì)甘蔗蔗糖分的分析顯示，隨著氮肥用量的增大，甘蔗蔗糖分也逐漸增大，但是當(dāng)超過(guò)了N2水平時(shí)，甘蔗蔗糖分開(kāi)始變小，但是不同施氮水平之間差異不顯著，說(shuō)明不同施氮水平對(duì)甘蔗蔗糖分影響不大。當(dāng)P2水平時(shí)，甘蔗蔗糖分最高為15.12%，且隨著磷肥使用量的增加，甘蔗蔗糖分含量也增加，但是當(dāng)超過(guò)P2水平時(shí)，甘蔗蔗糖分開(kāi)始下降，說(shuō)明磷肥使用量不是越多越好。不同的鉀肥水平比不施鉀肥甘蔗蔗糖分含量明顯的高，但是K1、K2、K3水平之間沒(méi)有顯著差異，說(shuō)明施鉀肥能提高甘蔗蔗糖糖分，但是不同施肥水平之間差異不顯著。

施肥對(duì)甘蔗產(chǎn)量能產(chǎn)生顯著影響，桂糖系列甘蔗新品種施肥研究表明，施肥水平不同，不同品種甘蔗產(chǎn)量有顯著差異[27-28]。測(cè)土配方施肥對(duì)提高甘蔗產(chǎn)量具有明顯的促進(jìn)作用，同時(shí)，適當(dāng)配施鈣、鎂、硼、鉬肥，養(yǎng)分比較平衡，利于促進(jìn)甘蔗對(duì)養(yǎng)分的吸收，明顯增加甘蔗的產(chǎn)量和含糖量[29-30]。本研究證實(shí)了適量施用氮、磷、鉀肥對(duì)甘蔗有明顯的增產(chǎn)增收效果。處理6組合（N2P2K2）單位面積產(chǎn)量最高，通過(guò)分析N、P、K單因素對(duì)單位面積產(chǎn)量的影響得出結(jié)論類似于N、P、K單因素對(duì)甘蔗蔗糖分的影響，肥料水平使用量在一定范圍內(nèi)，隨著肥料用量的增大，甘蔗產(chǎn)量在提高，但是，如果肥料使用量過(guò)大，不但產(chǎn)量難以提高，而且會(huì)下降（表4）。

在本試驗(yàn)條件下，采用三元二次模型計(jì)算的推薦施肥量，當(dāng)尿素為394.23 kg/hm2，鈣鎂磷肥為298.08 kg/hm2，氯化鉀438.28 kg/hm2，最大產(chǎn)量為10 034.1 kg/hm2。最佳施肥量為尿素為387.23 kg/hm2，鈣鎂磷肥為287.09 kg/hm2，氯化鉀419.38 kg/hm2，最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為98 034.78 kg/hm2。同時(shí)由回歸方程可知，過(guò)量施用氮、磷、鉀肥會(huì)造成單位施肥量的甘蔗增產(chǎn)量下降，從而降低肥料的利用率[31]。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)使用甘蔗“3414”試驗(yàn)施肥方案，獲得更加合理的推薦施肥量，以取得更多的收益。

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