滴灌条件下不同施钾量对甘蔗产质量的影响

陆树华，张承林，邓兰生，黄小婷，李先琨

(1.广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所，桂林541006；2.华南农业大学资源环境学院，广州510642)

滴灌条件下不同施钾量对甘蔗产质量的影响

陆树华1,2，张承林2，邓兰生2，黄小婷2，李先琨1

(1.广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所，桂林541006；2.华南农业大学资源环境学院，广州510642)

为了评估甘蔗生产上应用滴灌施肥技术的效应，比较了滴灌系统及传统方法施用钾肥对甘蔗产量和品质的影响。以甘蔗品种粤糖00-236为试材，进行了1年（2006～2007）露天盆栽滴灌种植试验。设置了4个通过滴灌系统施用的钾肥（KCl）水平，K1：10g/盆，K2：15g/盆，K3：20g/盆和K4：30g/盆，滴灌各处理施尿素15g/盆，和1个常规施肥方式（肥料施用量为尿素30g/盆和KCl 30g/盆）。试验结果表明，滴灌施肥显著促进了甘蔗的生长，比常规施肥的甘蔗产量获得显著提高，K1、K2、K3和K4处理的每盆蔗茎收获量分别比常规管理的增加了19.2%、38.6%、45.9%和56.4%。滴灌条件下，施钾量不同对甘蔗产质量有显著影响，甘蔗产量随施钾量的增加而增加，但过多施用钾肥对甘蔗品质有负面影响。在甘蔗生产上应用滴灌施肥技术，可以节省钾肥的施用量。而且钾肥用量为常规推荐施用量的一半即可获得较常规施肥高三成以上的产量，通过滴灌系统施用钾肥既有经济效益，又有环境效益。

甘蔗；滴灌施钾肥；产质量

甘蔗是我国糖业的支柱，又是理想的能源作物，我国对甘蔗的需求量不断上升。持续升高的肥料价格和过多施用化肥对环境产生污染意识的日益增强，使得在农业领域内人们更加意识到正确施用肥料的重要性［1］，而对更有效施用肥料的关注刺激了相关改善甘蔗生产中肥料管理的研究［2］。只有一部分施入土壤中的肥料被作物吸收，在甘蔗栽植中，Ng kee kwong等［3］发现当氮肥通过滴灌管网施用时(滴灌施肥），这一部分增加了几乎两倍。滴灌施肥技术是当今世界上最先进的节水灌溉技术之一，也是精准农业的重要领域。在我国经过30多年的发展，已得到广泛的应用和推广，在棉花［4］、西瓜［5］、玉米［6］、番茄［7］等作物上的应用，取得显著的经济效益。滴灌施肥技术在我国甘蔗上的应用已经取得了初步成效，但有关通过滴灌系统如何合理施用钾肥的研究非常缺乏。本研究的目的在于将滴灌施肥技术应用于甘蔗种植，探讨滴灌条件下钾肥怎样合理施用才能在甘蔗生产上取得较好的效果，以便为滴灌施肥技术在我国甘蔗生产上的应用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

试验用土壤采自华南农业大学植物营养系教学基地，为赤红壤，晾干碾碎过3mm筛。该土壤肥力较低，显微酸性，pH5.69，有机质：21.34g/kg，速效氮：69.7mg/kg，速效磷：1.60mg/kg，速效钾：56.3mg/kg。

1.2 供试肥料及处理

尿素(N=46%），氯化钾(K2O=60%），过磷酸钙(含P2O5=12%）。试验设4个滴灌处理和1个常规处理(对照）共5个处理。磷肥(过磷酸钙50g/盆）在5个处理中作基肥一次施用。而尿素和氯化钾滴灌和常规处理不同，滴灌处理设置见表1，在苗期(及分蘖期)、成熟期各施用总量的20%，分4次施用，伸长期施用总量的60%，分10次施用；常规处理按常规大田生产进行管理，其氮、钾施用量分别为尿素30g/盆，KC1 30g/盆。20%尿素和50%KC1以颗粒状在苗期通过开沟施用，60%尿素和50%KC1在伸长期通过开沟施用，20%尿素在成熟期开沟施用。

1.3 栽植及滴灌方法

在室外使用定植盆栽植，定植盆规格为：上口径50cm，下口径40cm，高40cm，内装土60kg；滴灌系统采用重力自压方式进行滴灌，每盆甘蔗安装一个环形滴灌管，每条管与支管连接处装一个稳流器，以保证出水的均匀度，管上有3个出水口，总设计出流量为4L/h。供试甘蔗品种为粤糖00-236，甘蔗于2006年12月15日种植，种植时甘蔗蔗种砍成双芽段，用50%的多菌灵1000倍浸种消毒10min。甘蔗下种前先布设好滴灌系统，并进行水分滴灌，常规种植方式采用人工浇灌，使定植盆内的土壤完全湿润。在定植盆内挖15cm深的种植沟，种植沟内撒施一小勺呋喃丹，蔗种茎段平行土面摆于种植沟内，覆盖土，盖地膜，一个月后揭膜。

表1 滴灌条件下甘蔗施肥量

本试验自甘蔗齐苗后苗高约10cm时开始进行试验处理，2007年11月15日收获。

1.4 测定项目及方法

按《中国甘蔗品种志》［8］对甘蔗品种农艺性状所定义的方法对甘蔗的株高、茎径、伸长速度、干叶重、单茎重、田间锤度等指标进行了调查。按《甘蔗制糖工业分析》［9］对甘蔗蔗糖分、甘蔗纤维分、蔗汁锤度、蔗汁蔗糖分、蔗汁重力纯度、蔗汁还原糖分等品质指标进行分析。根长及表面积：采用根系扫描仪扫描后，用图像分析软件WinRHIZO(加拿大，Regent Instruments公司）进行分析测定。

图1 不同施钾量不同时期甘蔗株高

2 结果与分析

2.1 株高

图1株高曲线显示，各处理甘蔗的株高经历一个缓慢—快速—缓慢的生长过程，这符合甘蔗植株生长规律。6月前，各处理的株高没有太大差异，6月后，进入快速生长期，直到9月开始放缓，在这期间，株高增量以K3最高，达182.2cm，K1与K4接近，为181.0cm，K2为170.6cm，而以常规处理的株高增量最小，为148.4cm，这期间滴灌施肥各处理的株高增量与常规处理达到显著差异。在滴灌施肥处理间，不同施钾量对株高没有显著影响，滴施钾肥量为10g KC1/盆的K1处理与施钾量为30g KC1/盆的K4处理间没有显著差异。

2.2 蔗径生长

表2显示，施肥方式对茎长和节间长有显著影响，而对茎径无显著影响。滴灌施用钾肥各处理的茎长都达280cm以上，常规处理的茎长为220.7cm，K1、K2、K3和K4分别比常规处理增加了31.3%、28.8%、33.0%和27.0%，都达到了显著差异水平。同样，滴灌施肥各处理的节间长都达到11cm以上，而常规处理的节间长为10cm，K1、K2、K3和K4分别比常规处理下的节间长增加1.8cm、1.1cm、2.2cm和2.0cm，其中K1、K3和K4与对照相比达到显著差异。

甘蔗的茎径更多的是由甘蔗的品种决定。从表2可以看出，滴灌施钾与常规管理间茎径差异不显著，各处理茎径都在3.0cm左右。在滴灌施肥各处理间，不同的施钾量对甘蔗茎长、茎径及节间都未产生显著影响，茎长以施钾量为20g/盆的K3最高，平均达293.5cm，其次为K1，为289.7cm，K4最小，为280.2cm，各处理排序为K3>K1>K2>K4，四者间无显著差异。节间长则以K3最长，为12.2cm，K2最短，为11.1cm，各处理排序为K3> K4>K1>K2，四者间差异不显著。从以上可以知道，在滴灌条件下，施用10g KC1/盆与施用30g KC1/盆取得的效果是一样的，在保证甘蔗生长需要的前提下，增施钾肥没有促进甘蔗的生长。滴灌施用10g KC1/盆与常规施用30gKC1/盆相比，不但保持了甘蔗茎径未显著降低，而且促进了茎长及节间长，使滴灌条件下甘蔗的长势明显优于常规处理。

表2 不同施钾量处理甘蔗农艺性状及产量

2.3 根长及根表面积

钾肥施用方式及施用量对甘蔗根长及根表面积有显著影响。由表2可知，滴灌施钾各处理的根长及根表面积都比常规处理显著增加，其中K1、K2、K3及K4较常规处理的根长分别增加16.2%、51.0%、41.1%和113.4%，K2、K3和K4与常规处理相比达到显著差异；同样，根表面积也分别增加19.8%、37.6%、50.6%和107.5%，K2、K3和K4与常规处理相比达到显著差异。在滴灌条件下，不同施钾量对甘蔗根系生长有显著影响，随施钾量的增加，甘蔗根长有增加趋势。与K1、K2、K3相比，K4显著增加了根系长度。与施钾量为10gKC1/盆的K1相比，施钾量为15g KC1/盆、20g KC1/盆的K2和K3根系长度更大，而且达到显著差异。但K2、K3二者间根长接近，无显著差异。而施钾量与K4一样的常规管理，其根长最小，同样，根表面积也随滴灌施用钾肥量的变化而变化，施钾量越大，根表面积越大，其中K4与K1、K2、K3相比达到显著差异。

2.4 甘蔗产量

表2列举了收获期不同施钾量各处理甘蔗的单茎重及每盆蔗茎收获量。从表中可以看出，滴灌条件下，4个处理的施钾量分别为常规施钾量的1/3、1/2、2/3和100%时，甘蔗产量都取得了比常规处理高的效果，其中K1、K2、K3和K4处理的单茎重分别比常规处理重0.45kg、0.55kg、0.54kg和0.57kg，增幅分别达到32.8%、40.1%、39.4%和41.6%，4个处理与常规施肥相比都达到显著差异，对滴灌施肥条件下4个处理的比较可以发现，甘蔗单茎重有随施钾量增加而增加的趋势，但4个处理间差异不显著。K1、K2、K3和K4处理的每盆蔗茎收获量则分别比常规处理的增加1.26kg、2.53kg、3.01kg和3.70kg，增幅分别达到19.2%、38.6%、45.9%和56.4%，4个处理与常规相比差异显著，而在滴灌施钾4个处理间，每盆蔗茎收获量随施钾量的增加而增加，其中K4与K1相比差异显著。

2.5 甘蔗品质分析

从表3可以看出，钾肥施用方式及施用量对蔗汁锤度及蔗汁重力纯度有显著影响，而对甘蔗蔗糖分、纤维分、蔗汁蔗糖分和还原糖等品质指标则未产生显著影响。滴灌各处理都取得了较高的甘蔗蔗糖分，达到17%以上，而常规处理的蔗糖分为17.38%，略高于K2、K3和K4，略低于K1，各处理甘蔗蔗糖分从大到小依次为：K1>常规>K2>K4>K3，但处理间无差异显著。各处理纤维分在9.81%～10.22%之间，差异不显著。常规施肥处理的蔗汁蔗糖分比滴灌施肥处理的略高，所有处理的蔗汁蔗糖分都在20%以上，但处理间没有显著差异。各处理的蔗汁还原糖都较低，在0.35%以下，但常规处理的略高于滴灌施肥处理，处理间无显著差异。从表中可以发现，滴灌处理间，随施钾量的增加，蔗汁还原糖分有下降的趋势，但4个处理间无显著差异。滴灌施肥处理的蔗汁重力纯度高于常规施肥处理，其中K3和K4与常规施肥处理相比达到显著差异。在滴灌各处理内，随施钾量的增加，蔗汁重力纯度增大，但超过20g KC1/盆后，重力纯度略有下降，4个处理间无显著差异。

表3 不同施钾量处理甘蔗品质分析

3 结论与讨论

钾素是所有生物的必需营养元素，也是植物生长发育过程中不可缺少的重要养分，能直接影响植物光合作用、呼吸作用、氮代谢、抗性等，最终影响到植物的产量和品质［10］。甘蔗属喜钾作物，土壤中K素供应状况不仅决定着甘蔗生长发育对K素的满足程度，同时也决定着施用的效果、用量、方法。杨宗飞等［11］认为，在土壤有效钾含量为125.1mg/kg及其它条件不变的情况下，甘蔗作物施用钾肥600～1200kg/hm2具有显著的增产增值的效果。董素钦［12］的研究表明，当氮、磷肥用量固定在一定量时，蔗茎产量是随着氯化钾施用量的增加而提高的，同时，氯化钾对甘蔗品质具有一定的促进作用，但施用量过多对甘蔗品质会造成不良的影响。本试验是在土壤有效钾含量较低的赤红壤上进行的，通过滴灌施肥系统施用钾肥，施用量为常规用量的1/3、1/2、2/3或100%时，甘蔗都比常规施肥获得了更高的产量，单茎重分别比常规施肥处理的增加了32.8%、40.1%、39.4%和41.6%。在滴灌条件下，每盆蔗茎产量随施用氯化钾用量的增加而增加，呈明显的梯度增长，表明在有效钾含量较低的甘蔗种植区，适度增加钾肥用量有良好的增产效果。本试验结果显示，施钾量的增加，对甘蔗品质有一定的影响，甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分、蔗汁锤度等品质指标随施钾量的增加而略有下降，但差异不显著。

肥料施用方式是影响华南赤红壤地区甘蔗生产的重要因素，无论从蔗茎长度、单茎重还是甘蔗根系来看，滴灌施肥的均显著优于常规施肥，说明滴灌施肥技术是促进甘蔗生长、提高甘蔗产量的有效措施。

滴灌施肥条件下施用钾肥对低肥力土壤上甘蔗产量和品质的影响较大，适当增加钾肥能显著提高甘蔗的产量，对甘蔗品质有一定的改善，但过量施用氮肥会造成甘蔗对氮的“奢侈吸收”，不仅使产量下降，品质也有所降低，同时还造成资源浪费和环境污染。在甘蔗生产上应用滴灌施肥技术，可以节省钾肥的施用量，滴灌条件下氮肥最适用量约为常规推荐施用量的一半，通过滴灌系统施用氮肥既有经济效益，又有环境效益。

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Effects of K Fertilization on Yield and Quality of Sugarcane under Drip Irrigation

LU Shu-hua1，2，ZHANG Cheng-1in2，DENG Lan-sheng2，HUANG Xiao-ting2，LI Xian-kun1
(1.Guangxi Institute of Botany,Guangxi Zhuang Autonomous Region and CAS,Guilin,541006,China; 2.College of Natural Resources and Environment,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

A pot experiment of p1anting sugarcane YZ00-236 under the open air was conducted to eva1uate the effect of K ferti1ization under drip irrigation with conventiona1 ferti1ization on yie1d and qua1ity of sugarcane in South China Agricu1tura1 University from 2006 to 2007.Four potassium treatments as KC1 were supp1ied through drip irrigation at rates of 10，15，20 and 30 g/pot;urea 15 g/pot each treatment.K app1ication into soi1 was 30 g/pot KC1，and urea 30 g/pot in the conventiona1 ferti1ization treatment.The resu1ts indicated that the yie1d of sugarcane，increased by 19.2%，38.6%，45.9%and 56.4%respective1y with ferti1ization under drip irrigation in comparison with the conventiona1 method.The yie1d of sugarcane increased as increasing K rate，but excessive K rate has a negative effect on sugarcane qua1ity.With ha1f dose of app1ication rate of conventiona1 method through irrigation cou1d receive 30%higher yie1d of sugarcane than the conventiona1 method.The experimenta1 resu1ts predicated that K app1ication rates can be saved under drip irrigation with the optimum rate for sugarcane production.

Sugarcane;Potassium ferti1ization under drip irrigation;Yie1d and qua1ity

杂566.106

A

1007-2624(2009）01-0012-03

2008-05-26

广东省财政厅“广东省果树综合节水节肥技术研究与示范”(F05087）；广西植物研究所基本科研业务费资助项目(桂植业09013)。

陆树华(1979-），男(壮族），广西来宾县人，助理研究员，主要从事土壤生态与节水灌溉研究。

张承林(1965-），男，博士，副教授，主要从事果树营养与灌溉施肥研究。E-mai1.c1zhang@scau.edu.cn。