氮肥运筹提升宿根蔗产量和氮素利用

单翔宇; 谢如林; 李伏生

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2020.12.011

热带作物学报 >

2020 , Vol. 41 >Issue 12: 2446 - 2453

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2020.12.011

作物栽培与生理生化

氮肥运筹提升宿根蔗产量和氮素利用

单翔宇 ¹ ,
谢如林 ² ,
李伏生 ^,¹^,^*

展开

1.广西大学农学院,广西南宁 530005
2.广西农业科学院农业资源与环境研究所,广西南宁 530007

*李伏生,E-mail: 19880066@gxu.edu.cn

单翔宇（1994—）,男,硕士研究生,研究方向：水肥资源利用。

收稿日期: 2020-01-06

要求修回日期: 2020-03-23

网络出版日期: 2020-12-25

基金资助

广西科技计划-基地和人才专项(AD17195060)

版权

收起

Nitrogen Fertilizer Management Improves Ratoon Cane Yield and Nitrogen Utilization

SHAN Xiangyu ¹ ,
XIE Rulin ² ,
LI Fusheng ^,¹^,^*

Expand

1. College of Agriculture, Guangxi University, Nanning, Guangxi 530005, China
2. Agricultural Resource and Environment Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007, China

*LI Fusheng,E-mail: 19880066@gxu.edu.cn

Received date: 2020-01-06

Request revised date: 2020-03-23

Online published: 2020-12-25

Copyright

Fold

摘要

针对我国甘蔗生产中氮肥用量高和氮肥利用率低的问题,为提高氮肥利用率,本研究以‘桂糖42号’为试验材料,研究对比5种施氮量（N₁₅₀：150 kg/hm²、N₂₂₅：225 kg/hm²、N₃₀₀：300 kg/hm²、N₃₇₅：375 kg/hm²、N₄₅₀：450 kg/hm²）和2种施氮次数（R₁：3次施入,30%氮肥作基肥、30%作分蘖肥和40%作攻茎肥;R₂：2次施入,30%氮肥作基肥和70%作攻茎肥）下宿根蔗生长、产量、含糖量以及氮素利用。结果表明：（1）蔗茎产量受施氮量影响显著,随施氮量增加,2种施氮次数的蔗茎产量均呈现递增趋势。相同施氮量下,不同施氮次数的蔗茎产量差异不显著,R₁N₃₇₅、R₁N₄₅₀、R₂N₃₇₅和R₂N₄₅₀处理甘蔗产量较高,分别为106.4、112.2、106.4和109.1 t/hm²。（2）随施氮量增加,蔗糖分先增加后减少。N₃₇₅和N₄₅₀下,R₁的蔗糖分显著高于R₂。随施氮量增加,R₁的产糖量呈先增加后无显著变化的趋势,R₂的产糖量呈先增加后减少的趋势。N₃₇₅和N₄₅₀下,R₁的产糖量显著高于R₂,R₁N₃₇₅和R₁N₄₅₀处理甘蔗含糖量较高,分别为14.95和14.58 t/hm²。（3）R₁和R₂的当季氮肥利用率分别为22%~36%和20%~32%。因此,当施氮量为375 kg/hm²,以30%基肥、30%分蘖肥和40%攻茎肥是蔗叶还田下宿根蔗的最优施氮模式。

关键词： 氮肥运筹; 甘蔗; 产量; 氮素利用率

本文引用格式

单翔宇 , 谢如林 , 李伏生 . 氮肥运筹提升宿根蔗产量和氮素利用[J]. 热带作物学报, 2020 , 41(12) : 2446 -2453 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.12.011

Abstract

In view of the problems of high nitrogen (N) amount and low N use rate in sugarcane production in China, in order to improve the nitrogen utilization rate, ‘Guitang 42’ was used as the experimental material. This study compared the growth, yield, sugar content and N utilization of ratoon sugarcane under five N rates (N₁₅₀: 150 kg/hm ², N₂₂₅: 225 kg/hm², N₃₀₀: 300 kg/hm², N₃₇₅: 375 kg/hm² and N₄₅₀: 450 kg/hm²) and two kinds of N application times (R1, three times of N application, 30% N fertilizer as basal fertilizer, 30% N fertilizer as tillering fertilizer and 40% N fertilizer as elongation fertilizer, and R2: two times of N application, 30% N fertilizer as basal fertilizer and 70% N fertilizer as elongation fertilizer). The yield of sugarcane stems was significantly affected by N application, and the yield of the two kinds of N application times showed an increasing trend with the increase of N fertilizer rate. Under the same N rate, there was no significant difference in sugarcane yield under different N application times. R₁N₃₇₅, R₁N₄₅₀, R₂N₃₇₅ and R₂N₄₅₀ had higher sugarcane yield of 106.4 t/hm², 112.2 t/hm², 106.4 t/hm² and 109.1 t/hm². Sucrose content increased firstly and then decreased with the increase of N fertilizer rate. At N₃₇₅ and N₄₅₀, the sucrose content of R₁ was significantly higher than that of R₂. With the increase of N fertilizer rate, the sugar yield of R₁ increased firstly and then did not significantly change, and the sugar yield of R₂ showed a trend of first increase and then decrease. At N₃₇₅ and N₄₅₀, the sugar yield of R₁ was significantly higher than that of R₂. R₁N₃₇₅ and R₁N₄₅₀ had higher sugar yield of 14.95 t/hm² and 14.58 t/hm². The N fertilizer recovery fraction of R₁ and R₂ was 22%-36% and 20%-32%, respectively. Thus the best nitrogen application mode was N fertilizer rate of 375 kg/hm² with 30% N fertilizer as basal fertilizer, 30% N fertilizer as tillering fertilizer and 40% N fertilizer as elongation fertilizer for ratoon sugarcane production under the condition of returning sugarcane leaves to the field.

Key words： nitrogen management; sugarcane; yield; nitrogen utilization

中国甘蔗主要种植在旱坡地,土壤保水保肥能力差,每年雨季都会冲刷掉土壤养分,造成化肥利用率很低^[1]。秸秆还田能有效减少地表径流,缓解土壤侵蚀和土壤养分流失^[2],对甘蔗增产和养分利用效率的提高有积极作用^[3]。蔗叶还田后蔗叶中的氮素仅有5%被当季植物吸收利用,更多用于培肥地力^[4],连续秸秆还田10~15年后可减少15%氮肥用量^[5]。此外,蔗叶还田对杂草生长的抑制也有一定作用。

施用氮肥对甘蔗分蘖、有效茎数和单茎质量等有促进作用,并提高甘蔗产量^[6]。在广西蔗区氮肥用量普遍较高,一般尿素用量为500~ 700 kg/hm²,但被植株吸收利用的只有25%~35%,甚至更少^[7]。适量施氮能提高甘蔗产量和改善甘蔗品质,而过量施氮不仅增产效果不明显,甚至还导致甘蔗品质下降^[8,9]。有关甘蔗生育时期施氮次数目前存在争议。有人认为甘蔗氮肥按基肥、分蘖肥和攻茎肥施用对甘蔗生理生化性状有积极的影响,能持久保持较强的生理优势,利于提高甘蔗产量^{[10,11,12,13]}。但另有研究表明,2次或1次施氮有利于蔗茎产量的形成和蔗茎蔗糖分的积累,从而提高蔗茎产量和蔗糖分^[14,15]。

目前有关蔗叶还田下氮肥运筹对宿根蔗氮素利用的影响少见报道,且不同地区氮肥用量不同,施氮次数也存在争议。因此,研究蔗叶还田条件下合理的氮肥施用技术,对宿根蔗生长和氮素利用有重要意义。本文研究了在蔗叶还田条件下氮肥运筹对宿根蔗生长、产量、含糖量和氮素利用的影响,以期获得提高宿根蔗产量、含糖量和氮肥利用率的最优施氮模式。

1 材料与方法

1.1 材料

田间试验于2018年3月至2019年1月在广西金光农场友谊分场试验基地进行。供试土壤为赤红壤,试验前0~20 cm土壤主要理化性质：容重1.31 g/cm³、pH 6.63、有机质15.4 g/kg、全氮（N）1.31 g/kg、碱解N 78.9 mg/kg、速效磷（P）61.9 mg/kg和速效钾（K）157.8 mg/kg。供试甘蔗品种为广西农业科学院甘蔗研究所选育的‘桂糖42号’。

1.2 方法

1.2.1 试验设计以不施N处理（CK）作为对照,设5种氮肥用量,N₁₅₀：150 kg/hm²、N₂₂₅：225 kg/hm²、N₃₀₀：300 kg/hm²、N₃₇₅：375 kg/hm²、N₄₅₀：450 kg/hm²,以及2种施氮次数,R₁：分3次施入,30%氮肥作基肥、30%作分蘖肥和40%作攻茎肥;R₂：分2次施入,30%氮肥作基肥和70%作攻茎肥,如表1。试验共11个处理,分别为CK、R₁N₁₅₀、R₁N₂₂₅、R₁N₃₀₀、R₁N₃₇₅、R₁N₄₅₀、R₂N₁₅₀、R₂N₂₂₅、R₂N₃₀₀、R₂N₃₇₅和R₂N₃₇₅,每个处理设4个重复小区,随机区组设计。每小区种植甘蔗5行,行长15 m,行距1.2 m,小区面积90 m²,试验区面积3600 m²。各处理均施P₂O₅ 90 kg/hm²和K₂O 225 kg/hm²作为基肥。氮肥用尿素（N 46%）,磷肥用钙镁磷肥（P₂O₅ 18%）,钾肥用氯化钾（K₂O 60%）。

表1 不同处理氮肥施用方案

Tab. 1 Nitrogen application plan in different treatments

处理 Treatment	施氮量N rate/(kg·hm^-2)
处理 Treatment	基肥 Basal fertilizer	分蘖肥 Tillering fertilizer	攻茎肥 Elongation fertilizer	总用量 Total
CK	0	0	0	0
R₁N₁₅₀	45	45	60	150
R₁N₂₂₅	67.5	67.5	90	225
R₁N₃₀₀	90	90	120	300
R₁N₃₇₅	112.5	112.5	150	375
R₁N₄₅₀	135	135	180	450
R₂N₁₅₀	45	0	105	150
R₂N₂₂₅	67.5	0	157.5	225
R₂N₃₀₀	90	0	210	300
R₂N₃₇₅	112.5	0	262.5	375
R₂N₄₅₀	135	0	315	450

1.2.2 田间管理前一年种植的甘蔗收获后遗留的全部蔗叶直接覆盖于蔗田垄间。2018年3月2日宿根蔗所有处理全部磷肥（P₂O₅ 90 kg/hm²）和钾肥（K₂O 225 kg/hm²）,各施氮处理中30%尿素作基肥施用。4月30日R₁追施30%尿素作分蘖肥,6月28日R₁追施40%尿素以及R₂追施70%尿素作攻茎肥,各施肥方案均采用撒施方式将肥料直接施于蔗田土壤中,每次施肥后进行灌溉。其他农业措施按大田生产进行。11月中旬因遭受台风暴雨,甘蔗部分倒伏,后扶起。2019年1月6日按原料蔗收获标准测定各小区蔗茎产量。

1.2.3 植株样品采集与分析在成熟期采集植株样品,每个小区随机取5株,重复4次,共取样20株。在现场测定株高,茎径和单茎质量,并用便携式锤度计测定蔗汁糖锤度。植物样品带回实验室后,放入烘箱中,在105 ℃下杀青30 min,60 ℃下烘干至恒质量,粉碎后备用。

株高：用钢卷尺测定甘蔗基部到蔗茎顶端处高度。

茎径：用游标卡尺测定蔗茎基部的直径。

单蔗茎质量：单蔗茎用电子称称其质量。

甘蔗糖分：用便携式锤度计测定甘蔗上、中、下部蔗汁糖锤度,蔗汁蔗糖分(%)=糖锤度(%)×1.025-7.703。

蔗茎和叶片氮含量用H₂SO₄-H₂O₂消化后,用半微量蒸馏法测定。

收获期甘蔗叶片氮吸收量(kg/hm²)=单位面积叶片干质量×叶片含氮量。

蔗茎氮吸收量(kg/hm²)=单位面积蔗茎干质量×蔗茎含氮量。

总氮吸收量（kg/hm²）为收获期甘蔗叶片氮吸收量和蔗茎氮吸收量之和。

1.2.4 氮肥利用率和利用效率的计算当季氮肥利用率（NRF）、氮肥农学利用效率（NAE）和氮肥偏生产力（NPFP）的计算参照黄振瑞等^[16]以及巨晓棠和张福锁^[17]的方法。

NRF = (施氮区植株总氮吸收量-无氮区植株总氮吸收量)/施氮量×100%

NAE (kg/kg) = (施氮区产量-无氮区产量)/施氮量

PFPN(kg/kg)=施氮区产量/施氮量

1.3 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2010进行整理和作表,并用IBM SPSS 24.0进行方差分析。不同处理各指标采用Duncan’s法作多重比较,差异显著性水平P<0.05。

2 结果与分析

2.1 氮肥运筹对宿根蔗生长的影响

甘蔗单位面积产量由单位面积的有效茎数和单蔗茎质量获得。由表2可知,宿根蔗株高、有效茎数、蔗茎直径（茎径）和单蔗茎质量均随施氮量增加而增加。R₁（3次施氮）下,N₄₅₀的株高最高,为409.0 cm,显著高于其他施氮量和对照（CK）,比CK提高62.9 cm,而R₂（2次施氮）下各施氮量株高之间的差异不显著,但均显著高于CK。相同施氮量下,R₂株高均高于R₁。说明较多的氮肥作攻茎肥可促进甘蔗伸长,株高增高。

表2 氮肥运筹下宿根蔗生长情况

Tab. 2 Growth of stubble cane under nitrogen fertilizer management

处理 Treatment	株高 Plant height/cm	有效茎数 Effective stem number	蔗茎直径 Stem diameter/cm	单蔗茎鲜质量 Fresh stem mass/kg	干物质质量 Dry matter mass/g
CK	339.8±3.8^c	43096±178^e	2.49±0.03^f	2.26±0.06^e	459.7±7.3^e
R₁N₁₅₀	341.8±7.4^c	43342±401^e	2.65±0.05^bcde	2.29±0.01^de	463.5±4.3^e
R₁N₂₂₅	350.0±11.7^c	45997±391^d	2.72±0.04^abcd	2.41±0.05^bcd	504.3±7.2^bc
R₁N₃₀₀	352.8±11.2^c	47508±316^c	2.75±0.05^abc	2.45±0.06^abc	503.5±1.2^bc
R₁N₃₇₅	363.5±6.0^bc	49101±543^b	2.76±0.04^ab	2.55±0.03^ab	527.0±2.8^a
R₁N₄₅₀	409.0±0.6^a	50980±317^a	2.79±0.03^a	2.59±0.05^a	525.4±6.6^a
R₂N₁₅₀	381.8±18.2^ab	43546±366^e	2.53±0.05^ef	2.33±0.04^cde	479.7±1.6^d
R₂N₂₂₅	383.3±6.8^ab	46078±330^d	2.56±0.04^ef	2.46±0.05^abc	494.8±4.1^cd
R₂N₃₀₀	387.0±10.1^ab	45343±2585^d	2.60±0.05^def	2.55±0.04^ab	518.5±4.2^ab
R₂N₃₇₅	397.8±7.7^a	49142±401^b	3.61±0.05^def	2.55±0.04^ab	523.6±4.3^a
R₂N₄₅₀	411.5±6.7^a	49460±321^b	2.63±0.03^cdef	2.60±0.04^a	512.4±7.6^ab

	注: 表中数值为平均值±标准误, 同列数据后的不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Notes: The values in table were mean ± standard errors. Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).

R₁下,各施氮处理有效茎数之间的差异显著,N₄₅₀、N₃₇₅、N₃₀₀和N₂₂₅有效茎数显著高于N₁₅₀和CK,以N₄₅₀的有效茎数最高,为50980条/hm²。R₂下,N₄₅₀和N₃₇₅的有效茎数较高,为49460条/hm²和49142条/hm²,显著高于N₃₀₀、N₂₂₅、N₁₅₀和CK,且N₃₇₅和N₃₀₀的有效茎数显著高于N₁₅₀和CK。N₄₅₀和N₃₀₀下,R₁有效茎数显著高于R₂,其他氮肥用量下,R₁与R₂有效茎数之间的差异不显著,且R₁N₃₇₅与R₂N₄₅₀无显著差异。R₁N₄₅₀有效茎数最高,比CK提高7884条/hm²,其次是R₂N₄₅₀、R₂N₃₇₅和R₁N₃₇₅,分别比CK提高6364、6046和6005条/hm²。

R₁下,各施氮量茎径均高于CK,N₄₅₀茎径显著高于N₁₅₀和CK,R₂下各施氮量茎径之间的差异不显著。N₂₂₅、N₃₀₀、N₃₇₅和N₄₅₀下,R₁茎径显著高于R₂。R₁N₄₅₀茎径最高,为2.79 cm,比CK提高了0.30 cm。

R₁下,N₄₅₀的单蔗茎鲜质量显著高于N₂₂₅、N₁₅₀和CK,且N₃₇₅和N₃₀₀的单蔗茎鲜质量显著高于N₁₅₀和CK。R₂下,N₄₅₀单蔗茎鲜质量显著高于N₂₂₅、N₁₅₀和CK,且N₃₇₅和N₃₀₀单蔗茎鲜质量显著高于N₁₅₀和CK。相同施氮量下R₁单蔗茎鲜质量与R₂之间的差异不显著。R₁N₄₅₀和R₂N₄₅₀单蔗茎鲜质量较高,分别为2.60 kg和2.59 kg,其次为R₁N₃₇₅、R₂N₃₇₅和R₂N₃₀₀。

R₁下,N₄₅₀和N₃₇₅干物质质量显著高于其他施氮处理和CK,N₃₀₀和N₂₂₅的干物质质量显著高于N₁₅₀和CK。R₂下,N₄₅₀、N₃₇₅和N₃₀₀的干物质质量显著高于N₂₂₅、N₁₅₀和CK,N₂₂₅和N₁₅₀的干物质质量显著高于CK。N₁₅₀施氮量下R₂干物质质量显著高于R₁,其他施氮量下,不同施氮次数之间的单蔗茎干质量差异不显著。

因此,较多的氮肥作为攻茎肥可促进甘蔗伸长,株高增高,在高施氮量下,3次施氮更有利于提高甘蔗有效茎数。蔗茎质量和干物质质量受施氮量的影响较大,而受施氮次数的影响不显著。

2.2 氮肥运筹对宿根蔗产量和含糖量的影响

由表3可见,相同施氮次数下,N₃₇₅和N₄₅₀的宿根蔗产量显著高于其他氮肥用量和CK,且N₃₀₀和N₂₂₅的产量显著高于N₁₅₀和CK。相同施氮量下,不同施氮次数之间的宿根蔗产量差异不显著。与CK相比,除R₁N₁₅₀和R₂N₁₅₀增产效果不显著,其它施氮处理宿根蔗产量增加13.8%~ 35.7%。R₁N₄₅₀、R₂N₄₅₀、R₁N₃₇₅和R₂N₃₇₅产量较高,分别为112.23、109.10、106.43和106.41 t/hm²。

表3 氮肥运筹下宿根蔗产量和产糖量

Tab. 3 Stubble cane yield and sugar yield under nitrogen fertilizer management

处理Treatment	产量Yield/(t·hm^-2)	增产率Increase rate/%	蔗糖分Sucrose/%	产糖量Sugar yield/(t·hm^-2)
CK	82.70±0.59^c	-	12.28±0.04^ef	10.16±0.04^g
R₁N₁₅₀	84.46±1.35^c	2.12	12.60±0.10^de	10.56±0.10^f
R₁N₂₂₅	94.13±1.38^b	13.82	12.75±0.15^de	12.00±0.10^e
R₁N₃₀₀	98.94±1.14^b	19.63	13.31±0.15^bc	13.17±0.09^bc
R₁N₃₇₅	106.43±2.04^a	28.69	14.04±0.23^a	14.95±0.16^a
R₁N₄₅₀	112.23±1.21^a	35.71	12.99±0.13^cd	14.58±0.09^a
R₂N₁₅₀	86.33±3.24^c	4.40	12.39±0.15^ef	10.70±0.23^f
R₂N₂₂₅	96.15±1.19^b	16.27	12.95±0.17^cd	12.46±0.09^de
R₂N₃₀₀	98.18±4.36^b	18.72	13.64±0.30^ab	13.40±0.34^b
R₂N₃₇₅	106.41±1.50^a	28.67	12.03±0.12^f	12.80±0.10^cd
R₂N₄₅₀	109.10±1.23^a	31.92	11.34±0.22^g	12.37±0.08^de

	注: 表中数值为平均值±标准误, 同列数据后的不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Notes: The values in table were mean ± standard errors. Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).

R₁下,N₃₇₅蔗糖分显著高于其他氮肥用量和CK,N₃₀₀蔗糖分显著高于N₂₂₅、N₁₅₀和CK,N₄₅₀蔗糖分显著高于CK。R₂下,N₃₀₀蔗糖分显著高于其他氮肥用量和CK,N₂₂₅蔗糖分显著高于N₃₇₅、N₄₅₀、N₁₅₀和CK,N₄₅₀蔗糖分较CK降低,差异显著。N₃₇₅和N₄₅₀下,R₁的蔗糖分显著高于R₂,其他氮肥用量下,不同施氮次数之间的蔗糖分差异不显著。R₁N₃₇₅的蔗糖分最高,为14.04%,R₂N₄₅₀的蔗糖分最低,为11.34%,低于CK。

R₁下,各施氮量均显著高于CK,N₃₇₅和N₄₅₀的含糖量显著高于其他氮肥用量。R₂下,N₃₀₀的含糖量显著高于其他氮肥用量和CK,且N₂₂₅、N₃₇₅和N₄₅₀显著高于N₁₅₀和CK,N₁₅₀的含糖量显著高于CK。N₃₇₅和N₄₅₀下,R₁的含糖量显著高于R₂,其他氮肥用量下不同施氮次数之间的含糖量差异不显著。R₁N₃₇₅和R₁N₄₅₀含糖量最高,分别为14.95和14.58 t/hm²,其次为R₂N₃₀₀和R₁N₃₀₀。

因此,甘蔗产量受施氮量的影响较大,且较多氮肥在伸长期施入不利于甘蔗糖分的积累,进而影响甘蔗含糖量。

2.3 氮肥运筹对宿根蔗氮含量和吸收量的影响

2.3.1 氮含量由表4可见,甘蔗各部位氮含量和吸收量均随施氮量增加而增加。R1下,N₄₅₀的叶片含氮量显著高于N₁₅₀和CK,且N₃₇₅叶片含氮量显著高于CK。R₂下,各施氮量叶片含氮量之间的差异不显著。相同施氮量下,不同施氮次数叶片含氮量之间的差异不显著。R₁N₄₅₀叶片氮含量最高,为12.8 g/kg。

表4 氮肥运筹下宿根蔗氮含量和吸收量

Tab. 4 Nitrogen content and absorption of stubble cane under nitrogen fertilizer management

处理Treatment	氮含量N content/(g·kg^-1)		氮吸收量N uptake/(kg·hm^-2)
处理Treatment	叶片Leaf	蔗茎Stem	叶片Leaf	蔗茎Stem	总量Total
CK	10.7±0.2^c	10.0±0.1^d	66.63±0.78^e	146.1±3.9^f	212.7±4.7^g
R₁N₁₅₀	11.4±0.3^bc	11.8±0.8^bcd	70.56±0.17^d	175.7±0.8^e	246.2±0.9^f
R₁N₂₂₅	11.6±0.4^abc	13.1±0.6^abc	75.29±0.91^abc	217.8±4.5^d	293.1±5.4^de
R₁N₃₀₀	11.8±0.1^abc	13.4±0.4^abc	76.34±1.72^ab	234.0±5.7^c	310.2±11.4^cd
R₁N₃₇₅	12.5±0.6^ab	13.6±0.1^abc	77.21±1.09^ab	257.1±3.0^b	334.3±5.1^ab
R₁N₄₅₀	12.8±0.9^a	14.1±0.03^a	78.76±1.11^a	273.7±5.3^a	352.4±6.4^a
R₂N₁₅₀	11.4±0.3^bc	11.4±0.4^cd	70.05±0.84^de	173.5±3.0^e	243.5±3.8^f
R₂N₂₂₅	11.4±0.2^bc	12.5±0.04^abc	71.90±0.46^cd	212.5±4.3^d	284.4±4.8^e
R₂N₃₀₀	12.0±0.4^abc	13.4±0.1^abc	70.85±1.40^d	232.4±3.6^c	303.3±6.1^de
R₂N₃₇₅	12.1±0.5^abc	13.7±0.02^abc	71.37±1.44^d	257.5±4.0^b	328.9±7.5^bc
R₂N₄₅₀	12.2±0.2^abc	13.9±0.1^ab	73.86±1.79^bcd	268.1±4.1^ab	342.0±12.3^ab

	注: 表中数值为平均值±标准误, 同列数据后的不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Notes: The values in table were mean ± standard errors. Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).

R₁下,N₄₅₀的蔗茎含氮量显著高于N₁₅₀和CK,且N₃₇₅、N₃₀₀和N₂₂₅蔗茎含氮量显著高于CK。R₂下,N₄₅₀的蔗茎含氮量显著高于N₁₅₀和CK,且N₃₇₅、N₃₀₀和N₂₂₅蔗茎含氮量显著高于CK。相同施氮量下,不同施氮次数蔗茎含氮量之间的差异不显著。R₁N₄₅₀蔗茎含氮量最高,为14.1 g/kg,其次为R₂N₄₅₀。

2.3.2 氮吸收量 R₁下,N₄₅₀、N₃₇₅、N₃₀₀和N₂₂₅的叶片氮吸收量显著高于N₁₅₀和CK,且N₁₅₀叶片氮吸收量显著高于CK。R₂下,各氮肥用量叶片氮吸收量之间的差异不显著,除N₁₅₀外均显著高于CK。N₃₀₀、N₃₇₅和N₄₅₀下,R₁叶片氮吸收量显著高于R₂。R₁N₄₅₀叶片氮吸收量最高,为78.76 kg/hm²,其次为R₁N₃₇₅和R₁N₃₀₀。

R₁下,各施氮量处理蔗茎氮吸收量之间的差异显著,且均显著高于CK。R₂下N₃₇₅和N₄₅₀蔗茎氮吸收量之间的差异不显著,但均显著高于N₃₀₀、N₂₂₅、N₁₅₀和CK,且其他氮肥用量处理蔗茎氮吸收量之间的差异显著,均显著高于CK。相同施氮量下,不同施氮次数蔗茎氮吸收量之间的差异不显著。R₁N₄₅₀蔗茎氮吸收量最高,为273.7 kg/hm²,其次为R₂N₄₅₀。

R₁下,N₄₅₀和N₃₇₅总氮吸收量显著高于N₃₀₀、N₂₂₅、N₁₅₀和CK,N₃₀₀和N₂₂₅总氮吸收量显著高于N₁₅₀和CK,N₁₅₀总氮吸收量显著高于CK。R₂下,N₄₅₀和N₃₇₅的总氮吸收量显著高于N₃₀₀、N₂₂₅、N₁₅₀和CK,N₃₀₀和N₂₂₅总氮吸收量显著高于N₁₅₀和CK,N₁₅₀总氮吸收量显著高于CK。N₄₅₀施氮量下,R₁总氮吸收量显著高于R₂,其他施氮量下,不同施氮次数总氮吸收量之间的差异不显著。以R₁N₄₅₀总氮吸收量较高,为352.4 kg/hm²。

2.4 氮肥运筹对宿根蔗氮素利用的影响

由表5可见,R₁下,N₂₂₅的当季氮肥利用率显著高于其他氮肥用量处理,N₃₀₀、N₃₇₅和N₄₅₀的当季氮肥利用率显著高于N₁₅₀。R₂下,N₂₂₅和N₃₇₅的当季氮肥利用率显著高于N₄₅₀和N₁₅₀,N₃₀₀和N₄₅₀的当季氮肥利用率显著高于N₁₅₀。N₂₂₅、N₃₀₀和N₄₅₀下,R₁的当季氮肥利用率显著高于R₂。

表5 氮肥运筹下宿根蔗氮素利用

Tab. 5 Nitrogen use of stubble cane under nitrogen fertilizer management

处理Treatment	当季氮肥利用率NRF/%	氮肥农学利用效率NAE/(kg·kg^-1)	氮肥偏生产力PFPN/(kg·kg^-1)
R₁N₁₅₀	22.34±0.62^e	11.71±0.98^c	563.0±9.0^a
R₁N₂₂₅	35.73±0.41^a	50.78±6.15^b	418.3±6.2^b
R₁N₃₀₀	32.49±0.82^b	54.12±3.80^ab	329.8±3.8^c
R₁N₃₇₅	32.43±0.36^b	63.27±5.44^ab	283.8±5.4^d
R₁N₄₅₀	31.05±0.42^bc	65.63±2.69^a	249.4±2.7^e
R₂N₁₅₀	20.55±0.55^f	24.23±1.60^c	575.6±21.6^a
R₂N₂₂₅	31.87±0.13^bc	59.80±5.30^ab	427.4±5.3^b
R₂N₃₀₀	30.18±0.52^cd	51.62±4.53^ab	327.3±14.5^c
R₂N₃₇₅	30.97±0.59^bc	63.23±4.01^ab	283.8±4.0^d
R₂N₄₅₀	28.72±0.34^d	58.66±2.72^ab	242.4±2.7^e

	注: 表中数值为平均值±标准误, 同列数据后的不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Notes: The values in table were mean ± standard errors. Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).

R₁下,N₄₅₀的氮肥农学利用效率显著高于N₂₂₅与N₁₅₀,且N₃₇₅、N₃₀₀和N₂₂₅的氮肥农学利用效率显著高于N₁₅₀。R₂下,N₄₅₀、N₃₇₅、N₃₀₀和N₂₂₅氮肥农学利用效率之间差异不显著,但均显著高于N₁₅₀。相同施肥量下,不同施氮次数氮肥农学利用效率之间的差异不显著。

相同施氮次数下,氮肥偏生产力随施氮量的增加而降低,且各施氮量处理氮肥偏生产力之间的差异显著。相同施肥量下,不同施氮次数氮肥偏生产力之间的差异不显著。

3 讨论

3.1 氮肥运筹对宿根蔗生长的影响

株高、蔗茎直径（茎径）、单蔗茎质量可直接反映甘蔗生长情况,干物质积累量也是衡量植物有机物和养分积累的重要指标,干物质积累量越多说明植物长势越好。甘蔗伸长期是甘蔗生长的关键时期,对光、温、水、肥需求达到高峰,对氮肥需求量占全部生育期的50%以上,保证伸长期养分供应充足,可有效促进甘蔗生长、增粗,对甘蔗产量提高具有重要意义^[18]。本试验随施氮量的增加,株高、有效茎数、茎径、单蔗茎质量和干物质质量增加,2次施氮下甘蔗株高高于3次施氮,与谢金兰等^[19]的结果相同。施肥量低于300 t/hm²时,2次施氮单蔗茎质量更高。单位面积有效茎数是影响甘蔗产量的重要指标,而分蘖率对有效茎数的形成影响较大。有研究指出,分蘖率与氮素水平呈正相关^[20]。在一定氮肥用量范围内,分蘖期施用氮肥确有提高甘蔗分蘖率的作用,而施用量过大则会导致无效分蘖过多,降低成茎率^[19]。本研究结果表明,施用氮肥对甘蔗有效茎数影响较大,且高施氮量下3次施氮对有效茎数的提升效果更佳。

3.2 氮肥运筹对宿根蔗产量和含糖量的影响

实现高产高糖是甘蔗生产中最受关注的问题,而合理施肥是甘蔗获得高产高糖的有效途径。在一定氮肥用量范围内,甘蔗产量随着施氮量的增加而增加^[8,9]。本研究N₁₅₀对产量提升效果不明显,主要是由于蔗叶C/N比较高,蔗叶分解过程中微生物对氮素的竞争导致植物供氮不足^[21,22],有研究报道,蔗叶还田下施用氮肥80 kg/hm²时,甘蔗产量有所下降^[23]。本研究甘蔗产量以R₁N₄₅₀处理最高,与前人结果基本一致^[12]。高氮量下将氮肥分3次施入的甘蔗产量最高,低氮量和中氮量的2次施氮增产效果也较好。而蔗糖分受施氮量和施氮次数的影响显著,梁计南等^[14]发现,在相同施氮量下,后期重施氮肥对甘蔗后期生长有利,但前期缺氮所造成的损失,不利于甘蔗糖分积累。有报道指出,中后期施用氮肥有利于促进蛋白质合成,同时会消耗大量碳水化合物,不利于提高蔗糖含量^[13,24]。本研究表明,在一定氮肥用量范围内,施用氮肥有利于提高甘蔗含糖量,施氮量375 t/hm²下,3次施氮的效果最佳,与2次施氮相比,3次施氮更有利于提高甘蔗含糖量。

因此,蔗叶还田下应调整施氮比例,增加基肥和分蘖肥比重,保证甘蔗生长早期氮素供应充足,可减少蔗叶分解时微生物争氮对甘蔗生长的影响,促进甘蔗早分蘖、早生长,充分利用生长前期充沛的雨水促进甘蔗快速伸长,在干旱蔗区尤其应当推广。

3.3 氮肥运筹对宿根蔗氮素利用效率的影响

氮素对甘蔗分蘖、有效茎数和单蔗茎质量等都有一定的促进作用,是影响甘蔗生长发育和产量形成的重要元素^[6]。本试验甘蔗地上部氮吸收量与施氮量成正比。有研究指出,甘蔗生长前期吸收的氮素大部分储存在蔗叶中,伸长期为保证蔗茎快速生长,储存在甘蔗中的氮素大量向蔗叶转移,提高了蔗茎中氮素含量占全株氮含量的比重^[25]。本研究表明,甘蔗各部位氮素积累量随施氮量的增加而增加,增加施氮量更有利于氮素向蔗茎分配。

当季氮肥利用率、氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力是反应氮肥效果和作物对氮肥利用的重要指标。我国主要粮食作物当季氮肥利用率在25%~30%,高产农田更低^[26]。本试验甘蔗当季氮肥利用率在20%~36%,除150 kg/hm²外,随施氮量的增加,当季氮肥利用率呈现递减趋势,3次施氮比2次施氮有利于提高氮肥利用率,主要是由于施肥初期尿素中的氮释放迅速,受降雨和环境影响较大,释放出的硝态氮、铵态氮未被植物直接吸收利用,增加了铵态氮的挥发和硝态氮随水淋溶的风险^[27],而3次施氮保证各时期氮素供应均处于较高水平,使植物吸收的氮素多于2次施氮。氮肥偏生产力随施氮量的增加而降低。2次施氮下,N₃₇₅氮肥农学利用效率最高,而N₄₅₀下降,说明2次施氮下施肥量超过375 t/hm²时增施氮肥对甘蔗增产效果降低。3次施氮下,适当减少施氮量有利于提高甘蔗氮肥利用率、减少氮素损失、降低农业氮肥施用对环境的影响,这与前人研究结果相似^[28]。

4 结论

本研究表明,甘蔗株高、有效茎数、茎径、单蔗茎质量和干物质积累量受施氮量的影响较大,R₁N₄₅₀各项指标均最高。在一定氮肥用量范围内,施用氮肥可增加甘蔗产量,提高甘蔗糖分,且3次施氮更有利于蔗糖积累,R₁N₃₇₅蔗糖分最高,为14.04%,R₁N₃₇₅、R₁N₄₅₀、R₂N₃₇₅和R₂N₄₅₀处理甘蔗产量较高,分别106.43、112.23、106.41和109.10 t/hm²;R₁N₃₇₅和R₁N₄₅₀含糖量较高,分别为14.95和14.58 t/hm²。3次施氮处理当季氮肥利用率在22%~36%,而2次施氮处理当季氮肥利用率在20%~32%,相同施氮量下,3次施氮当季氮肥利用率较2次施氮提高了1.46%~3.68%。综上所述,施氮量为375 kg/hm²,分3次施入（30%基肥、30%分蘖肥、40%攻茎肥）,既保证甘蔗高产高糖,又使氮素利用率较高,是蔗叶还田下宿根蔗的最优施氮模式。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

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摘要

本文引用格式

Abstract

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

表1 不同处理氮肥施用方案

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 氮肥运筹对宿根蔗生长的影响

表2 氮肥运筹下宿根蔗生长情况

2.2 氮肥运筹对宿根蔗产量和含糖量的影响

表3 氮肥运筹下宿根蔗产量和产糖量

2.3 氮肥运筹对宿根蔗氮含量和吸收量的影响

表4 氮肥运筹下宿根蔗氮含量和吸收量

2.4 氮肥运筹对宿根蔗氮素利用的影响

表5 氮肥运筹下宿根蔗氮素利用

3 讨论

3.1 氮肥运筹对宿根蔗生长的影响

3.2 氮肥运筹对宿根蔗产量和含糖量的影响

3.3 氮肥运筹对宿根蔗氮素利用效率的影响

4 结论

参考文献

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1 材料与方法

1.1 材料

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1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 氮肥运筹对宿根蔗生长的影响

表2 氮肥运筹下宿根蔗生长情况

2.2 氮肥运筹对宿根蔗产量和含糖量的影响

表3 氮肥运筹下宿根蔗产量和产糖量

2.3 氮肥运筹对宿根蔗氮含量和吸收量的影响

表4 氮肥运筹下宿根蔗氮含量和吸收量

2.4 氮肥运筹对宿根蔗氮素利用的影响

表5 氮肥运筹下宿根蔗氮素利用

3 讨论

3.1 氮肥运筹对宿根蔗生长的影响

3.2 氮肥运筹对宿根蔗产量和含糖量的影响

3.3 氮肥运筹对宿根蔗氮素利用效率的影响

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