含硅復合肥不同用量對甘蔗產量及糖分的影響

艾 靜，刀靜梅，趙 勇，楊紹林，羅志強，鄧 軍*

[1.云南省農業科學院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室，云南開遠 661699；2.農業農村部甘蔗生物學與遺傳育種重點實驗室（云南），云南開遠 661699；3.耿馬南華糖業有限公司，云南耿馬677500]

甘蔗是我國重要的糖料作物，目前在甘蔗生產中重視氮、磷、鉀肥的施用，對其他營養元素的施用關注相對較少。隨著氮、磷、鉀肥價格不斷上漲，尋找新的肥料產品來增加甘蔗產量、提高種蔗效益已迫在眉睫。硅作為地殼中第二大元素，近年來受到越來越多學者的關注，作物生產中施用硅肥大有裨益。硅元素約占土壤物質組成的25%，主要分布在土壤液體和土體中，其儲備量大，但大多屬于難溶性的硅化物，難以被作物吸收利用[1-2]，只有少部分溶解在土壤中的單硅酸能被作物利用[3]。同時，硅肥能為作物提供硅營養，調節土壤中氮、磷、鉀等養分供給，增加作物抗非生物脅迫及生物脅迫的能力[4-7]，被認為是植物繼氮、磷、鉀之后的第四營養元素。我國硅肥資源豐富，土壤需施硅的面積大，硅肥的開發和應用在我國農業發展中有較大潛力[3,8]。

甘蔗是一種喜硅作物，一個生長季，甘蔗能從土壤獲取70～800 kg·hm-2有效硅[9]。作物生產中施用硅肥能夠迅速補充土壤中硅含量，有效提升植株對其他營養元素的吸收，同時硅進入植株后能形成機械屏障，沉積于細胞壁與角質層之間，形成角質雙硅層，提高作物抵抗逆境的能力，有效調節葉片氣孔運動，減少蒸騰作用，促進根系發育，增強抗倒伏[10]、抗旱[11-13]、抗寒[11]、抗病蟲害能力[12-15]，促進光合作用，促進糖分合成，對甘蔗增產效果顯著[16]。林兆里等研究表明硅肥能顯著提升甘蔗植株硅含量，增強甘蔗植株對條螟的抗性，有效降低甘蔗條螟發生危害，促進甘蔗增產增收，在甘蔗螟蟲防控中發揮重要作用[15]。瞿翔等研究表明施用硅肥能顯著改善玉米田土壤理化特性，提高玉米葉片葉綠素含量和光合作用，提高玉米產量和品質[17]。孫玉華研究表明硅肥能夠顯著提高水稻分蘗數，提高葉片葉綠素含量，增加水稻產量，明顯提高水稻生產的綜合效益[18]。顧躍等研究表明硅肥的施用可以降低鹽脅迫下狗牙根草葉中脯氨酸、電解質滲出率和根中Na+含量，同時增加葉片中葉綠素、相對含水量及根干重、根中K+含量，施加硅肥能提高甘蔗對鹽脅迫的適應能力[19]。目前，部分學者已經開展了硅肥對甘蔗產量及糖分影響的研究，表明施加硅肥對甘蔗增產增糖有益，但硅肥對甘蔗其他農藝性狀的影響規律尚無統一意見。因此，為探明施用硅肥對甘蔗農藝性狀的影響規律，為指導合理施用硅肥、促進甘蔗增產增收、提高經濟效益提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料甘蔗品種為新臺糖25號。有機硅水溶緩釋肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)∶m(Si)=25∶15∶10∶3，總養分≥50%，含3%全量硅]，以下簡稱“硅肥”；配方復合肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=26∶12∶6，總養分≥44%]，以下簡稱“44%復合肥”；配方復合肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=10∶12∶6，總養分≥28%]，以下簡稱“28%復合肥”。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗方案設計

每試驗點設3 個處理：施用硅肥975 kg·hm-2為試驗處理T1，施用硅肥1 125 kg·hm-2為試驗處理T2，施用44%復合肥1 200 kg·hm-2為甘蔗宿根常規施肥試驗對照組CK1，施用28%復合肥1 800 kg·hm-2為甘蔗新植常規施肥試驗對照組CK2。硅肥由河北硅谷肥業有限公司提供，44%或28%配方復合肥由云南紫辰農業發展有限公司提供。甘蔗硅肥試驗在云南省景谷傣族彝族自治縣永平鎮和鎮康縣南傘鎮實施，每個鎮均開展新植試驗和宿根施肥試驗。試驗處理及供試地點地理信息見表1，供試蔗區土壤理化性質見表2。

表1 試驗設計及供試區域地理信息

表2 供試蔗區土壤（0～30 cm）基本理化性質

1.2.2 植株形態及產量調查

春植，常規栽培管理，按照不同施肥處理進行施肥管理，甘蔗試驗示范采取田間實收各施肥處理的甘蔗并現場稱重，計算實測產量。甘蔗株高、莖徑、有效莖、田間錘度測定參照《全國糖料高產創建示范片測產驗收辦法》（農業部農辦發〔2010〕104 號）進行適當調整，每個施肥處理收集3 次重復數據，測定方法如下：

株高：選擇不靠邊行2～3行，用塔尺連續測量20株甘蔗株高，計算平均株高（cm）。

莖徑：選擇不靠邊行2～3 行，選取甘蔗中間位置，采用游標卡尺連續測量20株甘蔗莖徑，計算平均莖徑（cm）。

平均有效莖：選擇不靠邊行的2～3 行，量行長10～30 m，數其有效莖數（條），計算出每行1 m 內的平均有效莖數（條·m-1）；在測產蔗田內隨機測量4～6行行距，求出平均行距（m）。

按下列公式計算平均有效莖：平均有效莖（條）=每行1 m 內的平均有效莖數（條·m-1）×1 hm2/平均行距（m）。

田間錘度（測量理論糖分）：從測單莖重的甘蔗植株中選取20株，在每株中部鉆取蔗莖汁，采用手持錘度計觀察錘度，計算平均錘度（BX°），按以下公式計算蔗糖分。

甘蔗蔗糖分（%）=平均錘度（BX°）×1.082 5-7.703

實測產量：按進廠原料蔗砍收標準砍收甘蔗，砍收后實測其重量。

按下列公式計算產量：產量（t·hm-2）=實測小區甘蔗產量/實測小區面積×667×15÷1 000。

1.3 數據處理

采用Excel 2010 統計數據，IBM SPSS Statistics 23軟件進行統計分析，采用ANOVA 單因素方差分析的Duncan’s新復極差法進行多重比較，Pearson相關分析法進行指標間的相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同硅肥施用處理對甘蔗株高、莖徑和有效莖的影響

由表3 可見，不同硅肥施用處理對甘蔗株高的影響規律不一致，但在不同試驗點中施硅肥對宿根甘蔗的株高有正向影響。其中，永平新植甘蔗平均株高表現 為T2＞T1＞CK2，T2、T1 分別比CK2 高9.34%、8.51%；南傘新植甘蔗平均株高表現為CK2＞T1＞T2，T2、T1 分別比CK2 低8.64%、3.75%；永平宿根甘蔗平均株高表現為T2＞T1＞CK1，T2、T1分別比CK1高21.45%、5.30%；南傘宿根甘蔗平均株高表現為T2＞T1＞CK1，T2、T1與CK1無顯著差異。

由表3 可見，不同硅肥施用處理對甘蔗莖徑的影響規律不一致，表明施硅肥對不同蔗區甘蔗莖徑的影響較大。其中，永平新植甘蔗平均莖徑表現為T1＞T2＞CK2，T2、T1 與CK2 無顯著性差異；南傘新植甘蔗平均莖徑表現為CK2＞T2＞T1，T1 比CK2 低2.78%；永平宿根甘蔗平均莖徑表現為T2＞CK1＞T1，T2 比CK1 顯著高7.65%，T1 與CK1 無顯著差異；南傘宿根甘蔗平均莖徑表現為T1＞T2＞CK1，不同處理間無顯著性差異。

由表3 可見，不同硅肥施用處理對甘蔗有效莖的影響影響規律一致，施硅肥能顯著增加有效莖數。其中，永平新植甘蔗平均有效莖表現為T2=T1＞CK2，T2、T1 均比CK2 顯著高13.17%；南傘新植甘蔗平均有效莖表現為T2＞T1＞CK2，T2、T1處理分別比CK2顯著高32.97%、29.19%；永平宿根甘蔗平均有效莖表現為T1＞T2＞CK1，T2、T1 分別比CK1 顯著高11.89%、14.55%；南傘宿根甘蔗平均有效莖表現為T2＞T1＞CK1，T2、T1分別比CK1顯著高39.41%、6.67%。

2.2 不同硅肥施用處理對實測蔗莖產量的影響

由圖1 可知不同硅肥施肥處理對實測甘蔗產量的影響規律一致，施硅肥能顯著增加甘蔗產量。其中，永平新植甘蔗平均蔗莖產量表現為T1＞T2＞CK2，T2、T1 分別比CK2 顯著高25.73%、31.66%；南傘新植甘蔗平均蔗莖產量表現為T2＞T1＞CK2，T2、T1分別比CK2顯著高22.79%、17.22%；永平宿根甘蔗平均蔗莖產量表現為T2＞CK1＞T1，T2、T1分別比CK1顯著高57.39%、18.43%；南傘宿根甘蔗平均蔗莖產量表現 為T2＞T1＞CK1，T2、T1 分別比CK1 顯著高71.16%、29.15%。

2.3 不同硅肥施用處理對蔗糖分和理論含糖量的影響

單位面積理論含糖量由單位面積蔗莖產量和蔗糖分決定[20]。由圖1 可見不同硅肥施用處理對甘蔗蔗糖分的影響規律一致，施硅肥能顯著增加蔗糖分。其中，永平新植蔗糖分表現為T2＞T1＞CK2，T2、T1分別比CK2 顯著高17.59%、6.43%；南傘新植蔗糖分表現 為T2＞T1＞CK2，T2、T1 分別比CK2 顯著高10.17%、5.29%；永平宿根蔗糖分表現為T1＞T2＞CK1，T2、T1分別比CK1顯著高4.93%、8.64%；南傘宿根蔗糖分表現為T2＞T1＞CK1，T2、T1 分別比CK1顯著高8.58%、6.80%。

由圖1 可見，不同硅肥施肥處理對甘蔗理論含糖量的影響規律一致，施硅肥能顯著增加甘蔗理論含糖量。其中，永平新植理論含糖量表現為T2＞T1＞CK2，T2、T1 分別比CK2 顯著高47.85%、40.12%；南傘新植理論含糖量表現為T2＞T1＞CK2，T2、T1 分別比CK2 顯著高35.28%、23.42%；永平宿根理論含糖量表現為T2＞T1＞CK2，T2、T1 分別比CK2顯著高65.15%、28.66%；南傘宿根理論含糖量表現 為T2＞T1＞CK2，T2、T1 分別比CK2 顯著高85.85%、37.93%。

圖1 不同硅肥處理對蔗莖產量、蔗糖分和含糖量的影響

2.4 施硅肥后新植和宿根甘蔗經濟效益比較

由表4 可見，不同硅肥施用處理能夠增加宿根甘蔗的種植經濟效益。新植甘蔗T1、T2 的農業產值均比CK2 高，施硅肥能夠增加新植甘蔗農業產值，其中T1 處理最高，達42 531 元·hm-2；宿根甘蔗農業產值T2＞T1＞CK2，T2 的農業產值最高，為47 244 元·hm-2，施硅肥能夠增加宿根甘蔗農業產值，且隨硅肥施用量的增加，宿根甘蔗的農業產值隨之增多。不同試驗點中種植成本，新植和宿根甘蔗均表現為T2＞T1＞CK1 或CK2，一定程度上施硅肥增加了甘蔗種植成本，同時硅肥施用量越大，種植成本越高。種植經濟效益是農業產值與農業投入成本之差，種植經濟效益是體現蔗農經濟收入的重要指標，各處理組經濟效益中，常規施肥新植甘蔗的經濟效益均為負值，但施用硅肥后新植甘蔗的經濟效益為正值，施硅肥能增加種植甘蔗的經濟效益，扭虧為盈讓蔗農獲得盈利，不同試驗處理中的新植甘蔗種植效益表現為T1＞T2＞CK2；不同試驗處理的宿根甘蔗種植經濟效益均為正值，說明種植宿根甘蔗有盈利，效益表現為T2＞T1＞CK1，施用硅肥能夠增加宿根甘蔗的種植經濟效益，T2 的宿根甘蔗種植經濟效益最好，達28 196 元·hm-2，較CK 高13 808 元·hm-2。綜合分析，施加硅肥后能增加新植和宿根甘蔗種植經濟效益，增加蔗農的收入。

表4 常規施肥和施用硅肥后新植、宿根甘蔗經濟效益比較 單位：元·hm-2

3 小結與討論

施用硅肥后能顯著提高甘蔗有效莖數、提高甘蔗含糖量，并能增加甘蔗理論產糖量，提高甘蔗種植的農業產值。

3.1 施硅肥對甘蔗產量的影響

甘蔗產量的主要限制因素包括：株高、莖徑和單位面積內有效莖數，施硅肥后對甘蔗蔗莖和株高的產量影響規律不一致，但能顯著增加甘蔗有效莖數。對甘蔗施用硅肥的部分研究表明，硅肥能提高甘蔗的株高和莖徑，莖徑與硅的施用量成線性相關，而株高與硅施用量成二次方程相關[21]；韋業建的研究中，不同梯度硅肥處理對株高和莖徑的影響表明硅肥在一定的施用量范圍內能顯著增加甘蔗莖徑和株高[22]；本研究中僅在永平宿根試驗點表現出隨硅肥施用量的增加，莖徑和株高均增加。施硅肥對甘蔗有效莖數的影響研究中，蔣英雄[23]、林兆里[6]等認為施用硅肥復合肥能顯著增加甘蔗有效莖數，與本文研究結果一致。影響甘蔗產量的主要因素是單位面積上的株高、莖徑和有效莖數，本研究中，施硅肥對甘蔗株高和莖徑的影響規律不一致，但施硅肥能顯著增加甘蔗有效莖數，株高、蔗莖和有效莖共同影響產量。

3.2 施硅肥對蔗糖分的影響

現有資料表明，施用硅肥能夠有效補充土壤中的硅，在一定程度上改善土壤的理化性質和養分結構，能明顯增加土壤動物和微生物數量[17,28]，對作物產量及品質有較好的促進作用。肖尚華等的研究表明，合理施用硅肥能顯著提高甘蔗含糖量，使甘蔗中轉化酶在生長后期能維持較高的活性，以增強糖分在蔗莖中的積累，從而提高蔗糖產量[24]；葉衛研究表明適度施用硅肥能提高甘蔗的還原糖含量，而硅能將甘蔗的還原糖轉成蔗糖，起到催熟甘蔗的作用，從而能夠提前收獲，有助于霜凍區的蔗區實現甘蔗增產增糖[25]；硅肥能提升甘蔗對其他營養元素（K、P、Ca、Mg 等）的吸收，促進蔗葉光合作用的增強與增加合成蔗糖相關酶的活性，有助于蔗糖的累積，最終提高甘蔗蔗糖產量[26]。在其他作物的研究中，郭彬等研究表明，氮肥和硅肥配施顯著提高了水稻有效穗數、穗實粒數、千粒重和產量[27]；瞿翔等的研究表明，施用硅肥后能增加玉米的產量，使玉米籽粒中脂肪和蛋白質含量升高，淀粉含量降低，說明施用硅肥能夠改善玉米品質[17]。總之，施硅肥后，處理組甘蔗蔗糖分含量顯著高于對照組，同時理論產糖量也顯著高于對照，且隨硅肥施用量的增多甘蔗理論產糖量隨之增多，提高蔗糖分、理論蔗莖產量和理論產糖量。