利用“3414”實驗設計進行甘蔗產量和品質研究

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”試驗方案對甘蔗品質的影響。結果表明：無肥區（N0P0K0組合）甘蔗單位面積產量、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%，分別比無肥區高337.40%、46.54%、33.23%、59.07%、76.22%。通過回歸方程分析可知，對甘蔗增產效果的影響表現為N>K>P。因此，利用“3414”試驗方案N2P2K2組合對甘蔗生產具有很好的促進作用，但在使用過程中要注意組合用量。

關鍵詞 甘蔗 ；3414 ；N2P2K2組合 ；產量 ；糖分

中圖分類號 S566.1 文獻標識碼 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，致使肥料施用嚴重失衡，化肥利用率逐年降低，相對生產成本增高，甘蔗生產出現增產不增收的現象。因此，開展甘蔗“3414”試驗，確定甘蔗施肥的參數，為甘蔗豐產提供施肥的科學依據，對于甘蔗合理施肥具有重要意義。為了克服施肥的盲目性，很早時候就有人進行了肥料的氮、磷、鉀養分配比試驗研究，用其結果指導施肥提高了甘蔗產量和品質水平[1-4]。我國投入大量精力在甘蔗主產區進行甘蔗土壤營養診斷施肥，取得了較好的效果，甘蔗生產的肥料投入產出比大幅提高[5-6]。利用甘蔗葉片養分含量診斷植株養分需求，制定甘蔗施肥配方，可以比較準確的指導科學施肥，使產量增加10%[7]。美國已經形成了資料齊全的土壤養分和肥料信息系統，許多地區和農場已將此類信息制成了GIS信息農業和精準農業的技術支持體系；精準農業變量施肥技術已可以在田間任何位點上實現各種營養元素的全面平衡供應，使肥料投入更為合理，使肥料利用率和施肥增產效益提高到較理想的水平，氮肥當季利用率可達60%以上[8]。目前，“3414”肥料試驗設計是施肥主要推薦的施肥方案[9-12]。通過肥料“3414”試驗可以建立包括肥料效應函數法、養分平衡法、土壤養分豐缺指標法等在內的測土配方體系[13-14]。通過統計分析，不僅可以作為一個完整的三因素試驗用于建立三元二次肥料效應函數，還可以建立 3個兩因素的二元二次肥料效應函數和 3個單因素的一元二次肥料效應函數[15-18]。本研究采用“3414”試驗設計對甘蔗進行不同施肥試驗，通過對甘蔗品質指標和產量的測定，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。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗時間地點

試驗于2013年至2016年在廣東省湛江市華海糖業股份有限公司勇士農場七隊進行。

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”試驗設計

試驗設計方案見表1、2。每小區面積折合為 63 m2， 行長 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 日實地測產驗收。重復3年試驗趨勢基本一致，本試驗結果利用最近數據2015年下種，2016年收獲結果。

1.2.2 指標測定方法

1.2.2.1 甘蔗品質測定指標

甘蔗品質按文獻[19]的方法進行。測定項目包括甘蔗蔗糖分、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法，蔗汁蔗糖分用二次旋光法，蔗汁還原糖分用四甲基藍法，纖維分用常壓干燥法。

1.2.2.2 甘蔗產量測定方法

單莖重：采用抽樣直接砍蔗“稱重法”，在每個小區隨機抽取10條甘蔗砍下，按原料蔗的收獲規格標準修削整理，直接稱重，求平均值。理論產量估算：根據公頃有效莖數和單莖重計算理論產量

1.2.3 數據分析

利用Statview for Windows 5.0 （ SAS InstituteInc.），采用Fisher's LSD 法對數據進行多重比較分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對甘蔗品質的影響

不同施肥處理對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 不同施肥處理對甘蔗產量的影響

不同施肥處理對甘蔗單莖重和產量有明顯影響（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肥三因素與產量的回歸模型

對各處理施肥量和各處理產量進行統計分析，利用電子表格進行肥料效應方程擬合，對方程求導數，進行邊際效應分析[在N 3.87元/kg、P2O5 4.19元/kg、氯化鉀（K20 50%）5.32元/kg，甘蔗收購價為0.45元/kg]，求解方程組，計算出最大施肥量、最大產量、最佳施肥量、最佳產量。其中Y代表產量，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14個處理的施肥量和產量之間的關系用三元二次肥料效應模型進行擬合。以產量為因變量，氮、磷、鉀施肥量為自變量進行回歸，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

根據肥料效應方程，當尿素為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，最佳經濟產量為98 034.78 kg/hm2。同時由回歸方程可知，N、P、K 的一次項系數大小表現為N>K>P，表明對甘蔗增產效果的影響表現為氮大于鉀大于磷；N、P、K 的二次項系數皆為負值，表明過量施用氮、磷、鉀肥會造成單位施肥量的甘蔗增產量下降，從而降低肥料的利用率。

3 結論與討論

關于施肥對甘蔗農藝性狀的影響，部分學者開展的研究認為，氮、磷、鉀配合使用比單獨使用氮磷鉀效果更好，明顯的改變了甘蔗的農藝性狀，增加了甘蔗每個時期的生物量[20-24]。我們利用“3414”施肥方法核實了這些結論，在不同施肥量的處理下，各品種的農藝性狀均表現出低肥區效果最好，中肥區居中、高肥區最低的趨勢。

施肥對甘蔗品質具有重要影響，不同施肥水平對甘蔗的產量和糖分有明顯改善[25-26]。本研究利用 “3414”試驗方法總結驗證了之前的一些結論，本研究結果表明，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，甘蔗品質顯著提升（表3）。對N、P、K單因素對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，但是當超過了N2水平時，甘蔗蔗糖分開始變小，但是不同施氮水平之間差異不顯著，說明不同施氮水平對甘蔗蔗糖分影響不大。當P2水平時，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，但是當超過P2水平時，甘蔗蔗糖分開始下降，說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水平之間沒有顯著差異，說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。

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

在本試驗條件下，采用三元二次模型計算的推薦施肥量，當尿素為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，最佳經濟產量為98 034.78 kg/hm2。同時由回歸方程可知，過量施用氮、磷、鉀肥會造成單位施肥量的甘蔗增產量下降，從而降低肥料的利用率[31]。因此，在實際生產中，通過使用甘蔗“3414”試驗施肥方案，獲得更加合理的推薦施肥量，以取得更多的收益。

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