2012
氮素是甘蔗生长发育必不可少的元素，合理施 用氮肥能有效提高甘蔗产量和糖分，但过量施氮也 会使甘蔗糖分和产量下降，并对环境造成污染。对 甘蔗进行氮素营养诊断，实现适时、定量供应养分， 可以有效提高氮肥施用经济效益。测定叶片氮素含 量是诊断甘蔗氮素状况的重要方法，但是全氮分析 操作繁琐，耗工费力，时效性差[1]。
叶绿素仪是一种手持式光谱仪，可在田间无损 检测植物叶片中叶绿素含量。目前，在水稻[2,3]、 小麦[4,5,6]、玉米[7,8]、棉花[9,10,11,12,13,14]、马铃薯[15,16]、大白菜 [17]、茶树[18]等作物上相关研究表明，它能够原位了 解植株氮素状况，确定氮肥施用的适时性。目前在 甘蔗生产上还鲜有运用叶绿素仪对甘蔗叶片氮素进 行诊断的研究报道。本文通过桶栽试验，研究了甘 蔗叶片SPAD值与施氮水平、叶片氮素营养水平及产量之间的相互关系，旨在为使用叶绿素仪监测甘 蔗氮素营养状况，指导进行合理施用提供基础。
供试材料是目前我国蔗区生产上的主栽甘蔗品 种ROC22、粤糖60号(YT60)及粤糖55号(YT55)。
试验于2011年2月至2012年1月在湛江甘蔗 研究中心进行，供试土壤为酸性红壤土，其基本理 化性质为：pH 5.15，有机质1.24%，全氮0.67 g/kg， 有效氮71.5 mg/kg，全磷(P2O5)0.48 g/kg，速效磷 (P2O5)12.2 mg/kg，全钾(k2O)11.5 g/kg，速效钾(k2O) 85.3 mg/kg。
桶栽试验采用桶栽种植，每桶装土50 kg。试 验设4个氮水平，3次重复。4个氮水平分别为施 N：0、8.5、17、25.5 g/桶(相当于0、0.17、0.34、 0.51 g/kg土)，记作N0、N1、N2、N3。每桶分别 施P2O5和k2O 12 g和18.6 g。氮肥、磷肥、钾肥 分别为尿素(含N 46%)、过磷酸钙(含P2O5 16%)和 氯化钾(含k2O 60%)。磷肥作基肥一次性施入，氮 肥和钾肥分基肥和2次追肥共3次施入，3次施用 量各为总用量的1/3。蔗种斩成单芽苗，用50%多 菌灵1000倍稀释液浸泡5 min，用砂培催芽至20 cm 高左右时挑选生长均匀的甘蔗苗移栽至桶中，每桶 移栽甘蔗单芽苗2株。甘蔗移植后3个月，测定甘 蔗+2叶(从甘蔗最高可见肥厚带向下第2片叶)的 SPAD(型号：CL01)读数，取叶片基部(从叶基部算 起叶长约20%处)、中部(从叶基部算起叶长约50% 处)和叶尖(从叶基部算起叶长约80%处)等3个部位 测定，取3个部分的平均值作为该叶片的SPAD值。 测定SPAD值后，叶片取下杀青、烘干后磨碎，用 连续流动分析仪测定叶片全氮含量。甘蔗于2012 年1月进行收获，测定每桶蔗茎产量。
试验数据用SAS、Excel软件进行统计处理。
双因素方差分析结果表明(表1)：不同的施氮 水平间甘蔗功能叶+2叶的SPAD值存在极显著差 异，表明氮肥的施用可以显著影响甘蔗功能叶的SPAD值；不同的甘蔗品种之间，叶片的SPAD值 也存在着显著的品种差异，总体表现出ROC22叶 片SPAD值高于粤糖60号和粤糖55号。从图1可 以看出，在一定的范围内，甘蔗叶片SPAD值随着 氮的施用而显著提高，当氮肥施用达一定水平后， 叶片SPAD值增加幅度减少甚至下降，不同的甘蔗 品种效应有所差异，具体表现为粤糖55号的SPAD 值在N0～N3范围内随氮施用量的增加而提高；粤 糖60号叶片的SPAD值在N0～N1时提高明显， 超过N1水平后，随着氮施用量的增加SPAD值反 而下降；ROC22叶片的SPAD值最高出现在N2水 平，然后随着施氮量的增加而下降。
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表1 不同氮水平下不同甘蔗品种的甘蔗叶片SPAD、氮含 量及茎产量双因素方差分析 |
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图1 不同施氮水平下甘蔗叶片SPAD 值的变化 |
不同的施氮水平间甘蔗功能叶正2叶氮含量存 在极显著差异，表明氮肥的施用可以显著影响甘蔗 功能叶的氮素含量。不同的品种之间，叶片氮素含 量存在着品种差异(表1)。从图2可以看出，3个 甘蔗品种叶片的氮含量随着施氮量的增加而增加， 但当氮素水平超过N2以后，叶片氮含量随氮素用 量的提高而增加的幅度明显趋缓。
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图2 不同施氮水平下甘蔗叶片氮含量的变化 |
不同的施氮水平间甘蔗蔗茎产量存在极显著差 异，氮肥的施用可以显著影响甘蔗蔗茎产量，不同 的品种之间，蔗茎产量存在着品种间差异(表1)。 另外从图3可以看出，在一定氮施用范围内，蔗茎 产量随氮素施用而明显提高，超过一定量后，蔗茎 产量随氮素用量的提高而增加幅度明显趋缓甚至下 降，趋于达到一个平台水平。
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图3 不同施氮水平下甘蔗蔗茎产量 |
由图4可知，不同甘蔗品种叶片SPAD值均与 叶片含氮量呈显著正相关，其在ROC22、粤糖60 号、粤糖55号3个品种间的R2分别为0.6666、 0.7299、0.755。本试验得出，甘蔗功能叶的SPAD 值和叶片的含氮量呈显著正相关，这说明在一定程 度上可以利用功能叶的SPAD值预测甘蔗植株含氮量的丰缺。同时，图4表明，不同的甘蔗品种，其 功能叶SPAD值与叶片含氮量相关性及拟合方程有 所不同，在生产中，应建立和甘蔗品种相适应的预 测体系。
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图4 SPAD 值与甘蔗叶片氮含量的关系 |
作物叶片含氮量对光合作用的影响主要体现在 作物的辐射利用率和CO2的同化速率都随着叶片含 氮量的增加而增加，进而影响到作物的产量。叶片 SPAD值可间接反映作物含氮量，利用SPAD值对产量预测具有一定的可行性。本研究表明(图5)， 不同甘蔗品种叶片SPAD值均与甘蔗蔗茎产量呈显 著正相关，其在ROC22、粤糖60号、粤糖55号3 个品种间的R2分别为0.7592、0.8164、0.8799，说 明在一定程度上可以用叶片SPAD值来预测甘蔗产 量。同时图5表明，不同的甘蔗品种，其功能叶SPAD 值与叶片甘蔗产量相关性及拟合方程有所不同，生 产中应因地制宜，根据甘蔗品种特性，建立相适应 的预测体系。
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图5 SPAD 值与甘蔗蔗茎产量的关系 |
甘蔗是C4作物，对氮肥的需求量大，对甘蔗 进行氮素快速诊断有利于氮肥的合理施用，从而促 进甘蔗产量和经济效益。利用叶片SPAD值来评 价作物氮素营养状况已在其它作物上得到广泛应 用[1,5,19]，但在甘蔗上鲜见相关研究报道。本研究通 过桶栽试验探讨利用叶利素仪对甘蔗氮素养分进行 快速诊断。研究结果表明，甘蔗功能叶片的SPAD值来诊断甘蔗叶片氮素水平和产量预测具有可行 性。甘蔗叶片SPAD值、叶片氮含量及蔗茎产量在 一定范围内随氮施用量的增加而提高，当氮素施用 超过一定水平后，随着氮素施用量的增加其甘蔗叶 片的SPAD值、叶片氮含量和蔗茎产量增幅趋缓甚 至下降，不同的甘蔗品种间具有差异；研究还得出， 甘蔗功能叶的SPAD值与叶片含氮量、蔗茎产量呈 显著正相关，可在一定程度上预测甘蔗氮素丰缺和 指导甘蔗氮肥的施用。本研究是在桶栽试验条件下 利用甘蔗叶片SPAD值预测甘蔗叶片的氮含量和产 量，可能与田间实际情况有一定的差异，有待于在 田间条件下进一步研究，并建立起与品种相适应的 预测体系。
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