直接滴灌糖蜜酒精廢液對甘蔗前期生長的影響

以甘蔗糖為原料的副產品糖蜜的生產酒精為原料。這是糖業延長產業鏈的一部分，提高了綜合利用率和經濟效益，增加了能源供應的有效手段和重要方面。但利用糖蜜發酵生產酒精會產生大量高濃度的有機廢液,對環境構成嚴重威脅。其實糖蜜酒精廢液無毒、可降解、純粹來源于植物,并含有大量可溶性有機物質和大量作物所需的多種營養元素物質,其一般含有機質55～120g·kg-1,N0.6～4.2g·kg-1,P2O50.1～3.8g·kg-1,K2O2.3～15.4g·kg-1,固形物70～140g·kg-1,及一定量的中微量元素和氨基酸、生長素、維生素等多種生長活性物質。將糖蜜酒精廢液直接灌施于土壤,不僅為土壤提供大量水分和養分,且使廢液資源化,解決廢液排放對環境的污染問題。巴西早在20世紀50年代已成功利用糖蜜酒精廢液灌溉蔗田獲得增產增糖的效果,我國也于20世紀80年代中期進行有關方法的研究。然而,這些研究多集中在糖蜜酒精廢液灌溉蔗田作物的農藝性狀,持續開展并推廣此項技術尚需一定時間,其關鍵是了解不同甘蔗品種利用糖蜜酒精廢液的規律及蔗區土壤能夠承載廢液的能力。本研究通過直接澆灌不同量糖蜜酒精廢液于新植蔗和宿根蔗,探討和驗證糖蜜酒精廢液對甘蔗前期生長發育的影響以及甘蔗對糖蜜酒精廢液中氮、磷、鉀的利用轉化情況,為更好地應用糖蜜酒精廢液增產增糖提供依據。1a、b、k的添加量和樣品采集試驗地位于廣西上思縣昌菱糖廠農場。新植蔗蔗地土壤全氮含量為2.1g·kg-1、全磷0.39g·kg-1、全鉀9.99g·kg-1;宿根蔗蔗地土壤全氮2.0g·kg-1、全磷0.53g·kg-1、全鉀12.47g·kg-1。糖蜜酒精廢液由昌菱糖廠提供,廢液中含全氮2.94g·kg-1、全磷0.13g·kg-1、全鉀8.46g·kg-1。甘蔗品種為新植蔗“新臺糖16號”(A)和宿根蔗“新臺糖22號”(B)。新植蔗(A)于2005年1月10～11日種植,行長10m,行距1.2m,每小區8行,小區面積為96m2。播種量為12.86萬芽·hm-2,每行播種150個芽。隨機區組設計,3個重復。于2005年1月16日進行試驗處理,共設5個處理:淋清水105t·hm-2(A1,CK)、施復合肥1.5t·hm-2+清水105t·hm-2(A2,常規復合肥中氮、磷、鉀分別為0.6t、0.42t、0.48t)、45t·hm-2糖蜜酒精廢液+60t·hm-2清水(A3)、75t·hm-2糖蜜酒精廢液+30t·hm-2清水(A4)、105t·hm-2糖蜜酒精廢液(A5)。澆灌后加蓋地膜覆蓋。宿根蔗(B)于2004年12月25日砍收新植蔗,并燒葉茬。小區行長8.4m,行距1.1m,每小區8行,小區面積為83.16m2。隨機區組設計,3個重復。2005年1月26～27日進行與新植蔗相同處理,依次用B1、B2、B3、B4、B5表示。2005年4月16日～5月22日每隔兩周對A和B進行一次調查和取樣測定,共3次。每個小區采集+3葉6片,帶回實驗室處理。樣品105℃殺青后60℃恒溫烘干,用不銹鋼高速粉碎機粉碎,過0.4mm篩。樣品經硫酸-過氧化氫法消煮后,用微量克氏定氮法測定氮含量,鉬藍法測定磷含量,用火焰光度法測定鉀含量。2結果與分析2.1不同處理糖蜜酒精廢液和宿根蔗含氮量的變化由圖1可知,在新植蔗中,隨甘蔗生長,葉片含氮量呈增大趨勢;新植蔗苗期(4月16日)A3、A4、A5處理含氮量均顯著高于A1、A2處理;但分蘗初期(4月30日)A3、A4、A5低于A2,這可能是因為分蘗所需的氮較多,而糖蜜酒精廢液為有機肥,分解較化肥慢。宿根蔗苗期B2、B3、B4、B5葉片含氮量均低于B1,可能是開壟松蔸直接施化肥和澆灌糖蜜酒精廢液對宿根蔗苗期根系造成的傷害所致;4月30日B3、B4、B5葉片含氮量與B1、B2相近,說明宿根蔗根系所受的傷害已開始解除;5月22日澆灌糖蜜酒精廢液的新植蔗和宿根蔗含氮量均顯著高于對照和常規施肥,說明糖蜜酒精廢液中氮含量較高,肥效長,且易被甘蔗吸收。由圖2可知,新植蔗苗期只有A5的磷含量高于對照和常規處理,但差異不顯著;分蘗初期A3和A4的磷含量均顯著高于對照和常規處理,而A5的磷含量顯著低于A2、A3、A4;但在分蘗盛期,卻是A5的含磷量顯著高于其他處理。可能是分蘗初期甘蔗苗小,過量酒精廢液反而抑制了蔗苗對磷的吸收,待甘蔗生長到一定時期,高量酒精廢液的A5處理有利于磷的吸收。不同時期不同處理磷吸收量的比較發現,可能是因為復合肥和糖蜜酒精廢液中的磷不易被甘蔗吸收或其含量較低,出現隨甘蔗生長,葉片含磷量減少的現象。從總體上看,宿根蔗不同處理的磷含量呈無規律變化。不同時期,B2葉片含磷量顯著低于B1,而糖蜜酒精廢液處理的磷含量在甘蔗伸長期才顯著高于B2,與B1差異不顯著。可能是糖蜜酒精廢液中的含磷化合物不易被甘蔗幼苗吸收,需待根系比較完善,才能吸收利用。但這需要進一步的試驗驗證。可見糖蜜酒精廢液適宜用量與甘蔗品種、生長狀態、生長時期、發育階段有關。由圖3可知,無論新植蔗或宿根蔗,苗期清水對照和不同酒精廢液處理的葉片含鉀量均高于常規施肥;而分蘗期后,新植蔗A2、A3、A4、A5處理的鉀含量顯著高于A1。宿根蔗只有B4、B5的鉀含量分蘗初期顯著高于其他處理。這一方面說明糖蜜酒精廢液中的鉀較易被甘蔗吸收,另一方面也說明糖蜜酒精廢液中的鉀可以滿足甘蔗的旺盛生長。2.2不同糖蜜酒精廢液用量對蔗莖產量的影響由表1可知,新植蔗A2、A3處理的綜合性狀較好。苗期A1的株高和基本苗顯著高于其他處理,推測是施化肥或直接澆灌糖蜜酒精廢液處理會對甘蔗種莖、幼苗造成一定的生理脅迫,但這些脅迫是可恢復的,并可通過分蘗補償,如A2、A3、A5的分蘗率顯著高于A1。雖然總苗數無顯著差異,但直接澆灌糖蜜酒精廢液總苗數呈隨糖蜜酒精廢液用量增加而降低的趨勢,最終蔗莖產量也呈這種趨勢。因此直接澆灌應注意糖蜜酒精廢液的用量。本研究范圍內,45t·hm-2糖蜜酒精廢液+60t·hm-2清水即可達到常規施肥的效果。由表2可看出,糖蜜酒精廢液各處理的株高均高于對照,而B5和B4的株高高于B2;糖蜜酒精廢液處理的發株數雖然比常規施肥的少,但比對照的多;而分蘗率和總苗數均顯著高于對照,接近常規施肥,且分蘗率隨糖蜜酒精廢液用量增多而升高;產量與分蘗率、總苗數的趨勢相同,B5的最終產量高于常規施肥。說明在本試驗范圍所采用的糖蜜酒精廢液用量,B5處理較適于甘蔗的生長發育。3糖蜜酒精廢液處理對甘蔗生長和代謝的影響與不施肥對照相比,施用糖蜜酒精廢液對甘蔗的分蘗、伸長速度具有明顯的促進作用,提高了蔗莖產量,施用糖蜜酒精廢液的最終甘蔗產量顯著高于對照,與常規施用化肥相當。因此,適宜濃度的甘蔗糖蜜酒精廢液可以直接施用于新植蔗(種植時施用)和宿根蔗(破壟松蔸時施用),這與前人的研究結果一致[2.4.7]。本研究中宿根蔗比新植蔗耐受的甘蔗糖蜜酒精廢液濃度高,宿根蔗與新植蔗及不同品種的甘蔗耐受的甘蔗糖蜜酒精廢液濃度不同。糖蜜酒精廢液較低的pH和較高的BOD和COD值對新植蔗種莖和宿根蔗根系都會產生化學脅迫。但這種脅迫隨著甘蔗的生長可通過自身的代謝解除或采取相應的技術措施如適時施用和適量施用等避免。解除糖蜜酒精廢液對甘蔗的脅迫作用后(新植蔗分蘗初期、宿根蔗發株初期),甘蔗葉片氮和鉀含量均以澆灌45t·hm-2糖蜜酒精廢液+60t·hm-2清水(A3、B3)處理顯著高于對照和常規施肥,說明糖蜜酒精廢液中氮和鉀含量較高,且易被甘蔗吸收。葉片磷含量澆灌105t·hm-2糖蜜酒精廢液時才高于對照,這說明糖蜜酒精廢液中含磷量較低,且磷在酸性土壤中易被固定,不易被根系吸收。因此需要在基肥或甘蔗伸長初期通過一定的方式補充磷肥,如葉面噴施含磷的