滴灌条件下广西香蕉氮磷钾吸收与分配特性研究

张江周　张涛　余赟　方昭　迟志广　李宝深　李晓林

摘 要 采用大田试验，研究滴灌条件下威廉斯B6香蕉氮磷钾吸收与分配特性，为该品种香蕉的科学施肥提供理论依据。在香蕉定植后30、60、105、135、165、195和255 d采集样品，分析不同生育期各部位氮磷钾含量。威廉斯B6干物质累积量为19 912.5 kg/hm2。氮和磷养分吸收量分别为261.8、32.4 kg/hm2。从定植到定植后195 d，氮磷的累积速率呈上升趋势，定植后195～255 d累积速率开始下降；而钾的吸收量为758.5 kg/hm2，钾的累积速率在定植后165 d开始下降。从定植到定植后165 d，养分主要分布在叶片、假茎和球茎；定植后195～255 d，养分主要分布在叶片、假茎和果实。收获期，果实中氮磷钾含量占植株氮磷钾吸收量的29.9%、26.5%和12.7%。广西滴灌条件下，新植威廉斯B6香蕉每公顷需要吸收N 261.8 kg、P2O5 32.4 kg、K2O 758.5 kg。

关键词 威廉斯B6；滴灌；氮磷钾吸收

中图分类号 S668.1 文献标识码 A

化肥在农业的发展中起着极其重要的作用，据国际肥料工业协会统计结果显示，2013年我国成为世界上化肥最大的生产国，且化肥的生产量还在持续增加。据国家统计数据显示，我国化肥的施用量由2000年的4 146万t增加到2013年的5 912万t，化肥的施用量增加了43%。过量和不合理施用化肥造成化肥利用率不高，没有被作物吸收利用的养分进入土壤、大气和水体造成生态环境污染等问题[1]。2014年农业部提出，到2020年实现化肥农药零增长的发展战略。

香蕉是热带水果的典型代表，生长速度快，对养分的需求量大。但在实际生产中，香蕉施肥存在施肥比例不平衡、施肥量不合理等问题[2-4]。通过了解香蕉的生长特性与养分吸收特性能为香蕉的合理施肥和香蕉产业化肥零增长提供参考依据。国内外学者对香蕉的养分吸收特性开展了大量的研究。Chattopadhyay等[5]分析了Cavendish香蕉在8叶期和19叶期养分吸收特性。杨苞梅等[6]对粉蕉研究结果表明，每株养分吸收为N 167.0 g、P 19.3 g、K 521.7 g，N ∶ P ∶ K=1 ∶ 0.12 ∶ 3.12，而每株巴西蕉养分吸收量为N 109.1 g、P2O5 11.1 g、K2O 311.9 g[7]，平均的养分含量比例为N ∶ P ∶ K=1 ∶ 0.07～0.13 ∶ 1.80～3.90[8]，在花芽分化期N累积量为47.1 g/株，P的累积量3.5 g/株，钾累积量68.5 g/株[9]。因此，花芽分化期之前N ∶ K2O施用比例为1 ∶ 1.08最为适宜，之后N ∶ K2O=1 ∶ 1.2最为适宜[10]。Agrawal等[11]认为香蕉每年每株N、P2O5、K2O的施用量为450.0、200.0和500.0 g。在水培条件下，威廉斯B6适宜的供钾浓度为228～539 mg/L[12]。

尽管香蕉专家学者在营养吸收特性和施肥方面取得了很多进展，但这些研究主要集中在巴西蕉和粉蕉，且研究地點多位于广东和海南，而施肥方式主要以撒施干肥和喷灌为主。随着香蕉集约化种植的加快，滴灌施肥被广泛地应用到香蕉生产中。已有相关研究报道，在香蕉上采用滴灌施肥可以提高香蕉产量，节约肥料25%～50%，提高肥料的利用率[13-15]。同时，受研究区域、气候条件、品种和施肥方式的限制，研究结果不能直接应用到广西香蕉种植区。广西作为我国香蕉主产区之一，香蕉种植面积占全国香蕉种植面积的22.63%。与广东和海南相比，广西光热条件存在一定的差异，具有独特的亚热带雨林气候。与其他省份栽培的香蕉相比，在生长和养分吸收特性等方面存在差异。本研究以广西主栽品种威廉斯B6作为试验材料，在滴灌施肥条件下对香蕉的生长和氮磷钾吸收特性开展系统的研究，旨在揭示滴灌条件下威廉斯B6养分吸收特性，为威廉斯B6香蕉的科学施肥提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地基本情况 试验在广西金穗农业集团有限公司浪湾分场进行，浪湾分场香蕉种植面积为172 hm2，丘陵地形，前茬种植作物是木薯、板栗、南瓜等。土壤0～40 cm有机质含量为21.0 g/kg，碱解氮为104.0 mg/kg，速效磷为42.0 mg/kg，速效钾为124.0 mg/kg，pH值为4.2。

1.1.2 试验材料 试验材料为广西主栽品种威廉斯B6，香蕉种苗由广西香丰种业有限责任公司提供，苗龄为9～10张叶。

1.2 方法

1.2.1 定植方式 试验采用起垄种植，香蕉种植于垄底，株距为2.0 m，行距2.60 m，定植密度为1 800株/hm2。

1.2.2 试验设计 香蕉2012年3月30日定植，12月30日收获，底肥施用量有机肥10.8 t/hm2，复合肥270.0 kg/hm2，具体施肥方案见表1。施肥方式以滴灌施肥为主，撒施干肥为辅。滴灌带滴头间距为40 cm，每株香蕉周围有5个滴头，滴头流量为1.6 L/h。施肥时，先滴清水20 min，施肥30 min，再滴清水20 min。在香蕉定植后30 d（缓苗期）、60 d（快速生长期）、105 d（花芽分化期）、135 d（花芽分化期-孕蕾期）、165 d（孕蕾期-现蕾期）、195 d（幼果期-果实膨大期）和255 d（收获期）采集样品，每个时期采集长势均一的12株香蕉。

1.2.3 测定项目及方法

（1）植株干物质重测定。在抽蕾期之前香蕉分成根系、球茎、假茎和叶片4个部分，抽蕾期之后香蕉分成根系、球茎、假茎、叶片、果轴和果实6个部分。香蕉根系用清水清洗后，晾干称量鲜重，其他部分直接称量鲜重。采用四分法选取部分样品放到105 ℃烘箱中杀青，然后再75 ℃下烘干至恒重，测定各部分干物质重，乘以分取倍数换算成植株各部位干物质重，计算得出整株香蕉干物质累积量。

（2）果实指标测定。在香蕉成熟期，测定每梳香蕉果指数和果实鲜重。

（3）植株氮磷钾测定。把各部分烘干的样品用植物粉碎机磨碎后放入密封袋中以备测定氮磷钾。粉碎的香蕉植株样品用H2SO4-H2O2消煮后，氮采用碱解氮蒸馏法、磷采用钼锑抗法、钾采用火焰分光光度法测定[16]。

1.3 数据统计与分析

采用Excel 2010进行数据处理和作图，采用SPSS 16.0进行数据统计分析（p≤0.05）。

2 结果与分析

2.1 香蕉植株干物质累积特性

从图1可见，香蕉植株干物质累积量呈“J”型增长趋势。定植后60 d，香蕉植株进入快速生长期，干物质累积量迅速增加，收获期干物质累积为19 912.5 kg/hm2。从图2可见，从定植到定植后195 d，植株干物质累积量速率持续增加。定植后195～255 d，香蕉干物质累积速率79.6 kg/（hm2·d），累积速率下降。这个阶段处于香蕉的果实膨大期，香蕉的株高和叶片数不再增加，因此干物质累积速率下降。

2.2 香蕉果实生长特性

香蕉的果指数和果梳的重量与产量密切相关。从图3、4可见，本试验香蕉的果指数和果梳重量从第一梳到第七梳呈递减趋势。第一梳和第二梳的果指数显著多于其他梳果指数，第一梳和第二梳香蕉果指数差异不显著，第三梳到第七梳各梳香蕉果指数差异不显著。除第四梳和第五梳香蕉果梳重量差异不显著，其他果梳重量间差异显著。由此可见，如何调控好果梳的重量是获得高产的前提。

2.3 香蕉氮磷钾分配特性

2.3.1 香蕉氮素分配特性和累积速率 整个生育期，威廉斯B6香蕉需要261.8 kg/hm2氮素，氮素在香蕉不同部位的含量存在差异（见表2）。整个生育期，叶片的含量最高，根系中氮素含量最低。在果实膨大期前，叶片中氮素的含量最高，其次是假茎和球茎。从幼果期到收获期，叶片中含氮量最高，其次是果实和假茎。幼果期-果实膨大期香蕉假茎和叶片中氮的含量与收获期香蕉假茎和叶片中氮含量差异不显著，而收获期果轴中氮素含量显著低于幼果期-果实膨大期果轴中氮含量，果实中氮的含量显著高于幼果期-果实膨大期果实中氮素含量，说明从幼果期到收获期，根系吸收的氮素大部分供给香蕉果实生长，同时果轴中的氮素向果实中转移。收获期，果实中氮含量占植株氮吸收量的29.9%。

从图5可见，氮素累积速率与干物质累积速率的变化趋势相似，从缓苗期到果实膨大期，氮素累积速率持续增加，幼果期-果实膨大期到收获期，氮素累积速率开始下降，这个阶段氮素累积速率为0.8 kg/（hm2·d）。

2.3.2 香蕉磷素分配特性和累积速率 威廉斯B6需要32.4 kg/hm2 P2O5就可以满足整个生育期的生长，不同部位的磷素含量存在差异（见表3）。在现蕾期前，各部位磷素含量的大小顺序为叶片>假茎>球茎>根系；孕蕾期-现蕾期为叶片>假茎>球茎>果实>果轴>根系；幼果期-果实膨大期为叶片>假茎>果实>球茎>果轴>根系；收获期为叶片>果实>球茎>假茎>果轴>根系；可以看出整个生育期叶片中磷素含量最高，根系中磷素含量最低。收获期，叶片中磷素含量占整株香蕉吸收量的42.0%，果实中磷素含量占植株吸磷量的26.5%。香蕉磷素的累积速率与氮素的累积速率类似（见图6）。

2.3.3 香蕉鉀素分配特性和累积速率 表4显示，同一生育期各部分钾素的含量存在差异。整个生育期内，威廉斯B6钾素的吸收量为758.45 kg/hm2。从缓苗期到快速生长期，叶片中钾素的含量最高，其次是假茎和球茎；花芽分化期，假茎的含钾量最高，其次是叶片和球茎；花芽分化期-孕蕾期，假茎的含钾量最高，其次是球茎和叶片；从孕蕾期到果实膨大期，各部位钾素含量的大小顺序为假茎>球茎>叶片>果实>果轴>根系；收获期为假茎>球茎>果实>叶片>果轴>根系。由此可见，从幼果期到收获期根系吸收的钾主要运输到球茎和果实，用于吸芽和果实的生长。收获期，果实含钾量占植株吸钾量的12.7%，球茎和假茎含钾量占植株吸钾量的55.4%。

威廉斯B6钾素累积速率不同于氮和磷的变化趋势（图7），从缓苗期到现蕾期，钾累积速率持续增加，从幼果期到收获期，钾累积速率开始下降。孕蕾期到果实膨大期钾累积速率为6.2 kg/（hm2·d），幼果期-果实膨大期到收获期钾累积速率为1.2 kg/（hm2·d）。

3 讨论

氮磷钾是香蕉生长必需的矿质元素，了解香蕉氮磷钾养分吸收特性对指导合理施肥和提高肥料利用率意义重大。本研究中滴灌条件下威廉斯B6香蕉吸收N 261.8 kg/hm2、P2O5 32.4 kg/hm2、K2O 758.5 kg/hm2，N ∶ P2O5 ∶ K2O=1 ∶ 0.12 ∶ 2.90。与本研究中香蕉种植密度相近，栽培品种和种植区域不同，氮磷钾养分的吸收量存在差异。在广东惠州地区，种植密度在1 800株/hm2左右的不同香蕉品种，“矮香蕉”品种氮磷钾累积量分别为267.7、57.3、992.5 kg/hm2，“中把”香蕉氮磷钾累积量分别为158.9、28.8、610.6 kg/hm2，而“巴西”香蕉氮累积量为152.1 kg/hm2，钾的累积量为576.1 kg/hm2[17-18]。可见，威廉斯B6香蕉氮吸收量与“矮香蕉”相近，高于“中把”香蕉和“巴西”香蕉；磷的累积量与“中把”香蕉类似，低于“矮香蕉”；钾的累积量低于“矮香蕉”，高于“中把”香蕉和“巴西”香蕉。与广西香蕉种植密度、栽培品种等因素都不同，氮磷钾养分吸收量差异更明显。印度地区Robusta香蕉，氮磷钾吸收量分别为366.9、55.1、1 212.4 kg/hm2[19]，而粉蕉每公顷养分吸收为N 345.7 kg、P2O5 91.5 kg、K2O 1 295.9 kg，N ∶ P2O5 ∶ K2O=1 ∶ 0.26 ∶ 3.75[6]。由此可见，威廉斯B6香蕉对氮磷钾吸收量与其他地区栽培的不同香蕉品种在氮磷钾吸收量上存在差异。同时，与常规施肥相比，采用滴灌施肥可以减少肥料的投入量。有研究表明，常规管理条件下氮施用量为585.0～1 740.8 kg/hm2，磷施用量为 380.0～2 107.7 kg/hm2，钾施用量为1 019.1～2 470.4 kg/hm2[2，10，20]。而本研究在滴灌条件下，氮磷钾投入量分别为370.0、202.7和1778.2 kg/hm2，每公顷平均节约肥料约1 400 kg/hm2，提高了养分的利用率。

本研究是在广西地区滴灌条件下研究新植威廉斯B6香蕉氮磷钾吸收特性，整个生育期中钾的累积量最高，其次是氮和磷。香蕉含糖量高（用糖度计测定为可溶性固形物21 °Brix），钾在糖酵解过程起着活化剂的作用。钾能促进光合产物由“源”向“库”的运输，在蔗糖由叶肉细胞向组织细胞运输过程中具有重要作用[21]。氮磷钾在香蕉不同部位的分配随着生育阶段的不同会表现出明显的差异，威廉斯B6香蕉养分吸收特性主要表现：在果实膨大期前，香蕉吸收的养分主要分布在叶片、假茎和球茎；进入膨大期后，叶片和假茎中养分累积速率下降，果实养分累积速率加快，同时叶片和假茎的养分向果实转移。其他香蕉品种也表现出类似的吸收特性，Robusta香蕉品种在营养生长期氮主要分布的叶片，抽蕾后氮开始由叶片转移到果实[22]，磷也表现出类似的情况[14]。威廉斯B6香蕉收获期香蕉果实和果轴总共带走的氮、磷、钾分别为82.6、9.4和194.7 kg/hm2，占香蕉氮磷钾吸收的31.6%、29.0%和25.7%，其余的养分存在于香蕉残体中。因此，在香蕉生产中植株残体还田是减少化肥投入最有效的措施之一。那么，香蕉植株残体的养分在土壤中是如何转化的，还需要进一步深入研究。

在广西滴灌施肥条件下，新植威廉斯B6香蕉从定植到定植后165 d，养分主要分布在叶片、假茎和球茎；定植后195～255 d，养分主要分布在叶片、假茎和果实；新植威廉斯B6香蕉每公顷需要吸收N 261.8 kg、P2O5 32.4 kg、K2O 758.5 kg。

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