杨文慧 封碧红 韦文幸
摘 要 香蕉具有速生高产,需肥量大的特性。营养充足、健康的土壤可以促进其生长及产量的提高。因此对香蕉土壤肥力状况进行调查与评估,对于指导当地农民进行合理施肥,提升土壤肥力和提高香蕉产量及经济效益具有重要的意义。结果表明:88.88%的南宁地区香蕉种植基地土壤pH低于5.5;40.74%的香蕉种植基地土壤有机质含量低于20 g/kg;南宁主要香蕉种植基地土壤的铵态氮和硝态氮平均值分别为22.04和15.44 mg/kg,大多数南宁香蕉基地铵态氮含量高于硝态氮的含量,铵硝比不佳;55.56%的香蕉种植基地土壤有效磷低于10 mg/kg;66.65%的基地土壤速效钾含量高于100 mg/kg;70.37%的香蕉种植基地土壤交换性钙高于250 mg/kg;62.97%的基地土壤交换性镁含量低于25 mg/kg。因此,为了提高南宁地区香蕉基地土壤肥力利用效果,实现香蕉产业可持续发展,提出了合理的施肥建议:适当施用石灰或碱性肥来改良土壤酸性,提高土壤pH,增施有机肥改善土壤肥力结构;氮肥以施用硝态氮肥为主,配合适当比例的铵态氮肥,增施磷肥、镁肥,合理施用钾肥,部分地区增施钙肥。
关键词 南宁 ;香蕉基地 ;土壤肥力 ;分析
中图分类号 S668.1 文献标识码 A Doi:10.12008/j.issn.1009-2196.2018.09.002
Abstract Banana is a fast-growing plant which requires more fertilizer. A healthy soil with sufficient nutrients is favorable for the growth and production of banana. The soil fertility in the main banana plantations in Nanning, Guangxi was evaluated, based on which fertilizer was recommended to local farmers to improve the soil fertility and banana yield. The results showed that the soil pH values in 88.88% of banana plantations were below 5.5. The soil organic matter in the 40.74% of the plantations was less than 20g/kg. The average values of ammonium nitrogen and nitrate nitrogen in the soil were 22.04mg/kg and 15.44 mg/kg, respectively. The soil content of ammonium nitrogen was higher than that of nitrate nitrogen in most of the banana plantations, and the ratio of ammonia to nitrate was unreasonable. The soil available phosphate in the 55.56% of the banana plantations was below 10 mg/kg. The soil content of available potassium in 66.65% of the banana plantations was higher than 100 mg/kg. The soil content of exchangeable calcium in the 70.37% plantations was over 250 mg/kg. The soil content of exchangeable Mg in 78.3% of the banana plantations was below 25 mg/kg. Some suggestions were put forward in order to improve the soil fertility and ensure sustainable development of banana plantations in Nanning, such as application of lime and alkaline fertilizer to improve soil acidity and pH value; application of organic fertilizer to enhance soil fertility structure; application of more nitrate nitrogen fertilizer than ammonium nitrogen, more phosphate fertilizer and magnesium fertilizer; rational application of potassium fertilizer, more application of calcium fertilizer in some banana plantations.
Keywords Nanning ; banana plantation ; soil fertility ; analysis
香蕉已成為近4亿人口的主要粮食,成为继水稻、小麦和玉米之后第四大粮食作物[1]。中国是世界上最重要的香蕉种植和消费大国之一。而广西是我国香蕉的第二大产区,全区各地均有种植,已发展成广西一个重要的经济支柱,对全区经济发展起到重要作用。南宁地区的香蕉种植产业近年更是异军突起,无论是从种植面积、香蕉产量,还是从经济效益来分析,均处于快速增长的阶段。据统计,2014年南宁香蕉种植面积5余万hm2,产值约27亿元,香蕉产业已成为带动当地农民增收的支柱性产业之一[2]。
香蕉生育期长,喜高温多湿,叶片面积大,蒸腾量也大,加上香蕉根系分布较浅,生长速度快,生长量大,属于大水大肥作物,施肥量为一般粮食作物及蔬菜作物的几倍。可见土壤肥力状况对香蕉产量有着最根本的影响,适当的田间管理和施肥对于确保香蕉高产优质显得尤为重要。然而,在缺乏专家指导、实验室检测数据及精准测量工具的辅助条件下,蕉农往往凭经验盲目施用大量的化学肥料,造成蕉园土壤肥力下降,香蕉抗逆性及产量降低,制约了香蕉产业的可持续发展[3]。因此,对香蕉生产基地土壤肥力状况进行调查与评估,对于指导农民合理配方施肥,提高肥料利用率及香蕉产量和经济效益有着重要的现实意义。
为了摸清南宁地区主要香蕉种植基地土壤肥力状况,笔者于2015年10月至2016年3月对南宁27个主要香蕉种植基地81份样品的土壤肥力状况展开调查研究,为南宁地区的香蕉种植合理施肥提供科学依据,进而促进香蕉产业可持续发展。
1 材料与方法
1.1 样品采集
2015年10月至2016年3月先后前往南宁市郊的群兴村、伏内屯、淝阳村、里建、金华村、合美十八村等27个面积3.33 hm2以上的南宁主要香蕉种植基地,进行采土取样,采样方法参照魏守兴等[4]验证过可行的采样方法。每个种植基地采集3份土壤样品,每份含多点的混合土壤,总计采集81份样品。采样过程中尽量避开施肥处,并使用S形方法进行采样,随机采取香蕉养分吸收根系分布土层(0~20 cm)的土样,分别装于配有标签的塑料袋中,带回实验室。土壤样品在室温下风干,去除根和植物残体的杂质,使用木锤捣碎,使用20目尼龙筛进行筛选,然后进一步使用研钵磨细,再用100目尼龙筛进行筛选,置于袋中,贴上标签,保存以待测定。采集所使用的工具和容器应洁净、干燥、无异味。
1.2 样品分析项目与测定方法
共分析了土壤样品的pH值、有机质,土壤样品中硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁的含量等8个肥力指标。土壤样品pH值测定参照标准NY/T 1377-2007,采用pH计法(土水比为 1∶2.5)进行测定;土壤有机质测定参照标准NY/T 1121.6-2006,采用重铬酸钾-外加热法测定;土壤铵态氮、硝态氮测定参照标准DB22/T 2270-2015,流动注射分析法进行测定;有效磷测定采用碳酸氢钠(pH 8.5)浸提-钼锑抗比色法;土壤速效钾测定参照标准NY/T 889-2004,采用1 mol/L 醋酸铵浸提-火焰光度法测定;土样交换性钙和交换性镁的测定参考NY/T 1121.13-2006标准,采用醋酸铵淋滤-原子吸收分光光度法测定。
1.3 土壤肥力评价标准
采用全国第二次土壤普查的土壤养分分级标准[4]及前人的香蕉养分分级标准[5-6]评价香蕉基地土壤的肥力状况。
2 结果与分析
2.1 南宁香蕉基地土壤的酸度特征
pH值是土壤重要的化学性质之一,对土壤微生物的活性、矿物质和有机质的分解都起着重要的作用[7]。从表1和表2可知,南宁主要香蕉种植基地土壤pH值为3.87~7.26,平均pH为4.81。其中pH≤4.5的强酸性基地和pH为4.5~5.5的酸性基地占比均为44.44%,而土壤pH为5.5~6.5的弱酸性基地及pH 6.5~7.5的基地分别只有2个与1个,占比分别是7.41%与3.71%。根据土壤的酸度分级标准,南宁大部分香蕉基地土壤呈强酸性与酸性。有研究表明,最适宜香蕉生长的土壤pH是5.5~6.5[8]。由此可见,南宁接近90%以上香蕉种植基地的土壤pH不利于香蕉的生长。因此,该地区在生产上应适当施用石灰改良土壤。
2.2 基地土壤有机质含量
土壤有机质在土壤肥力与植物营养中具有重要的作用,其肥力水平与果树产量、果实品质密切相关。因此,提高果园土壤有机质含量是提高果园土壤肥力的关键[9]。由表1与表3可知,南宁地区主要香蕉种植基地土壤的有机质含量为12.03~36.38 g/kg,平均值为24.12 g/kg。根据土壤养分分级标准,南宁香蕉基地土壤有机质含量为2~4级水平,整体评价为中等。其中香蕉种植基地有机质含量为30.0~40.0 mg/kg,属于较丰水平,占比29.63%;有机质含量为20.0~30.0 mg/kg,属于中等水平,占比29.63%;有机质含量为10~20.0 g/kg,属于较缺水平的基地占比为40.74%。
2.3 基地土壤硝态氮、铵态氮含量
氮素是香蕉各生长阶段尤其是营养生长期不可缺少的营养元素之一, 对香蕉的产量高低、品质好坏有较大影响[10-11]。铵态氮和硝态氮是香蕉主要吸收的2种氮素形态,两者不仅营养效果不同,而且在土壤中的去向及其对环境的污染情况也不同[12]。有研究表明,在铵硝配比为3∶7时,总氮最大吸收速率达到最大,有效转运载体数目最多,最有利于香蕉吸收利用氮素[13]。最近还有研究表明,铵硝配比影响香蕉幼苗生长,以铵硝配比10∶90最适合香蕉的生长[14]。表1结果显示,南宁主要香蕉种植基地土壤的铵态氮和硝态氮平均值分别为22.04和15.44 mg/kg;铵态氮含量为4.84~69.47 mg/kg,70%以上基地土壤铵态氮高于13 mg/kg,而硝态氮含量为5.34~50.75 mg/kg,大部分基地硝态氮含量低于37 mg/kg。基地土壤铵硝比结果显示,基地土壤铵硝比>2和在1~2的频度均为33.33%,铵硝比在0.5~1之间的频度为29.63%,只有3.71%的基地铵硝比介于0.2~0.5。由此调查结果可见,大多数香蕉種植基地土壤铵态氮含量高于硝态氮,铵硝比不佳,可通过增施硝态氮肥来调整合理的铵硝比。
2.4 基地土壤有效磷、速效钾状况
由表1和表4可知,南宁主要香蕉种植基地土壤有效磷频度分布集中在0.88~98.73 mg/kg,变异极大,整体平均值在22.97 mg/kg。不同香蕉种植基地磷含量具有明显差异.在调查结果中,一半以上属于低下水平。其中有效磷含量低于5.0 mg/kg的土壤占比33.34%,22.22%的土样有效磷含量为5~10 mg/kg。只有45%左右的蕉园属于中上水平,其中3.70%的土壤有效磷含量为10~20 mg/kg,18.52%的土样有效磷含量为20~40 mg/kg,22.22%的土样有效磷含量高于40 mg/kg。一般认为,土壤中有效磷含量在10~20 mg/kg比较适合香蕉生长,也较容易实现高产[15]。在本次调查中仍有超过一半的基地土壤处于磷素严重缺乏状态(低于10 mg/kg)。虽然较强的固磷能力是南方酸性土壤所特有的优势,但是在调查中发现,当地香蕉种植者在土壤磷素管理过程中存在很多不科学不合理的操作,造成了大量的磷素从土壤中流失。若要提高土壤磷素水平,可采取适当调节土壤酸度和合理施用磷肥相结合的管理措施。
香蕉的生长对钾元素的需求高,是典型的喜钾作物,需钾量高于大多数果树[16]。表2和表4的数据表明,各基地土样中速效钾含量为28.00~876.00 mg/kg,速效钾含量为100~150 mg/kg的土壤最适合香蕉种植。在南宁主要香蕉种植基地中速效钾含量低于100 mg/kg的土壤占比为33.35%,速效钾含量低于50 mg/kg的土壤占比7.41%;而高达66.65%的土壤速效钾含量高于100 mg/kg,此结果表明,南宁大部分种植基地达到了香蕉生长最适宜钾含量的条件,然而香蕉植株在生长过程中吸收的钾量很大,所以在香蕉种植过程中仍需注意钾元素的补给,适当增施钾肥。
2.6 基地土壤交换性钙、交换性镁状况
由表1和表5可知,南宁主要香蕉种植基地土壤交换性钙含量集中在69.59~6 689.44 mg/kg,平均含量为1 303.32 mg/kg。土壤中交换性钙含量为250~1 000 mg/kg时,最适合香蕉生长。在南宁主要香蕉种植基地中有70.37%的土壤交换性钙含量高于250 mg/kg,其中有18.52%的种植基地土壤交换性钙含量在100~250 mg/kg,交换性钙含量低于100 mg/kg的土壤仅占11.11%。100 mg/kg为钙元素丰缺分界线,土壤含量低于这个标准属于严重缺钙状态。南宁大部分种植基地都处于碳酸钙含量很高的喀斯特地貌区,因此大部分香蕉种植基地交换性钙含量也相对较高。
据报道,增施镁肥对香蕉早吐蕾、早成熟有着明显的促进作用,同时对产量的增加具有明显的效应[17-18]。表1和表5的数据表明,南宁主要香蕉种植基地土壤交换性镁含量为4.64~88.25 mg/kg。一般认为,土壤交换性镁含量在50~100 mg/kg时,最有利于香蕉生长。在调查结果中,仅有22.22%的土壤交换性镁在此范围内,14.81%基地的土壤交换性镁含量为25~50 mg/kg,处于较低水平;更有高达62.97%的基地土壤交换性镁含量低于25 mg/kg,属于镁元素严重缺乏状态。
南宁地区降雨较多可能是各大香蕉种植基地土壤镁元素含量较低的首要原因,大量的降水会把土壤中的大量的镁元素带走;在交换性镁含量较低的种植基地,应考虑适当增加镁肥的施用,确保镁元素的供应。
3 讨论与结论
蕉园土壤作为香蕉根系主要的成长环境,其pH和有机质不仅是果园土壤肥力的重要指标,也是果园能否高产、稳产及优质果品生产的基本条件。本次研究结果发现,南宁90%以上香蕉种植基地的土壤pH低于5.5,属于强酸性或酸性,不利于香蕉的生长;蕉园土壤的有机质含量平均值为24.12 g/kg,70%的基地有机质含量低于30 g/kg,整体评价为中等偏下,其中40.74%基地有机质含量在10~20.0 g/kg,与之前南方香蕉基地土壤普遍偏酸性及有机质含量偏下的调查结果一致[5-6,9,19-21]。蕉园pH值低下,一方面,可能与南方红壤土特征有关,此类别土壤一般情况下偏酸性;另一方面,pH的下降造成大量营养元素的淋失,造成土壤肥力下降,土壤进一步贫瘠,导致蕉园的病虫害发生;同时土壤有机质的降低表明土壤结构恶化、土壤缓冲能力降低,加剧土壤酸化[7,22]。造成这种现象主要是由于蕉农往往凭经验盲目施用大量化肥,轻施有机肥,同时也与缺乏专家指导、实验室检测数据及精准测量工具的辅助有关。因此,为了提高蕉园土壤的肥力,使得香蕉产业可持续发展,对南宁主要香蕉基地应适当施用石灰或碱性肥料调整土壤酸碱度,同时增施有机肥来提高土壤肥力,为香蕉优质高产生长创造良好土壤环境。
氮、磷、钾是香蕉生长过程中最重要的大量元素。铵态氮和硝态氮是香蕉主要吸收的2种氮素形态,有研究表明,铵态氮比例在10%~70%,增加硝态氮比例,可以促进香蕉幼苗对铵态氮的吸收速率,当铵态氮比例超过70%时,香蕉幼苗对铵态氮的吸收速率降低;香蕉幼苗对硝态氮的吸收速率呈现随营养液铵态氮比例的增加而显著减少的规律,添加铵态氮能明显抑制香蕉幼苗吸收硝态氮;在铵硝配比为3∶7时,总氮最大吸收速率达到最大,有效转运载体数目最多,最有利于香蕉吸收利用氮素[13]。最近还有研究表明,铵硝配比影响香蕉幼苗生长,以铵硝配比10∶90最适合香蕉的生长,等氮条件下增铵可以提高根系的生长,不同的铵硝配比对地上部分影响不同。苗期增施少量铵可以促进香蕉根系生长,促进香蕉成活和生长。香蕉幼苗中氮的含量、累积量以及铵、硝的含量与铵硝配比有关,在全硝的基础上增铵,可以提高氮在地上部分的含量和累积量,促进氮的吸收和利用[14]。亦有研究表明,硝态氮处理可提高香蕉植株对Ca、Mg、Fe、Mo等营养元素的吸收,增强植株细胞壁和细胞膜的稳定性,合成更多的木质素等防御物质,使得病原菌数量在植物体内大大减少,维持较高的光合作用,最终达到提高植株抗性,降低香蕉枯萎病发病率以及发病严重程度的目的[23]。而本研究的结果表明,南宁主要香蕉种植基地土壤的铵态氮和硝态氮平均值分别为22.04和15.44 mg/kg,大多数南宁香蕉基地铵态氮含量高于硝态氮的含量,铵硝比不佳。因此可通过增施硝态氮来调整合理的铵硝比,达到促进香蕉植株对氮的吸收与利用。磷也是香蕉生长过程中消耗很大的元素之一,提高土壤磷含量可促进植株生长和产量提高[24],虽然南方的酸性土壤具有很强的固磷能力,但是由于南宁降雨丰富,降水量大,大量的降雨带走了土壤中的磷元素。本调查发现,南宁地区香蕉种植基地中有55.5%的基地磷含量低于10 mg/kg,处于缺磷状态,因此在改造土壤、提高肥力的过程中应适当增加磷肥的补给。香蕉是典型的喜钾作物,需钾量大[12],其吸收量比氮高很多,远高于磷,香蕉的产量与钾的吸收量呈现出极其显著的正相关[12]。速效钾含量为100~150 mg/kg的土壤最适合香蕉种植。本研究结果发现,南宁主要香蕉种地土样中速效钾含量为28.00~876.00 mg/kg,而高达66.65%的土壤速效钾含量高于100 mg/kg,表明南宁大部分种植基地达到了香蕉生长最适宜钾含量的条件,且明显高于魏守兴等[5]对广西蕉园土壤肥力调查时的水平。香蕉植株在成长过程中对钾吸收量大,仍有約1/3的基地处于缺钾水平,所以在香蕉种植过程中仍需注意钾元素的补给,适当增施钾肥是最直接有效的方法。
钙和镁是香蕉生长过程中必不可少的元素,适量施钙、施镁能促进香蕉生长。在适当的钾、钙、镁处理条件下,香蕉果皮膜脂多酚氧化酶活性、丙二醛含量、淀粉酶活性和果肉膜脂多酚氧化酶活性、淀粉酶活性均明显下降,各处理同时减少了香蕉果实贮藏过程中的失重,延缓了香蕉果实的衰老,提高了香蕉果实的贮藏性[25]。交换性钙含量低于100 mg/kg的土壤属于缺钙状态。此次调查的香蕉种植基地中交换性钙含量低于100 mg/kg的土壤仅占11%;土壤中交换性钙含量为250~1 000 mg/kg时最适合香蕉生长,占30%;高于100 mg/kg的占比达到89%,这可能与南宁处于碳酸钙含量很高的喀斯特地貌区有密切的联系。南宁主要香蕉种植基地中有高达77.8%的土壤交换性镁含量低于50 mg/kg,处于镁元素缺乏状态。因此,在香蕉的种植和管理过程中应重视镁肥的补充。
本次南宁市香蕉基本土壤肥力调查的结果:南宁88.88%的香蕉种植基地土壤pH低于5.5;40.74%的香蕉种植基地土壤有机质含量低于20 mg/kg;南宁主要香蕉种植基地土壤的铵态氮和硝态氮平均值分别为22.04和15.44 mg/kg,大多数香蕉基地铵态氮含量高于硝态氮的含量,铵硝比不佳;55.56%的香蕉种植基地土壤有效磷低于10 mg/kg;66.65%的土壤速效钾含量高于100 mg/kg;70.37%的香蕉种植基地土壤交换性钙高于250 mg/kg;62.97%的基地土壤交换性镁含量低于25 mg/kg。综合以上蕉园的土壤肥力状况,提出了在香蕉的种植过程中,应适当施用石灰或碱性肥改良土壤酸性,增施有机肥改善土壤肥力结构。增施氮肥、磷肥、镁肥,注意增施硝态氮肥,维持合理的铵硝比,部分地区增施钙肥,合理施用钾肥。同时,此调查结果表明,调查的香蕉基地即使同处于南宁市范围内的,但不同基地之间肥力水平差异明显,这可能与不同的基地属于不同的种植主与种植的年限有关,导致施肥管理水平不一,其土壤养分含量和构成亦有所区别。因此香蕉种植过程中,还应根据不同种植基地的特点制定不同的施肥方案来指导蕉农合理施肥,提高土壤肥力。
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