化肥减量配施生物有机肥对香蕉产量及品质的影响

谢荣淳，黄丽娜，雷 菲，张冬明，程世敏，赵增贤，魏守兴

(1 海南大学园艺学院，海口，570228；2 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海口，571101；3 海南省农业科学院农业环境与土壤研究所/海南省耕地保育重点实验室，海口，571100)

香蕉广泛种植于热带和亚热带地区，是我国热区农民增收的主要来源之一[1]。由于香蕉生长期长、需肥量大，因此需多次精细施肥才能满足其生长发育需求[2-3]。目前我国香蕉生产中过量施用化肥，造成化肥利用率低、蕉园土壤酸化加剧、生态环境破坏严重等问题，导致香蕉产量、品质与经济效益降低等[4-5]。因此，减少化肥过量施用是香蕉生产中亟需解决的问题，也是促进香蕉产业可持续健康发展的关键因素之一。目前在农业生产中，减少化肥过量施用的方法有很多，其中化肥配施生物有机肥是普遍采用的方法之一[6]。生物有机肥是一类兼具有机肥和微生物功效的肥料，含有氮、磷、钾、微量元素等养分，有提高土壤肥力、促进作物吸收和增加土壤养分有效性等功能[7]。Asadu等[8]研究表明，生物有机肥不仅显著改善玉米、秋葵的农艺性状，还能提高两者产量和改良土壤。高怡安[9]研究表明，化肥减施10%～30%配施生物有机肥较单施化肥能显著增加马铃薯产量，提高经济效益。唐宇[10]研究表明，化肥减施30%～50%配施生物有机肥较单施化肥能显著提高番茄果实鲜质量、品质和土壤有机质含量。李小萌等[11]对黄瓜的研究表明，化肥减施0%～30%配施生物有机肥较单施化肥能显著提高其产量和肥料利用率。由此可知，化肥配施生物有机肥能达到减少化肥施用量的目的，且合理地减施化肥配施生物有机肥还显著提高作物产量和品质。

近年来，生物有机肥在香蕉生产中得到广泛应用，主要集中在其施入土壤后对土壤微生物尤其是香蕉枯萎病菌的影响研究[12-13]。Fu等[14]和Zhang等[15]研究皆表明，与单施化肥相比，施用生物有机肥显著降低香蕉镰刀菌枯萎病发病率，增强土壤微生物间协同作用。化肥配施生物有机肥对香蕉产量、品质的影响也有部分研究[16]。李进平等[17]、钟书堂等[18]研究皆表明，常规化肥配施生物有机肥较常规化肥显著提高香蕉产量、糖酸比和增加收获率。化肥减量配施生物有机肥在香蕉上的研究较少，尤其是不同化肥减施比例配施生物有机肥对香蕉产量、品质及经济效益的影响研究。基于此，本研究采用田间小区试验，在配施定量生物有机肥的情况下，研究减施不同比例化肥对香蕉产量和品质的影响，以期为香蕉生产中化肥减量施用及有机无机肥合理配施提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2018年9月至2019年9月在中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所热带果树品种改良基地(东经109.5°，北纬19.5°)进行。供试作物为宝岛蕉组培苗(8～9片叶)。供试土壤砖红壤，容重1.38 g/cm3，pH值5.28，电导率38.68 μs/cm，有机质8.57 g/kg，全氮0.381 g/kg，速效氮(铵态氮与硝态氮)100.85 mg/kg，速效磷9.25 mg/kg，速效钾92.47 mg/kg。

氮肥为颗粒尿素[CO(NH2)2]，含N≥46%；钾肥为颗粒状氯化钾(KCl)，含K2O≥60%；复合肥为颗粒状均衡复合肥，含N-P2O5-K2O为15-15-15；生物有机肥由中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所生产，含N-P2O5-K2O≥5%，有机质≥45%，有效活菌数(植物乳杆菌，枯草芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌)≥2亿/g。

1.2 方法

采用单因素完全随机区组试验设计，以化肥减量比例为单因素。以目前海南当地的宝岛蕉化肥施用量(N 300 g、P2O5120 g、K2O 600 g)为常规化肥处理(TK)。设置4个配施生物有机肥的化肥减量施用处理，分别为T1，即减量0%，N 300 g，P2O5120 g，K2O 600 g；T2，即减量20%，N 240 g，P2O596 g，K2O 480 g；T3，减量40%，N 180 g，P2O572 g，K2O 360 g；T4，即减量60%，N 120 g，P2O548 g，K2O 240 g；T1～T4处理每株香蕉配施生物有机肥6 kg，其中3 kg以底肥施入，剩余3 kg在旺盛生长期环状施入。以不施肥为对照(CK)，每处理重复3次，每重复种植香蕉苗20株，且每小区四周各设2行香蕉作为保护行。宝岛蕉采用均行种植，种植密度为2 520株/hm2。生物有机肥的底肥部分以基肥在种植前施入。试验中各处理整个生育期氮磷钾施入时期、施入比例及施入次数均相同(见表1)。香蕉整个生育期注意水分管理，及时排灌；出芽、断蕾、除草和病虫害防治等管理参照当地蕉园管理。

表1 宝岛蕉关键生育期氮磷钾分配比例及施肥次数

1.3 测定指标

1.3.1 产量统计及其构成因素 收获时，记录各处理香蕉收获株数，计算收获率；统计各处理商品蕉实际收获产量(不含果轴)。试验地每个小区选择长势均匀的3株统计果指数、果指长、果指围和单果质量等。果指数为每穗的果指总数；果指长为香蕉果指外围弧长(不包括果柄)，用软尺测定；果指围为果指最粗部位的周长，用软尺测定；单果质量用天平测定。

1.3.2 品质测定指标及方法 对采收的每株第三梳进行脱硫、催熟后，测定可食率，可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物、维生素C含量。可溶性固形物含量采用数显手持折光仪[19]，可溶性糖含量采用蒽酮法[19]，可滴定酸采用中和滴定法[20]，维生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定[20]。糖酸比=总可溶性糖/总可滴定酸[19]，可食率(%)=果肉鲜质量/单果质量×100[19]。

1.4 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2010 进行数据前期处理、绘图，采用 SPSS 21.0 软件的单因素方差分析(one-way ANOVA)和 Duncan 法(p=0.05)进行各处理间的多重比较和差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 对产量及其构成因素的影响

试验结果看出，施肥处理较CK均能显著增加香蕉产量，增产幅度为123.05%～239.89%，表明施用化肥是促进香蕉增产的重要措施之一。与TK处理相比，T1、T2、T3处理分别显著提高香蕉产量31.98%、26.31%和12.67%，且T1、T2处理均显著高于T3处理；T4处理则显著降低香蕉产量13.39%。说明在本试验中，化肥减量40%以内配施生物肥6 kg/株能显著提高香蕉产量。

与CK比较，施用化肥能显著提高产量构成因素，协调提高产量。与TK处理相比，T1～T4处理均不影响香蕉果指数；但均能显著提高香蕉果指围，提高幅度分别为4.25%、6.08%、6.97%和5.95%。T1、T2处理果指长均显著高于其他施肥处理，且较TK处理分别提高5.52%和4.13%。T1、T2处理单果质量较TK处理显著提高，分别比TK处理提高12.21%和10.89%，其中T1处理单果质量最高。T1～T3处理采收率较TK处理均提高，其中以T2处理采收率最高，比TK处理提高14.29%(见表2)。综上可知，T2处理产量构成因子各指标协调最优。

表2 不同施肥处理宝岛蕉产量构成因素比较

2.2 对果实品质的影响

香蕉品质是决定香蕉生产优势的重要因素之一。与CK相比，各施肥处理香蕉果实可食率、可溶性固形物含量、维生素C含量和糖酸比均显著提高，平均分别提高13.30%、10.38%、21.97%和82.45%。T1～T3处理香蕉果实的可食率、维生素C含量较TK处理均显著提高，分别提高6.22%～8.38%、9.44%～12.29%。T1～T4处理香蕉果实糖酸比均较TK显著提高12.60%～30.84%。T2处理可溶性固形物较TK处理显著提高5.50%，其余配施生物有机肥处理与TK均无显著性差异(见表3)。综合来看，本试验中T2化肥减量20%配施生物有机肥能实现香蕉品质的提升。

表3 不同施肥处理宝岛蕉品质指标比较

2.3 对生产经济效益的影响

试验结果看出，各处理经济效益指标尤其是产投比有差异。与CK相比，各施肥处理虽然总成本提高，但经济效益显著提高，其中总利润增加2.25万～6.48万元/hm2，产投比提高33.45～71.58个百分点。说明在香蕉生产中，施肥能提高生产利润和产投比。T1～T3处理较TK处理总利润分别增加83.09%、69.55%和13.18%；T1、T2处理产投比分别比TK处理提高12.65个百分点和10.78个百分点，但T4处理总利润和产投比均比TK处理低。由此可知，合理的化肥减施比例配施生物有机肥较单施化肥能增加经济效益和提高产投比，本试验中化肥减施比例为20%经济效益和产投比最为适宜。

表4 不同施肥处理宝岛蕉经济效益比较

3 结论与讨论

香蕉是典型的“大水大肥”作物。在香蕉生产中，种植户为追求产量，往往过量施用化肥，造成化肥浪费大、产量与品质下降等问题[3-5]。本研究表明，在配施生物有机肥6 kg/株时，化肥减量40%以内较常规化肥处理能显著提高香蕉产量，以减量20%以内香蕉产量最高，这可能由于化肥减量0%～40%+生物有机肥施可以兼具生物有机肥的肥效持久性和化肥的速效性，且生物有机肥可以有效改善土壤生物群落和土壤理化性状[9]，从而提高产量。这与之前的研究略有不同[21]。张鹏飞等[22]在苹果上的研究表明，化肥减施25%配施生物有机肥10 kg/株产量最高，虽然两者研究减施化肥比例不同，但都表明减施化肥配施生物有机肥处理的单果质量较单施化肥处理显著提高，且对果实横径的影响大于纵径。刘慧[23]和姜蓉等[24]研究均表明，减施20%化肥配施生物有机肥较其他化肥减施方案更能够显著提高茄科、菊花产量，可能由于香蕉常规化肥施肥量较大导致减量40%配施生物有机肥还能增产。T1处理比T2处理多增施20%化肥，但这两处理间产量差异不显著，表明香蕉产量与施肥量不完全呈正比关系，这与宁瑜[25]研究结果一致。本研究中化肥减施40%以内配施生物有机肥增产主要是单果质量、果指围和收获率显著增加；化肥减施60%则显著降低单果质量和收获率，可能原因是化肥减施比例为60%太高而不能满足香蕉整个生育期养分需求，该结果与曹明等[26]和黄丽娜等[27]的研究一致。

果实品质是当前及未来园艺产业健康发展的核心，增施生物有机肥可以显著提高果实品质[7]。本试验结果表明，施用肥料能显著提高香蕉果实品质，与张鹏飞等[22]和朱岁层等[28]在苹果、猕猴桃上的研究一致。张鹏飞等[22]还指出，化肥配施生物有机肥可有效改善果实品质，与本试验得出的配施生物有机肥处理果实品质总体上优于常规施肥处理的结论一致。就香蕉果实品质而言，本试验结果表明，配施生物有机肥处理的糖酸比较常规施肥处理均显著提高，与黄达斌等[29]在香蕉上的研究结果相似。综合衡量香蕉果实各品质指标，T2处理品质最优，尤其较常规处理显著提高可溶性固形物和维生素C含量，与朱岁层等[28]在猕猴桃上的研究结果一致。化肥减施配施生物有机肥在满足香蕉氮、钾养分需求同时，增加微量元素供应可能是其提高品质的原因之一。另外，就经济效益而言，周劲松等[21]和何应对等[30]在香蕉上的研究表明，适当减少施肥投入具有显著增效作用。本试验中，各处理经济效益指标尤其是产投比有差异，与CK相比，各施肥处理虽然总成本提高，但经济效益和产投比也显著提高，其中，T2处理(化肥减施20%配施生物有机肥)产投比和经济效益较高，这与柏琼芝等[31]在马铃薯上的研究一致。

在本试验中，综合考虑香蕉产量、果实品质经济效益，化肥减施20%配施生物有机肥6 kg/株为最佳施肥方案。化肥减施配施生物有机肥可能具有改良土壤、减少养分环境耗散风险等作用，今后应加强研究，从而综合评价香蕉化肥减量配施生物有机肥的成效。