生物質炭基肥對香蕉生長及產量的影響①

王文生

(云南省臨滄市農業技術推廣站 云南臨滄677000)

香蕉（Musa nanaL）是我國主要的熱帶水果，在海南、廣東、廣西、云南等地廣泛種植，香蕉植株高大、生育期長，具有較高的生物產量和經濟效益［1]。香蕉是大肥大水作物，在香蕉的生長過程中，需要多次施肥灌水。然而，由于香蕉種植區域大多受季風氣候的影響，夏季降雨頻繁且強度較大，養分容易隨降雨淋溶，導致肥料利用率低下，單一施肥、過施氮肥等不合理的施肥措施，還破壞土壤結構，危害土壤生態，制約香蕉產量進一步提高，影響農業可持續發展［2]。因此，調整施肥措施，提高肥料利用率成為目前亟待解決的問題。

炭基有機肥是以生物質炭為載體生產出的有機肥。生物質碳一般是由秸稈、稻殼、樹木等農林廢棄物不完全燃燒或無氧低溫熱解所產生的高含碳顆粒狀熱解殘余物［3]。其具有較發達的孔隙結構，由于這種表面結構導致生物碳具有良好的吸附特性，而且其具有高度熱穩定性和較強吸附特性，對養分有很強的持留功能，能促進土壤中碳素的固定、顯著提高氮肥利用率和作物的抗逆能力，能減少肥料施用量和土壤養分的損失［4]。炭基肥對作物生長的影響首先是影響土壤理化性質，進而對植株生長產生影響，與常規化肥相比，施用等量的炭基肥不僅節約了資源，同時還促進了作物生長、延緩植株衰老，提高作物產量。Nguyen 等［5]研究認為，施用炭基肥可提高植株光合作用，增加了根、莖、葉氮素的積累。范星露［6]研究表明，炭基肥提高葉片硝酸還原酶和籽粒可溶性淀粉合成酶活性，改善水稻的光合作用參數，從而提高水稻產量和稻米的品質。劉晴［7]研究結果表明，炭基肥處理的甘薯地上部發育早、發育速度快，在生育高峰期葉面積系數和干物質積累量顯著高于化肥處理，而且在生長后期群體衰退緩慢。在促進作物生長和產量方面，生物炭基肥比單施生物炭和常規化肥更加穩定、高效。有關于炭基肥在香蕉生產上的應用較少。因此，本試驗研究生物炭基肥對香蕉生長及產量的作用效果，為香蕉的的生產提供科學的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗地概況

樣地位于云南省紅河州元陽縣馬街鄉大皮甲村，蕉園以山地為主，是典型的山地香蕉種植區域，年平均氣溫24.4 ℃，年平均降雨量為899.5 mm。土壤類型為紅壤土，土壤基礎肥力為：有機質、全氮分別為22.31、1.54 g/kg，堿解氮、速效磷和速效鉀 分 別 為97.56、 35.12和125.36 mg/kg，pH＝7.12。

1.1.2 試材

供試香蕉品種為巴西蕉組培苗，由中國熱帶農業科學院品種資源研究所組培中心提供。

供試生物質炭基肥七彩環保科技有限公司提供，其養分含量為：有機質46.8%，氮（N）4%，磷（P2O5）3%，鉀（K2O）6%

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

香蕉于2018年3月26日種植，試驗采用完全隨機設計，設置5個處理，分別是常規施化肥處理（CK）：施氮（N）200 g/株，磷（P5O2）150 g/株，鉀（K2O）400 g/株；炭基肥處理分別為：1600（T1）、2000 （T2）、2400 （T3）和2800 g/株（T4），第一次追肥于5月16日，隨后每隔20 d 施一次肥，共8 次，并于7月6日和8月26 進行2 次追肥（比例為4∶3∶1）。小區面積135 m2，每個小區定植香蕉苗30株，行距2.3 m，株距2 m。香蕉栽培和水肥管理參照當地香蕉種植模式，肥料和病蟲害防治均采用常規種植模式。

1.2.2 指標測定

1.2.2.1 植株生長狀況的測定

試驗于抽蕾期對植株的生長發育情況（假莖高度、假莖圍、葉片數、新葉長度、新葉寬度）進行測定。

1.2.2.2 光合特性的測定

分別在5月25日（5/25）、6月25日（6/25）、7月20日（7/20）和8月15日（8/15）早上9：00～11：00用LI-6400光合測定系統（美國）測定香蕉完全展開葉的第二片葉的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間二氧化碳濃度，同時用SPAD-502葉綠素含量測定儀測定SPAD值。

1.2.2.3 果實性狀和產量的測定

于2019年3月18日收獲，收獲時測定產量和果實性狀。果指長：用卷尺測量第二梳、第四梳和倒數第二梳果指背部長度果指長、果指粗和果指單重。果指總數：每株取8梳測定果指總重。

1.2.3 數據分析

應用Excel和SPSS 24.0 完成數據整理、分析和作圖，LSD法檢驗差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 生物炭基肥對香蕉農藝性狀的影響

香蕉生長狀況的好壞直接影響香蕉的產量和品質。在香蕉抽蕾期對其農藝性狀進行測定，結果詳見表1。由表1 可知，炭基肥能夠顯著影響香蕉的假莖高度、假莖粗、葉片數、葉長和葉寬，均隨炭基肥施用量的增加呈先增加后降低的變化趨勢，在T3 處理時達到最大值。炭基肥處理的假莖高度均顯著高于化肥處理，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出4.05%、11.91%、17.99%和14.45%；炭基肥處理的假莖粗均顯著高于化肥處理，T1、T2、T3和T4分別 比CK高出8.10%、 23.45%、31.70%和23.12%；T1和T4處理葉片數和化肥差異不顯著，T2和T3顯著高于CK肥，分別高出10.84%和21.65%；除T1 處理葉長顯著小于CK 外，T2、T3和T4 顯著高于CK，分別高出4.92%、6.30%和4.94%；T1、T2處理葉寬和化肥處理差異不顯著，T3和T4顯著高于CK，分別高出12.07%、7.45%。

表1 生物炭基肥對香蕉農藝性狀的影響

2.2 生物炭基肥對香蕉葉片SPAD值的影響

SPAD值反映葉綠素含量的相對大小。由圖1可知，生物炭基肥影響香蕉葉片SPAD 值。在5月25日，各處理間差異不顯著；在6月25日，生物炭基肥處理的SPAD 值均顯著高于CK，且隨生物炭基肥施用量的增加呈先升高后下降的變化趨勢，T3處理時達到最大值，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出1.22%、2.07%、2.50%和1.43%；在7月20日，SPAD 值隨生物炭基肥施用量的增加呈先升高后下降的變化趨勢，在T2 處理時到達最大值，顯著高于CK，高出3.72%，其他處理和CK 差異不顯著；在8月15日，生物炭基肥處理的SPAD 值均顯著高于CK，變化趨勢和6月25日相似，T3 處理時達到最大值，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出4.36%、5.50%、8.72%和4.21%。

2.3 生物炭基肥對香蕉葉片凈光合速率的影響

凈光合速率與植物光合作用合成碳水化合物的量有顯著相關關系，是判斷植株生長狀況的主要指標。由圖2 可知，生物炭基肥對凈光合速率的影響在不同生育時期呈現不同的變化趨勢，整體上隨生育進程的推進呈現先上升后下降的趨勢，各處理在6月25日達到最大值。在5月25日，生物炭基肥各處理均顯著高于CK，且隨生物炭基肥用量的增加呈逐漸增加的趨勢；在6月25日到8月15日，生物炭基肥各處理均顯著高于CK，且隨生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢，在T3處理時達到最大值。其中，6月25日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出12.66%、26.43%、35.57%和17.14%；7月20日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出14.25%、20.99%、31.06%和20.94%；8月15日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出 9.88%、11.54%、15.34%和9.29%。

2.4 生物炭基肥對香蕉葉片氣孔導度的影響

植物葉片氣孔導度和蒸騰作用呈正相關關系。由圖3可知，生物炭基肥對氣孔導度的影響在不同生育時期呈現不同的變化趨勢，整體上隨生育進程的推進呈現先上升后下降的趨勢，各處理在6月25日達到最大值。在5月25日，生物炭基肥各處理間沒有明顯的變化規律，T1、T2、T3 顯著高于CK，T4處理和CK 差異不顯著；在6月25日到8月15日，生物炭基肥各處理均顯著高于CK，且隨生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢，在T3 處理時達到最大值。其中，6月25日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出9.17%、23.33%、28.61%和20.28%；7月20日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出13.19%、20.83%、29.86%和9.72%；8月15日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出19.82%、34.23%、48.65%和22.52%。

2.5 生物炭基肥對香蕉葉片蒸騰速率的影響

由圖4可知，生物炭基肥對蒸騰速率的影響在不同生育時期呈現不同的變化趨勢，整體上隨生育進程的推進呈現先上升后下降的趨勢，各處理在6月25日達到最大值。在5月25日和8月15日，生物炭基肥各處理間均顯著高于CK，隨生物質炭基肥施用量的增加呈逐漸增加的變化趨勢。在5月25日，T1、T2、T3和T4分別 比CK 高 出4.71%、12.55%、14.90%和23.92%，8月15日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出4.13%、13.44%、21.71%和26.87%。在6月25日和7月20日，生物炭基肥各處理均顯著高于CK，且隨生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢，在T3處理時達到最大值。6月25日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出7.94%、13.71%、21.21%和12.99%；7月20日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出4.64%、8.17%、17.00%和8.93%。

2.6 生物炭基肥對香蕉葉片胞間二氧化碳濃度的影響

植物胞間二氧化碳濃度是判斷葉片光合作用的生理變化的主要參數。由圖5可知，生物炭基肥對氣孔導度的影響在不同生育時期呈現不同的變化趨勢，整體上隨生育進程的推進呈現先上升后下降的趨勢，各處理在6月25日達到最大值。在5月25日，隨生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢，在T3 處理時達到最大值，且顯著高于CK，其它處理和CK沒有顯著差異。在6月25日和7月20日，生物炭基肥各處理均顯著高于CK，且隨生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢，在T3 處理時達到最大值。其中，6月25日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出4.73%、6.89%、10.94%和7.67%；7月20日，T1、T2、T3和T4分別比CK高出5.25%、14.47%、23.48%和17.30%；在8月15日，生物炭基肥各處理均顯著高于CK，且隨生物炭基肥用量的增加呈逐漸增加的趨勢，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出8.18%、12.63%、22.19%和30.65%。

2.7 生物炭基肥對香蕉產量和果實性狀的影響

由表2可知，施用生物質炭基肥能夠顯著影響橡膠產量及果實性狀。生物質炭基肥處理的單株產量均顯著高于CK，且隨生物質炭基肥施用量的增加呈先增加后降低的變化趨勢，在T3 處理達到最大值，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出8.26%、15.16%、26.05%和5.50%；生物質炭基肥處理的指果長均顯著高于CK，且隨生物質炭基肥施用量的增加呈先增加后降低的變化趨勢，在T3 處理達到最大值，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出1.59%、2.99%、5.05%和3.23%；指果粗僅T3 處理顯著高于CK，其它處理和CK 差異不顯著；單果重隨生物質炭基肥施用量的增加呈現增加后降低的變化趨勢，在T3處理達到最大值，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4分別高出6.68%、9.32%、14.17%和2.77%；果指總數隨生物質炭基肥施用量的增加呈現增加后降低的變化趨勢，在T3 處理達到最大值，T2和T3 處理均顯著高于CK，分別高出6.27%和10.74%。

表2 生物炭基肥對香蕉產量和果實性狀的影響

3 討論

香蕉生長過程中的農藝性狀在一定程度上反映出香蕉的生長狀況是否良好，是產量形成的重要前提，生物質炭基肥具有較高的陽離子交換量、發達的孔隙，因此有很強的吸附特性［8]，對養分具有持留功能，能促進土壤中養分的固定，延緩肥料在土壤中的釋放和淋失，對養分起到緩釋作用，減少肥料和土壤養分的損失，能夠為作物后期生長提供充足養分［9]。本研究表明，炭基肥能夠顯著影響香蕉的假莖高度、假莖粗、葉片數、葉長和葉寬。主要是由于炭基肥能夠在香蕉生長過程中持續釋放養分，保證香蕉的正常生長。

生物質炭基肥能夠增加葉綠素含量和光合參數，葉綠素是光合作用的基礎，是反映光合強度的重要生理指標［10]，是有較高凈光合速率和氣體交換參數的主要原因，較強的光合能力能夠積累更多的光合產物，促進物質轉運。Zhou 等［11]研究認為，施用炭基肥可提高植株光合作用，增加根、莖、葉氮素的積累。喬志剛等［12]研究表明，炭基肥提高葉片硝酸還原酶和籽粒可溶性淀粉合成酶活性，改善水稻的光合作用參數，從而提高水稻產量和稻米的品質。本研究結果表明，生物質炭基肥能夠顯著提高香蕉葉片PSAD值、凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和胞間二氧化碳濃度，主要是由于炭基肥為香蕉生長提供了充足的養分，促進根系生長，吸收更多的養分，為光合作用提供能量。

生物質炭基肥提高產量的主要因素是增加了植株物質轉運和積累［13]。臧清波等［14]研究發現，炭基肥增加了玉米產量，且具有品種特異性。王粟等［15]研究表明，生物質炭基肥可有效促進玉米的生長發育，縮短生育周期，改善玉米產量性狀，進而達到增加產量的目的。本研究結果表明，炭基肥對單株產量、指果長、指果粗、單果重和果指總數均有顯著影響，在T3處理時增產效果顯著，主要是由于該施用量能夠為香蕉生長提供充足的養分，促進了香蕉植株營養器官的生長，提高了光合能力，從而增加物質積累量，為果實的生長和產量的形成奠定了基礎。本研究表明，在炭基肥施用量為2400 g/株時，香蕉生長狀況最好，光合能力最強，產量最高，是較好的施肥模式。