滴灌施磷對香蕉產量、磷肥利用效率及經濟效益的影響

臧小平 ，井 濤 ，王安邦 ，王甲水 ，王 尉， 李敬陽 ，許 奕 ，馬蔚紅 *，謝江輝

（1.中國熱帶農業科學院 海口實驗站，海口 571101；2.海南省香蕉遺傳改良重點實驗室， 海口571101；3.中國熱帶農業科學院 熱帶生物技術研究所，海口 571101）

0 引 言

【研究意義】磷肥利用率低的主要原因是土壤對磷的固定，即能被作物吸收利用的有效態磷在土壤中被轉化為不能被作物利用的無效態磷。施入磷肥，大量的磷被土壤固定，而這些固定的磷基本不能提供作物養分，一方面造成作物生長缺磷，另一方面由于磷肥的連年施用，土壤中累積大量的無效態磷。有研究報道目前作物的當季磷肥利用率僅為10%～25%，而蕉園的磷肥利用率更低，僅為5%～10%[1]。不僅造成經濟損失，更對生態環境和可持續農業造成了威脅[1-2]。香蕉是大水大肥作物[3]，一個生長季內要施肥多次，灌溉也非常頻繁。香蕉由于生育期長，植株高大，對磷的需求比較多，每百克香蕉果肉含磷200 mg。【研究進展】水肥一體化滴灌施肥是優化調控作物根系微區土壤適宜水分和養分的有效方法。近年研究[4-6]表明，通過水肥一體化隨水分次滴施磷肥，可顯著減少磷在土壤中的固定，提高磷的移動性、有效性。【切入點】但是調查發現，香蕉種植戶出于成本考慮多選擇廉價的磷肥，而常用固體磷肥由于溶解度不足無法滿足滴灌要求。由于肥料與滴灌系統不配套，實際生產中超過80%磷作基肥以撒干肥形式一次性施入土壤，導致香蕉生育后期不能獲得充足的營養供應，水肥互作效應未充分發揮。當前在香蕉水肥一體化增效肥料研究中主要側重于氮、鉀肥的養分效應，對于灌溉施肥系統中磷的研究相對不足。目前我國農業面源污染和化肥減量增效等問題凸顯，尤其對于高產出高投入的設施水肥條件下果園栽培，土壤酸化、增效困難問題已成為制約農業可持續發展的瓶頸，因此探索磷素在南方果園的利用效率及增產增效作用顯得尤為重要。【擬解決的關鍵問題】在目前節水農業生產中，選用合適的磷肥配合滴灌系統進行香蕉施肥是重點關注的問題之一。本研究選用磷酸一銨、聚磷酸銨2 種水溶性磷肥，在養分等量投入前提下研究滴灌施磷對香蕉的農藝性狀、養分利用效率及經濟效益影響的差異，旨在探索水肥一體化條件下水溶性磷肥在集約化香蕉種植模式下的應用效果，為香蕉科學合理施肥提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

田間試驗于2018 年9 月—2019 年7 月在海南省臨高縣波蓮鎮美靈村華遠農場香蕉基地（19°77' N，109°62' E）進行。該地區屬于熱帶季風氣候型，全年無霜，氣候溫和，年平均氣溫24.0 ℃，年平均降水量在1 400 mm 以上，5—10 月為雨季，雨量占全年的82%，年平均風速2.8 m/s。

1.2 試驗材料

供試土壤為玄武巖發育的磚紅壤，質地為砂黏土，試驗開始前耕層土壤（0～20 cm）化學性質為：pH 值6.0，有機質2.15%，堿解氮96.6 mg/kg，有效磷31.6 mg/kg，速效鉀113.5 mg/kg。按全國第2 次土壤普查推薦的土壤肥力分級標準，該試驗土壤地力屬于中等肥力土壤。試驗香蕉品種為南天黃（Musa aaa cavendish cv Nan Tian Huang）。雙行淺溝種植，滴灌區按每種植行鋪設2 條滴灌管，滴頭流量為2.0 L/h，滴頭間距為40 cm。香蕉種植密度為2.0 m×2.2 m。

1.3 試驗方法

試驗設3 個處理：不施磷肥（對照，CK）、磷酸一銨（T1）、聚磷酸銨（T2）。CK 小區面積500 m2，T1、T2 處理小區面積均為1 400 m2，3 次重復，隨機區組設計。供試氮肥為尿素（N≥46%），氯化鉀（K2O≥60%），硫酸鎂（Mg≥8.9%），復合微量元素（Fe+B+Zn+Cu+Mn+Mg+Mo≥10%）。以磷酸一銨（MAP，N≥12%，P2O5≥61%）和水溶性低聚磷酸銨（APP，N≥11%，P2O5≥37%）作為2 種磷肥。香蕉整個生育期施用純氮量為552 kg/hm2，K2O 量為1 089 kg/hm2，2 個施磷處理投入P2O5量為226 kg/hm2。全部化肥作為追肥通過滴灌隨水施加，其他管理措施同一般大田。具體施肥方案見表1。試驗區有機肥投入量為9 088 kg/hm2羊糞有機肥（有機質≥45%，氮磷鉀≥5%）+2 272 kg/hm2微生物液體肥（有效活菌≥0.5 億/L，有機質≥100 g/L，氮磷鉀≥60 g/L）。2018 年9 月初定芽清園，綠葉數6～8張。根據南天黃品種生長特性和海南植蕉區特點，確定香蕉生長季中的總灌水量為9 000 m3/hm2，2018 年9 月12 日開始滴水灌溉，除陰雨天氣外，每隔2～3 d灌水1 次，每次滴灌時間為1.5～2 h；根據葉片數確定施肥時間[7]，小區施肥時每次滴肥水0.5 h。2019年5 月1 日抽蕾，2019 年6 月29 日收獲。

表1 各處理滴灌追肥方案 Table 1 Distribution scheme of fertilizers during banana growth period kg/hm2

1.4 測定項目及測試方法

每小區選定長勢一致，健康無病蟲害香蕉5 株，在孕蕾期測定香蕉的葉片數、株高（從地面至頂部2片葉葉柄交叉點的距離）、假莖粗（近地面處的假莖周長）、青葉數、倒三葉葉長和寬，并于收獲時記錄每株香蕉產量并取果穗樣進行果實農藝性狀調查。然后沿地面采集整株香蕉，測定假莖、葉（葉柄和葉片）、果穗鮮質量，然后均勻分取，進行分析測定。葉片樣品采集：四分法取樣。假莖：縱切4 份，取對角2 份。果：取不同果梳上的果指各3 個為混合樣品。試驗開始前取混合土壤樣本進行基本性狀分析。各項測試指標參考土壤農化分析相關方法[8]。所有數據采用Microsoft excel 2003 和SPSS17.0 統計軟件進行分析處理。肥料吸收利用及經濟效益相關計算式[9-10]為：

1）磷素累積量（kg/hm2）=植株各部分全磷量×干物質量×種植密度

2）肥料對產量的貢獻率（YCR，%）=（施肥區產量-空白區產量）/施肥區產量×100%

3）磷肥利用率（REP，%）=（施磷區作物地上部含磷量-空白區作物地上部含磷量）/施磷量×100%

4）磷肥生理利用率（PEP，kg/kg）=（施磷區產量-空白區產量）/（施磷區作物地上部含磷量-空白區作物地上部含磷量）

5）磷肥農學效率（AEP，kg/kg）=（施磷區作物產量-不施磷區作物產量）/施磷量

6）磷肥偏生產力（PFPP，kg/kg）=施磷區產量/施磷量

7）Vario-cost ratio（VCR）=（施磷區純收益-空白區純收益）/磷肥成本

香蕉價格按海南2019 年6－7 月收購價格計算，肥料價格按市場價計算，香蕉4 000 元/t，磷酸一銨3 800 元/t，聚磷酸銨8 800 元/t。

2 結果與分析

2.1 不同施磷處理對香蕉生長性狀的影響

滴灌條件下施用不同磷肥對香蕉生長性狀有顯著影響，磷肥隨水滴施顯著提高了香蕉植株假莖粗、青葉數、葉長（P＜0.05）（表2）。

表2 抽蕾期不同處理的香蕉長勢 Table 2 Growth of banana plant of various treatments during floral emergence

在抽蕾期，T1、T2 處理的假莖圍較CK 分別增加10.9%、10.1%；T1、T2 處理的青葉數較CK 分別增加14.4%、9.9%；T1、T2 處理的葉長較CK 分別增加9.7%、6.8%。在滴灌條件下追施磷肥有利于植株的營養生長，在假莖圍、葉長指標上得到體現，更多的青葉數能使植株保持旺盛的光合效能，為高產提供充足的物質保障。

2.2 不同施磷處理對香蕉產量的影響

由表3 可知，在滴灌條件下施用不同磷肥對香蕉果指數及產量有顯著影響。T1 處理的單株產量為24.61 kg（不含果軸）。受抽蕾后期因枯萎病等因素影響，實際收獲株數按2 100 株/hm2計，T1 處理折合產量51 681 kg/hm2，較CK 和T2 處理的產量分別增加13.6%、4.5%。T1、T2 處理果指數比CK 分別增加15、12 個/株。T1 處理中磷肥的產量貢獻率較T2 處理增加50%。綜合而言，3 種不同施磷處理的產量表現為：T1 處理>T2 處理>CK。滴灌條件下磷肥滴施可增加果指數，從而促進香蕉高產。

表3 不同處理的香蕉產量和磷肥的產量貢獻率 Table 3 Variation of banana yield and yield contribution rate

2.3 不同施磷處理對香蕉磷素利用效率的影響

由表4 可以看出，施磷促進了植株對磷的吸收，T1、T2 處理收獲期植株磷積累量較CK 分別增加76.4%、67.2%。T1 處理的磷肥利用率較T2 處理提高13.5%，磷肥生理利用率較T2 處理提高38.0%。從農學角度分析，每單位P2O5所形成的香蕉產量（PFPP）及香蕉產量的增量（AEP）均表現為T1 處理＞T2 處理，T1 處理的磷肥農學效率、磷肥偏生產力較T2 處理分別提高56.6%和4.6%。滴灌條件不同磷源的肥效差異明顯，磷酸一銨的肥效大于聚磷酸銨。

表4 不同處理下磷肥利用效率參數 Table 4 P utilization efficiency parameters in different treatments

表5 不同處理下香蕉的經濟效益 Table 5 The benefit in different treatments

2.4 不同施磷處理對香蕉經濟效益的影響

表5 為不同施磷條件下的香蕉經濟效益分析結果。由表5 可知，T1 處理的邊際收益為109.65 元/kg，比T2 處理提高了56.9%。T1 處理純收益較T2 處理提高了13.7%。種植香蕉的產投比也由T2 處理的1.96∶1 上升到T1 處理的2.14∶1。聯合國糧農組織認為VCR＞2 就具有經濟合理性[10]。T1 處理VCR 值為16.1，經濟效益較高。

3 討 論

養分有效性低是酸性土壤一個嚴重的問題。酸性土壤中鐵、鋁活性高，與磷形成難溶性的鐵磷和鋁磷，甚至有效性更低的閉蓄態磷，使土壤磷和施入土壤中的肥料磷絕大部分轉化為固定態磷，致使大多數酸性土壤都嚴重缺磷。通常認為，土壤有效磷在10～20 mg/kg 適于香蕉生長，據調查，廣西蕉園53.3%的土樣有效磷量低于5.0 mg/kg[11]，海南蕉園38.5%的土樣有效磷量低于10 mg/kg[12]。由此可見，我國香蕉主產區約50%果園土壤表現缺磷。本研究中蕉園土壤含磷量本底值雖然未達臨界狀態，但在等磷量條件下施用2 種水溶性磷肥，仍然可顯著提高香蕉的假莖粗、青葉數、葉長（P<0.05），香蕉產量較CK 顯著提高。表明在蕉園酸性土壤上施磷是有效的。施磷可增加香蕉的果指數，從而促進香蕉高產。

磷肥養分利用效率與磷肥品種及施肥方式相關。在馬鈴薯上施用磷酸一銨的增產幅度最大，磷肥吸收利用效率較過磷酸鈣、磷酸二銨顯著提高；鈣鎂磷肥在玉米上的增產效果顯著大于過磷酸鈣和磷酸二銨；在小麥上磷酸二銨的增產效果優于普鈣和沉淀磷肥[13-15]。本試驗中磷酸一銨在香蕉上的應用效果要優于聚磷酸銨，其中前者較后者果指數增加3 個/株，產量增加4.5%，磷肥的產量貢獻率增加50%。該結果與文獻[13]中馬鈴薯微灌條件下施用磷酸一銨獲得最佳增產效果的結果一致。從香蕉各生育期對磷的需求來看，從苗期到收獲期，整個生育期香蕉全株磷累積量不斷增加，特別是從幼果期到收獲期，磷累積速度最快，累積量占收獲時全株磷累積量的近50%，此時期對植株磷的需求尤為旺盛[16]。聚磷酸銨在土壤中的有效性與其水解有關，土壤pH 值和聚合度（聚合態組成）是影響聚磷酸銨水解的主要因素[17-18]。在酸性土壤上施用以低聚為主的聚磷酸銨，前期磷的有效性較高，但隨后其有效性降低，土壤對磷的固定增強[19]。這可能是導致2 種磷肥肥效差異的原因。

滴灌條件下施肥頻率的增加有助于提高作物的水肥利用效率[20-21]。與傳統施肥相比，滴灌施肥顯著降低根際土壤溶液中Cl－、SO42－、NO3－等陰離子量，增加香蕉根系表面吸附位點對磷酸根的吸附，提高中等活性有機磷和Fe-P 的量，降低土壤磷吸附指數，增加磷的生物有效性，促進香蕉對磷的吸收[22]。磷吸收主要集中在幼果期至收獲期[16]。本試驗T1、T2 處理香蕉收獲期植株吸磷量較CK 分別提高76.4%、67.2%，說明磷肥隨水追施可顯著改善香蕉磷素營養。T1 處理4 個磷肥利用效率參數均為最高，這一結果與文獻[23-26]中芒果、紅毛丹、香蕉微灌條件下磷肥偏生產力和農學效率得到顯著提高的結果一致。

滴灌施2 種磷肥處理的經濟效益有所不同。與T2處理相比，T1 處理的邊際收益增加56.9%，純收益增加13.7%。滴施磷酸一銨處理經濟效益表現突出。聚磷酸銨是一種低氮高磷復合肥，有易溶性、分散性好等優點，是水溶肥料發展的重要核心原料，價格較高，為磷酸一銨的2 倍以上。因此，T1、T2 處理雖然在香蕉產量上相近，但邊際收益、純收益和VCR 值因2 種肥料成本差距而導致二者產生明顯差異。2 處理的產投比相近，是由于磷肥投入成本在生產總成本投入中占比較少（1.4%～5.3%）。

4 結 論

1）滴灌條件下，隨水分次追施磷酸一銨較聚磷酸銨追施可增加香蕉的果指數，提高產量4.5%。

2）磷酸一銨隨水分次滴施可促進滴灌香蕉的磷素積累，磷肥利用率可達19.3%，較聚磷酸銨追施處理增加13.5%。磷肥生理利用率、磷肥農學效率、磷肥偏生產力較聚磷酸銨追施處理分別提高38.0%、56.6%和4.6%。

3）滴施磷酸一銨較聚磷酸銨追施純收益增加13 261 元/hm2，提高13.7%。種植香蕉的產投比由1.96∶1 上升到2.14∶1，VCR 值為16.1。