化肥減量配施生物有機肥對香蕉產量及品質的影響

謝榮淳，黃麗娜，雷 菲，張冬明，程世敏，趙增賢，魏守興

(1 海南大學園藝學院，海口，570228；2 中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所，海口，571101；3 海南省農業科學院農業環境與土壤研究所/海南省耕地保育重點實驗室，海口，571100)

香蕉廣泛種植于熱帶和亞熱帶地區，是我國熱區農民增收的主要來源之一[1]。由于香蕉生長期長、需肥量大，因此需多次精細施肥才能滿足其生長發育需求[2-3]。目前我國香蕉生產中過量施用化肥，造成化肥利用率低、蕉園土壤酸化加劇、生態環境破壞嚴重等問題，導致香蕉產量、品質與經濟效益降低等[4-5]。因此，減少化肥過量施用是香蕉生產中亟需解決的問題，也是促進香蕉產業可持續健康發展的關鍵因素之一。目前在農業生產中，減少化肥過量施用的方法有很多，其中化肥配施生物有機肥是普遍采用的方法之一[6]。生物有機肥是一類兼具有機肥和微生物功效的肥料，含有氮、磷、鉀、微量元素等養分，有提高土壤肥力、促進作物吸收和增加土壤養分有效性等功能[7]。Asadu等[8]研究表明，生物有機肥不僅顯著改善玉米、秋葵的農藝性狀，還能提高兩者產量和改良土壤。高怡安[9]研究表明，化肥減施10%～30%配施生物有機肥較單施化肥能顯著增加馬鈴薯產量，提高經濟效益。唐宇[10]研究表明，化肥減施30%～50%配施生物有機肥較單施化肥能顯著提高番茄果實鮮質量、品質和土壤有機質含量。李小萌等[11]對黃瓜的研究表明，化肥減施0%～30%配施生物有機肥較單施化肥能顯著提高其產量和肥料利用率。由此可知，化肥配施生物有機肥能達到減少化肥施用量的目的，且合理地減施化肥配施生物有機肥還顯著提高作物產量和品質。

近年來，生物有機肥在香蕉生產中得到廣泛應用，主要集中在其施入土壤后對土壤微生物尤其是香蕉枯萎病菌的影響研究[12-13]。Fu等[14]和Zhang等[15]研究皆表明，與單施化肥相比，施用生物有機肥顯著降低香蕉鐮刀菌枯萎病發病率，增強土壤微生物間協同作用。化肥配施生物有機肥對香蕉產量、品質的影響也有部分研究[16]。李進平等[17]、鐘書堂等[18]研究皆表明，常規化肥配施生物有機肥較常規化肥顯著提高香蕉產量、糖酸比和增加收獲率。化肥減量配施生物有機肥在香蕉上的研究較少，尤其是不同化肥減施比例配施生物有機肥對香蕉產量、品質及經濟效益的影響研究。基于此，本研究采用田間小區試驗，在配施定量生物有機肥的情況下，研究減施不同比例化肥對香蕉產量和品質的影響，以期為香蕉生產中化肥減量施用及有機無機肥合理配施提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2018年9月至2019年9月在中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所熱帶果樹品種改良基地(東經109.5°，北緯19.5°)進行。供試作物為寶島蕉組培苗(8～9片葉)。供試土壤磚紅壤，容重1.38 g/cm3，pH值5.28，電導率38.68 μs/cm，有機質8.57 g/kg，全氮0.381 g/kg，速效氮(銨態氮與硝態氮)100.85 mg/kg，速效磷9.25 mg/kg，速效鉀92.47 mg/kg。

氮肥為顆粒尿素[CO(NH2)2]，含N≥46%；鉀肥為顆粒狀氯化鉀(KCl)，含K2O≥60%；復合肥為顆粒狀均衡復合肥，含N-P2O5-K2O為15-15-15；生物有機肥由中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所生產，含N-P2O5-K2O≥5%，有機質≥45%，有效活菌數(植物乳桿菌，枯草芽孢桿菌，巨大芽孢桿菌)≥2億/g。

1.2 方法

采用單因素完全隨機區組試驗設計，以化肥減量比例為單因素。以目前海南當地的寶島蕉化肥施用量(N 300 g、P2O5120 g、K2O 600 g)為常規化肥處理(TK)。設置4個配施生物有機肥的化肥減量施用處理，分別為T1，即減量0%，N 300 g，P2O5120 g，K2O 600 g；T2，即減量20%，N 240 g，P2O596 g，K2O 480 g；T3，減量40%，N 180 g，P2O572 g，K2O 360 g；T4，即減量60%，N 120 g，P2O548 g，K2O 240 g；T1～T4處理每株香蕉配施生物有機肥6 kg，其中3 kg以底肥施入，剩余3 kg在旺盛生長期環狀施入。以不施肥為對照(CK)，每處理重復3次，每重復種植香蕉苗20株，且每小區四周各設2行香蕉作為保護行。寶島蕉采用均行種植，種植密度為2 520株/hm2。生物有機肥的底肥部分以基肥在種植前施入。試驗中各處理整個生育期氮磷鉀施入時期、施入比例及施入次數均相同(見表1)。香蕉整個生育期注意水分管理，及時排灌；出芽、斷蕾、除草和病蟲害防治等管理參照當地蕉園管理。

表1 寶島蕉關鍵生育期氮磷鉀分配比例及施肥次數

1.3 測定指標

1.3.1 產量統計及其構成因素 收獲時，記錄各處理香蕉收獲株數，計算收獲率；統計各處理商品蕉實際收獲產量(不含果軸)。試驗地每個小區選擇長勢均勻的3株統計果指數、果指長、果指圍和單果質量等。果指數為每穗的果指總數；果指長為香蕉果指外圍弧長(不包括果柄)，用軟尺測定；果指圍為果指最粗部位的周長，用軟尺測定；單果質量用天平測定。

1.3.2 品質測定指標及方法 對采收的每株第三梳進行脫硫、催熟后，測定可食率，可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物、維生素C含量。可溶性固形物含量采用數顯手持折光儀[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]，維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定[20]。糖酸比=總可溶性糖/總可滴定酸[19]，可食率(%)=果肉鮮質量/單果質量×100[19]。

1.4 數據處理

試驗數據采用Microsoft Excel 2010 進行數據前期處理、繪圖，采用 SPSS 21.0 軟件的單因素方差分析(one-way ANOVA)和 Duncan 法(p=0.05)進行各處理間的多重比較和差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 對產量及其構成因素的影響

試驗結果看出，施肥處理較CK均能顯著增加香蕉產量，增產幅度為123.05%～239.89%，表明施用化肥是促進香蕉增產的重要措施之一。與TK處理相比，T1、T2、T3處理分別顯著提高香蕉產量31.98%、26.31%和12.67%，且T1、T2處理均顯著高于T3處理；T4處理則顯著降低香蕉產量13.39%。說明在本試驗中，化肥減量40%以內配施生物肥6 kg/株能顯著提高香蕉產量。

與CK比較，施用化肥能顯著提高產量構成因素，協調提高產量。與TK處理相比，T1～T4處理均不影響香蕉果指數；但均能顯著提高香蕉果指圍，提高幅度分別為4.25%、6.08%、6.97%和5.95%。T1、T2處理果指長均顯著高于其他施肥處理，且較TK處理分別提高5.52%和4.13%。T1、T2處理單果質量較TK處理顯著提高，分別比TK處理提高12.21%和10.89%，其中T1處理單果質量最高。T1～T3處理采收率較TK處理均提高，其中以T2處理采收率最高，比TK處理提高14.29%(見表2)。綜上可知，T2處理產量構成因子各指標協調最優。

表2 不同施肥處理寶島蕉產量構成因素比較

2.2 對果實品質的影響

香蕉品質是決定香蕉生產優勢的重要因素之一。與CK相比，各施肥處理香蕉果實可食率、可溶性固形物含量、維生素C含量和糖酸比均顯著提高，平均分別提高13.30%、10.38%、21.97%和82.45%。T1～T3處理香蕉果實的可食率、維生素C含量較TK處理均顯著提高，分別提高6.22%～8.38%、9.44%～12.29%。T1～T4處理香蕉果實糖酸比均較TK顯著提高12.60%～30.84%。T2處理可溶性固形物較TK處理顯著提高5.50%，其余配施生物有機肥處理與TK均無顯著性差異(見表3)。綜合來看，本試驗中T2化肥減量20%配施生物有機肥能實現香蕉品質的提升。

表3 不同施肥處理寶島蕉品質指標比較

2.3 對生產經濟效益的影響

試驗結果看出，各處理經濟效益指標尤其是產投比有差異。與CK相比，各施肥處理雖然總成本提高，但經濟效益顯著提高，其中總利潤增加2.25萬～6.48萬元/hm2，產投比提高33.45～71.58個百分點。說明在香蕉生產中，施肥能提高生產利潤和產投比。T1～T3處理較TK處理總利潤分別增加83.09%、69.55%和13.18%；T1、T2處理產投比分別比TK處理提高12.65個百分點和10.78個百分點，但T4處理總利潤和產投比均比TK處理低。由此可知，合理的化肥減施比例配施生物有機肥較單施化肥能增加經濟效益和提高產投比，本試驗中化肥減施比例為20%經濟效益和產投比最為適宜。

表4 不同施肥處理寶島蕉經濟效益比較

3 結論與討論

香蕉是典型的“大水大肥”作物。在香蕉生產中，種植戶為追求產量，往往過量施用化肥，造成化肥浪費大、產量與品質下降等問題[3-5]。本研究表明，在配施生物有機肥6 kg/株時，化肥減量40%以內較常規化肥處理能顯著提高香蕉產量，以減量20%以內香蕉產量最高，這可能由于化肥減量0%～40%+生物有機肥施可以兼具生物有機肥的肥效持久性和化肥的速效性，且生物有機肥可以有效改善土壤生物群落和土壤理化性狀[9]，從而提高產量。這與之前的研究略有不同[21]。張鵬飛等[22]在蘋果上的研究表明，化肥減施25%配施生物有機肥10 kg/株產量最高，雖然兩者研究減施化肥比例不同，但都表明減施化肥配施生物有機肥處理的單果質量較單施化肥處理顯著提高，且對果實橫徑的影響大于縱徑。劉慧[23]和姜蓉等[24]研究均表明，減施20%化肥配施生物有機肥較其他化肥減施方案更能夠顯著提高茄科、菊花產量，可能由于香蕉常規化肥施肥量較大導致減量40%配施生物有機肥還能增產。T1處理比T2處理多增施20%化肥，但這兩處理間產量差異不顯著，表明香蕉產量與施肥量不完全呈正比關系，這與寧瑜[25]研究結果一致。本研究中化肥減施40%以內配施生物有機肥增產主要是單果質量、果指圍和收獲率顯著增加；化肥減施60%則顯著降低單果質量和收獲率，可能原因是化肥減施比例為60%太高而不能滿足香蕉整個生育期養分需求，該結果與曹明等[26]和黃麗娜等[27]的研究一致。

果實品質是當前及未來園藝產業健康發展的核心，增施生物有機肥可以顯著提高果實品質[7]。本試驗結果表明，施用肥料能顯著提高香蕉果實品質，與張鵬飛等[22]和朱歲層等[28]在蘋果、獼猴桃上的研究一致。張鵬飛等[22]還指出，化肥配施生物有機肥可有效改善果實品質，與本試驗得出的配施生物有機肥處理果實品質總體上優于常規施肥處理的結論一致。就香蕉果實品質而言，本試驗結果表明，配施生物有機肥處理的糖酸比較常規施肥處理均顯著提高，與黃達斌等[29]在香蕉上的研究結果相似。綜合衡量香蕉果實各品質指標，T2處理品質最優，尤其較常規處理顯著提高可溶性固形物和維生素C含量，與朱歲層等[28]在獼猴桃上的研究結果一致。化肥減施配施生物有機肥在滿足香蕉氮、鉀養分需求同時，增加微量元素供應可能是其提高品質的原因之一。另外，就經濟效益而言，周勁松等[21]和何應對等[30]在香蕉上的研究表明，適當減少施肥投入具有顯著增效作用。本試驗中，各處理經濟效益指標尤其是產投比有差異，與CK相比，各施肥處理雖然總成本提高，但經濟效益和產投比也顯著提高，其中，T2處理(化肥減施20%配施生物有機肥)產投比和經濟效益較高，這與柏瓊芝等[31]在馬鈴薯上的研究一致。

在本試驗中，綜合考慮香蕉產量、果實品質經濟效益，化肥減施20%配施生物有機肥6 kg/株為最佳施肥方案。化肥減施配施生物有機肥可能具有改良土壤、減少養分環境耗散風險等作用，今后應加強研究，從而綜合評價香蕉化肥減量配施生物有機肥的成效。