不同滴灌施肥配比對香蕉產量、養分利用及經濟效益的影響

臧小平，井 濤，陳宇豐，王 尉，王甲水，馬蔚紅*，謝江輝

（1.中國熱帶農業科學院 海口實驗站/海南省香蕉遺傳改良重點實驗室，海口 571101；2.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】我國是第二大香蕉生產國，海南是我國香蕉發展的優勢產區。根據國家香蕉產業技術體系經濟崗位和綜合試驗站抽樣調查，2018年海南省香蕉種植面積34 390 hm2，總產量121.6 萬t，產值35.64 億元，產值居全省種植業第三位、單位面積產值效益居第二位，是海南熱帶特色高效農業的優勢產業和支柱性產業[1]。根據水利部、農業農村部等五部委聯合印發《“十三五”新增1 億畝高效節水灌溉面積實施方案》，明確提出到2020年，全國高效節水灌溉面積達到2.4×107hm2左右，占灌溉面積的比例提高到32%以上。熱區六省（區）（海南、廣東、廣西、云南、福建、貴州）“十三五”期間新增高效節水灌溉面積8.00×105hm2，其中微灌面積2.25×105hm2。實現節水50%，節肥30%，經濟作物節本增收9 000 元/hm2以上。目前，水肥一體化技術在海南香蕉施肥上的應用處于發展階段，滴灌水肥耦合技術的應用尚不成熟，與之配套的施肥參數成為研究重點。【研究進展】臧小平等[2]研究發現，在滴灌水肥一體化條件下，與常規施肥比較，采用氮、磷、鉀減量施肥（氮減量47%，磷減量37%，鉀減量65%），香蕉產量增加13%，植株對氮、磷、鉀的吸收量和吸收強度均有顯著的提升。鄧蘭生等[3]研究發現，在等量養分投入條件下，滴灌施肥與常規灌溉施肥相比，植株總干重、一級根數量與直徑及抽蕾率等生長指標均表現為全面提升，香蕉產量可提高29.37%。臧小平等[4]研究表明，氮、鉀較常規施肥量減少70%前提下增施液體肥，可節約肥料成本26.5%，增產2.5%，經濟效益顯著提升。綜上所述，香蕉施肥采用水肥一體化技術，除水利設置配套外，合理的滴灌用肥配比也非常重要。因此，合理、高效的水溶肥配方，既能減少香蕉施肥的浪費及環境問題，又能保證香蕉生長需求，同時降低生產成本。【切入點】但是調查發現，香蕉種植戶在施肥管理中仍存在盲目性，肥料施用大多基于往年經驗。且由于肥料與滴灌系統不配套，實際生產中超過30%化肥以撒干肥形式施入土壤的不科學施肥方式，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噴水帶灌溉條件下肥料的養分效應，對于滴灌施肥系統中各養分配比的研究相對不足。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，因此探索肥料在蕉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，選用合適的水溶性單質肥料配合滴灌系統進行香蕉施肥是重點關注的問題之一。本研究選用尿素、聚磷酸銨、氯化鉀、硫酸鉀等生產上常用的水溶性肥料，在氮磷鉀不同配比下研究滴灌香蕉植株生長性狀對肥料的響應及其與產量、養分利用及經濟效益間的關系，從而為香蕉水肥一體化技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 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%，堿解氮量96.6 mg/kg，有效磷量31.6 mg/kg，速效鉀量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。試驗香蕉品種為宿根6 代的南天黃（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。香蕉定植株行距為2.0 m×2.2 m。

1.2 試驗區概況

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，降水量占全年的82%，年平均風速2.8 m/s。

1.3 試驗方法

試驗共設4 個處理：A 處理（N、P2O5、K2O 質量比為1.00∶0 .37∶2.61）、B 處理（N、P2O5、K2O質量比為1.00∶0.37∶1.76）、C 處理（N、P2O5、K2O 質量比為1.00∶0.37∶1.76，復合微量元素）。設不施化肥、清水滴灌為對照（CK），每個處理設3次重復。CK 小區面積900 m2，A、B、C 處理小區面積均為1 400 m2，隨機區組設計。供試化肥為尿素（N 46%），聚磷酸銨（N 11%，P2O537%），硫酸鉀（K2O 52%），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%）。香蕉整個生育期通過化肥投入養分量：A 處理：純N 309.7 kg/hm2，P2O5113.2 kg/hm2，K2O 807.0 kg/hm2；B、C 處理：純N 619.3 kg/hm2，P2O5226.4 kg/hm2，K2O 1 089.0 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。試驗區有機肥投入為9 088 kg/hm2羊糞（有機質45%，氮磷鉀5%）+1 818 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。各處理配比氮、磷、鉀比例參考楊苞梅等[5]、朱治強等[6]試驗，B、C 處理和A 處理分別參照其中氮鉀比例下限值和中間值。氮投入量參考章明清等[7]的試驗，以B 處理作為常規施肥對照。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1.5～2 h；根據葉片數確定施肥時間[8]，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 各處理施肥方案Table 1 Distribution scheme of fertilizers during banana growth period kg/hm2

1.4 測定項目及方法

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（從地面至頂部兩片葉葉柄交叉點的距離）、假莖圍（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。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[9]。肥料吸收利用及經濟效益相關計算式為[10-11]：

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，尿素2 700元/t，聚磷酸銨8 800元/t。硫酸鉀4 900元/t，氯化鉀3 000元/t，硫酸鎂1 100元/t，復合微量元素20 000元/t。

1.5 數據處理

所有數據采用Microsoft Excel 2003和SPSS17.0統計軟件進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對香蕉生長性狀的影響

表2 為不同水溶肥配比處理的香蕉假莖粗、青葉數及葉長等形態生長指標。3 個化肥配比處理的株高均高于CK。說明僅含氮磷鉀的配方或在氮磷鉀的基礎上加入微量元素有利于香蕉株高的增加。青葉數、葉長趨勢和株高一致，A、B、C 處理的青葉數及葉長均顯著高于CK。其中A 處理的青葉數較B、C 處理分別增加11.3%、8.2%，且A 處理與B、C 處理之間差異顯著。可以看出，在滴灌條件下追施配方肥有利于植株的營養生長，在假莖圍、青葉數、葉長指標上得到體現，能產生更多的光合產物供香蕉生長，為高產提供充足的物質保障。

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

2.2 不同處理對香蕉產量和養分利用效率的影響

表3 為不同水溶肥配比處理的香蕉產量和養分利用參數。A 處理的單株產量為25.61 kg（不含果軸）。因香蕉多代宿根影響，實際收獲株數按2 100 株/hm2計，A 處理折合產量53 781 kg/hm2，較B、C 處理的產量分別增加9.7%、8.8%，A 處理與B、C 處理之間差異顯著。A 處理果指數比B、C 處理分別增加14、11 個/株，分別提高10.1%、7.8%。A 處理中肥料的產量貢獻率較B、C 處理分別提高6.9%、6.3%。滴灌條件下不同配比肥料滴施可增加果指數，從而促進香蕉高產。3 種不同配比處理的表現為：A 處理＞C處理＞B 處理＞CK。添加微量元素的C 處理對香蕉樹勢和樹體營養的提升有一定的積極作用，但與未添加的B 處理比較，未表現顯著性差異，二者在產量上也無顯著差異。

表3 不同處理的香蕉產量和肥料利用參數Table 3 Banana yield and fertilizer utilization efficiency in different treatments

從養分吸收利用效率來看（表3），肥料農學效率（AE）和肥料偏生產力（PFP）亦表現為A 處理＞C 處理＞B 處理，A 處理的肥料農學效率較B、C 處理分別提高125.6%和117.5%、肥料偏生產力分別提高72.6%和71.2%。可以看出，滴灌條件不同配比的肥效產生明顯差異，A 處理優于其他處理，說明合理的氮磷鉀配比即可滿足香蕉植株的生長發育。

2.3 不同處理對香蕉經濟效益的影響

表4 是施用不同配比肥料處理的香蕉經濟效益分析。A 處理的邊際收益為51.16 元/kg，比B、C 處理分別增加28.50、27.63 元/kg，分別提高了125.8%、117.4%。A 處理與B、C 處理比較增產顯著，且因化肥投入減少導致生產成本總投入減少，其綜合生產效益明顯提高。從純收益比較，A 處理較B、C 處理分別凈增21 221、19 901 元/hm2，分別提高了22.2%、20.6%。種植香蕉的產投比也由B 處理的1.95∶1 上升到A 處理的2.18∶1。聯合國糧農組織認為可變成本比例（vario-cost ratio，指施肥后增加農產品所得價值與施肥開支的比值）＞2 就具有經濟合理性[11]。A 處理VCR值為4.0，從經濟效益方面衡量也是合算的。通過對上述3 種肥料配比處理經濟效益指標的比較，表明A 處理可明顯提高香蕉的經濟效益。

表4 不同處理下香蕉的經濟效益Table 4 The benefit in different treatments

3 討論

香蕉各項指標以A 處理效果最佳，且大部分指標顯著高于B、C 處理，說明使用氮磷鉀合理配比即可滿足香蕉植株生長發育。B、C 處理間差異不顯著，微量元素的添加效果并不理想。這可能是試驗土壤中微量元素本底值較高，也可能是由于微量元素添加比例不合理造成的。目前關于香蕉施肥研究多集中于氮磷鉀肥料的配比，對于微量元素添加比例、種類等研究較少。楊苞梅等[12]、李瑞民等[13]對香蕉氮的研究發現，氮對香蕉抽蕾具有決定性的作用，比鉀和磷的影響更顯著。鉀的主要作用是促進植株莖的生長發育，而植株莖又是與貯存與運輸養分有關的器官。故植株的生長速度、花芽分化以及產量的高低與植株器官內營養的積累密切相關[14]。試驗表明不同化肥配比處理香蕉產量的增加源于香蕉果指數增加（表3），香蕉果指數在花芽分化時就已確定，而花芽分化、成花數與鉀營養及鉀氮比例有關[15]。朱治強等[6]提出花芽分化期適宜的鉀氮比（K2O/N）為1.5，肖焱波等[16]提出花芽分化期適宜的K2O/N 為2.4。本試驗花芽分化期A 處理的K2O/N 為2.0，B、C 處理花芽分化期的K2O/N 為1.3。李豐年等[17]綜合廣東、廣西、福建和臺灣地區近年的香蕉配方施肥經驗，提出氮磷鉀配比的范圍是1∶0.2～0.5∶1.1～2。楊宇等[18]提出海南巴西蕉、寶島蕉三要素總累積量比分別為1∶0.15∶3.2、1∶0.13∶1.55。章明清等[6]提出高產蕉園鉀氮比為1.67，中低產蕉園鉀氮比為1.39。賴達德[19]認為香蕉氮、磷、鉀施用比例以1∶0.5∶2～3.5 為適宜，且在這一比例下，適當增加鉀肥的施用量，能夠使香蕉生長速度加快，營養生長期縮短；增加雌花段數，縮短抽蕾開花期；促進果實發育，提早成熟；增強植株整體抗逆性能以及提高植株產量和品質。滴灌施肥技術是將灌溉技術與配方施肥技術融為一體的新型高效灌溉技術，施肥能夠達到按需供給。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。研究表明，肥料隨水分次滴施有利于作物對養分的吸收[11,20-21]。大量研究發現，氮磷鉀肥施用量為1/2 甚至1/3 時，產量不減少反而增加[2,4,22-23]。氮、磷、鉀肥有很強的時效互補性和功能互補性，合理配施能顯著增產，達到高產、穩產和提高水分利用效率的目的[24]。在肥料結構調整和優化養分配比條件下，A 處理雖然部分生長指標不如B、C 處理，但合理的養分配比不僅增強了根系對水分和養分的吸收能力（AE和PFP均為最高），而且對植株光合產生促進作用。較高的光合能力有利于同化物的積累和向果實的轉移，提高了香蕉營養器官對果實的轉運貢獻率。合理的氮、磷、鉀配比組合對產量形成產生了補償效應，從而達到既降低養分消耗又保證高額產量的形成。本試驗與前人研究所用氮、磷、鉀配比基本一致[19]，說明氮磷鉀配比合理的情況下，減少施用量可滿足香蕉生長。此研究時間僅為一年，而基于不同減氮額度條件下完整設置的養分配比（包括微量元素）對香蕉生長、產量、品質及土壤肥力的影響將使研究更具系統性，尚需要進一步完善和驗證。

4 結論

1）在滴灌條件下，氮磷鉀肥隨水分次追施A 處理（氮309.7 kg/hm2，N、P2O5、K2O 質量比為1.00∶0.37∶2.61）較B 處理（常規施肥）可增加香蕉的果指數，提高產量9.7%。

2）滴灌施肥A 處理肥料的產量貢獻率較B 處理提高6.9%，肥料農學效率和肥料偏生產力較B 處理分別提高125.6%、72.6%。

3）滴灌施肥A 處理較B 處理純收益增加21 221元/hm2，提高22.2%。種植香蕉的產投比由1.95∶1上升到2.18∶1，VCR值為4.0。