2個香蕉品種在廣西產區的氮磷鉀養分累積與分配特點

秦獻泉，武 鵬，鄒 瑜，趙 明，龍 芳，何海旺，莫天利，黃 相

（廣西農業科學院生物技術研究所，廣西南寧 530007）

0 引言

【研究意義】香蕉（spp.）是全球鮮果產量及消費量最大的水果之一（鄧梁虹，2017）。香蕉產業對廣西地方經濟和農村社會發展起到支柱作用（李小紅，2016）。寶島蕉因具有抗香蕉枯萎病、豐產穩產、品質優良、耐貯性好等優點，已成為我國農業農村部在枯萎病疫區主推的香蕉品種，正逐步替代原有易感枯萎病的桂蕉6號等常規品種，成為目前國內香蕉生產中的新主栽品種（張欣，2014；李華平，2019）。然而在寶島蕉的養分管理措施與施肥實踐中，盲目參考常規品種的施肥方案，顯然不具備科學性，存在施肥比例不平衡、施肥量不合理等問題，寶島蕉產量、品質優勢特性不能充分體現（郭玉婷等，2013；聞祿，2013）。因此，對抗枯萎病香蕉品種寶島蕉與常規種的養分吸收累積規律進行比較研究，對廣西香蕉產業高效栽培具有重要的現實意義。【前人研究進展】香蕉植株高大，需肥量大，有關香蕉的營養特性等方面研究已經取得了較大研究進展（謝江輝，2019）。國際上有關香蕉礦質營養與施肥的研究起步遠比我國早，研究覆蓋了施肥種類、數量對土壤、植株養分和果實品質的影響（Doran et al.，2003；Rajput et al.，2017），以及種植系統與土壤養分、植株營養分配等諸多方面（Ndabamenye et al.，2013；Barbosa et al.，2016；Torres-Bazurto et al.，2021）。我國香蕉營養特性的研究起步雖較晚，但關于香蕉生長發育規律、養分吸收利用規律的研究逐年豐富（樊小林，2007；譚宏偉，2010）。但從香蕉全生長周期氮磷鉀養分吸收規律研究來看，不同的地區、栽培品種及施肥措施對香蕉營養特性及養分吸收規律的影響均存在差異。廣東產區研究結果表明，不同生育階段香蕉對氮磷鉀的吸收特性基本相同，氮磷鉀吸收累積量大小順序為鉀>氮>磷，N、PO、KO吸收累積量比例為1.00∶0.19∶3.72（周修沖等，1993）；海南香蕉產區研究結果表明，從種植至收獲全生育期N、PO和KO養分吸收累積量巴西蕉分別為109.10、11.10 和311.90 g/株，而粉蕉分別為167.00、19.30和521.70 g/株，巴西蕉植株N、PO、KO吸收累積量的比例為1.00∶（0.07~0.13）∶（1.80~3.90）（楊苞梅等，2009）；福建產區巴西蕉N、PO和KO養分吸收累積量平均值分別為117.82、12.20和330.82 g/株，比例為1.0∶0.1∶2.8（鄭文法，2012）；廣西產區滴灌條件下，桂蕉6號香蕉養分N、PO和KO累積吸收量分別為146.70、17.80和421.50 g/株，比例為1.00∶0.12∶2.87（張江周等，2016），且不同生長發育時期氮磷鉀比例不同。【本研究切入點】前人研究僅針對常規品種整個生育期的養分累積或含量，而對全生育期各發育階段不同器官氮磷鉀吸收、分布規律的研究尚缺乏，對實際生產的指導意義有限。【擬解決的關鍵問題】在足量施肥條件下，采用整株肢解法，對廣西產區桂蕉6號和寶島蕉的根系、球莖、假莖、葉片、果和果軸6個營養體器官不同生長階段氮磷鉀養分累積吸收量進行測定分析，并利用Logistic模型對氮磷鉀吸收規律變化進行擬合，為科學制定各生長階段的氮磷鉀施肥方案提供理論依據，實現香蕉高效、輕簡化栽培。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年在國家香蕉產業技術體系南寧綜合試驗站試驗基地進行，位于廣西南寧市隆安縣（東經107°6′，北緯23o17′）。供試土壤為磚紅壤，基本理化性狀：pH 5.64，有機質含量0.76%，堿解氮含量62 mg/kg，有效磷含量13.38 mg/kg，速效鉀含量75.44 mg/kg。供試材料為桂蕉6號和寶島蕉2個香蕉品種，苗齡為9~10張葉。于2019年10月組培營養杯苗移栽大田，種植密度為1995株/ha，株行距2.0 m×2.5 m。在基地管理條件下，田間栽培的前3個月為大田苗期（累積葉片數為10~20張），3個月之后植株逐漸進入旺盛生長期（累積葉片數為20~39張）。桂蕉6號和寶島蕉分別在大田栽培第8和9個月陸續抽蕾（累積葉片數為39~42張），果實斷蕾反梳時（抽蕾后7 d）定為幼果期；大田栽培第10和11個月，果實逐漸膨大成熟度（飽滿度）為6.5~7.5時，分別為桂蕉6號和寶島蕉的果實成熟期。

1.2 施肥方法

試驗基地采用常規統一足量施肥，定植前每株施商品有機肥料（雞糞）10.0 kg作為基肥，有機肥pH 7.0，有機質（以干基計）30%，總養分（N+PO+KO）4.0%，水分（游離水）20%。大田栽培2個月內施用規格為20-10-10的復合肥，2~5個月施用規格為10-10-20的復合肥，5~8個月施用規格為20-10-10、10-10-20的復合肥和硫酸鉀，8個月以后施用規格為10-10-20的復合肥和硫酸鉀。試驗基地每個月氮磷鉀的施用量如表1所示。

表1 供試材料氮磷鉀施肥方案（g/株）Table 1 Application scheme of NPK fertilizer for tested mate‐rials（g/plant）

1.3 采樣方法

定植1個月后，每月采集小區中心長勢基本一致的健康植株樣品，挖取整株香蕉，單株小區，重復3次，每株分成根系、球莖、假莖（含真莖）、葉片（含葉柄）、果和果軸6個營養體器官。在植株較大時（各部位鮮樣大于2.5 kg），就地稱取各部位總鮮重，采用四分法（楊苞梅等，2007）采樣分析。

1.4 養分測定方法

樣品先后用自來水和去離子水清洗，稱其鮮重，于烘箱105 ℃殺青20 min，溫度下降后保持80 ℃烘干至恒重，電子天平稱量干重，計算含水量，結合采樣時的分取倍數換算植株各部位總干重。將上述干物質測定用樣品粉碎并過60目篩，經濃硫酸消煮后，采用Foss-2300凱氏定氮法測定含氮量，鉬睇抗比色法測定磷含量，火焰分光光度法測定鉀含量（鮑士旦，2000）。各營養器官的養分累積量=器官干物質量×養分含量。

1.5 統計分析

使用Excel 2007對試驗數據進行單因素方差分析，Duncan’s新復極差法進行多重比較；采用SPSS 11.01回歸分析程序及Logistic模型，對2個香蕉品種氮磷鉀吸收累積進行擬合。

2 結果與分析

2.1 桂蕉6號和寶島蕉各器官的氮吸收與累積特點

從2個香蕉品種各生長階段根系、球莖、假莖、葉片、果和果軸6個器官的累積吸氮量測定結果（圖1）可看出，在移栽大田的前3個月，植株生物量相對較小，各器官累積吸氮量均較少（<10.00 g/株）；移栽3個月后植株進入旺盛生長期，植株大量吸收礦物質元素，隨著植株的生長氮累積吸收量迅速增加，各器官的氮累積量依次表現為葉片>假莖>球莖>根系，器官間氮養分累積量差異顯著（<0.05，下同），桂蕉6號和寶島蕉葉片氮累積量分別占植株氮累積量的45.18%~51.78%和48.08%~54.77%，而葉片和假莖氮累積量合計分別占植株氮累積量的80.53%~86.17%和82.77%~86.41%。由此，營養生長期葉片和假莖是香蕉吸收累積氮素最主要的器官，該階段充足的氮素營養供應，對香蕉苗的健壯生長尤為重要。從移栽3個月至抽蕾桂蕉6號和寶島蕉氮素累積量的變化情況看，寶島蕉的氮素累積增加量（153.58 g/株）比桂蕉6號（114.25 g/株）高34.42%，其中原因與寶島蕉植株生長迅速生物量累積量大有關，同時也說明在該時期寶島蕉對氮素營養的需求量較桂蕉6號更大。抽蕾至采收期，各器官氮累積量的分配發生變化，葉片氮累積量隨著果實的發育明顯下降；從幼果期到成熟期，桂蕉6號葉片氮累積量下降35.67%，寶島蕉葉片氮累積量下降21.08%，同期果實不斷膨大并吸收和累積大量的氮素，在果實生長發育期氮累積量均呈上升趨勢，果實成熟后達最大值，桂蕉6號果實氮累積量增長79.85%，寶島蕉果實氮累積量增長23.55%。

圖1 桂蕉6號（A）和寶島蕉（B）各生長階段各器官累積吸氮量變化Fig.1 Accumulation changes of N content absorption in different organs of Guijiao 6（A）and Baodao banana（B）in each growth period

2.2 桂蕉6號和寶島蕉各器官的磷吸收與累積特點

由圖2可看出，移栽3個月至抽蕾前，2個品種香蕉各器官磷累積量隨著植株的生長呈明顯上升趨勢，各器官吸磷量依次表現為假莖>葉片>球莖>根系，假莖中磷的累積量顯著大于其他各部位，桂蕉6號和寶島蕉的假莖磷累積量分別占植株磷累積量的44.68%~51.78%和42.99%~46.86%，假莖和葉片磷累積量合計分別占植株磷累積量的84.05%~89.35%和82.18%~89.43%。可見，營養生長期假莖和葉片是香蕉吸收累積磷素的主要器官；同時，寶島蕉的磷累積增加量（20.09 g/株）明顯比桂蕉6號磷累積增加量（10.51 g/株）高，說明寶島蕉在此時期對磷素營養的需求量比桂蕉6號更大。抽蕾至采收期，各器官磷累積量的分配發生變化，葉片磷累積量隨著果實的發育明顯下降，桂蕉6號葉片磷累積量下降77.56%，寶島蕉葉片磷累積量下降72.73%；果實磷累積量呈先上升后下降的趨勢，可能與果實的迅速生長產生的稀釋效應有關；果實膨大后期，各器官及整株的磷累積量均隨著果實的膨大而下降，因此，在生長發育過程中尤其是果實發育期需特別增加磷肥的施用。

圖2 桂蕉6號（A）和寶島蕉（B）各生長階段各器官累積吸磷量變化Fig.2 Accumulation changes of P content absorption in different organs of Guijiao 6（A）and Baodao banana（B）in each growth period

2.3 桂蕉6號和寶島蕉各器官的鉀吸收與累積特點

各器官累積吸鉀量的測定結果如圖3所示，移栽3個月至抽蕾前，2個品種香蕉各器官鉀的累積量隨著植株的生長呈明顯的上升趨勢，各器官鉀累積量依次表現為：假莖>葉片>球莖>根系，假莖中鉀的累積量顯著大于其他各部位，桂蕉6號和寶島蕉的假莖鉀累積量分別占植株鉀累積量的51.18%~64.69%和43.02%~57.37%，假莖和葉片鉀累積量合計占植株鉀累積量的83.92%~90.38%和74.99%~87.80%，營養生長期假莖和葉片是香蕉吸收累積鉀的主要器官。從移栽3個月至抽蕾桂蕉6號和寶島蕉鉀累積量的變化情況看，寶島蕉鉀累積增加量（375.95 g/株）明顯比桂蕉6號鉀累積增加量（304.13 g/株）增長23.61%，說明寶島蕉在此時期對鉀營養的需求量比桂蕉6號更大。抽蕾至采收期，各器官鉀累積量的分配發生變化，葉片、假莖鉀累積量隨著果實的發育明顯下降，桂蕉6號和寶島蕉的葉片鉀累積量分別下降46.27%和49.75%，假莖鉀累積量分別下降43.83%和61.49%，而果實在生長發育期鉀累積量則呈上升的趨勢，果實成熟期達到最大，分別增長15.60%和18.25%，表明在果實生長發育期，假莖和葉片的鉀重新分配，并運往果實。收獲期果軸仍占有一定比例鉀含量，桂蕉6號和寶島蕉的果軸鉀累積量占整株鉀累積量的比例分別為12.53%和8.82%。

圖3 桂蕉6號（A）和寶島蕉（B）各生長階段各器官累積吸鉀量變化Fig.3 Accumulation changes of K absorption accumulation in different organs of Guijiao 6（A）and Baodao banana（B）in each growth period

2.4 桂蕉6號和寶島蕉各生長階段氮磷鉀的吸收與累積特點

圖4為各生長階段整株累積吸收氮磷鉀量的動態變化，桂蕉6號和寶島蕉的營養特征較一致，移栽前3個月，氮磷鉀的累積量均較少，進入旺盛生長期后，各器官氮磷鉀養分累積量隨著生長發育呈上升趨勢，至抽蕾期達最高值，且養分累積量由高到低表現為鉀>氮>磷，鉀是香蕉整株累積量最大的礦質元素，桂蕉6號整株N、PO和KO養分累積量分別為125.10、12.27、314.99 g/株，寶島蕉整株養分累積量分別為165.96、21.77、391.96 g/株，說明寶島蕉對氮磷鉀養分的需求量均較桂蕉6號更大。移栽3個月至抽蕾，寶島蕉整株氮磷鉀養分累積增加量為549.62 g/株，而此時期桂蕉6號整株氮磷鉀養分累積增加量為428.88 g/株，寶島蕉的養分累積增加量比桂蕉6號增長28.15%，說明寶島蕉整株氮磷鉀養分吸收量大于桂蕉6號。抽蕾至采收期，香蕉植株高度和葉片數不再增加，植株干物質累積量下降，養分累積量略有下降。

從表2可知，氮磷鉀養分累積量隨著各生長階段發生動態變化，桂蕉6號各生長階段氮磷鉀養分的比例（N∶PO∶KO）為1.00∶（0.06~0.28）∶（1.01~2.83），寶島蕉的比例為1.00∶（0.08~0.26）∶（1.29~2.48），變化趨勢并無明顯規律。因此，需要根據桂蕉6號和寶島蕉各生育期的養分需求進一步確定氮磷鉀三要素的合理配比。

表2 各生長階段氮磷鉀的吸收與累積Table 2 Absorption and accumulation of N，P，K in each growth stage

2.5 桂蕉6號和寶島蕉氮磷鉀養分吸收規律的Lo‐gistic曲線方程

根據桂蕉6號和寶島蕉各生長階段整株氮磷鉀累積特點（圖4）可知，2個香蕉品種整株累積氮磷鉀的曲線均呈S形，為了更加精準地判斷和指導整株香蕉的施肥，本研究運用生物數學方法和Logistic曲線方程來描述氮磷鉀養分吸收規律，建立養分累積量的數學模型，擬合優度均大于0.99。方程（1）~（3）分別為桂蕉6號整株吸收累積氮（N）、磷（PO）、鉀（KO）的Logistic方程。

圖4 桂蕉6號（A）和寶島蕉（B）各生長階段整株氮磷鉀累積量變化Fig.4 Changes of N，P，K absorption accumulation of Guijiao 6（A）and Baodao banana（B）in each growth period

式中，、和單位為g/株；為移栽后時間（月）。

方程（4）~（6）分別為寶島蕉整株吸收累積氮（N）、磷（PO）、鉀（KO）的Logistic方程。

式中，'、'和'單位為g/株；為移栽后時間（月）。由上述方程可計算香蕉各生長時間的氮磷鉀吸收累積量，結合肥料利用率便可較好地預測各生長時間氮肥、磷肥、鉀肥的施肥量，對生產過程中的化肥使用量做出科學合理的評估預測。

3 討論

香蕉是典型的大生物量、高礦質元素累積量作物。氮磷鉀是香蕉生長必需的三大礦質元素，了解和掌握香蕉各器官在不同生長階段的氮磷鉀養分吸收含量差別，有利于正確認識香蕉各生長階段的氮磷鉀養分吸收累積規律特性，對提高香蕉產量和肥料利用效率有重要意義。桂蕉6號和寶島蕉的根、球莖、假莖、葉、果軸、果實6 個器官中氮磷鉀營養吸收規律基本相同，氮磷鉀的分配隨著生長階段不同表現出明顯的差異，營養生長期假莖和葉片是香蕉吸收累積氮磷鉀素的主要器官。開始抽蕾后，各器官氮磷鉀累積量的分配發生變化，果實中氮、鉀累積量明顯上升，磷累積量先上升后下降。氮磷鉀含量分布與臧小平等（2009）、黃麗娜等（2017）的研究結果一致，不同的是以上研究皆針對整個生育期的養分累積或含量，未涉及到各生長階段養分在不同器官中的分配，本研究在各生長階段均采樣分析，最終得到的是2個香蕉品種各生長階段的氮磷鉀養分吸收及分布特點，對2個香蕉品種在各生長階段追肥提供理論指導，避免抗病品種寶島蕉種植施肥方案盲目參照常規品種，有助于寶島蕉的健康發展。

不同香蕉品種在氮磷鉀吸收量上存在差異（張江周等，2016），本研究2個香蕉品種各器官氮磷鉀的含量及累積量不同，旺盛生長期到抽蕾期香蕉由營養生長到生殖生長轉變，植株吸收累積礦物質元素量增大，寶島蕉的養分吸收量和干生物量均大于桂蕉6號。植株氮磷鉀養分累積量的比例隨著生長期的不同而變化，桂蕉6號每吸收1份氮，需吸收0.06~0.28份磷及1.01~2.83份鉀，寶島蕉每吸收1份氮，需吸收0.08~0.26份磷及1.29~2.48份鉀。2個香蕉品種各生育期對氮磷鉀的養分吸收量呈動態變化，因此，在實際生產過程中，要根據不同階段的養分需求確定香蕉氮磷鉀三要素的合理配比進行肥料施用。所有礦質元素中，鉀是香蕉整株累積量最大的元素，2個香蕉品種整個生育期中鉀的累積量均大于氮和磷。張愛華等（2015）在海南省對巴西蕉整株氮磷鉀累積量比例的研究結果為1.00∶0.12∶2.85，本研究結果與此存在一定差異，即桂蕉6號整株氮磷鉀累積量比為1.00∶0.06∶1.50，寶島蕉的氮磷鉀累積量比例為1.00∶0.08∶1.70，其中原因可能與試驗地的基礎地力、施肥量、氣候及品種等因素有關。

劉芳等（2011）研究表明，氮磷鉀在香蕉各營養體器官中累積量存在不同的稀釋效應。本研究中桂蕉6號和寶島蕉的葉片磷累積量隨著果實的發育明顯下降，而果實磷累積量則呈先上升后下降的趨勢。果實膨大前期2個香蕉品種磷累積量上升，果實膨大后期至成熟期磷素累積量反而隨果實的膨大而被稀釋，可能是掛果過程果軸的彎曲造成磷素運輸通道受阻，與稀釋效應共同導致果實含磷量的下降，其他器官磷累積量及整株磷累積量均隨著果實的膨大而下降，說明香蕉植株及各器官吸收累積磷素的能力不如氮和鉀，而隨著香蕉的生長，需磷量持續增加，因此，在生長發育過程中尤其是果實發育期需特別增加磷肥的施用，對于保證香蕉體內一定的含磷量至關重要。

關于收獲期果實及果軸中累積的氮磷鉀總量，桂蕉6號分別占整個植株的40.27%、42.34%和39.60%，寶島蕉分別為34.93%、39.42%和35.33%。由此可見，香蕉吸收的氮磷鉀素大約有一半隨果實收獲而攜帶出生產地，一半仍保留在香蕉殘體中，對其進行還田和再利用，將有助于充分利用殘體中養分資源，避免養分過量造成生態環境污染等問題（周建斌，2017）。科學合理的施肥是提高香蕉產量、質量的關鍵措施之一。但迄今香蕉栽培中仍大多沿用大水大肥和經驗施肥，造成大量肥料的浪費，危害環境健康。此外，不同的香蕉品種養分累積規律往往存在差異，決定了其對肥料輸入的響應存在差異。本研究中2個香蕉品種整株累積氮磷鉀的曲線并非直線，而是遵循S形的慢—快—慢規律，運用生物數學的方法與Logistic方程進行擬合，可建立養分累積量的數學模型。

4 結論

2個香蕉品種在廣西產區的營養特征較一致，同時也表現出品種間差異。寶島蕉對氮磷鉀營養的需求量均較桂蕉6號更大，其整個生育期間均需特別增加鉀、氮肥的施用，果實發育期應及時補充磷素營養，保證體內一定的養分累積水平。