香蕉營養生長期葉片礦質元素變化及其與植株生長、果實品質的關系

劉潔云， 牟海飛， 田青蘭， 黃偉華， 吳艷艷， 張英俊， 彭嘉宇

(1.廣西壯族自治區農業科學院生物技術研究所，廣西南寧 530007；2.廣西壯族自治區農業科學院農業資源與環境研究所，廣西南寧 530007)

香蕉(Musaspp.)屬于芭蕉科芭蕉屬，是多年生大型草本果樹。我國是香蕉的主產地之一，香蕉的種植主要分布在廣西壯族自治區、云南省、廣東省、海南省、福建省、臺灣省等地。香蕉是全球十大主食之一，果肉中富含碳水化合物、維生素、鉀等營養成分，具有多種生理功能[1]。香蕉果肉還含有豐富的維生素C、檸檬酸、蘋果酸、β-胡蘿卜素等，具有一定的保健功能[2]。除了果實，香蕉的莖葉也具有利用價值，可制成青貯飼料[3]，也可通過500 ℃厭氧處理制成生物炭用于蕉園培肥和防控香蕉枯萎病[4]。香蕉產業對我國農業經濟發展起到重要的支撐作用。

礦質元素無論是大量元素還是微量元素，對香蕉的生理代謝、植株和果實生長都起著非常重要的作用，影響香蕉的產量和品質[5-6]。葉片是果樹對土壤中礦質營養反映最敏感的器官，葉片中的礦質營養狀況基本能反映果樹對土壤礦質營養的吸收利用情況[7]。因此可通過葉片的礦質營養診斷果樹營養狀況，進而指導施肥。葉片礦質營養與果樹植株生長、果實品質的關系在枇杷[8]、石榴[9]、橙[10]等果樹上已有報道，但香蕉上尚未見有相關研究。香蕉植株抽蕾后就不再抽生新的葉片，因此研究營養生長期葉片中礦質元素含量對植株生長及果實發育的影響具有重要意義。本試驗通過定期檢測香蕉營養生長期葉片中氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)元素含量以及葉片SPAD值、MDA(丙二醛)含量，研究葉片礦質營養與香蕉植株生長、果實產量和品質的相關關系，以期為香蕉園科學施肥和優質豐產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以抗枯萎病香蕉品種南天黃為材料。2018年10月12日選取長勢一致的香蕉苗種植于廣西農業科學院建科學研究基地，共種植40株，株距 200 cm、行距300 cm，常規管理，每株香蕉果穗留7梳果。

1.2 試驗方法

2019年5月6日，在香蕉植株進入營養生長旺盛期后選擇生長健壯、長勢一致的12株進行觀測。檢測新抽生的第3張完全展開葉的N、P、K、Ca、Mg含量，以及SPAD值、MDA含量，每隔30 d采樣1次，直至2019年10月香蕉植株進入抽蕾期后停止觀測。在抽蕾期測量植株株高、基莖圍。香蕉果實達到7成熟時采收，稱單株產量、單果質量，每串果穗取第3梳果實統一催熟，檢測果肉中蛋白質含量、維生素C含量、可溶性糖含量、總酸含量。

株高、基莖圍、單株產量、單果質量采用黃秉智等的方法[11]測量。葉片SPAD值用SPAD-502葉綠素計檢測，MDA含量采用郝建軍等的方法[12]檢測。葉片礦質元素、果實品質委托廣西益普檢測技術有限公司參照相關標準檢測，N含量參照LY/T 1269—1999《森林植物與森林枯枝落葉層全氮的測定》測定，P含量參照NY/T 2421—2013《植株全磷含量測定 鉬銻抗比色法》測定，K含量參照NY/T 2420—2013《植株全鉀含量測定 火焰光度計法》測定，Ca、Mg含量參照LY/T 1270—1999《森林植物與森林枯枝落葉層全硅、鐵、鋁、鈣、鎂、鉀、鈉、磷、硫、錳、銅、鋅的測定》測定，蛋白質含量參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》測定，維生素C含量參照GB 5009.86—2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》測定，可溶性糖含量參照NY/T 2742—2015《水果及制品可溶性糖的測定3,5-二硝基水楊酸比色法》檢測，總酸含量參照SB/T 10203—1994《果汁通用試驗方法》檢測。

2 結果與分析

2.1 香蕉營養生長期葉片中N、P、K含量的變化

由圖1可知，香蕉葉片中N、P、K含量在5月至10月間整體呈下降趨勢。N含量5月最高，為42.31 g/kg，極顯著高于其他月份；8月至9月下降平緩，差異不顯著；10月最低，為23.84 g/kg，比5月低43.65%。P含量呈直線下降趨勢，5月最高，為2.52 g/kg；10月最低，為1.72 g/kg，比5月低31.75%。K含量6月最高，為41.00 g/kg，極顯著高于5月及其他月份；8月至9月下降平緩，差異不顯著；10月最低，為29.71 g/kg，比6月低27.54%。由此可知，香蕉營養生長過程中，新抽生葉片中的N、P、K含量減少，進入抽蕾期時最低。

2.2 香蕉營養生長期葉片中Ca、Mg含量的變化

由圖2可知，香蕉葉片中Ca、Mg含量在5—10月間呈先下降后上升的趨勢，Ca含量的變化幅度大于Mg。Ca含量5—8月呈下降趨勢，8月至10月呈上升趨勢；5月最高，為8.43 g/kg，極顯著高于其他月份；7月與8月Ca含量差異不顯著，8月最低，為3.53 g/kg，比5月低58.13%；10月Ca含量為 7.67 g/kg，僅低于5月，極顯著高于其他月份。Mg含量5月至8月呈下降趨勢，8月至10月呈上升趨勢；5月最高，為2.31 g/kg，極顯著高于其他月份；8月與9月Mg含量差異不顯著，8月最低，為 1.64 g/kg，比5月低29.00%；10月與6月Mg含量差異不顯著，10月含量為1.89 g/kg。由此可知，香蕉營養生長期新抽成葉片中Ca、Mg含量先減少，在接近抽蕾期含量增加。

2.3 香蕉營養生長期葉片SPAD值、MDA含量的變化

由圖3可以看出，5—10月間，香蕉葉片SPAD值總體呈下降的趨勢，MDA含量呈上升趨勢。SPAD值5月與6月差異不顯著，6月最高，為59.23；9月最低，為49.40，極顯著低于5—7月，比6月低16.60%。葉片中MDA含量5月最低，為 16.59 nmol/kg，極顯著低于其他月份；8—10月差異不顯著，其中8月最高，為24.49 nmol/kg，比5月高47.62%。由此可知，香蕉在營養生長后期新抽生的葉片SPAD值下降， MDA含量增加， 葉片有明顯的衰老趨勢。

2.4 香蕉植株生長、果實產量和品質表現

由表1可知，香蕉植株平均株高為257.25 cm，平均基莖圍為85.75 cm，平均單株產量為20.39 kg/株，平均單果質量為145.55 g。果實平均蛋白質含量為1.17%，平均維生素C含量為11.88 mg/100 g，平均可溶性糖含量為18.20%，平均總酸含量為0.27%。不同植株間指標差異較小。

表1 香蕉植株生長、果實產量和品質表現

2.5 香蕉葉片中礦質元素間的相關性分析

香蕉營養生長期葉片中礦質元素間的相關性分析結果見表2。N與P、K、Ca、Mg均呈極顯著正相關。P與K、Mg呈極顯著正相關，與Ca呈顯著正相關。K與Ca相關性不顯著，與Mg呈極顯著正相關。Ca與Mg呈極顯著正相關。由此可見，N、P、K元素間存在增效作用，N、P與Ca元素，以及N、P、K與Mg元素間存在增效作用。

表2 香蕉葉片中礦質元素的相關性分析結果

2.6 香蕉葉片中礦質元素含量與植株生長、果實產量的相關性分析

由表3可知，5月6日，葉片中K與株高呈極顯著正相關。6月6日，N與基莖圍呈極顯著正相關；Ca與基莖圍、單株產量、單果質量呈顯著正相關；Mg與單果質量呈顯著正相關。7月6日，N與基莖圍呈極顯著正相關。9月6日，P與單果質量呈顯著正相關；K與單株產量呈顯著正相關。由此可知，香蕉營養生長階段葉片中的礦質元素對株高、基莖圍、單株產量、單果質量均存在影響。

表3 香蕉葉片中礦質元素含量與植株生長、果實產量的相關性分析結果

2.7 香蕉葉片中礦質元素含量與果實品質的相關性分析

由表4可知，6月6日，葉片中N、K、Ca與維生素C含量呈極顯著正相關。8月6日，K與維生素C含量呈顯著正相關。營養生長各時期葉片中礦質元素與果實中蛋白質含量、可溶性糖含量、總酸含量相關性不顯著。由此可見，香蕉營養生長階段葉片中礦質元素主要對果實中維生素C含量產生影響。

表4 香蕉葉片中礦質元素含量與果實品質的相關性分析結果

3 討論與結論

香蕉營養生長階段新抽生的葉片中礦質元素含量呈現一定的動態變化規律。N、P、K含量總體呈下降趨勢，在植株進入抽蕾期時含量最低。這除了與土壤礦質營養有關，也可能是由于N、P、K元素屬于可移動元素，能從較老的器官轉移至幼嫩器官和生長部位[13]。香蕉植株進去抽蕾期后，N、P、K元素主要用于供給花蕾生長。葉片中Ca、Mg含量呈先下降后上升的趨勢，其中Ca含量變化幅度較大。楊苞梅等研究結果表明，葉片中N、P、K含量呈下降趨勢[14]，變化規律與本試驗一致，Ca、Mg 為上升趨勢，與本試驗存在差異。Ca、Mg元素是果樹營養中不可或缺的中量元素，對植株的生長發育以及生理生化特性都具有重要作用。Ca不僅有助于細胞胞間層的形成，還可促進光合產物的運輸、提高植物抗逆性。Mg可提高果樹葉綠素含量，促進光合作用，延緩植株衰老。本試驗中，香蕉營養生長中期，葉片中Ca、Mg含量顯著降低，在生產上應注意及時補充鈣肥、鎂肥，保證植株生長需求。香蕉葉片中SPAD值呈下降趨勢，MDA含量呈上升趨勢，說明葉片在生長過程中逐漸衰老。保持葉片活力對香蕉后期產量和品質的形成具有重要作用。

香蕉葉片中礦質元素間的相關性分析結果表明，除K與Ca間的相關性不顯著，其他均呈顯著或極顯著正相關。尤其是N、P、K之間，存在極顯著的增效作用。馮立娟等研究表明，石榴發育期葉片主要礦質元素間的相關性表明，N、P、K元素間存在不同程度的正相關，但N、P 與Ca存在顯著的負相關，Mg與N、P、K 存在負相關，但差異不顯著[15]。冀愛青等研究表明，早熟核桃葉片中，N、P、K元素間存在增效作用，而Ca、Mg與N、P、K這3種元素間均存在不同程度的拮抗作用[16]。研究結果間的差異可能與果樹自身的生理特性及所處的生長階段有關。

香蕉營養生長階段葉片中礦質元素的含量對植株生長、果實產量和品質均存在一定程度的影響，且影響的時期存在差異。礦質元素對株高和基莖圍的影響主要集中在5—7月，K對株高存在增效作用，N、Ca對基莖圍存在增效作用。礦質元素對產量的影響主要集中在6月和9月，Ca對單株產量和單果質量均存在增效作用，K對單株產量存在增效作用，P、Mg對單果質量存在增效作用。礦質元素對果實品質的影響主要集中在6月和8月，N、K、Ca對果實中維生素C含量存在一定的增效作用。已有研究表明，N、P、K、Ca、Mg營養的施用對香蕉植株生長及果實產量、品質均具有較大影響[17-18]。生產上可通過掌握礦質元素對植株影響較大的關鍵時期，科學施肥以達到香蕉優質豐產高效的目的。