粉蕉礦質元素吸收積累與分配特征

楊苞梅， 姚麗賢， 李國良， 周昌敏， 何兆桓， 涂仕華

(1農業(yè)部南方植物營養(yǎng)與肥料重點實驗室，廣東省農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣東省養(yǎng)分循環(huán)利用與耕地保育重點實驗室，廣州 510640；2國際植物營養(yǎng)研究所成都辦事處，四川成都 610066)

粉蕉礦質元素吸收積累與分配特征

楊苞梅1， 姚麗賢1， 李國良1， 周昌敏1， 何兆桓1， 涂仕華2

(1農業(yè)部南方植物營養(yǎng)與肥料重點實驗室，廣東省農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣東省養(yǎng)分循環(huán)利用與耕地保育重點實驗室，廣州 510640；2國際植物營養(yǎng)研究所成都辦事處，四川成都 610066)

為探明粉蕉礦質營養(yǎng)元素的累積分配特征，以主栽品種“廣粉1號”為試材，采用徹底刨根、 分解取樣的方法，研究了干物質的構成特點、 各器官礦質元素含量和累積分配特性。結果表明，粉蕉植株總干質量為17.6 kg/plant，其中葉片占16.4%，假莖占32.8%，球莖占9.6%，果實占37.3%，果軸占1.1%，根占2.8%。平均每株累積吸收N 167.0 g、 P 19.3 g、 K 521.7 g、 Ca 118.3 g、 Mg 54.7 g、 S 16.6 g、 Fe 6650.5 mg、 Mn 16142.9 mg、 Cu 152.3 mg、 Zn 607.7 mg、 B 212.2 mg、 Mo 4.2 mg。其中N、 P、 Ca和S主要向葉片、 假莖和果實分配，K和Mg主要向假莖分配，Fe主要向葉片、 根和球莖分配，Cu主要向假莖和果實分配，Zn和Mo主要向葉片、 假莖和球莖分配，B和Mn主要向假莖和葉片分配。要獲得60 t/hm2的產量，每公頃粉蕉需要吸收N 385.6 kg、 P 44.6 kg、 K 1205.1 kg、 Ca 273.3 kg、 Mg 126.6 kg、 S 38.3 kg、 Fe 15.4 kg、 Mn 37.3 kg、 Cu 352.0 g、 Zn 1403.8 g、 B 490.1 g、 Mo 9.6 g。

粉蕉； 香蕉； 營養(yǎng)特性； 礦質元素

Abstract: The aim of this study was to investigate the accumulation and distribution of mineral elements in plantain banana(MusaABBPisangAwak) and establish a reasonable fertilization protocol. Plantain banana was cultured in field and harvested at the fruit maturation stage for analyzing its composition of dry biomass, mineral element contents in different parts. The results show that the total dry biomass of plantain banana is 17.6 kg/plant, and the percentage of leaves is 16.4%, pseudostems, 32.8%; corms, 9.6%; fruits, 37.3%; bunch axles, 1.1% and roots, 2.8%, respectively. The total N, P and K amounts in plantain banana are 167.0, 19.3 and 521.7 g/plant, respectively. The total Ca, Mg and S amounts in plantain banana are 118.3, 54.7 and 16.6 g/plant, respectively, and the total Fe, Mn, Cu, Zn, B and Mo amounts in plantain banana are 6650.5, 16142.9, 152.3, 607.7, 212.2 and 4.2 mg/plant, respectively. N, P, Ca and S are mainly assigned to leaves, pseudostems and fruits, K and Mg to pseudostems, Fe to leaves, roots and corms, Cu mainly to pseudostems and fruits, Zn and Mo to leaves, pseudostems and corms, B and Mn to leaves and pseudostems. To form a yield of 60 t/hm2, N 385.6 kg, P 44.6 kg, K 1205.1 kg, Ca 273.3 kg, Mg 126.6 kg, S 38.3 kg, Fe 15.4 kg, Mn 37.3 kg, Cu 352.0 g, Zn 1403.8 g, B 490.1 g and Mo 9.6 g are needed.

Keywords: plantain banana; banana; nutritional characteristics; mineral element

香蕉為世界四大水果之一，其產量僅次于柑橘列第二[1]。目前，我國是世界上第三大香蕉生產國[2]。我國主要食用香蕉根據其植株形態(tài)特征和經濟性狀，可分成香牙蕉(MusaAAACavendish)、 粉蕉(MusaABBPisangAwak)、 大蕉(MusaABB)、 龍牙蕉(MusaAABSikl)和貢蕉(MusaAAPisangMas)五大類[3]， 目前以香牙蕉(亦簡稱香蕉)栽培面積最大，而粉蕉、 大蕉、 龍牙蕉和貢蕉則零星分布。粉蕉果型小，外形美觀，果皮薄，成熟后呈淡黃色，果肉乳白色，肉質柔滑可口，汁少肉實，味清甜微香，具有很高的營養(yǎng)保健價值，深受人們喜愛[4-5]。近年來，由于粉蕉植株的抗寒性、 抗旱性及抗?jié)承员认阊澜稄奫6]，且其品質好、 產量高、 價格高、 市場潛力大[7]，其種植面積不斷擴大。

合理施肥是保證果樹高產優(yōu)質高效的關鍵技術措施之一，而礦質元素吸收累積與分配特性是指導果樹合理施肥的重要參數。張曉玲等對枇杷樹[8]、 王澤等對紅棗樹[9]、 馬文娟等對葡萄樹[10]、 梁智等對棗樹[11]及核桃樹[12]、 樊紅柱等對蘋果樹[13-14]、 王建等對獼猴桃樹[15]的礦質營養(yǎng)積累和分布特性進行了系統(tǒng)研究。然而，粉蕉由于長期以來均為零星栽培，并未形成相應的栽培技術體系。一直以來，我國有關香蕉科學施肥及其營養(yǎng)特性等方面的研究報道只集中在香牙蕉上[16-18]， 而對粉蕉營養(yǎng)特性的系統(tǒng)研究少見報道。由于對粉蕉礦質營養(yǎng)吸收與分配特點缺乏了解，我國粉蕉生產實踐中施肥管理多以巴西蕉作為參照，盲目施肥的問題十分突出，種植技術研究跟不上產業(yè)發(fā)展的步伐。本試驗以廣東省粉蕉主產區(qū)的主栽品種為材料，對人工栽培過程中粉蕉植株不同器官的物質積累與12種礦質營養(yǎng)元素含量及累積分配特性進行了系統(tǒng)研究，旨在揭示粉蕉對不同礦質元素的需求及吸收特點，為粉蕉的科學施肥提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗在廣州市番禺區(qū)東涌鎮(zhèn)(22.89193°N，113.42944°E)進行。試驗蕉園土壤為水稻土，質地為壤質粘土。土壤有機質含量 21.3 g/kg，堿解氮155.9 mg/kg，有效磷29.8 mg/kg，速效鉀 192.3 mg/kg，交換性鈣 2149.4 mg/kg，交換性鎂 479.3 mg/kg，有效硫 282.8 mg/kg，有效鐵 380.3 mg/kg，有效錳 216.6 mg/kg，有效鋅 10.1 mg/kg，有效銅 9.6 mg/kg，有效硅 147.8 mg/kg，有效硼 0.46 mg/kg，有效鉬0.17 mg/kg，pH 5.04。

供試品種為廣東省內粉蕉 (MusaABBPisangAwak)主產區(qū)的主栽品種“廣粉1號”，于2010年10月12日種植試管苗，單畦雙行之字形種植，株距1.92 m，行距2.51 m，種植密度2070 plant/hm2。試驗粉蕉園面積1.7 hm2，果實產量為53.8 t/hm2。全年施肥量為N 1095.0 kg/hm2，P2O5769.5 kg/hm2，K2O 1122.0 kg/hm2， N ∶P2O5∶K2O=1 ∶0.70 ∶1.02。試驗粉蕉施用肥料為尿素、 氯化鉀和復合肥(N-P2O5-K2O為20-8-15和15-15-15)。

1.2 粉蕉生物量獲取及采樣方法

在試驗園中選取4株長勢基本一致、 無病蟲害、 結果正常的豐產粉蕉植株(產量26.0±1.0 kg/plant，株高4.4±0.2 m，莖圍80.4±4.0 cm，青葉數10±0片)，在果實成熟期(2012年4月13日)取樣，采用徹底刨根、 分解取樣的方法。即把每株粉蕉分解為葉片、 假莖、 球莖、 果實、 果軸和根共6個部位，記錄各部位生物量，然后均勻采集樣品。采集葉片時從主脈處平均切開，取二分之一切碎混勻，四分法取樣。采集假莖時先縱切平均分成四份，取對角2份再各縱切成2份，各取二分之一再切成細條后截斷取樣。采集球莖時先縱切平均分成四份，取對角2份切碎混勻，四分法取樣。采集果軸時先縱切平均分成四份，取對角2份切碎混勻。采集果實時取第三梳果指切碎混勻，四分法取樣。采集根時將全部根系切碎混勻，四分法取樣。

1.3 樣本處理及測定方法

植株樣本經沖洗、 殺青、 烘干后記錄干重，測其含水量并計算各器官干質量，樣品粉碎后用于礦質元素含量的分析。

植株各部位樣品經H2SO4-H2O2消煮后，氮含量用蒸餾法測定[19]；磷用鉬銻抗比色法測定[19]；鉀用火焰光度法測定[19]；植株樣品經HNO3-HClO4消煮后，鈣、鎂、鐵、錳、銅和鋅采用原子吸收分光光度法(LY/T 1270-1999)測定；硫用比濁法測定[19]；硼用姜黃素比色法測定；鉬用極譜(催化波)法測定[19]。所有項目均用標準物質GBW07603控制測試質量。

1.4 數據處理

元素累積量=器官干物質量×元素含量

試驗數據為4株粉蕉植株的平均值，采用Excel和SAS 9.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 粉蕉植株干物質積累和分配特性

粉蕉植株的總干物質量為17.6 kg/plant，其中葉片占16.4%，假莖占32.8%，球莖占9.6%，果實占37.3%，果軸占1.1%，根占2.8%(圖1)。假莖和果實是粉蕉的干物質主要積累部位。葉片是植株的光合器官，也是營養(yǎng)物質的消耗器官，而果實是光合產物的分配器官。粉蕉葉片干物質與果實干物質的比值為1 ∶2.28，與獼猴桃樹[15]、 棗樹[11]、 核桃樹[12]相比，粉蕉葉片干物質與果實干物質的比值較高，說明粉蕉光合經濟產出率較高。

圖1 粉蕉各部位干物質的分布Fig.1 Dry matter accumulation in different organs of plantain banana

2.2 粉蕉不同部位礦質元素含量

同一礦質營養(yǎng)元素在粉蕉不同部位的含量存在顯著差異(表1)。葉片中N含量最高，果軸次之。P、 S均以果軸含量最高，葉片次之。K以果軸含量最高，球莖和根次之。根中Cu含量最高，果軸最低。葉片和根中的Ca含量最高，葉片和球莖的Mg含量最高，根中的Fe含量最高，Mn以葉片含量最高，Zn以球莖含量最高，B以葉片和果軸含量最高，Mo以果軸含量最高。N、 K、 Ca、 Mg、 S、 Fe、 Mn、 Zn、 B和Mo均以果實含量最低。

不同礦質營養(yǎng)元素在植株同一部位的含量存在差異。葉片中各礦質營養(yǎng)元素含量的大小順序為N>K>Ca>Mg>Mn>S>P>Fe>Zn>B>Cu>Mo；假莖為 K>N>Ca>Mg> S、 P>Mn>Fe>Zn>B>Cu>Mo；球莖為 K>N>Ca>Mg>S>P>Fe>Mn>Zn>B>Cu>Mo；果實為 K>N>Ca>P>Mg>S>Fe>Mn>Zn>Cu>B>Mo；果軸為 K>N>Ca>P>S>Mg>Mn>Fe>Zn>B>Cu>Mo；根為 K>Ca>N>Mg>Fe>S>P>Mn>Zn>B>Cu>Mo。葉片中以N含量最高，其次為K、 Ca、 Mg。假莖、 球莖、 果實及果軸均以K含量最高，N、 Ca次之。根中以K含量最高，其次為Ca、 N、 Mg。各部位均以Mo含量最低。

2.3 粉蕉礦質元素累積特性

表2顯示，粉蕉平均每株吸收N 167.0 g、 P 19.3 g、 K 521.7 g、 Ca 118.3 g、 Mg 54.7 g、 S 16.6 g、 Fe 6650.5 mg、 Mn 16142.9 mg、 Cu 152.3 mg、 Zn 607.7 mg、 B 212.2 mg、 Mo 4.2 mg，N、 P、 K、 Ca、 Mg、 S吸收比例為1 ∶0.12 ∶3.12 ∶0.71 ∶0.33 ∶0.10。在大中量元素中，以K吸收最多，N、 Ca、 Mg次之，P和S吸收最少。在微量元素中，以Mn吸收最多，僅略低于S，其次為Fe、 Zn、 B、 Cu，Mo吸收極少。因此，粉蕉對礦質營養(yǎng)元素的需求大小順序為K>N>Ca>Mg>P>S>Mn>Fe>Zn>B>Cu>Mo。在粉蕉成熟期，收獲果穗(果實+果軸)帶走的養(yǎng)分量占全株養(yǎng)分吸收量的比例為N 24.4%、 P 38.3%、 K 21.5%、 Ca 24.9%、 Mg 10.8%、 S 22.9%、 Fe 9.5%、 Mn 4.5%、 Cu 34.5%、 Zn 16.4%、 B 13.2%、 Mo 21.4%，其余大部分養(yǎng)分留在殘株上。在本試驗條件下，粉蕉平均每株產量為26 kg，要獲得60 t/hm2的高產，需要吸收的總養(yǎng)分量每公頃為N 385.6 kg、 P 44.6 kg、 K 1205.1kg、 Ca 273.3 kg、 Mg 126.6 kg、 S 38.3 kg、 Fe 15.4 kg、 Mn 37.3 kg、 Cu 352.0 g、 Zn 1403.8 g、 B 490.1 g、 Mo 9.6 g。 地上部及球莖需要吸收的養(yǎng)分量為N 374.4 kg、 P 43.9 kg、 K 1146.1 kg、 Ca 260.9 kg、 Mg 121.8 kg、 S 37.3 kg、 Fe 11.6 kg、 Mn 36.9 kg、 Cu 340.2 g、 Zn 1368.9 g、 B 470.2 g和Mo 9.0 g。收獲果穗帶走的各養(yǎng)分量占地上部及球莖該養(yǎng)分總吸收量的比例為： N 25.2%、 P 39.2%、 K 22.6%、 Ca 26.1%、 Mg 11.3%、 S 23.6%、 Fe 12.6%、 Mn 4.5%、 Cu 35.7%、 Zn 16.8%、 B 13.8%、 Mo 22.1%。

2.4 粉蕉不同部位礦質元素分配特性

從礦質營養(yǎng)元素在粉蕉植株不同部位的分布情況看，不同礦質營養(yǎng)元素的分配模式存在較大差別(圖2)。N、 P、 Ca和S主要向葉片、 假莖和果實分配，N分配率分別為35.7%、 27.9%和22.9%，P分別為25.9%、 26.8%和35.3%，Ca分別為27.2%、 35.1%和23.7%，S分別為32.5%、 30.6%和19.8%。

K主要向假莖分配， 分配率高達47.7%；其次是向果實和球莖分配，分配率分別為18.6%和17.0%。Mg主要向假莖分配，其次向葉片、 球莖分配，分配率依次為42.1%、 25.8%和17.4%。Fe主要向葉片分配，分配率為35.3%；其次向根，分配率為24.7%；再次向球莖、 假莖和果實分配，而果軸中分配極少。Mn主要向葉片分配，分配率高達54.0%；其次向假莖分配，分配率為33.5%。Cu主要向假莖和果實分配，分配率分別為35.2%和33.9%。Zn、 Mo主要向葉片、 假莖和球莖分配，Zn的分配率分別為23.6%、 23.5%和34.0%，Mo分別為24.9%、 25.9%和22.3%。B主要向假莖和葉片分配，分配率分別為40.1%和29.5%。所有礦質營養(yǎng)元素在果軸中的分配率均很低。除了Fe之外，其它礦質營養(yǎng)元素在根中的分配率也很低。

表1 粉蕉不同部位礦質元素含量

注(Note): 同行數據后不同字母表示差異達5%顯著水平Different letters within each line mean significant differences at the 5% level.

表2 粉蕉不同器官礦質營養(yǎng)元素累積量

注(Note): 同行數據后不同字母表示差異達5%顯著水平Different letters within each line mean significant differences at the 5% level.

圖2 粉蕉不同部位礦質營養(yǎng)元素分配率Fig.2 Distribution rates of mineral elements in different organs of plantain banana

3 討論與結論

植株養(yǎng)分吸收積累是產量形成的基礎，是合理施肥的重要依據。香蕉是常綠草本果樹，只要溫度適宜一年四季都可以生長發(fā)育，且生長快、 株型高大，因此需肥量較大。在本試驗條件下，要獲得60 t/hm2的較高產量，粉蕉地上部及球莖每公頃需要吸收N 374.4 kg、 P 43.9 kg、 K 1146.1 kg、 Ca 260.9 kg、 Mg 121.8 kg、 S 37.3 kg、 Fe 11.6 kg、 Mn 36.9 kg、 Cu 340.2 g、 Zn 1368.9 g、 B 470.2 g、 Mo 9.0 g。姚麗賢等[17]研究表明，在土壤肥力中等條件下，為獲得60 t/hm2的高產，巴西蕉地上部及球莖需要吸收N 275.3 kg、 P 24.6 kg、 K 900.0 kg、 Ca 151.2 kg、 Mg 73.2 kg、 S 23.9 kg、 Fe 2091.7 g、 Mn 2910.6 g、 B 228.6 g和Zn 435.6 g。與之相比，粉蕉對N、 P、 K、 Ca、 Mg、 S、 Fe、 Mn、 Zn、 B表現出更強的吸收、 積累能力。粉蕉比巴西蕉建成果實產量的養(yǎng)分利用效率低，是一種養(yǎng)分投入多、 營養(yǎng)利用效率相對較低的香蕉。因此，合理供給足量的礦質營養(yǎng)對保證粉蕉高產具有重要作用，如何根據粉蕉的需肥特性，進一步提高其肥料利用率，是栽培粉蕉的技術關鍵，也是粉蕉高效栽培亟待解決的問題。

礦質營養(yǎng)元素累積分配特性是指導果樹合理施肥的重要參數。本研究表明，粉蕉的養(yǎng)分吸收比例為N ∶P ∶K ∶Ca ∶Mg ∶S=1 ∶0.12 ∶3.12 ∶0.71 ∶0.33 ∶0.10，這與其它果樹[9, 11-12]有較大差別，與巴西蕉[17]類似，K素吸收累積最多，N素次之，其次為Ca、 Mg，P和S吸收累積相對較少。K是糖酵解過程中的重要活化劑，影響碳水化合物的合成和運輸，還參與植株單糖磷酸化的過程。因此，K素供應充足會使植物體內各器官中蔗糖、 淀粉等含量增加[20]，促進碳水化合物向果實的運輸，從而提高產量。收獲粉蕉果穗帶走的N占地上部及球莖總吸N量的25.2%，P 占39.2%，K占22.6%，Ca占26.1%，Mg占11.3%，S占23.6%，Fe占12.6%，Mn占4.5%，Cu占35.7%，Zn占16.8%，B占13.8%，Mo占22.1%。而巴西蕉地上部及球莖吸收累積的N 38.7%、 P 55.3%、 K 33.4%、 Ca 8.1%、 Mg 17.7%、 S 31.8%、 Fe 2.1%、 Mn 16.5%、 Zn 21.2%及B 38.2%被果穗帶走。這表明與巴西蕉相比，粉蕉植株隨商品果穗帶走的N、 P、 K、 Ca、 Mg、 Mn、 Zn及B素較少。因此，在生產實踐中，收獲果穗后，健康的粉蕉殘株和莖葉更應就地還田或堆制成有機肥還田，以實現養(yǎng)分的循環(huán)利用。

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Absorption,accumulationanddistributionofmineralelementsinplantainbanana

YANG Bao-mei1, YAO Li-xian1, LI Guo-liang1, ZHOU Chang-min1, HE Zhao-huan1, TU Shi-hua2

(1KeyLaboratoryofPlantNutritionandFertilizerinSouthRegion,MinistryofAgriculture/InstituteofAgriculturalResourcesandEnvironment,GuangdongAcademyofAgriculturalSciences/GuangdongKeyLaboratoryofNutrientCyclingandFarmlandConservation,Guangzhou510640,China; 2ChengduOfficeofInternationalPlantNutritionInstitute,Chengdu610066,China)

2013-03-28接受日期2013-08-15

國際植物營養(yǎng)研究所(IPNI)項目；廣東省省級農用地測土配方施肥專項(粵財農[2010]519號，粵財農[2011]320號)資助。

楊苞梅(1983—)，女，江西余干人，碩士，助理研究員，主要從事植物營養(yǎng)與生理研究。E-mail: yangbaomei163@163.com

S668.1.601

A

1008-505X(2013)06-1471-06