威廉斯香蕉果實膨大期礦質(zhì)元素累積與分配特征分析

馬海洋 劉亞男 石偉琦 杜曉遠 冼皚敏 陳菁

摘 要 以威廉斯8818香蕉為試材，采用整株挖掘、分解取樣的方法，研究其干物質(zhì)的構(gòu)成特點、各器官礦質(zhì)元素含量和累積及分布特征。結(jié)果表明，香蕉植株果實膨大期總干物質(zhì)量為5.4 kg/株，其中葉片占36.1%，假莖占34.3%，球莖占15.1%，果實占10.6%，根占2.9%，果軸占1.1%。每株累積吸收N 61.65 g、P 4.40 g、K 49.65 g，N、P、K的吸收比例為1∶0.07∶0.81。此時期，N、P、K分配率規(guī)律為葉片>假莖>果實，果軸中則最低。葉片中N含量最高，其次為果實和果軸，假莖（葉鞘）最低。P以果實含量最高，葉片次之，球莖最低。K以果實含量最高，根次之，假莖（葉鞘）和球莖最低。葉片、假莖（葉鞘）、真莖（地上莖）和球莖中各礦質(zhì)元素含量的大小順序為N>K>P，而果實、果軸和根中則為K>N>P。

關(guān)鍵詞 香蕉 ；果實膨大期 ；礦質(zhì)元素 ；分配特征

分類號 S668.1.601

香蕉是世界四大水果之一，其產(chǎn)量僅次于柑橘位列第二[1]。亦是繼水稻、小麥和玉米之后的第4大糧食作物[2-3]。目前我國是世界上第3大香蕉生產(chǎn)國[4]。威廉斯蕉是20世紀(jì)80年代引入品種，屬于中桿品種，現(xiàn)為廣東、廣西、云南、福建各香蕉區(qū)的主要栽培品種之一，也是國外的主要栽培品種之一。其梳形整齊，指形較直，排列緊湊，果實香味濃，是很受歡迎的春夏蕉品種，也是廣東省主要的栽培品種。但對于它的營養(yǎng)特性研究少見報道，我國有關(guān)香蕉營養(yǎng)特性的研究報道只集中在巴西蕉[5-7]和粉蕉[8]上。此外因土壤和氣候條件的差異又限制了國外研究資料的應(yīng)用。由于缺乏對威廉斯蕉礦質(zhì)營養(yǎng)吸收與分配特征的了解，在生產(chǎn)實踐中推薦施肥管理措施多以巴西蕉為參照，施肥不合理狀況突出，配套栽培管理技術(shù)研究跟不上產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本試驗以粵西香蕉主產(chǎn)區(qū)的威廉斯香蕉為試材，對人工栽培管理的果實膨大期香蕉植株不同器官的干物質(zhì)累積與主要礦質(zhì)元素含量及累積分配特征進行了系統(tǒng)研究，旨在揭示威廉斯蕉的礦質(zhì)元素需求特點，為其蕉果發(fā)育期科學(xué)施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗在廣東省湛江市中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所基地（110°17′N，21°12′E）進行。試驗蕉園土壤為凝灰?guī)r磚紅壤，質(zhì)地為輕質(zhì)砂壤土。土壤pH值4.4，有機質(zhì)含量23.0 g/kg，全氮0.9 g/kg，有效磷（P）5.0 mg/kg，速效鉀（K）130.4 mg/kg。供試品種為威廉斯8818（Musa AAA Group Cavendish Williams），組培苗于2011年9月下旬種植，株距2 m，行距2.5 m，種植密度為2 000株/hm2。

1.2 方法

1.2.1 香蕉生物量獲取及采樣

在試驗蕉園選取長勢中等、無病蟲害、正常結(jié)果的香蕉植株（株高2.3 m，青葉數(shù)12片），在果實膨大期（2012年7月20日）取樣，采用整株挖掘、分解取樣法。即把香蕉植株分解為葉片、假莖、球莖、果實、果軸和根，記錄各部分生物量，然后均勻采集樣品。采集葉片樣品時從主脈處平均切開，取其中一半切碎混勻，采用四分法取樣。采集假莖時按30 cm長，將假莖從地面處依次橫切為8段，再將每段縱切平均分成4份，取對角線2份，各取一半切成細(xì)條后切斷，四分法取樣。采集球莖樣品時，先縱切平均分成4份，取對角線2份切碎混勻后四分法取樣。采集果軸時先縱切平均分成4份，取對角線2份切碎混勻。采集果實時，取每梳果實果指6個切碎混勻，四分法取樣分析。根系樣品取樣時全部切碎混勻，四分法取樣。

1.2.2 樣品處理與測定方法

植株樣品經(jīng)清洗、殺青、烘干后記錄干重，測定各部位水分含量并計算干物質(zhì)量，樣品粉碎后用于礦質(zhì)元素含量分析。植株各部位樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，N用堿解蒸餾法測定，P用鉬銻抗比色法測定，K用火焰光度法測定。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

元素累積量=器官干物質(zhì)量×元素含量。試驗數(shù)據(jù)用Excel進行統(tǒng)計作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 威廉斯香蕉植株總干物質(zhì)積累與分配特征

威廉斯8818香蕉植株的總干物質(zhì)量為5.4 kg/株，其中葉片占36.1%，假莖占34.3%，球莖占15.1%，果實占10.6%，根占2.9%，果軸占1.1%（圖1）。葉片和假莖是威廉斯香蕉果實發(fā)育期干物質(zhì)累積的主要部位。

2.2 威廉斯香蕉植株總礦質(zhì)營養(yǎng)元素累積量與分布

表1顯示，威廉斯香蕉每株吸收N 61.65 g、P 4.40 g、K 49.65 g，N、P、K的吸收比例為1∶0.07∶0.81。葉片中各礦質(zhì)營養(yǎng)元素累積量均最大，其為次假莖，果軸中最少。葉片、假莖和球莖中N的累積量均最高。果實、果軸和根系中K的累積量高于N。各器官中P的累積量均最低。

從主要礦質(zhì)營養(yǎng)元素在香蕉植株不同部位的分布情況看，礦質(zhì)營養(yǎng)元素間的分配模式存在差別（圖2）。此時期，N主要分配在葉片，分配率高達55.3%，其次是假莖和果實，分配率分別為18.9%和14.3%。P主要向葉片、假莖和果實中分配，分配率分別為44.5%、26.9%和18.4%。K主要分配在葉片、果實和假莖，分配率分別為37.9%、32.0%和15.5%。葉片中各礦質(zhì)營養(yǎng)元素的分配率均最高，其次為假莖，果軸中最低。球莖中N和P的分配率高于K，而根系中K的分配率則高于N和P。

2.3 威廉斯香蕉不同部位礦質(zhì)元素含量狀況

同一礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量在香蕉不同部位存在顯著差異（表2）。葉片中N含量最高，其次為果實和果軸，假莖（葉鞘）最低。P以果實含量最高，葉片次之，球莖最低。K以果實含量最高，根次之，假莖（葉鞘）和球莖最低。

不同礦質(zhì)營養(yǎng)元素在香蕉植株同一部位的含量存在差異。葉片、假莖（葉鞘）、真莖（地上莖）和球莖中各礦質(zhì)元素含量的大小順序為N>K>P，而果實、果軸和根中則為K>N>P。

葉片是香蕉光合作用的主要器官，抽蕾期至收獲期青葉數(shù)和葉片質(zhì)量對香蕉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響很大[9]。香蕉葉片從頂部第1片至第12片中N、P、K含量呈逐漸下降趨勢（圖3），N、P、K含量分別下降9.63、0.55和4.21 g/kg，降低比例為39.7%、37.9%和29.2%。

香蕉的莖包括真莖與假莖，而真莖又包括球莖和地上莖兩部分。假莖生物量大，還含有豐富的養(yǎng)分，其中的礦質(zhì)養(yǎng)分可以轉(zhuǎn)移到果實中，假莖的生長狀況和養(yǎng)分含量與香蕉產(chǎn)量密切相關(guān)。假莖（葉鞘）和真莖（地上莖）不同部位礦質(zhì)養(yǎng)分含量狀況見圖4、5 。真莖（地上莖）中相應(yīng)部位N、P、K含量均高于假莖（葉鞘），且假莖（葉鞘）和真莖（地上莖）各部位礦質(zhì)養(yǎng)分含量呈現(xiàn)不同的變化趨勢。由圖4可以看出，假莖（葉鞘）不同部位N、P含量變化趨勢相同，但總體上變化幅度較??；K含量呈明顯的下降-升高-下降的變化趨勢，其中0～30 cm部位K含量最高達5.86 mg/kg。從圖5可知，真莖（地上莖）中N、P、K含量從底部到頂部均呈升高而后下降的趨勢，最高含量分別為14.24、1.24和12.25 mg/kg。

香蕉果穗各梳礦質(zhì)元素含量見表3。從第1梳（頭梳）至第7梳（尾梳）蕉果中P含量一直增加，N、K含量呈增加趨勢。其中第7梳中N、P、K含量最高，第1梳中含量最低，這與蕉果的干物質(zhì)量密切相關(guān)，第1梳蕉果干物質(zhì)量最大，第7梳則最低。

2.4 威廉斯香蕉植株葉片、假莖、真莖和果實中干物質(zhì)與礦質(zhì)元素累積構(gòu)成

由圖6可知，隨葉序的增加，威廉斯香蕉青葉片的干物質(zhì)量和礦質(zhì)元素累積量均呈先增加后降低的變化規(guī)律。從植株頂部起第4片葉的干物質(zhì)量和礦質(zhì)元素累積量最高，干物質(zhì)累積量為175.6 g，N、P、K累積量分別為3.82、0.21和2.25 g。

威廉斯香蕉假莖（葉鞘）和真莖（地上莖）各部位干物質(zhì)量以及N、P、K累積量變化趨勢見圖7、8。植株假莖和真莖各部位干物質(zhì)及N、P、K累積量均隨高度的增加而逐漸下降，且真莖的下降幅度較假莖大。除0～30 cm部位外，植株假莖和真莖礦質(zhì)元素累積量順序為N>K>P，且假莖中N、P、K累積量均高于真莖的相應(yīng)部位。

香蕉果實各梳的干物質(zhì)和養(yǎng)分累積量見表3。從第2梳至第7梳蕉果干物質(zhì)量逐漸下降。第2梳蕉果果實干物質(zhì)和N、P、K累積量最高。

3 討論與結(jié)論

香蕉植株的養(yǎng)分吸收累積是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，是合理施肥的重要依據(jù)[8]。香蕉是常綠草本果樹，在適宜的溫度下周年都可以生長發(fā)育，且生長速度快，生物量大，需要大量水分和礦質(zhì)營養(yǎng)元素。在本研究條件下，威廉斯香蕉果實膨大期每株累積吸收N 61.65 g、P 4.40 g、K 49.65 g。姚麗賢等[5]研究表明，在中高產(chǎn)水平下，每株巴西蕉成熟期地上部及球莖需要吸收N 128.6 g、P 11.5 g、K 419.9 g。楊苞梅等[8]對粉蕉的研究結(jié)果表明，成熟期粉蕉每株需要吸收N 167.9 g、P 19.3 g、K 521.7 g。與巴西蕉和粉蕉相比，威廉斯香蕉果實膨大期養(yǎng)分累積量低，這與香蕉品種的生長特性、土壤肥力狀況等有關(guān)。巴西蕉屬于高把香牙蕉，干高2.6～3.2 m，假莖上下較粗，生物量大[19]。粉蕉植株干高3.5～4.5 m，干粗（中周）達70～80 cm，葉片長大，植株產(chǎn)量亦較高[10]。因此，需要根據(jù)威廉斯蕉的養(yǎng)分吸收累積特性，調(diào)整推薦施肥量。若參照巴西蕉和粉蕉的結(jié)果，則會造成資源的浪費。

礦質(zhì)元素吸收累積與分配特性是指導(dǎo)果樹合理施肥的重要參數(shù)。本研究表明，威廉斯香蕉果實膨大期養(yǎng)分吸收比例為N∶P∶K=1∶0.07∶0.81，這與成熟期的巴西蕉[5]、粉蕉[8]有一定的區(qū)別，K素的累積比例降低，N素累積最多。葉片、假莖（葉鞘）、真莖（地上莖）和球莖中各礦質(zhì)元素含量的大小順序為N>K>P，果實、果軸和根中則為K>N>P。威廉斯蕉體內(nèi)NPK含量的順序結(jié)果與劉芳等[6]、周修沖等[11]的結(jié)果存在差異，這可能與香蕉品種、生育期的差異有關(guān)。以往的研究將假莖（葉鞘）和真莖（地上莖）統(tǒng)一劃分為假莖，但其組織構(gòu)成和主要功能不同。本研究結(jié)果顯示，假莖（葉鞘）的NPK含量均低于真莖（地上莖），而干物質(zhì)量和養(yǎng)分累積量則高于真莖，且不同部位間存在明顯差異，故在假莖采樣時需要考慮此特征。葉片是進行香蕉植株營養(yǎng)診斷常用的采樣器官。由不同葉序（位）葉片的分析結(jié)果得到，隨葉序的增加，威廉斯香蕉青葉片的干物質(zhì)量和礦質(zhì)元素累積量均呈先增加后降低的變化規(guī)律，葉片N、P、K含量逐漸降低，這與Turner[12]和Murray[13]的研究結(jié)果一致。Murray指出，從一個葉片到另外一個葉片營養(yǎng)元素濃度的變化受養(yǎng)分供給量的影響，當(dāng)K供應(yīng)充足時，從新葉到老葉片K含量都相對穩(wěn)定，當(dāng)鉀缺乏時，K含量則會急劇降低[13]?？梢岳萌~片的礦質(zhì)營養(yǎng)特點進行植株營養(yǎng)狀況診斷，并進行施肥矯正。

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