香蕉鉀素營養(yǎng)及其施用技術(shù)研究綜述

王麗霞 林妃 蘇璐 殷曉敏 劉永霞 王必尊 何應對

摘 要：香蕉是熱帶亞熱帶地區(qū)重要的果樹，鉀肥是香蕉生長周期中需求量最大的養(yǎng)分元素。該文對國內(nèi)外香蕉植株體內(nèi)鉀素功能及其相關(guān)的鉀肥技術(shù)的應用研究方面進行了綜述，為香蕉將來以鉀為主要養(yǎng)分研究和技術(shù)應用提供參考。

關(guān)鍵詞：香蕉;鉀素;利用效率;施肥技術(shù)

中圖分類號 S66文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）20-0101-05

Abstract：Banana is an important fruit in tropical and subtropical regions.Potassium plays an important role in banana growth. In this paper，the function of potassium and the application of potassium technology in banana plants are reviewed，which can provide reference for the future research and its application of potassium.

Key words：Bananas;Potassium;Utilization efficiency;Fertilization technology

1 前言

香蕉屬芭蕉科（Musaceae）芭蕉屬（Musa）植物，是單子葉的多年生常綠大型草本熱帶亞熱帶果樹，原產(chǎn)于亞洲熱帶地區(qū)，營養(yǎng)成分豐富、經(jīng)濟價值高[1]，是世界上著名的熱帶和亞熱帶水果[2]，F(xiàn)AO數(shù)據(jù)顯示2017年全球香蕉年產(chǎn)為1.14億t[3]。香焦是我國南方重要的經(jīng)濟作物，種植區(qū)域為廣東、廣西、福建、海南、云南和臺灣等省區(qū)[4]。據(jù)我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種植業(yè)管理司統(tǒng)計，2017年我國香蕉種植面積40.79萬hm2，產(chǎn)量約為1300萬t[5]。

香蕉作為一種適用人群最為廣泛的熱帶水果，能為人體提供不同的的營養(yǎng)需求。研究表明，香蕉富含碳水化合物、抗氧化劑如多巴胺以及礦物質(zhì)營養(yǎng)元素，尤其是鉀、鈣等營養(yǎng)元素，每100g香蕉果肉中含有Ca 9mg、P3.1mg、Fe0.6mg、K 472mg[6]。因香蕉中含有較多的鉀元素，食用一定量的香蕉，能及時補充機體養(yǎng)分，以滿足鉀的生理需要量，有效地防治低血鉀癥。鉀素作為香蕉正常生長發(fā)育需要量最大的營養(yǎng)元素，不僅對香蕉產(chǎn)量有著顯著的影響，而且對其果實品質(zhì)及貯藏性也有著重要作用。本文主要對香蕉鉀肥施用技術(shù)的應用以及鉀素在香蕉體內(nèi)相關(guān)代謝研究進行了綜述，旨在于更加全面系統(tǒng)了解當前香蕉科研生產(chǎn)中鉀素（肥）的研究現(xiàn)狀，為香蕉養(yǎng)分的研究提供科學依據(jù)。

2 鉀（肥）在香蕉生理功能及應用技術(shù)研究

2.1 我國香蕉鉀（肥）相關(guān)研究進展 香蕉種植區(qū)域分布于南、北緯33℃之間的熱帶亞熱帶地區(qū)，不同品種之間生長的土壤土質(zhì)和養(yǎng)分條件差別較大。一直以來，香蕉的礦質(zhì)營養(yǎng)問題受到了人們的高度重視。香蕉是一種典型的奢鉀作物，植株體內(nèi)的速效鉀含量高達3.85%。由于種植區(qū)域土壤類型不同，在香蕉種植生產(chǎn)中鉀素的含量也不盡相同，全株吸收氮、磷、鉀的比例約為1∶0.2∶（2.5～4），每1g鮮重中含N5.6g、P2O 51.0g、K2O 28.6g。楊苞梅等在廣東地區(qū)通過開展氮、鉀不同供應水平對香蕉產(chǎn)量、品質(zhì)、貯藏性和抗凍能力試驗，結(jié)果表明，獲得第1年香蕉其產(chǎn)量高達45t/hm2左右，需要施K2O 748～851kg/hm2，保持氮鉀肥施用比例N∶K2O為1∶1.12～1.20時，果實農(nóng)藝性狀最佳，品質(zhì)最優(yōu)，產(chǎn)量最高，較對照處理增產(chǎn)高達16.1%，且具有較好的抗寒性，其吸芽受凍死亡率最低[7]。姚麗賢等通過開展香蕉不同氮鉀肥配比試驗，研究香蕉適宜的氮鉀肥施用比例，結(jié)果表明：在土壤鉀素豐富的條件下，當?shù)洠∟∶K2O）施用比例為1∶1.15時，香蕉的營養(yǎng)生長狀況良好，獲得最高的產(chǎn)量及經(jīng)濟效益，而且香蕉果的農(nóng)藝性狀及品質(zhì)較好;繼續(xù)增加施鉀量，產(chǎn)量下降，當N∶K2O增加到1∶1.70時，香蕉的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)都有所降低[8]。何應對等在海南省磚紅土壤中試驗表明，配以免耕秸稈覆蓋模式后，采用N、P2O5、K2O施用量分別為540、90、1630kg/hm2時，其植株的株高、莖圍及青葉數(shù)等生長性狀指標表現(xiàn)較好[9]。余小蘭通過田間試驗表明，在廣西地區(qū)當施鉀量達到2250kg/hm2，提高香蕉產(chǎn)量，改善蕉果品質(zhì)（除裂果外），顯著促進了香蕉對氮、磷的吸收量，增加了土壤中速效鉀、緩效鉀及各形態(tài)氮素含量，提高了氮、磷的利用效率[10]。肖焱波等研究表明，配以灌溉施肥中，K2O施用量650g/株具有較高的產(chǎn)量[11]。在廣西，張江周等也通過滴灌施肥對威廉斯B6香蕉氮磷鉀吸收與分配特性進行研究，利用香蕉定植后不同天數(shù)的生長狀態(tài)的區(qū)別，分析了不同生育期各部位氮磷鉀的含量，結(jié)果表明，在廣西滴灌條件下，新植威廉斯B6香蕉/hm2需要吸收N 261.8kg/hm2、P2O5 32.4kg/hm2、K2O 758.5kg/hm2。新植威廉斯B6香蕉對鉀素養(yǎng)分吸收量最大[12]。秦艷梅等通過盆栽試驗研究了生物有機肥與氯化鉀和硫酸鉀配施防治香蕉枯萎病的效果，結(jié)果表明，2種肥料配施促進了香蕉苗生長，降低了香蕉枯萎病病情指數(shù)，提高了防病效果，生物有機肥與KCl和K2SO4配施防病效果比單施生物有機肥分別提高了60%、90%。利用T-RFLP分析土壤細菌DNA多樣性，生物有機肥與鉀肥配施提高了細菌3個遺傳多樣性指數(shù)，增加了土壤中芽胞桿菌種類。FAME分析發(fā)現(xiàn)，生物有機肥以及與鉀肥配施促進了革蘭氏陽性細菌和放線菌的繁殖，抑制了革蘭氏陰性細菌和真菌生長。生物有機肥與鉀肥配施，優(yōu)勢互補，改善了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，有利于提高防病效果[13]。涂玉婷等為改善香蕉蕉園土壤酸化和硅、鈣、鎂養(yǎng)分水平，提高香蕉的產(chǎn)量和品質(zhì)，在大田試驗條件下研究得出，灰粉狀、黃粉狀和顆粒狀3種不同形態(tài)的硅鈣鉀鎂肥增產(chǎn)率均呈上升的趨勢，其中以灰粉狀硅鈣鉀鎂肥在香蕉上的田間應用效果較好[14]。

我國熱區(qū)土地面積48萬hm2，地跨5省1區(qū)，是香蕉種植的主要產(chǎn)區(qū)，由于氣候條件、土壤性質(zhì)以及種植的香蕉品種特性的不同，在生產(chǎn)實踐和研究試驗中應用鉀肥用量也不盡相同，甚至用量相差較大，無法用統(tǒng)一的施肥標準和模式應用于不同產(chǎn)區(qū)的香蕉種植中。

2.2 國外香蕉鉀肥施用狀況 鉀肥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的投入成本，是植物需要的重要養(yǎng)分[15]，養(yǎng)分的不足或者過量都會對果實的品質(zhì)產(chǎn)生不良的影響[16]。在國外，有許多學者對香蕉品種間對氮鉀鈣的吸收和積累量的差異、土壤養(yǎng)分對香蕉種植系統(tǒng)的影響等進行研究，如A.tim M等用組培的方法對4種不同基因型的香蕉品種進行了氮鉀和鈣的研究，結(jié)果表明，不同基因型品種之間對氮鉀和鈣的吸收及積累量不同[17]。Ndabamcnye T等在低營養(yǎng)輸入的東非香蕉種植系統(tǒng)中，研究種植密度與土壤養(yǎng)分的影響，結(jié)果表明，土壤中氮鉀平衡對種植系統(tǒng)影響顯著，不同的土壤養(yǎng)分影響香蕉植株各部位大中量元素的含量，而種植密度不顯著影響種植系統(tǒng)中測定的各項指標[18]。

烏干達是非洲東部香蕉主產(chǎn)國，在土壤養(yǎng)分枯竭的蕉園，B.D. McIntyre等通過3年的時間在烏干達中部地區(qū)的試驗研究表明，在應用鉀肥用量在100kg/hm2的情況下，產(chǎn)量達到了顯著性的提高效果[19]。P. C. Smithson等利用土壤診斷和推薦施肥系統(tǒng)，在氮磷肥固定的條件下，在鉀肥施用量仍然在100kg/hm2的情況下，其產(chǎn)量和抗象甲蟲等指標表現(xiàn)較好[20]。香蕉葉斑病的發(fā)病率與香蕉養(yǎng)分有著較大的相關(guān)性，A. S. Freitas等通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，缺乏鉀營養(yǎng)元素的情況下較養(yǎng)分充足易于發(fā)生葉斑病[21]。以煮食香蕉為研究對象，在東非高原香蕉種植中，H. Ssali等利用覆蓋物等耕作方式，土壤中鉀離子濃度較高且香蕉產(chǎn)量達到1.0～2.0t/hm2[22]。在該地區(qū)由于輪作種植體系日益較少，導致蕉園土壤的養(yǎng)分不平衡，養(yǎng)分的平衡主要受限于蕉園氣候和土壤類型，氮鉀營養(yǎng)元素的平衡有利于香蕉特點品種養(yǎng)分的吸收利用[23]。不同的香蕉品種需要的鉀肥用量不一，威廉斯（Williams）品種，其植株生長的周期中需要的根據(jù)不同的土壤類型需要的鉀肥（K2O）用量在1.2～2.4kg[24]。鉀肥可提高香蕉品質(zhì)，JC Obiefuna，鉀肥應用當量在300g，葉片生長比對照長勢好，果梳和果指重量分別比對照增長73.9%、44.2%[25]。香蕉葉片養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分豐缺有較大的相關(guān)性，土壤交換性鉀與香蕉產(chǎn)量有顯著性的相關(guān)[26]。此外，由于傳統(tǒng)的方法，如在土壤中施用肥料和堆肥，不能充分供應包括鉀在內(nèi)的大量營養(yǎng)素，并且會對環(huán)境造成一定程度的污染，A. A.Karim等采用熱等離子體反應器對香蕉莖段生物量進行處理，制備富含鉀的生物炭。鉀元素隨等離子體處理時間延長而富集的主要原因是鉀長石礦物的形成。生物質(zhì)等離子體處理有利于水溶性K組分轉(zhuǎn)化為可交換態(tài)，對其養(yǎng)分利用效率有積極的影響。富鉀生物炭還具有堿性pH、多孔結(jié)構(gòu)、芳香族碳、含氧官能團等不同的理化特性，由于具有石灰化作用、持水能力、土壤固碳和較高陽離子交換量（CEC），有利于提高土壤的綜合生產(chǎn)力[27]。

3 香蕉鉀素營養(yǎng)的研究狀況

3.1 我國香蕉鉀營養(yǎng)研究進展 鉀主要是以無機離子的形式被植株所吸收的，雖不參與重要有機物的組成，但是在調(diào)節(jié)細胞滲透壓、酶活性和控制離子通道等方面有著非常重要的生理作用，多以離子形態(tài)或吸附態(tài)存在于組織液與原生質(zhì)中[28]。在植株的組織中，鉀離子含量并不與介質(zhì)環(huán)境中的鉀離子含量相當。一般來說，植株細胞中的鉀離子含量高于土壤介質(zhì)中的鉀離子濃度值，維持在100～120mmol/L。余小蘭等研究表明，當K+濃度在0～210mg/L時，香蕉對鉀離子吸收速率隨K+濃度的增加而迅速增加，當K+濃度為210～560mg/L時，吸收速率基本不變;當K+濃度大于560mg/L時，香蕉基本上不再增加吸收K+，出現(xiàn)吸收下降的現(xiàn)象[29]，鉀素對香蕉植株體內(nèi)轉(zhuǎn)運蛋白起到較大的作用[30]。鉀素濃度臨界值是香蕉施肥技術(shù)研究的一個重要內(nèi)容，研究表明，采用卡文迪斯（Dwarf Cawenidish）香蕉品種，在吸芽生長盛期，第3葉片、第2葉中脈和第7葉柄干物質(zhì)中的鉀素拓界值分別為3.0%、3.0%和2.1%[31]。在水培營養(yǎng)狀態(tài)下，研究不同香蕉品種苗期的吸鉀效率差異性，結(jié)果表明，其生物量、對K+的親和力以及Imax是香蕉苗期鉀吸收效率的主要決定因素，且K+吸收動力學參數(shù)Km和Imax可作為對不同香蕉品種鉀效率分類的指標，進而評價分析高效吸收鉀的品種（系）。然而，不同品種香蕉Km和Imax在不同鉀營養(yǎng)狀況下表現(xiàn)的規(guī)律有所不同，Km和Imax值的大小受到香蕉本身鉀營養(yǎng)狀況反饋調(diào)節(jié)。有的品種受本身鉀營養(yǎng)狀況影響較大，有的受其影響較小，但總體上相一致[32]。謝如林等采用水培試驗方法研究16種供鉀水平對香蕉營養(yǎng)生長和鉀素營養(yǎng)吸收積累的影響發(fā)現(xiàn)，當溶液中的鉀離子濃度在225mg/L以下時，香蕉的干物質(zhì)積累量、含鉀量及吸鉀量隨著供鉀水平的增加而增加;當溶液中的鉀離子濃度在225～520mg/L時，隨著供鉀水平的增加，香蕉的干物質(zhì)積累量、含鉀量及吸鉀量的增加不顯著;當溶液中的鉀離子濃度達到600mg/L時，香蕉的干物質(zhì)積累量和吸鉀量出現(xiàn)下降。香蕉干物質(zhì)相對產(chǎn)量與溶液中的供鉀濃度的響應方程為：y=-0.000401x2+0.3076x+45.676（R2=0.881**）。計算得到香蕉缺鉀臨界值為228mg/L，適宜的供鉀濃度為228～539mg/L[33]。劉芳等通過石英砂培養(yǎng)試驗，觀察記錄香蕉苗缺鉀的表型癥狀及出現(xiàn)時間，對比研究缺鉀和缺鉀后恢復供鉀條件下香蕉苗的地上部和根系的生物量、根系形態(tài)參數(shù)、氮磷鉀吸收等變化，結(jié)果表明，香蕉苗95%根系為細根，鉀素缺乏明顯抑制了香蕉苗根系的生長，其總根長，根系總表面積和總體積顯著減少，其中細根分別減少29.6%、27.0%和30.8%，根系吸收養(yǎng)分和水分的能力顯著降低，其地上部和根系生物量明顯低于正常全營養(yǎng)的處理，因此，缺鉀對香蕉苗營養(yǎng)狀況的影響顯著大于對表型性狀的影響，營養(yǎng)狀況的恢復滯后于表型性狀的恢復，香蕉苗施肥要針對其營養(yǎng)特性施用[34]。不同的鉀肥比例對鉀吸收的效率不盡相同，曹明等研究表明，在0～45%，提高控釋氮鉀的比例，可促進香蕉對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收利用，提高氮磷鉀肥料的利用率，增加香蕉產(chǎn)量和產(chǎn)值，適宜的控釋氮鉀比例為45%左右[35]，同時氮鉀肥供應對香蕉的品質(zhì)，產(chǎn)量以及貯藏性有顯著性的提高[36]。楊宇等采用植株解析法對“巴西蕉”和“寶島蕉”2個主栽香蕉品種各生育期不同器官的氮、磷、鉀含量進行測定，結(jié)果表明，2個品種香蕉全生育期不同部位的氮磷鉀含量及累積量特征一致，均為鉀>氮>磷。收獲時，“巴西蕉”地上部生物量小于“寶島蕉”，而鉀的累積量多，這也是“巴西蕉”的鉀濃度約為“寶島蕉”2倍的原因[37]。周修沖等、楊苞梅和劉芳等利用植株解析方法以“巴西蕉”為材料，對香蕉生育期各個器官氮磷鉀含量及吸收規(guī)律進行了較系統(tǒng)的研究[38-40]，結(jié)果表明，不同生育時期，香蕉根系、假莖、球莖、葉、果實和果軸6個器官中的氮磷鉀含量與分布不同。在香蕉抽蕾前，氮分布為葉>球莖>假莖>根系，磷為假莖>葉>球莖>根系，鉀為假莖>根系>葉>球莖;抽蕾后，氮、磷和鉀在香蕉體內(nèi)重新分配，表現(xiàn)為：氮為葉>果軸>球莖>根系>果實>假莖，磷為果軸>果實>葉>球莖>根系>假莖，鉀為果軸>假莖>根系>球莖>葉>果實。但是，同一器官中，氮磷鉀含量均表現(xiàn)為鉀>氮>磷[40]。

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（責編：張宏民）