化肥減量模式下山地香蕉產(chǎn)量變化及減排固碳潛力

周勁松 王朝 只佳增 杜浩 李宗鍇 高梅 孫寅虎 張光勇 陳偉強

摘? 要：本研究采用田間試驗方法，對化肥減量模式下山地香蕉的經(jīng)濟產(chǎn)量、經(jīng)濟系數(shù)、碳排放量、碳固定量進行測量與估算。結(jié)果表明：與常規(guī)施肥相比，化肥減量20%時香蕉經(jīng)濟產(chǎn)量無顯著性變化，化肥減量達到30%時香蕉產(chǎn)量顯著降低24.1%?；史謩e減量10%、20%、30%后，香蕉植株碳固定依次減小2.15%、3.51%、11.33%;化肥產(chǎn)生碳排放依次減小10.01%、10%、10%;土壤碳排放除化肥減量10%處理增加12.67%，其余依次減小16.94%、3.41%。綜合香蕉碳固定與碳排放二者的碳收支，并用每株香蕉的碳凈排放量來估量，常規(guī)施肥、減量10%、減量20%、減量30%的處理每株香蕉的碳凈排放量分別為4731.29、5529.03、4418.47、4415.30 g/株，在保證產(chǎn)量前提下化肥減量20%固炭減排潛力最大。本研究結(jié)果顯示合理的化肥減量能獲得山地香蕉種植經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的共贏，且試驗條件下化肥減量20%效果最佳。

關(guān)鍵詞：化肥減量;碳減排;碳固定;山地香蕉中圖分類號：S668.1 ?????文獻標識碼：A

Yield Change and Carbon Emission Reduction & Fixation Potential of Banana in Mountain Areas in Mode of Chemical Fertilize Reduction

Zhou Jinsong， Wang Chao， Zhi Jiazeng， Du Hao， Li Zongkai， Gao Mei， Sun Yinhu，Zhang Guangyong， Chen Weiqiang^*

Honghe Research Institute of Tropical Agriculture， Hekou， Yunnan 661300， China

Abstract： In the study， a field test method was conducted to measure and estimate the economic yield， economic coefficient， carbon emissions and carbon fixation of mountain bananas in the chemical fertilizer reduction model. There was no significant change in the economic yield of banana with 20% reduction of chemical fertilizer comparing with the conventional fertilization. Banana yield decreased by 24.1% when the reduction of chemical fertilizer reached 30%. When chemical fertilizer was reduced by 10%， 20%， 30% respectively， the carbon fixation of banana plants decreased by 2.15%， 3.51% and 11.33%， and the carbon emissions from chemical fertilizers decreased by 10.01%， 10% and 10% except the soil carbon emissions of the treatment of 10% chemical fertilizer reduced increased by 12.67%， that of the others decreased by 16.94% and 3.41%. Based on the plant carbon fixation and soil carbon emission， the estimation by net carbon emission of per banana plant， the net carbon emission of each banana plant of the treatment of the conventional fertilization， chemical fertilization reduced by 10%， 20%， 30% was 4731.29， 5529.03， 4418.47 and 4415.30?g/plant， respectively. To guarantee the production， chemical fertilization reduced by 20% had the greatest potential of carbon fixation and emission reduction. The study showed that reasonable reduction of chemical fertilizer could achieve a win-win situation of the economic and ecological benefits of banana planting in mountainous areas.

Keywords： chemical fertilize reduction; carbon emission reduction; carbon fixation; banana planting in mountain areas

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.06.026

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)兼具碳源、碳匯兩方面的功能，一方面作為碳源在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量CO₂，化肥施用是農(nóng)業(yè)CO₂排放主要來源，如果能通過化肥減量技術(shù)使用對農(nóng)業(yè)碳減排做出行之有效的貢獻，使作物種植在獲得經(jīng)濟效益的同時兼顧生態(tài)效益;另一方面作為碳匯，作物在生長過程中通過光合作用吸收CO₂固定在植株中減少大氣中CO₂含量，作物種植最大可能地積累生物量也是對經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的積極貢獻。

香蕉是熱帶高效農(nóng)業(yè)的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一^[1]，由于生育期長，需肥量大，需要多次精細施肥才能滿足其生長發(fā)育的需求^[2-4]。常規(guī)的施肥模式效率低下，難以滿足香蕉節(jié)約高效種植模式的需求，有研究表明，氮肥的當季利用率為30%～35%，磷肥的當季利用率為10%～25%，鉀肥的當季利用率為35%～50%^[5]。作物的生長需要“庫”和“源”達到一個平衡^[6]，一味的大水大肥并不能有效地提高香蕉產(chǎn)量。由于化肥的過量和施肥不合理，使得化肥對香蕉產(chǎn)量的貢獻呈下降趨勢，而造成的成本浪費和土壤性質(zhì)的惡化日益突出。

為了克服傳統(tǒng)施肥模式下養(yǎng)分比例不協(xié)調(diào)、養(yǎng)分利用率低^[7]等弊端，近年來學者們做了大量的相關(guān)研究。有研究認為有機肥對香蕉增產(chǎn)效果不明顯，但可以改善香蕉肉質(zhì)^[8];氮鉀施用比例在1∶1.15時香蕉營養(yǎng)生長狀況最好，獲得最高產(chǎn)量與經(jīng)濟效益^[9];施用70%當量氮肥，香蕉產(chǎn)量和經(jīng)濟效益最優(yōu)^[10]。也有學者關(guān)注香蕉施肥產(chǎn)生溫室氣體影響，主要關(guān)注的是氮肥對N₂O、NO排放的影響，研究結(jié)果顯示合理減少氮肥能夠減少含氮溫室氣體排放^[11-12]。但是關(guān)于香蕉施用化肥與CO₂排放方面的研究尚未見報道。香蕉減量施肥的研究大多集中在有機肥、配方肥、控釋肥替代部分化肥，研究結(jié)果顯示有機肥、配方肥、控釋肥能夠替代部分化肥，混合使用能有效提高植物的生物量和經(jīng)濟產(chǎn)量，但施入農(nóng)田的營養(yǎng)物質(zhì)未明顯減少^{[6， 12-13]}，單純化肥減量的研究還未見報道，因此有必要在不添加其他營養(yǎng)物質(zhì)的基礎上，開展單純化肥減量對香蕉產(chǎn)量、CO₂排放的影響研究。本研究在本地山地香蕉習慣施肥基礎上，單純實施化肥減量，通過測量、計算、評價產(chǎn)量和碳收支的能力，以期獲得合理、節(jié)約、環(huán)保的施肥方法。

1 ?材料與方法

1.1材料

1.1.1? 試驗區(qū)概況? 試驗區(qū)在紅河東北岸，海拔95～200?m，地勢為略有起伏的緩坡，土壤為沖積土發(fā)育的黃色磚紅壤，土層較厚，地質(zhì)上處于青藏“反S”形構(gòu)造和紅河-金沙江大斷裂帶上，地貌上屬于滇東南巖溶山原亞區(qū)，低山河谷丘陵地貌^[14]。試驗區(qū)屬于熱帶雨林季風氣候，極端最高溫度40.9?℃，極端最低溫度1.9?℃，平均溫度22.0?℃，平均降水1587.3?mm，日照1605?h。供試土壤基本理化性質(zhì)為：pH?4.83，有機質(zhì)11.09?g/kg，全氮0.71?g/kg，速效磷28.60?mg/kg，速效鉀256.0?mg/kg。

1.1.2? 試驗材料? 供試香蕉品種為云南省紅河熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所選育的‘紅研3號。使用的化肥為市面購買的復合肥N-PO₅-K₂O，含量為15∶15∶15，尿素（含N為46%）和硫酸鉀（含K₂O為54%）。

1.2方法

1.2.1? 試驗設計? 本研究在云南省紅河熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所香蕉試驗基地開展，以2018—2019年種植的‘紅研3號一代蕉的生長周期為試驗期，到香蕉收獲結(jié)束，從種下第2個月開始開展測量及數(shù)據(jù)收集整理工作。試驗采用單因素4水平隨機區(qū)組設計，試驗因素為化肥施用減量，4個施肥減量水平為0（常規(guī)施肥處理）、10%、20%、30%，記作CK、T₁、T₂、T₃處理，每個處理種植香蕉15株，每個處理3次重復，小區(qū)面積600?m²。在營養(yǎng)生長期與分化期分兩次施肥如下：

（1）CK：種植習慣正常施肥，第1次施肥每株復合肥600 g、尿素180?g、硫酸鉀660 g，第2次每株復合肥400?g、尿素120?g、硫酸鉀 440?g。

（2）T₁：化肥減量10%，第1次施肥每株復合肥540?g、尿素162?g、硫酸鉀594?g，第2次每株復合肥360?g、尿素108 g、硫酸鉀396 g。

（3）T₂：化肥減量20%，第1次施肥每株復合肥480?g、尿素144?g、硫酸鉀528?g，第2次每株復合肥320?g、尿素96?g、硫酸鉀352?g。

（4）T₃：化肥減量30%，第1次施肥每株復合肥420?g、尿素126?g、硫酸鉀462?g，第2次每株復合肥280?g、尿素84 g、硫酸鉀308 g。

4個處理在營養(yǎng)生長期與分化期所施用的N、P₂O₅、K₂O如表1所示。每個處理選擇香蕉試驗植株15株，并每個處理作3次重復。

1.2.2 測試指標與方法? （1）經(jīng)濟產(chǎn)量與生物產(chǎn)量。每個小區(qū)選取5個固定點，采用五點取樣法，對測量植株標號，以后每個月對采樣點植株凋落物清理稱重質(zhì)量M_落并記錄。

蕉果收獲時，測量每一株易測農(nóng)藝性狀因子株高H和假莖圍D，同時分別稱量蕉果產(chǎn)量M_果，假莖重量M_莖，所有葉片重量M_葉。地上部分生物量由M_上=M_果+M_莖+M_葉+M_落計算;由于地下部分根系還要保留分蘗生產(chǎn)二代，故不宜挖采測量，本研究中根冠比系數(shù)采用0.4934^[13]，地下部分生物量為M_下=M_上R。經(jīng)濟系數(shù)EC=經(jīng)濟產(chǎn)量/生物產(chǎn)量^[15]，即EC= M_果/M_總，M_總=M_上+M_下，即年產(chǎn)蕉果量與總生物量之比。

1. CO₂排放通量。從試驗開始的第2個月，以后每個月固定時間開展一次測量土壤CO₂，采用田間原位堿液吸收法測定土壤CO₂排放通量^[16-17]。每個試驗小區(qū)進行測量，將盛有20 mL的NaOH溶液于直徑5?cm缽盤中，將瓶置于三腳架上，立即罩上直徑25?cm、高30 cm的PVC筒，將其下緣嵌入土壤表面約2?cm。為了防止陽光直射，在PVC筒上蓋上木板。與此同時，將裝有堿液的缽盤置于完全封閉的PVC筒內(nèi)，進行田間培養(yǎng)，作為對照。24?h后收回缽盤，帶回實驗室，缽盤中加入BaCl₂溶液和酚酞指示劑，用鹽酸滴定。CO₂排放通量根據(jù)下面公式計算：

式中：F是氣體流通量，mg/（m²·d）;V₀為滴定對照所用鹽酸的體積，mL;V為滴定處理所用鹽酸的體積，mL;C為鹽酸溶液濃度，mol/L;M為摩爾質(zhì)量，以碳摩爾質(zhì)量表示。2次測定中間間隔天數(shù)的CO₂排放量由2次測定濃度的平均值乘以相間隔天數(shù)計算，最后所有天數(shù)排放總量和為CO₂積累排放量^[17]。

化肥的生產(chǎn)施用碳排放，根據(jù)籍春蕾等^[18]的研究，建立以下模型：

式中：E_f為生產(chǎn)1 kg蕉果所消耗的化肥在使用過程中的碳排放總量，kg CO₂;E_m為化肥生產(chǎn)過程中的碳排放kg CO₂;E_y為化肥施用過程中的碳排放，kg CO₂;f_M為不同化肥的生產(chǎn)碳排放系數(shù)，kg CO₂/kg;f_Y為不同化肥的施用碳排放系數(shù)^[17]，kg CO₂/kg;Q_F為生產(chǎn)1?kg經(jīng)濟產(chǎn)量化肥消耗量，kg。

1. 碳含量測量。在采樣點采集全株作為樣品，用植物粉碎機粉碎并攪拌均勻，送實驗室在80?℃恒溫烘至恒重結(jié)束稱量干物質(zhì)重量，并計算其百分含量w。運用K₂Cr₂O₇容量法測定的碳含量，按比例計算得到植物全碳含量。2Cr₂O₇^2-+ 16H⁺+3C=4Cr³⁺+3CO₂+8H₂O。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件進行數(shù)據(jù)匯總，采用SPSS軟件進行單因素顯著性分析，并對離散點作回歸曲線擬合。

2? 結(jié)果與分析

2.1不同化肥減量處理的經(jīng)濟產(chǎn)量和經(jīng)濟系數(shù)差異性分析

香蕉果實是植株價值的主要體現(xiàn)，總生物量是碳固定的主要方式，經(jīng)濟系數(shù)則體現(xiàn)作物的生產(chǎn)效率。由表2可知，化肥減量的3個處理和常規(guī)施肥處理對比結(jié)果來看，減施10%、20%經(jīng)濟產(chǎn)量有減少但不顯著，當減施化肥達到30%時產(chǎn)量差異極顯著出現(xiàn)大規(guī)模減產(chǎn)。經(jīng)濟產(chǎn)量僅是總生物量（生物產(chǎn)量）的一小部分，總生物量是經(jīng)濟產(chǎn)量的基礎，某些情況下，經(jīng)濟系數(shù)也是決定經(jīng)濟產(chǎn)量高低的重要因素^[19]，只要其中一個因子降低都會減少蕉果產(chǎn)量。在不同作物品種、不同地理生態(tài)條件下，它們的經(jīng)濟系數(shù)都有一定的數(shù)值范圍，但根據(jù)不同年份氣象條件、栽培措施的變化而有所差異，一般來說，經(jīng)濟系數(shù)比較穩(wěn)定^[20]。從表2中看出，當化肥減量到30%時，對經(jīng)濟系數(shù)的影響比較大。

2.2不同化肥減量處理對主要碳排放的影響

2.2.1? 土壤CO₂排放? 不同化肥減量處理土壤CO₂排放情況如圖1所示，隨著化肥施用減量，除減量10%的處理，CO₂高于正常施肥外，其余2個處理的CO₂排放是逐漸減小的?；蕼p量處理的土壤CO₂排放總體趨勢并沒有一致的規(guī)律，但在9月份和1月份追肥后的3～4次測量CO₂排放量是統(tǒng)一上升的，以后又變得雜亂無章。CO₂排放平均通量為6.74、6.91、6.45、6.22 g/（m²·d）。土壤排放CO₂主要是通過微生物對土壤中動植物殘體和有機質(zhì)分解產(chǎn)生的。土壤微生物的分解受碳氮比影響，碳氮比過大或過小都會抑制微生物的分解活動^[21]。在本研究環(huán)境中，化肥減量10%的碳氮比可能是最適合微生物分解植物殘體與有機物的條件，所以CO₂排放量最大，其他3種處理，碳氮比過大或過小，但最終隨著土壤氮施入減少，CO₂排放是呈減少的。在每次追肥后，所有處理的CO₂排放都有一個短暫一致上升的趨勢，這與張亞麗等^[22]的報道一致。

根據(jù)試驗小區(qū)面積600?m²共種植180株香蕉的布局，平均每株香蕉蕉園土壤占地面積為3.33?m²，4個處理的每株香蕉植株對應的土壤C積累排放量為6573.32、7405.96、6292.17、6067.19?g。

2.2.2? 化肥的碳排放? 查閱表3的化肥生產(chǎn)及使用碳排放系數(shù)，根據(jù)4個處理每株香蕉的化肥施用量，計算得4個處理每株的化肥施用碳排放量如表4。

一個生長周期，4種施肥處理每株香蕉種植向空氣中的總碳積累排放量為7521.29、8259.04、7050.47、6731.30?g/株。減量10%?的化肥減少的排放量和土壤增加的排放量相抵后仍然略大于常規(guī)施肥，成為總碳排放量最大的處理。

2.3不同化肥減量處理的香蕉植株碳固定變異性

應用生物量研究中常用的4種回歸模型，建立回歸方程，并對4種模型做離散點與曲線擬合，通過比較線性方程決定系數(shù)R²，最終確定最適合描述香蕉生物量的回歸方程。

根據(jù)表6決定系數(shù)可知CK、T₁、T₂處理用指數(shù)函數(shù)擬合度最高，T₃用對數(shù)函數(shù)擬合度最高，擬合模型如下：

圖2為部分特征因子與總生物量擬合函數(shù)模型，根據(jù)測量的4個處理植株各自的特征因子：CK的株高、T₁的假莖圍、T₂的株高、T₃的假莖圍，運用擬合函數(shù)計算植株總生物量平均值見表5。

采集點采集植株樣品經(jīng)烘干測量，4種施肥處理的干物質(zhì)占全株含量分別為（10.60±0.12）%、（10.31±0.24）%、（10.24±0.36）%、（10.18±0.26）%。經(jīng)K₂Cr₂O₇容量法測定，4種施肥處理全植株碳含量分別為（32.34±0.18）%，RSD=0.29%;（32.51± 0.22）%，RSD=0.31%;（31.96±0.25）%，RSD=0.35%;（31.68±0.31）%，RSD=0.34%。

經(jīng)計算，4種施肥處理的全株碳固定量分別為2790、2730、2632、2316 g/株。對比表6土壤碳排放量可知，植物碳固定量是光合作用與呼吸作用共同作用的結(jié)果，從空氣中吸取的碳的積累，這個積累遠大于土壤對空氣的碳排放，根據(jù)表4當加入化肥施用的碳排放后才使得整個種植過程碳排放大于作物碳固定，綜合碳收支以碳凈排放量（即碳排放量減去碳固定量）看，4種處理分別為4731.29、5529.03、4418.47、4415.30 g/株，這導致農(nóng)業(yè)源溫室氣體增加。綜合考慮香蕉經(jīng)濟產(chǎn)量和碳凈排放量，化肥減量20%是兼顧經(jīng)濟效益與環(huán)保效益的最佳處理。

3? 討論

3.1化肥減量的合理范圍

研究結(jié)果顯示，合理化肥減量不僅能節(jié)約成本、保證產(chǎn)量，還能減少農(nóng)田溫室氣體CO₂的排放，實現(xiàn)節(jié)約環(huán)保種植模式。在0%～20%減量范

圍內(nèi)，隨著化肥呈比例的減少，農(nóng)田CO₂排放明顯降低，且產(chǎn)量變化差異不顯著。當化肥減量達到30%時，產(chǎn)量明顯降低，總生物量和相對穩(wěn)定的經(jīng)濟系數(shù)都會發(fā)生顯著變化，其原因可能是30%化肥減量幅度過大，肥料所提供的營養(yǎng)物質(zhì)不能滿足植物生長的需要，植物生長生理活動有了從量變到質(zhì)變的影響，從而導致作物總生物量和產(chǎn)量明顯降低。根據(jù)本試驗化肥減量按10%的等差遞減處理，可以估測，在減量20%～30%的范圍內(nèi)有一個化肥減量的臨界值，不突破臨界值，才可以在單純的化肥減量模式下保證產(chǎn)量不明顯下跌?；蕼p量還與植物對化肥營養(yǎng)物質(zhì)的利用率有關(guān)，隨著化肥投入的減少化肥利用率相應提高，有文獻記錄肥料主要營養(yǎng)物質(zhì)氮的當季最大利用率41%^[23]，磷的當季最大利用率25%^[24]，鉀當季最大利用率高于磷、鉀，在50%左右^[25]。在減肥過程中還應考慮氣象條件、生態(tài)條件、人工作業(yè)誤差等因素，山地香蕉化肥減量到臨界值范圍的下限20%左右即可，能保障經(jīng)濟產(chǎn)量。

3.2影響土壤CO₂排放的因素

土壤CO₂排放主要受土壤生物呼吸作用控制，還與影響CO₂在土壤中輸運的環(huán)境因子有關(guān)。土壤排放的CO₂實際上是土壤中生物代謝和生物化學過程的綜合產(chǎn)物，是植物根系、土壤微生物、土壤動物等呼吸排放的共同產(chǎn)物^[26]。土壤溫度和土壤水分是影響土壤CO₂排放的關(guān)鍵環(huán)境因素^[27]?；蕼p量10%的CO₂排放量不降反升，可能跟測量點土壤下植物根系分布多、土壤微生物多、土壤局部溫度高、土壤透氣性好等因素有關(guān)。

3.3影響試驗精度的因素

CH₄是碳的另一種排放形式，是土壤中甲烷菌作用下不斷分解的產(chǎn)物，淺水灌概較深水灌概有較少的CH₄排放^[28]。CH₄在排放過程中會在甲烷氧化菌的作用下有一部分被氧化為CO₂，甲烷氧化菌一般在有氧條件下存在;土壤中原有的有機質(zhì)大多是難分解的腐殖質(zhì)^[26]，有機肥施用主要是表面土壤得到補充，深層土壤補充較少難以大量成為甲烷基質(zhì)。山地香蕉是旱地作物，坡度大不具備水淹條件，并且山地蕉土壤深翻困難，長期種植使得土壤緊實，土壤孔隙小，毛細管窄，使得土壤田間持水量低。這些都導致CH₄產(chǎn)生的量微小，產(chǎn)生CH₄的主要農(nóng)田類型是水稻田^[29]，因此蕉園以CH₄形式的碳源比例很小不易測量，但是影響試驗精度。

植物中非結(jié)構(gòu)性碳水化合物，在粉碎、高溫殺青烘干過程中，可能有部分轉(zhuǎn)化損耗并排入空氣中難以確定，在試驗耕作條件下甲烷排放量較小并有部分會氧化為CO₂難以測量，盡管這些數(shù)值很小，但也是影響試驗精度的原因。

3.4化肥減量的目標與意義

對農(nóng)業(yè)源CO₂排放影響最大的是農(nóng)用能源和化肥等農(nóng)資的使用，改善能源結(jié)構(gòu)與化肥減量都能對農(nóng)業(yè)碳排放做出行之有效的貢獻?；蕼p量不否定化肥的恰當投入，同時追求物質(zhì)能量的高效利用，通過合理的“質(zhì)”與“量”的投入和巧妙的時空組合，兼具勞力與技術(shù)的貢獻，促進香蕉產(chǎn)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)、環(huán)保的發(fā)展。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)要獲得高額的生產(chǎn)力，就不可避免地要付出化肥施用的一定代價，這種代價正隨著土壤品質(zhì)的退化和溫室氣體的排放進一步擴大，這就使得化肥減量研究具有重要的意義。在人類活動對自然的影響不斷擴大的今天，自然植被一再縮減的趨勢日愈嚴重，農(nóng)業(yè)種植不應只提供食物供給與原材料輸出的功能，還應承擔起其他更多的服務功能，碳增匯減排就是其中之一。

本研究針對香蕉生產(chǎn)資源高投入、高排放、高污染，導致生態(tài)負擔加重，產(chǎn)品品質(zhì)下降，食品安全被威脅，生物多樣性減少，開展香蕉化肥減量的技術(shù)與規(guī)程方面的研究，是為了達到化肥施用的最大效益與影響污染最小，實現(xiàn)化肥供應的強度、頻率與種量和作物的需求相耦合，達到高效經(jīng)濟施肥的目的。在香蕉種植生產(chǎn)力較低的時候，發(fā)展的重點是產(chǎn)量和質(zhì)量，同時兼顧環(huán)境保護與生態(tài)平衡，當種植水平達到一定高度后，就應重點建設農(nóng)業(yè)生態(tài)。

最后值得注意的是根據(jù)試驗前對土壤肥力的的測定，供試土壤肥力低。這與林木森等^[30]報道一致，該地區(qū)香蕉地，土壤供鉀能力極低，供氮能力較低，基礎地力貢獻僅為39.26%，土壤肥力在該地區(qū)香蕉生長并不占主要地位，而是肥料投入占主要地位。陳鴻潔等^[31]研究表明該地區(qū)香蕉長期施用化學肥料過量問題明顯，土壤結(jié)構(gòu)惡化，肥力明顯下降。山地種植香蕉由于地形陡峭土壤水分保持能力差，有研究表明土壤鉀素的有效性受到水分影響較大，土壤含水量低施入鉀肥導致土壤水溶性鉀和交換性鉀濃度升高，打破原有平衡，這部分鉀被固定導致有效鉀降低^[32]。土壤鉀素的有效和無效過程受土壤水分條件、土壤地質(zhì)、土壤酸堿度等的影響^[33-34]，山地蕉土壤的有效鉀低主要因為土壤含水量低、施鉀量大。香蕉對氮磷鉀的吸收比例一般為N∶P₂O₅∶K₂O=1∶0.3∶5.4 ^[35]，根據(jù)該地區(qū)施肥模式和土壤肥力狀況，該地區(qū)的磷素含量是充足的。據(jù)統(tǒng)計，施入土壤的氮肥只有30%～40%被作物吸收，約20%被土壤微生物固定進入土壤，40%～50%被淋溶徑流或通過硝化-反硝化途徑分解而進入空氣^[36-38]，土壤對氮素的固定比例小，進入土壤的氮素少。肥料營養(yǎng)物質(zhì)主要通過裂隙或孔隙的方式優(yōu)先向深層滲透，土壤疏松多孔時吸附能力強，土壤緊密嚴實吸附能力弱;土壤營養(yǎng)物質(zhì)含量低時吸附能力強，淋失部分減少，相反土壤肥力高時，土壤吸附營養(yǎng)物質(zhì)飽和，則吸附能力減弱^[10]，從而造成化肥流失。以上研究表明化肥施用過量是造成土壤肥力退化因素之一，化肥過量影響土壤微生物生存，抑制固氮菌、磷細菌和鉀細菌的生長繁殖^[39]，降低土壤固氮、溶磷、解鉀的能力;化肥過量造成土壤結(jié)構(gòu)緊密質(zhì)硬，土壤持水能力差，從而導致養(yǎng)分難以進入土壤，肥料無效化大于有效化，從而產(chǎn)生“連年過量施用化肥-土壤肥力低”這一結(jié)構(gòu)性矛盾?；蕼p量的最終目的是通過合理施肥來改善農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)，依靠農(nóng)田自身來實現(xiàn)土壤肥力的可持續(xù)性，提高經(jīng)濟、社會、生態(tài)3個方面的效益。

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