控釋配方肥的磷肥用量對富磷土壤香蕉產(chǎn)量及磷肥利用效率的影響

張立丹，劉慶虎，劉 芳，孫少龍，樊小林

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東廣州510642)

磷是香蕉生長所必需的營養(yǎng)元素之一，施磷不僅能促進(jìn)香蕉根系和植株的生長，而且可提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)[1-4]，還可以改善果實(shí)中淀粉含量[5]。一般認(rèn)為，香蕉適宜的土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20～40 mg·kg?1[6]。然而在香蕉生產(chǎn)中，為了獲得較高產(chǎn)量，磷的不合理施用現(xiàn)象仍普遍存在，尤其是香蕉栽培生產(chǎn)上普遍以復(fù)合肥追肥，導(dǎo)致土壤磷過量累積和大幅增高[7]；與全國第2次土壤普查值相比，廣東省的蕉園土壤有效磷最高可達(dá)312.0 mg·kg?1，平均增加了8.5倍[8]；福建漳州92.13%的蕉園土壤有效磷含量處于極高水平，質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均高達(dá)291 mg·kg?1[6]。當(dāng)前對富磷土壤是否需要施用磷肥存在很大爭議，有研究認(rèn)為，當(dāng)土壤有效磷含量達(dá)到一定閾值時(shí)，繼續(xù)增加有效磷不僅無法增加作物產(chǎn)量，反而可能帶來土壤磷流失[9]、淋溶加劇[10-11]。但也有研究表明，在有效磷高的土壤上，要實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)仍需要施用大量的磷肥[12-13]。生產(chǎn)實(shí)踐中大多數(shù)蕉農(nóng)堅(jiān)信即使土壤富含磷，施用磷肥仍有增產(chǎn)效果，因?yàn)橄憬妒切璺柿看蟮慕?jīng)濟(jì)作物，磷肥不足會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)。前人研究表明，使用控釋配方肥是提高香蕉肥料利用率、減施化肥的有效措施，同時(shí)也是解決農(nóng)民習(xí)慣施肥模式下養(yǎng)分配比不協(xié)調(diào)和實(shí)現(xiàn)輕簡施肥、節(jié)工省力的施肥模式[14-16]。然而迄今鮮見富磷土壤施用控釋配方肥中磷肥比例和用量的研究報(bào)道。在富磷土壤上推廣應(yīng)用控釋配方肥提高肥料利用率和實(shí)現(xiàn)香蕉輕簡施肥，首要解決的問題之一就是確定適宜的磷肥用量和配方。本文以有效磷高的富磷土壤作為栽培地，在氮、鉀用量和控釋比例一定的條件下，研究磷肥用量對香蕉產(chǎn)期、產(chǎn)量和磷肥利用率的影響，探討控釋配方肥中磷肥適宜用量，為富磷土壤香蕉的合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試香蕉品種為巴西蕉MusaAAA Giant Cavendish cv.Brazil。于2015年6月移栽，2016年4月收獲，單畦雙行“品”字形種植，種植規(guī)格為：畦寬4.38 m，株行距2.24 m×2.19 m，密度2505株·hm?2。試驗(yàn)地位于海南省樂東縣尖峰嶺鎮(zhèn)。土壤類型為磚紅壤，質(zhì)地為砂壤，土壤pH6.37，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀分別為8.89、0.42、0.72和5.89 g·kg?1，有效氮、有效磷和有效鉀分別為12.56、158.47和156.02 mg·kg?1。

供試肥料為植物源油脂包膜控釋尿素(PCU，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43.9%，肥效期3～4個(gè)月)、尿素、磷酸二銨、氯化鉀、硫酸鉀配制而成，控氮占總氮20%的香蕉控釋配方肥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用磷肥施用量單因素7水平完全設(shè)計(jì)，磷肥(P2O5)施用量為0、25.6、53.3、80.0、106.7、133.3和160.0 g·株?1共7個(gè)水平，分別記做P0、P1、P2、P3、P4、P5和P6處理；各處理的氮和鉀用量相等，氮肥(N)用量為200 g?株?1,鉀肥(K2O)用量為400 g·株?1，旺長期每株補(bǔ)充硫酸鎂100 g 和硫酸鋅50 g。每處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)種植30株香蕉，小區(qū)面積約125 m2。各處理除控釋配方肥以外的追肥時(shí)期及應(yīng)用比例見表1。

1.3 測定指標(biāo)及方法

在香蕉抽蕾期和收獲期每7 d 觀測1次并記錄各處理香蕉的抽蕾情況、收獲情況。在收獲期，將香蕉樹體按照果實(shí)、果軸、球莖、假莖、葉片進(jìn)行分解采樣，測定各器官生物量及磷含量，并依次計(jì)算磷累積量和磷利用效率等。

表 1氮、磷、鉀肥的施用時(shí)期及比例Table 1 Fertilization time and application ratio of N, P,K fertilizer w/%

磷累積量=地上部各部位生物量×植株各部位磷含量；

磷肥的表觀利用率=(施磷區(qū)植株總吸磷量–無磷區(qū)植株總吸磷量)/磷肥用量×100%；

磷肥的農(nóng)學(xué)利用效率=(施磷區(qū)產(chǎn)量–無磷區(qū)產(chǎn)量)/磷肥施用量；

磷肥的偏生產(chǎn)力=施磷區(qū)產(chǎn)量/磷肥施用量；

增產(chǎn)量=施磷區(qū)產(chǎn)量–不施磷區(qū)產(chǎn)量。

植株全磷用H2SO4–H2O2消煮，分光光度計(jì)測定；土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀的含量和土壤pH 均參考鮑士旦[17]的方法測定，其中土壤速效磷采用Bray 法，以0.025 mol?L?1的HCl+0.03 mol?L?1的NH4F作為浸提劑。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS17.0系統(tǒng)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，多重比較采用Duncan’s法，顯著性差異水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷肥用量對抽蕾和收獲的影響

參考香蕉栽培標(biāo)準(zhǔn)，香蕉抽蕾率達(dá)到80%的時(shí)間點(diǎn)稱為抽蕾結(jié)束臨界點(diǎn)，此后香蕉進(jìn)入果實(shí)生長期。一般而言，香蕉抽蕾早、抽蕾整齊有利于香蕉盡早進(jìn)入果實(shí)生長期。由圖1A 可知，磷肥用量處理對香蕉抽蕾結(jié)束時(shí)間有明顯影響，同一時(shí)間各處理抽蕾率(即同期抽蕾率)表現(xiàn)出明顯差異，在P3～P5處理的香蕉抽蕾率達(dá)到80%，抽蕾結(jié)束進(jìn)入果實(shí)生長期時(shí)，較同期的P0～P2處理的抽蕾率高出15.2～27.8個(gè)百分點(diǎn)；而高磷處理P6的抽蕾率最低，僅為33.3%，較P3處理低46.7個(gè)百分點(diǎn)。由此可見，配方肥中適宜的磷用量有助于促進(jìn)香蕉抽蕾，而低磷和最高磷處理則使抽蕾推后，抽蕾期延長。

圖1 磷肥用量對香蕉抽蕾和收獲的影響Fig.1 Effect of phosphorus fertilizer application rate on banana shooting and harvest

香蕉抽蕾后，經(jīng)過3個(gè)月左右的生長進(jìn)入采收階段(成熟度達(dá)到7成時(shí)采收)，一般收獲率達(dá)到80%時(shí)可視為收獲結(jié)束臨界點(diǎn)。研究結(jié)果表明，適宜磷肥用量下，有利于促進(jìn)香蕉提早收獲，磷肥用量對同期收獲率也有顯著影響(圖1B)。以P3處理(即磷肥用量為80.0 g·株?1)最早達(dá)到80%的收獲率，較同期其他處理高出5.3～31.1個(gè)百分點(diǎn)。綜上所述，控釋配方肥中適宜水平供應(yīng)磷肥有利于調(diào)整香蕉生育期，促進(jìn)香蕉提早抽蕾、提前收獲，縮短香蕉的收獲期，進(jìn)而促進(jìn)香蕉早上市，從而獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，其中，最有利于香蕉抽蕾和成熟的磷肥(P2O5)用量是80.0 g·株?1。

2.2 磷肥用量對香蕉產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響

表2 結(jié)果表明，在氮(N)和鉀(K2O)分別為200和400 g·株?1水平下，磷肥用量對香蕉產(chǎn)量有顯著的影響。較無磷的P0處理相比，隨著磷肥用量從25.6 g·株?1增至160.0 g·株?1，香蕉產(chǎn)量呈先增加后降低的規(guī)律。各個(gè)處理增產(chǎn)幅度為?10.0%～10.8%，其中P3處理水平下香蕉產(chǎn)量最高，達(dá)27.7 kg·株?1，較不施磷肥的P0處理增產(chǎn)11.2%，較P1處理增產(chǎn)10.8%，較P6處理增產(chǎn)24.8%；在磷肥用量為160.0 g·株?1時(shí)，非但不增產(chǎn)，反而較不施磷肥減產(chǎn)10.8%。與不施用磷肥的處理P0相比，各處理中以P3處理，即P2O5用量為80.0 g·株?1時(shí)增產(chǎn)量和利潤最大，每公頃可增收21262.5元。而當(dāng)磷肥用量超出80.0 g·株?1時(shí)，增施磷肥不僅未增加產(chǎn)量，還會(huì)由于施肥成本增加，造成利潤下降，并且在磷肥施用量達(dá)到P6處理水平時(shí)，利潤出現(xiàn)負(fù)值。上述研究結(jié)果說明，在富磷土壤上獲得較高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，仍需要適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充磷肥，以P2O5用量為80.0 g·株?1為宜，可獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益。

表2 磷肥用量對香蕉產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響Table 2 Effect of phosphorus fertilizer application rate on banana yield and economic benefit

2.3 磷肥用量對磷累積量的影響

在香蕉收獲期，地上部各器官及整株的磷累積量研究結(jié)果(表3)表明，磷(P2O5)施用量在0～160.0 g?株?1范圍內(nèi)，隨著磷肥用量的增加，香蕉的果實(shí)、果軸、球莖、葉片、假莖及整株磷累積量基本呈先增加后降低的規(guī)律。施磷香蕉的果實(shí)、果軸、球莖、假莖和葉片磷累積量較無磷處理的分別增加了1.8%～22.8%、?19.5%～39.0%、0～83.3%、9.3%～46.3%和9.1%～86.4%；地上部整株磷累積總量增加了9.8%～42.1%。其中，磷肥用量為80.0 g·株?1時(shí)，香蕉果實(shí)、果軸、假莖、葉片和整株的磷累積量最大，分別為不施磷肥處理的1.2、1.5、1.5、1.9和1.4倍。結(jié)果還表明，磷肥用量不影響香蕉各器官磷的分配特征，即收獲期時(shí)，香蕉體內(nèi)的磷主要分布在果穗(果實(shí)+果軸)，占全株磷素總量的36.6%以上，最高可達(dá)46.2%，其次分配在假莖，占全株總量的34.6%左右，再次分配在葉片，分配量在15.0%～21.5%范圍變動(dòng)，球莖分配量最少，僅占全株總量的5.1%左右?？梢娤憬冻墒炱跁r(shí)，果穗、假莖是磷素主要的分配器官。綜上說明，磷肥用量不影響香蕉各器官磷素的分配，但適宜的磷肥用量有利于促進(jìn)香蕉植株對磷的吸收。

表3 磷肥用量對香蕉各部位磷累積量的影響1)Table 3 Effect of phosphorus fertilizer application rates on phosphorus accumulation in different organs of banana

2.4 磷肥用量對香蕉磷利用率的影響

表4結(jié)果表明，磷肥用量對香蕉磷肥利用率有顯著的影響。整體而言，磷肥表觀利用率和農(nóng)學(xué)利用效率均隨著磷肥施用量的增加呈先增加后降低的趨勢，其中，磷肥表觀利用率和農(nóng)學(xué)利用效率均以P2O5用量為80.0 g·株?1處理的最高，其磷肥表觀利用率較其他用量分別提高了4.4～14.5個(gè)百分點(diǎn)，農(nóng)學(xué)利用效率較其他處理提高了2.2～6.2倍(P6除外)；磷肥偏生產(chǎn)力則與磷肥用量呈負(fù)相關(guān)，隨著磷肥用量的增加，磷肥偏生產(chǎn)力下降，其中以P1處理的磷肥偏生產(chǎn)力最高，為938.2 kg·kg?1。綜上可知，控釋配方肥中磷肥(P2O5)用量為80.0 g·株?1時(shí)有助于香蕉高產(chǎn)高效，說明即使在富磷土壤上，施用適量的磷肥不僅可提高產(chǎn)量，且能提高磷肥利用率。

3 討論與結(jié)論

施用磷肥是獲得作物高產(chǎn)的重要保證，也是維持土壤生產(chǎn)力的主要措施[18]。關(guān)于磷肥的增產(chǎn)效應(yīng)有2種觀點(diǎn)，一般認(rèn)為，土壤磷肥過量或富集后，施入磷肥沒有增產(chǎn)效果[19-20]；也有研究表明，在有效磷含量較高的土壤上，為保證作物產(chǎn)量，仍然要施用磷肥[13]，高磷土壤施用磷肥的增產(chǎn)效應(yīng)也與作物品種有關(guān)[12]。本研究供試土壤Bray-P(P2O5)為158.47 mg·kg?1，屬于富磷土壤。但是，香蕉不同于一般的糧食作物，而是屬于喜水喜肥的草本果樹。在香蕉栽培中，蕉農(nóng)幾乎沒有因?yàn)橥寥篮琢扛叨皇┝谆驕p施磷肥的操作，反而一味追加氮、磷、鉀肥以追求高產(chǎn)。鑒于磷易于被香蕉植株固定從而使磷的有效性降低，為了提高磷的有效性，即使在富磷土壤上，開展控釋配方肥磷的量級研究，確定合理的施磷用量對于香蕉合理施肥以及控釋配方肥的推廣應(yīng)用也具有積極的指導(dǎo)意義。本研究顯示，在P2O5供應(yīng)量為0～160.0 g·株?1時(shí)，隨著磷肥施用量的增加，香蕉產(chǎn)量呈先增加后降低的規(guī)律，說明在適宜磷水平下，增加磷肥用量仍可以提高香蕉產(chǎn)量，其可能原因是在80.0 g·株?1的磷肥用量水平下，氮、磷、鉀的水平正好與香蕉的需求吻合，達(dá)成養(yǎng)分平衡。適宜的養(yǎng)分用量有利于促進(jìn)香蕉提前抽蕾和收獲，縮短生育期[2,4]，本研究結(jié)果也驗(yàn)證了此結(jié)論，即在80.0 g·株?1的P2O5用量水平下，香蕉抽蕾最早，收獲期較其他處理提早7～21 d 結(jié)束。而進(jìn)一步增加施磷水平，產(chǎn)量反而降低，抽蕾和成熟延遲的可能原因是磷過高時(shí)，打破了香蕉的氮、磷、鉀平衡。香蕉整株及各部位磷累積量的研究結(jié)果也從另一個(gè)方面印證了施磷水平對香蕉氮、磷、鉀平衡的影響。

富磷土壤使用磷肥仍然增產(chǎn)的另一方面原因是：磷易于在土壤中被吸附固定，降低其土壤有效性。另外，相對于糧食作物和其他木本果樹，香蕉的根系盡管是須根系，但是大部分根系無二級或者三級側(cè)根，根毛更少，因此根系的養(yǎng)分吸收面積較小，所以香蕉在養(yǎng)分吸收利用特別是磷的吸收利用過程中，要求土壤磷的供應(yīng)強(qiáng)度要高。不少研究結(jié)果證明，根系生長特征對磷的吸收至關(guān)重要，根系對磷的獲取更多依賴于根系形態(tài)特征[21-22]。F?hse 等[23]認(rèn)為不同作物對磷的需求差異與作物的根系吸收面積有關(guān)，一般來說，根吸收面積越小、分支越少的作物，占據(jù)土壤體積也小，與土壤接觸面積也少，磷的獲取能力也差，若要達(dá)到最高產(chǎn)量，則對土壤磷濃度的要求越高。香蕉根系屬于須根系，無主根，由不定根、簇生根和根毛組成，盡管香蕉根系可以在水平和垂直方向延展，但是水平根系主要分布在距離蕉頭0.9 m 的范圍內(nèi)，垂直根系分布主要集中在地表至地下0.5 m 內(nèi)[24]。這就是為什么即使在富磷土壤上仍需投入適量磷肥的原因。

在富磷土壤上磷肥(P2O5)施用量為80.0 g·株?1時(shí)，養(yǎng)分的吸收利用率尚在合理范圍。肥料利用率是衡量施肥量及施肥方法是否合理的一項(xiàng)重要指標(biāo)，不同作物磷肥利用率差異較大，我國整體利用率偏低，糧食作物對磷肥的當(dāng)季利用率一般只有10%～25%[25-27]。香蕉株形高大、產(chǎn)量高、生物量大，因此需肥量也大，需肥量為一般糧食作物的5～6倍、蔬菜作物的3～4倍，加之復(fù)合肥的應(yīng)用，導(dǎo)致土壤磷的累積量逐年增加[6,8]，香蕉生育期由于追肥次數(shù)過多，導(dǎo)致肥料利用率較低，尤其是磷肥利用率僅為5%～10%，遠(yuǎn)低于糧食作物的磷肥利用率；通過施用香蕉配方肥可以明顯降低磷肥投入，提高磷肥利用率[28-30]。董存明等[28]研究結(jié)果表明，磚紅壤上施用配方肥，氮(N)、磷(P2O5)和鉀(K2O)用量分別為200、95和467 g·株?1時(shí)，磷的表觀利用率可較常規(guī)提高13.9個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到16.6%，磷的農(nóng)學(xué)利用效率為13.2 kg·kg?1；Yao等[29]研究結(jié)果表明，在推薦施肥用量下，8次追肥的母代和子代留芽蕉的磷肥農(nóng)學(xué)利用效率分別為10.3和19.1 kg·kg?1；丁文[30]研究結(jié)果表明，應(yīng)用緩釋肥料，香蕉N、P、K 利用率均提高，而磷肥利用率達(dá)17.4%，較常規(guī)肥料明顯提高。本研究結(jié)果表明，在香蕉控釋配方肥中，香蕉產(chǎn)量和磷肥利用率均隨著磷肥用量增加呈先增加后降低趨勢，在P2O5用量為80.0 g·株?1時(shí)，香蕉產(chǎn)量最高，磷肥表觀利用率也最高，達(dá)到16.0%，農(nóng)學(xué)利用效率為34.8 kg·kg?1，該利用率與董存明等[28]和丁文[30]的研究結(jié)果相當(dāng)，但產(chǎn)量明顯高于上述研究結(jié)果。綜上說明，在磷富集土壤上，施用磷肥仍然可以提高香蕉產(chǎn)量并獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，建議控釋配方肥的氮(N)、磷(P2O5)和鉀(K2O)的配比為1.0∶0.4∶2.0，氮(N)、磷(P2O5)和鉀(K2O)推薦施肥量分別為200、80和400 g·株?1，其中控釋氮占總氮的20%，以實(shí)現(xiàn)香蕉生產(chǎn)中氮、磷、鉀平衡，達(dá)到高產(chǎn)高效的目標(biāo)。