生物質(zhì)炭基肥對香蕉生長及產(chǎn)量的影響①

王文生

(云南省臨滄市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站 云南臨滄677000)

香蕉（Musa nanaL）是我國主要的熱帶水果，在海南、廣東、廣西、云南等地廣泛種植，香蕉植株高大、生育期長，具有較高的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益［1]。香蕉是大肥大水作物，在香蕉的生長過程中，需要多次施肥灌水。然而，由于香蕉種植區(qū)域大多受季風(fēng)氣候的影響，夏季降雨頻繁且強(qiáng)度較大，養(yǎng)分容易隨降雨淋溶，導(dǎo)致肥料利用率低下，單一施肥、過施氮肥等不合理的施肥措施，還破壞土壤結(jié)構(gòu)，危害土壤生態(tài)，制約香蕉產(chǎn)量進(jìn)一步提高，影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展［2]。因此，調(diào)整施肥措施，提高肥料利用率成為目前亟待解決的問題。

炭基有機(jī)肥是以生物質(zhì)炭為載體生產(chǎn)出的有機(jī)肥。生物質(zhì)碳一般是由秸稈、稻殼、樹木等農(nóng)林廢棄物不完全燃燒或無氧低溫?zé)峤馑a(chǎn)生的高含碳顆粒狀熱解殘余物［3]。其具有較發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，由于這種表面結(jié)構(gòu)導(dǎo)致生物碳具有良好的吸附特性，而且其具有高度熱穩(wěn)定性和較強(qiáng)吸附特性，對養(yǎng)分有很強(qiáng)的持留功能，能促進(jìn)土壤中碳素的固定、顯著提高氮肥利用率和作物的抗逆能力，能減少肥料施用量和土壤養(yǎng)分的損失［4]。炭基肥對作物生長的影響首先是影響土壤理化性質(zhì)，進(jìn)而對植株生長產(chǎn)生影響，與常規(guī)化肥相比，施用等量的炭基肥不僅節(jié)約了資源，同時還促進(jìn)了作物生長、延緩植株衰老，提高作物產(chǎn)量。Nguyen 等［5]研究認(rèn)為，施用炭基肥可提高植株光合作用，增加了根、莖、葉氮素的積累。范星露［6]研究表明，炭基肥提高葉片硝酸還原酶和籽?？扇苄缘矸酆铣擅富钚?，改善水稻的光合作用參數(shù)，從而提高水稻產(chǎn)量和稻米的品質(zhì)。劉晴［7]研究結(jié)果表明，炭基肥處理的甘薯地上部發(fā)育早、發(fā)育速度快，在生育高峰期葉面積系數(shù)和干物質(zhì)積累量顯著高于化肥處理，而且在生長后期群體衰退緩慢。在促進(jìn)作物生長和產(chǎn)量方面，生物炭基肥比單施生物炭和常規(guī)化肥更加穩(wěn)定、高效。有關(guān)于炭基肥在香蕉生產(chǎn)上的應(yīng)用較少。因此，本試驗(yàn)研究生物炭基肥對香蕉生長及產(chǎn)量的作用效果，為香蕉的的生產(chǎn)提供科學(xué)的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)地概況

樣地位于云南省紅河州元陽縣馬街鄉(xiāng)大皮甲村，蕉園以山地為主，是典型的山地香蕉種植區(qū)域，年平均氣溫24.4 ℃，年平均降雨量為899.5 mm。土壤類型為紅壤土，土壤基礎(chǔ)肥力為：有機(jī)質(zhì)、全氮分別為22.31、1.54 g/kg，堿解氮、速效磷和速效鉀 分 別 為97.56、 35.12和125.36 mg/kg，pH＝7.12。

1.1.2 試材

供試香蕉品種為巴西蕉組培苗，由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院品種資源研究所組培中心提供。

供試生物質(zhì)炭基肥七彩環(huán)?？萍加邢薰咎峁?，其養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì)46.8%，氮（N）4%，磷（P2O5）3%，鉀（K2O）6%

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

香蕉于2018年3月26日種植，試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)置5個處理，分別是常規(guī)施化肥處理（CK）：施氮（N）200 g/株，磷（P5O2）150 g/株，鉀（K2O）400 g/株；炭基肥處理分別為：1600（T1）、2000 （T2）、2400 （T3）和2800 g/株（T4），第一次追肥于5月16日，隨后每隔20 d 施一次肥，共8 次，并于7月6日和8月26 進(jìn)行2 次追肥（比例為4∶3∶1）。小區(qū)面積135 m2，每個小區(qū)定植香蕉苗30株，行距2.3 m，株距2 m。香蕉栽培和水肥管理參照當(dāng)?shù)叵憬斗N植模式，肥料和病蟲害防治均采用常規(guī)種植模式。

1.2.2 指標(biāo)測定

1.2.2.1 植株生長狀況的測定

試驗(yàn)于抽蕾期對植株的生長發(fā)育情況（假莖高度、假莖圍、葉片數(shù)、新葉長度、新葉寬度）進(jìn)行測定。

1.2.2.2 光合特性的測定

分別在5月25日（5/25）、6月25日（6/25）、7月20日（7/20）和8月15日（8/15）早上9：00～11：00用LI-6400光合測定系統(tǒng)（美國）測定香蕉完全展開葉的第二片葉的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度，同時用SPAD-502葉綠素含量測定儀測定SPAD值。

1.2.2.3 果實(shí)性狀和產(chǎn)量的測定

于2019年3月18日收獲，收獲時測定產(chǎn)量和果實(shí)性狀。果指長：用卷尺測量第二梳、第四梳和倒數(shù)第二梳果指背部長度果指長、果指粗和果指單重。果指總數(shù)：每株取8梳測定果指總重。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用Excel和SPSS 24.0 完成數(shù)據(jù)整理、分析和作圖，LSD法檢驗(yàn)差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭基肥對香蕉農(nóng)藝性狀的影響

香蕉生長狀況的好壞直接影響香蕉的產(chǎn)量和品質(zhì)。在香蕉抽蕾期對其農(nóng)藝性狀進(jìn)行測定，結(jié)果詳見表1。由表1 可知，炭基肥能夠顯著影響香蕉的假莖高度、假莖粗、葉片數(shù)、葉長和葉寬，均隨炭基肥施用量的增加呈先增加后降低的變化趨勢，在T3 處理時達(dá)到最大值。炭基肥處理的假莖高度均顯著高于化肥處理，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出4.05%、11.91%、17.99%和14.45%；炭基肥處理的假莖粗均顯著高于化肥處理，T1、T2、T3和T4分別 比CK高出8.10%、 23.45%、31.70%和23.12%；T1和T4處理葉片數(shù)和化肥差異不顯著，T2和T3顯著高于CK肥，分別高出10.84%和21.65%；除T1 處理葉長顯著小于CK 外，T2、T3和T4 顯著高于CK，分別高出4.92%、6.30%和4.94%；T1、T2處理葉寬和化肥處理差異不顯著，T3和T4顯著高于CK，分別高出12.07%、7.45%。

表1 生物炭基肥對香蕉農(nóng)藝性狀的影響

2.2 生物炭基肥對香蕉葉片SPAD值的影響

SPAD值反映葉綠素含量的相對大小。由圖1可知，生物炭基肥影響香蕉葉片SPAD 值。在5月25日，各處理間差異不顯著；在6月25日，生物炭基肥處理的SPAD 值均顯著高于CK，且隨生物炭基肥施用量的增加呈先升高后下降的變化趨勢，T3處理時達(dá)到最大值，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出1.22%、2.07%、2.50%和1.43%；在7月20日，SPAD 值隨生物炭基肥施用量的增加呈先升高后下降的變化趨勢，在T2 處理時到達(dá)最大值，顯著高于CK，高出3.72%，其他處理和CK 差異不顯著；在8月15日，生物炭基肥處理的SPAD 值均顯著高于CK，變化趨勢和6月25日相似，T3 處理時達(dá)到最大值，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出4.36%、5.50%、8.72%和4.21%。

2.3 生物炭基肥對香蕉葉片凈光合速率的影響

凈光合速率與植物光合作用合成碳水化合物的量有顯著相關(guān)關(guān)系，是判斷植株生長狀況的主要指標(biāo)。由圖2 可知，生物炭基肥對凈光合速率的影響在不同生育時期呈現(xiàn)不同的變化趨勢，整體上隨生育進(jìn)程的推進(jìn)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，各處理在6月25日達(dá)到最大值。在5月25日，生物炭基肥各處理均顯著高于CK，且隨生物炭基肥用量的增加呈逐漸增加的趨勢；在6月25日到8月15日，生物炭基肥各處理均顯著高于CK，且隨生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢，在T3處理時達(dá)到最大值。其中，6月25日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出12.66%、26.43%、35.57%和17.14%；7月20日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出14.25%、20.99%、31.06%和20.94%；8月15日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出 9.88%、11.54%、15.34%和9.29%。

2.4 生物炭基肥對香蕉葉片氣孔導(dǎo)度的影響

植物葉片氣孔導(dǎo)度和蒸騰作用呈正相關(guān)關(guān)系。由圖3可知，生物炭基肥對氣孔導(dǎo)度的影響在不同生育時期呈現(xiàn)不同的變化趨勢，整體上隨生育進(jìn)程的推進(jìn)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，各處理在6月25日達(dá)到最大值。在5月25日，生物炭基肥各處理間沒有明顯的變化規(guī)律，T1、T2、T3 顯著高于CK，T4處理和CK 差異不顯著；在6月25日到8月15日，生物炭基肥各處理均顯著高于CK，且隨生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢，在T3 處理時達(dá)到最大值。其中，6月25日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出9.17%、23.33%、28.61%和20.28%；7月20日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出13.19%、20.83%、29.86%和9.72%；8月15日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出19.82%、34.23%、48.65%和22.52%。

2.5 生物炭基肥對香蕉葉片蒸騰速率的影響

由圖4可知，生物炭基肥對蒸騰速率的影響在不同生育時期呈現(xiàn)不同的變化趨勢，整體上隨生育進(jìn)程的推進(jìn)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，各處理在6月25日達(dá)到最大值。在5月25日和8月15日，生物炭基肥各處理間均顯著高于CK，隨生物質(zhì)炭基肥施用量的增加呈逐漸增加的變化趨勢。在5月25日，T1、T2、T3和T4分別 比CK 高 出4.71%、12.55%、14.90%和23.92%，8月15日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出4.13%、13.44%、21.71%和26.87%。在6月25日和7月20日，生物炭基肥各處理均顯著高于CK，且隨生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢，在T3處理時達(dá)到最大值。6月25日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出7.94%、13.71%、21.21%和12.99%；7月20日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出4.64%、8.17%、17.00%和8.93%。

2.6 生物炭基肥對香蕉葉片胞間二氧化碳濃度的影響

植物胞間二氧化碳濃度是判斷葉片光合作用的生理變化的主要參數(shù)。由圖5可知，生物炭基肥對氣孔導(dǎo)度的影響在不同生育時期呈現(xiàn)不同的變化趨勢，整體上隨生育進(jìn)程的推進(jìn)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，各處理在6月25日達(dá)到最大值。在5月25日，隨生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢，在T3 處理時達(dá)到最大值，且顯著高于CK，其它處理和CK沒有顯著差異。在6月25日和7月20日，生物炭基肥各處理均顯著高于CK，且隨生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趨勢，在T3 處理時達(dá)到最大值。其中，6月25日，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出4.73%、6.89%、10.94%和7.67%；7月20日，T1、T2、T3和T4分別比CK高出5.25%、14.47%、23.48%和17.30%；在8月15日，生物炭基肥各處理均顯著高于CK，且隨生物炭基肥用量的增加呈逐漸增加的趨勢，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出8.18%、12.63%、22.19%和30.65%。

2.7 生物炭基肥對香蕉產(chǎn)量和果實(shí)性狀的影響

由表2可知，施用生物質(zhì)炭基肥能夠顯著影響橡膠產(chǎn)量及果實(shí)性狀。生物質(zhì)炭基肥處理的單株產(chǎn)量均顯著高于CK，且隨生物質(zhì)炭基肥施用量的增加呈先增加后降低的變化趨勢，在T3 處理達(dá)到最大值，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出8.26%、15.16%、26.05%和5.50%；生物質(zhì)炭基肥處理的指果長均顯著高于CK，且隨生物質(zhì)炭基肥施用量的增加呈先增加后降低的變化趨勢，在T3 處理達(dá)到最大值，T1、T2、T3和T4分別比CK 高出1.59%、2.99%、5.05%和3.23%；指果粗僅T3 處理顯著高于CK，其它處理和CK 差異不顯著；單果重隨生物質(zhì)炭基肥施用量的增加呈現(xiàn)增加后降低的變化趨勢，在T3處理達(dá)到最大值，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4分別高出6.68%、9.32%、14.17%和2.77%；果指總數(shù)隨生物質(zhì)炭基肥施用量的增加呈現(xiàn)增加后降低的變化趨勢，在T3 處理達(dá)到最大值，T2和T3 處理均顯著高于CK，分別高出6.27%和10.74%。

表2 生物炭基肥對香蕉產(chǎn)量和果實(shí)性狀的影響

3 討論

香蕉生長過程中的農(nóng)藝性狀在一定程度上反映出香蕉的生長狀況是否良好，是產(chǎn)量形成的重要前提，生物質(zhì)炭基肥具有較高的陽離子交換量、發(fā)達(dá)的孔隙，因此有很強(qiáng)的吸附特性［8]，對養(yǎng)分具有持留功能，能促進(jìn)土壤中養(yǎng)分的固定，延緩肥料在土壤中的釋放和淋失，對養(yǎng)分起到緩釋作用，減少肥料和土壤養(yǎng)分的損失，能夠?yàn)樽魑锖笃谏L提供充足養(yǎng)分［9]。本研究表明，炭基肥能夠顯著影響香蕉的假莖高度、假莖粗、葉片數(shù)、葉長和葉寬。主要是由于炭基肥能夠在香蕉生長過程中持續(xù)釋放養(yǎng)分，保證香蕉的正常生長。

生物質(zhì)炭基肥能夠增加葉綠素含量和光合參數(shù)，葉綠素是光合作用的基礎(chǔ)，是反映光合強(qiáng)度的重要生理指標(biāo)［10]，是有較高凈光合速率和氣體交換參數(shù)的主要原因，較強(qiáng)的光合能力能夠積累更多的光合產(chǎn)物，促進(jìn)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。Zhou 等［11]研究認(rèn)為，施用炭基肥可提高植株光合作用，增加根、莖、葉氮素的積累。喬志剛等［12]研究表明，炭基肥提高葉片硝酸還原酶和籽?？扇苄缘矸酆铣擅富钚裕纳扑镜墓夂献饔脜?shù)，從而提高水稻產(chǎn)量和稻米的品質(zhì)。本研究結(jié)果表明，生物質(zhì)炭基肥能夠顯著提高香蕉葉片PSAD值、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和胞間二氧化碳濃度，主要是由于炭基肥為香蕉生長提供了充足的養(yǎng)分，促進(jìn)根系生長，吸收更多的養(yǎng)分，為光合作用提供能量。

生物質(zhì)炭基肥提高產(chǎn)量的主要因素是增加了植株物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和積累［13]。臧清波等［14]研究發(fā)現(xiàn)，炭基肥增加了玉米產(chǎn)量，且具有品種特異性。王粟等［15]研究表明，生物質(zhì)炭基肥可有效促進(jìn)玉米的生長發(fā)育，縮短生育周期，改善玉米產(chǎn)量性狀，進(jìn)而達(dá)到增加產(chǎn)量的目的。本研究結(jié)果表明，炭基肥對單株產(chǎn)量、指果長、指果粗、單果重和果指總數(shù)均有顯著影響，在T3處理時增產(chǎn)效果顯著，主要是由于該施用量能夠?yàn)橄憬渡L提供充足的養(yǎng)分，促進(jìn)了香蕉植株?duì)I養(yǎng)器官的生長，提高了光合能力，從而增加物質(zhì)積累量，為果實(shí)的生長和產(chǎn)量的形成奠定了基礎(chǔ)。本研究表明，在炭基肥施用量為2400 g/株時，香蕉生長狀況最好，光合能力最強(qiáng)，產(chǎn)量最高，是較好的施肥模式。