控释配方肥的磷肥用量对富磷土壤香蕉产量及磷肥利用效率的影响

张立丹，刘庆虎，刘 芳，孙少龙，樊小林

(华南农业大学资源环境学院，广东广州510642)

磷是香蕉生长所必需的营养元素之一，施磷不仅能促进香蕉根系和植株的生长，而且可提高果实产量和品质[1-4]，还可以改善果实中淀粉含量[5]。一般认为，香蕉适宜的土壤有效磷质量分数为20～40 mg·kg−1[6]。然而在香蕉生产中，为了获得较高产量，磷的不合理施用现象仍普遍存在，尤其是香蕉栽培生产上普遍以复合肥追肥，导致土壤磷过量累积和大幅增高[7]；与全国第2次土壤普查值相比，广东省的蕉园土壤有效磷最高可达312.0 mg·kg−1，平均增加了8.5倍[8]；福建漳州92.13%的蕉园土壤有效磷含量处于极高水平，质量分数平均高达291 mg·kg−1[6]。当前对富磷土壤是否需要施用磷肥存在很大争议，有研究认为，当土壤有效磷含量达到一定阈值时，继续增加有效磷不仅无法增加作物产量，反而可能带来土壤磷流失[9]、淋溶加剧[10-11]。但也有研究表明，在有效磷高的土壤上，要实现增产仍需要施用大量的磷肥[12-13]。生产实践中大多数蕉农坚信即使土壤富含磷，施用磷肥仍有增产效果，因为香蕉是需肥量大的经济作物，磷肥不足会导致减产。前人研究表明，使用控释配方肥是提高香蕉肥料利用率、减施化肥的有效措施，同时也是解决农民习惯施肥模式下养分配比不协调和实现轻简施肥、节工省力的施肥模式[14-16]。然而迄今鲜见富磷土壤施用控释配方肥中磷肥比例和用量的研究报道。在富磷土壤上推广应用控释配方肥提高肥料利用率和实现香蕉轻简施肥，首要解决的问题之一就是确定适宜的磷肥用量和配方。本文以有效磷高的富磷土壤作为栽培地，在氮、钾用量和控释比例一定的条件下，研究磷肥用量对香蕉产期、产量和磷肥利用率的影响，探讨控释配方肥中磷肥适宜用量，为富磷土壤香蕉的合理施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试香蕉品种为巴西蕉MusaAAA Giant Cavendish cv.Brazil。于2015年6月移栽，2016年4月收获，单畦双行“品”字形种植，种植规格为：畦宽4.38 m，株行距2.24 m×2.19 m，密度2505株·hm−2。试验地位于海南省乐东县尖峰岭镇。土壤类型为砖红壤，质地为砂壤，土壤pH6.37，有机质、全氮、全磷和全钾分别为8.89、0.42、0.72和5.89 g·kg−1，有效氮、有效磷和有效钾分别为12.56、158.47和156.02 mg·kg−1。

供试肥料为植物源油脂包膜控释尿素(PCU，氮质量分数为43.9%，肥效期3～4个月)、尿素、磷酸二铵、氯化钾、硫酸钾配制而成，控氮占总氮20%的香蕉控释配方肥。

1.2 试验设计

试验采用磷肥施用量单因素7水平完全设计，磷肥(P2O5)施用量为0、25.6、53.3、80.0、106.7、133.3和160.0 g·株−1共7个水平，分别记做P0、P1、P2、P3、P4、P5和P6处理；各处理的氮和钾用量相等，氮肥(N)用量为200 g·株−1,钾肥(K2O)用量为400 g·株−1，旺长期每株补充硫酸镁100 g 和硫酸锌50 g。每处理3个重复，每个重复种植30株香蕉，小区面积约125 m2。各处理除控释配方肥以外的追肥时期及应用比例见表1。

1.3 测定指标及方法

在香蕉抽蕾期和收获期每7 d 观测1次并记录各处理香蕉的抽蕾情况、收获情况。在收获期，将香蕉树体按照果实、果轴、球茎、假茎、叶片进行分解采样，测定各器官生物量及磷含量，并依次计算磷累积量和磷利用效率等。

表 1氮、磷、钾肥的施用时期及比例Table 1 Fertilization time and application ratio of N, P,K fertilizer w/%

磷累积量=地上部各部位生物量×植株各部位磷含量；

磷肥的表观利用率=(施磷区植株总吸磷量–无磷区植株总吸磷量)/磷肥用量×100%；

磷肥的农学利用效率=(施磷区产量–无磷区产量)/磷肥施用量；

磷肥的偏生产力=施磷区产量/磷肥施用量；

增产量=施磷区产量–不施磷区产量。

植株全磷用H2SO4–H2O2消煮，分光光度计测定；土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾的含量和土壤pH 均参考鲍士旦[17]的方法测定，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作为浸提剂。

1.4 数据统计分析

试验数据采用SPSS17.0系统软件进行统计分析，多重比较采用Duncan’s法，显著性差异水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 磷肥用量对抽蕾和收获的影响

参考香蕉栽培标准，香蕉抽蕾率达到80%的时间点称为抽蕾结束临界点，此后香蕉进入果实生长期。一般而言，香蕉抽蕾早、抽蕾整齐有利于香蕉尽早进入果实生长期。由图1A 可知，磷肥用量处理对香蕉抽蕾结束时间有明显影响，同一时间各处理抽蕾率(即同期抽蕾率)表现出明显差异，在P3～P5处理的香蕉抽蕾率达到80%，抽蕾结束进入果实生长期时，较同期的P0～P2处理的抽蕾率高出15.2～27.8个百分点；而高磷处理P6的抽蕾率最低，仅为33.3%，较P3处理低46.7个百分点。由此可见，配方肥中适宜的磷用量有助于促进香蕉抽蕾，而低磷和最高磷处理则使抽蕾推后，抽蕾期延长。

图1 磷肥用量对香蕉抽蕾和收获的影响Fig.1 Effect of phosphorus fertilizer application rate on banana shooting and harvest

香蕉抽蕾后，经过3个月左右的生长进入采收阶段(成熟度达到7成时采收)，一般收获率达到80%时可视为收获结束临界点。研究结果表明，适宜磷肥用量下，有利于促进香蕉提早收获，磷肥用量对同期收获率也有显著影响(图1B)。以P3处理(即磷肥用量为80.0 g·株−1)最早达到80%的收获率，较同期其他处理高出5.3～31.1个百分点。综上所述，控释配方肥中适宜水平供应磷肥有利于调整香蕉生育期，促进香蕉提早抽蕾、提前收获，缩短香蕉的收获期，进而促进香蕉早上市，从而获得较高的经济效益，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 磷肥用量对香蕉产量和经济效益的影响

表2 结果表明，在氮(N)和钾(K2O)分别为200和400 g·株−1水平下，磷肥用量对香蕉产量有显著的影响。较无磷的P0处理相比，随着磷肥用量从25.6 g·株−1增至160.0 g·株−1，香蕉产量呈先增加后降低的规律。各个处理增产幅度为−10.0%～10.8%，其中P3处理水平下香蕉产量最高，达27.7 kg·株−1，较不施磷肥的P0处理增产11.2%，较P1处理增产10.8%，较P6处理增产24.8%；在磷肥用量为160.0 g·株−1时，非但不增产，反而较不施磷肥减产10.8%。与不施用磷肥的处理P0相比，各处理中以P3处理，即P2O5用量为80.0 g·株−1时增产量和利润最大，每公顷可增收21262.5元。而当磷肥用量超出80.0 g·株−1时，增施磷肥不仅未增加产量，还会由于施肥成本增加，造成利润下降，并且在磷肥施用量达到P6处理水平时，利润出现负值。上述研究结果说明，在富磷土壤上获得较高产量和经济效益，仍需要适当地补充磷肥，以P2O5用量为80.0 g·株−1为宜，可获得最佳经济效益。

表2 磷肥用量对香蕉产量和经济效益的影响Table 2 Effect of phosphorus fertilizer application rate on banana yield and economic benefit

2.3 磷肥用量对磷累积量的影响

在香蕉收获期，地上部各器官及整株的磷累积量研究结果(表3)表明，磷(P2O5)施用量在0～160.0 g·株−1范围内，随着磷肥用量的增加，香蕉的果实、果轴、球茎、叶片、假茎及整株磷累积量基本呈先增加后降低的规律。施磷香蕉的果实、果轴、球茎、假茎和叶片磷累积量较无磷处理的分别增加了1.8%～22.8%、−19.5%～39.0%、0～83.3%、9.3%～46.3%和9.1%～86.4%；地上部整株磷累积总量增加了9.8%～42.1%。其中，磷肥用量为80.0 g·株−1时，香蕉果实、果轴、假茎、叶片和整株的磷累积量最大，分别为不施磷肥处理的1.2、1.5、1.5、1.9和1.4倍。结果还表明，磷肥用量不影响香蕉各器官磷的分配特征，即收获期时，香蕉体内的磷主要分布在果穗(果实+果轴)，占全株磷素总量的36.6%以上，最高可达46.2%，其次分配在假茎，占全株总量的34.6%左右，再次分配在叶片，分配量在15.0%～21.5%范围变动，球茎分配量最少，仅占全株总量的5.1%左右。可见香蕉成熟期时，果穗、假茎是磷素主要的分配器官。综上说明，磷肥用量不影响香蕉各器官磷素的分配，但适宜的磷肥用量有利于促进香蕉植株对磷的吸收。

表3 磷肥用量对香蕉各部位磷累积量的影响1)Table 3 Effect of phosphorus fertilizer application rates on phosphorus accumulation in different organs of banana

2.4 磷肥用量对香蕉磷利用率的影响

表4结果表明，磷肥用量对香蕉磷肥利用率有显著的影响。整体而言，磷肥表观利用率和农学利用效率均随着磷肥施用量的增加呈先增加后降低的趋势，其中，磷肥表观利用率和农学利用效率均以P2O5用量为80.0 g·株−1处理的最高，其磷肥表观利用率较其他用量分别提高了4.4～14.5个百分点，农学利用效率较其他处理提高了2.2～6.2倍(P6除外)；磷肥偏生产力则与磷肥用量呈负相关，随着磷肥用量的增加，磷肥偏生产力下降，其中以P1处理的磷肥偏生产力最高，为938.2 kg·kg−1。综上可知，控释配方肥中磷肥(P2O5)用量为80.0 g·株−1时有助于香蕉高产高效，说明即使在富磷土壤上，施用适量的磷肥不仅可提高产量，且能提高磷肥利用率。

3 讨论与结论

施用磷肥是获得作物高产的重要保证，也是维持土壤生产力的主要措施[18]。关于磷肥的增产效应有2种观点，一般认为，土壤磷肥过量或富集后，施入磷肥没有增产效果[19-20]；也有研究表明，在有效磷含量较高的土壤上，为保证作物产量，仍然要施用磷肥[13]，高磷土壤施用磷肥的增产效应也与作物品种有关[12]。本研究供试土壤Bray-P(P2O5)为158.47 mg·kg−1，属于富磷土壤。但是，香蕉不同于一般的粮食作物，而是属于喜水喜肥的草本果树。在香蕉栽培中，蕉农几乎没有因为土壤含磷量高而不施磷或减施磷肥的操作，反而一味追加氮、磷、钾肥以追求高产。鉴于磷易于被香蕉植株固定从而使磷的有效性降低，为了提高磷的有效性，即使在富磷土壤上，开展控释配方肥磷的量级研究，确定合理的施磷用量对于香蕉合理施肥以及控释配方肥的推广应用也具有积极的指导意义。本研究显示，在P2O5供应量为0～160.0 g·株−1时，随着磷肥施用量的增加，香蕉产量呈先增加后降低的规律，说明在适宜磷水平下，增加磷肥用量仍可以提高香蕉产量，其可能原因是在80.0 g·株−1的磷肥用量水平下，氮、磷、钾的水平正好与香蕉的需求吻合，达成养分平衡。适宜的养分用量有利于促进香蕉提前抽蕾和收获，缩短生育期[2,4]，本研究结果也验证了此结论，即在80.0 g·株−1的P2O5用量水平下，香蕉抽蕾最早，收获期较其他处理提早7～21 d 结束。而进一步增加施磷水平，产量反而降低，抽蕾和成熟延迟的可能原因是磷过高时，打破了香蕉的氮、磷、钾平衡。香蕉整株及各部位磷累积量的研究结果也从另一个方面印证了施磷水平对香蕉氮、磷、钾平衡的影响。

富磷土壤使用磷肥仍然增产的另一方面原因是：磷易于在土壤中被吸附固定，降低其土壤有效性。另外，相对于粮食作物和其他木本果树，香蕉的根系尽管是须根系，但是大部分根系无二级或者三级侧根，根毛更少，因此根系的养分吸收面积较小，所以香蕉在养分吸收利用特别是磷的吸收利用过程中，要求土壤磷的供应强度要高。不少研究结果证明，根系生长特征对磷的吸收至关重要，根系对磷的获取更多依赖于根系形态特征[21-22]。Föhse 等[23]认为不同作物对磷的需求差异与作物的根系吸收面积有关，一般来说，根吸收面积越小、分支越少的作物，占据土壤体积也小，与土壤接触面积也少，磷的获取能力也差，若要达到最高产量，则对土壤磷浓度的要求越高。香蕉根系属于须根系，无主根，由不定根、簇生根和根毛组成，尽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离蕉头0.9 m 的范围内，垂直根系分布主要集中在地表至地下0.5 m 内[24]。这就是为什么即使在富磷土壤上仍需投入适量磷肥的原因。

在富磷土壤上磷肥(P2O5)施用量为80.0 g·株−1时，养分的吸收利用率尚在合理范围。肥料利用率是衡量施肥量及施肥方法是否合理的一项重要指标，不同作物磷肥利用率差异较大，我国整体利用率偏低，粮食作物对磷肥的当季利用率一般只有10%～25%[25-27]。香蕉株形高大、产量高、生物量大，因此需肥量也大，需肥量为一般粮食作物的5～6倍、蔬菜作物的3～4倍，加之复合肥的应用，导致土壤磷的累积量逐年增加[6,8]，香蕉生育期由于追肥次数过多，导致肥料利用率较低，尤其是磷肥利用率仅为5%～10%，远低于粮食作物的磷肥利用率；通过施用香蕉配方肥可以明显降低磷肥投入，提高磷肥利用率[28-30]。董存明等[28]研究结果表明，砖红壤上施用配方肥，氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)用量分别为200、95和467 g·株−1时，磷的表观利用率可较常规提高13.9个百分点，达到16.6%，磷的农学利用效率为13.2 kg·kg−1；Yao等[29]研究结果表明，在推荐施肥用量下，8次追肥的母代和子代留芽蕉的磷肥农学利用效率分别为10.3和19.1 kg·kg−1；丁文[30]研究结果表明，应用缓释肥料，香蕉N、P、K 利用率均提高，而磷肥利用率达17.4%，较常规肥料明显提高。本研究结果表明，在香蕉控释配方肥中，香蕉产量和磷肥利用率均随着磷肥用量增加呈先增加后降低趋势，在P2O5用量为80.0 g·株−1时，香蕉产量最高，磷肥表观利用率也最高，达到16.0%，农学利用效率为34.8 kg·kg−1，该利用率与董存明等[28]和丁文[30]的研究结果相当，但产量明显高于上述研究结果。综上说明，在磷富集土壤上，施用磷肥仍然可以提高香蕉产量并获得较高的经济效益，建议控释配方肥的氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)的配比为1.0∶0.4∶2.0，氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)推荐施肥量分别为200、80和400 g·株−1，其中控释氮占总氮的20%，以实现香蕉生产中氮、磷、钾平衡，达到高产高效的目标。