粉蕉矿质元素吸收积累与分配特征

杨苞梅， 姚丽贤， 李国良， 周昌敏， 何兆桓， 涂仕华

(1农业部南方植物营养与肥料重点实验室，广东省农业科学院农业资源与环境研究所，广东省养分循环利用与耕地保育重点实验室，广州 510640；2国际植物营养研究所成都办事处，四川成都 610066)

粉蕉矿质元素吸收积累与分配特征

杨苞梅1， 姚丽贤1， 李国良1， 周昌敏1， 何兆桓1， 涂仕华2

(1农业部南方植物营养与肥料重点实验室，广东省农业科学院农业资源与环境研究所，广东省养分循环利用与耕地保育重点实验室，广州 510640；2国际植物营养研究所成都办事处，四川成都 610066)

为探明粉蕉矿质营养元素的累积分配特征，以主栽品种“广粉1号”为试材，采用彻底刨根、 分解取样的方法，研究了干物质的构成特点、 各器官矿质元素含量和累积分配特性。结果表明，粉蕉植株总干质量为17.6 kg/plant，其中叶片占16.4%，假茎占32.8%，球茎占9.6%，果实占37.3%，果轴占1.1%，根占2.8%。平均每株累积吸收N 167.0 g、 P 19.3 g、 K 521.7 g、 Ca 118.3 g、 Mg 54.7 g、 S 16.6 g、 Fe 6650.5 mg、 Mn 16142.9 mg、 Cu 152.3 mg、 Zn 607.7 mg、 B 212.2 mg、 Mo 4.2 mg。其中N、 P、 Ca和S主要向叶片、 假茎和果实分配，K和Mg主要向假茎分配，Fe主要向叶片、 根和球茎分配，Cu主要向假茎和果实分配，Zn和Mo主要向叶片、 假茎和球茎分配，B和Mn主要向假茎和叶片分配。要获得60 t/hm2的产量，每公顷粉蕉需要吸收N 385.6 kg、 P 44.6 kg、 K 1205.1 kg、 Ca 273.3 kg、 Mg 126.6 kg、 S 38.3 kg、 Fe 15.4 kg、 Mn 37.3 kg、 Cu 352.0 g、 Zn 1403.8 g、 B 490.1 g、 Mo 9.6 g。

粉蕉； 香蕉； 营养特性； 矿质元素

Abstract: The aim of this study was to investigate the accumulation and distribution of mineral elements in plantain banana(MusaABBPisangAwak) and establish a reasonable fertilization protocol. Plantain banana was cultured in field and harvested at the fruit maturation stage for analyzing its composition of dry biomass, mineral element contents in different parts. The results show that the total dry biomass of plantain banana is 17.6 kg/plant, and the percentage of leaves is 16.4%, pseudostems, 32.8%; corms, 9.6%; fruits, 37.3%; bunch axles, 1.1% and roots, 2.8%, respectively. The total N, P and K amounts in plantain banana are 167.0, 19.3 and 521.7 g/plant, respectively. The total Ca, Mg and S amounts in plantain banana are 118.3, 54.7 and 16.6 g/plant, respectively, and the total Fe, Mn, Cu, Zn, B and Mo amounts in plantain banana are 6650.5, 16142.9, 152.3, 607.7, 212.2 and 4.2 mg/plant, respectively. N, P, Ca and S are mainly assigned to leaves, pseudostems and fruits, K and Mg to pseudostems, Fe to leaves, roots and corms, Cu mainly to pseudostems and fruits, Zn and Mo to leaves, pseudostems and corms, B and Mn to leaves and pseudostems. To form a yield of 60 t/hm2, N 385.6 kg, P 44.6 kg, K 1205.1 kg, Ca 273.3 kg, Mg 126.6 kg, S 38.3 kg, Fe 15.4 kg, Mn 37.3 kg, Cu 352.0 g, Zn 1403.8 g, B 490.1 g and Mo 9.6 g are needed.

Keywords: plantain banana; banana; nutritional characteristics; mineral element

香蕉为世界四大水果之一，其产量仅次于柑橘列第二[1]。目前，我国是世界上第三大香蕉生产国[2]。我国主要食用香蕉根据其植株形态特征和经济性状，可分成香牙蕉(MusaAAACavendish)、 粉蕉(MusaABBPisangAwak)、 大蕉(MusaABB)、 龙牙蕉(MusaAABSikl)和贡蕉(MusaAAPisangMas)五大类[3]， 目前以香牙蕉(亦简称香蕉)栽培面积最大，而粉蕉、 大蕉、 龙牙蕉和贡蕉则零星分布。粉蕉果型小，外形美观，果皮薄，成熟后呈淡黄色，果肉乳白色，肉质柔滑可口，汁少肉实，味清甜微香，具有很高的营养保健价值，深受人们喜爱[4-5]。近年来，由于粉蕉植株的抗寒性、 抗旱性及抗涝性比香牙蕉强[6]，且其品质好、 产量高、 价格高、 市场潜力大[7]，其种植面积不断扩大。

合理施肥是保证果树高产优质高效的关键技术措施之一，而矿质元素吸收累积与分配特性是指导果树合理施肥的重要参数。张晓玲等对枇杷树[8]、 王泽等对红枣树[9]、 马文娟等对葡萄树[10]、 梁智等对枣树[11]及核桃树[12]、 樊红柱等对苹果树[13-14]、 王建等对猕猴桃树[15]的矿质营养积累和分布特性进行了系统研究。然而，粉蕉由于长期以来均为零星栽培，并未形成相应的栽培技术体系。一直以来，我国有关香蕉科学施肥及其营养特性等方面的研究报道只集中在香牙蕉上[16-18]， 而对粉蕉营养特性的系统研究少见报道。由于对粉蕉矿质营养吸收与分配特点缺乏了解，我国粉蕉生产实践中施肥管理多以巴西蕉作为参照，盲目施肥的问题十分突出，种植技术研究跟不上产业发展的步伐。本试验以广东省粉蕉主产区的主栽品种为材料，对人工栽培过程中粉蕉植株不同器官的物质积累与12种矿质营养元素含量及累积分配特性进行了系统研究，旨在揭示粉蕉对不同矿质元素的需求及吸收特点，为粉蕉的科学施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验在广州市番禺区东涌镇(22.89193°N，113.42944°E)进行。试验蕉园土壤为水稻土，质地为壤质粘土。土壤有机质含量 21.3 g/kg，碱解氮155.9 mg/kg，有效磷29.8 mg/kg，速效钾 192.3 mg/kg，交换性钙 2149.4 mg/kg，交换性镁 479.3 mg/kg，有效硫 282.8 mg/kg，有效铁 380.3 mg/kg，有效锰 216.6 mg/kg，有效锌 10.1 mg/kg，有效铜 9.6 mg/kg，有效硅 147.8 mg/kg，有效硼 0.46 mg/kg，有效钼0.17 mg/kg，pH 5.04。

供试品种为广东省内粉蕉 (MusaABBPisangAwak)主产区的主栽品种“广粉1号”，于2010年10月12日种植试管苗，单畦双行之字形种植，株距1.92 m，行距2.51 m，种植密度2070 plant/hm2。试验粉蕉园面积1.7 hm2，果实产量为53.8 t/hm2。全年施肥量为N 1095.0 kg/hm2，P2O5769.5 kg/hm2，K2O 1122.0 kg/hm2， N ∶P2O5∶K2O=1 ∶0.70 ∶1.02。试验粉蕉施用肥料为尿素、 氯化钾和复合肥(N-P2O5-K2O为20-8-15和15-15-15)。

1.2 粉蕉生物量获取及采样方法

在试验园中选取4株长势基本一致、 无病虫害、 结果正常的丰产粉蕉植株(产量26.0±1.0 kg/plant，株高4.4±0.2 m，茎围80.4±4.0 cm，青叶数10±0片)，在果实成熟期(2012年4月13日)取样，采用彻底刨根、 分解取样的方法。即把每株粉蕉分解为叶片、 假茎、 球茎、 果实、 果轴和根共6个部位，记录各部位生物量，然后均匀采集样品。采集叶片时从主脉处平均切开，取二分之一切碎混匀，四分法取样。采集假茎时先纵切平均分成四份，取对角2份再各纵切成2份，各取二分之一再切成细条后截断取样。采集球茎时先纵切平均分成四份，取对角2份切碎混匀，四分法取样。采集果轴时先纵切平均分成四份，取对角2份切碎混匀。采集果实时取第三梳果指切碎混匀，四分法取样。采集根时将全部根系切碎混匀，四分法取样。

1.3 样本处理及测定方法

植株样本经冲洗、 杀青、 烘干后记录干重，测其含水量并计算各器官干质量，样品粉碎后用于矿质元素含量的分析。

植株各部位样品经H2SO4-H2O2消煮后，氮含量用蒸馏法测定[19]；磷用钼锑抗比色法测定[19]；钾用火焰光度法测定[19]；植株样品经HNO3-HClO4消煮后，钙、镁、铁、锰、铜和锌采用原子吸收分光光度法(LY/T 1270-1999)测定；硫用比浊法测定[19]；硼用姜黄素比色法测定；钼用极谱(催化波)法测定[19]。所有项目均用标准物质GBW07603控制测试质量。

1.4 数据处理

元素累积量=器官干物质量×元素含量

试验数据为4株粉蕉植株的平均值，采用Excel和SAS 9.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 粉蕉植株干物质积累和分配特性

粉蕉植株的总干物质量为17.6 kg/plant，其中叶片占16.4%，假茎占32.8%，球茎占9.6%，果实占37.3%，果轴占1.1%，根占2.8%(图1)。假茎和果实是粉蕉的干物质主要积累部位。叶片是植株的光合器官，也是营养物质的消耗器官，而果实是光合产物的分配器官。粉蕉叶片干物质与果实干物质的比值为1 ∶2.28，与猕猴桃树[15]、 枣树[11]、 核桃树[12]相比，粉蕉叶片干物质与果实干物质的比值较高，说明粉蕉光合经济产出率较高。

图1 粉蕉各部位干物质的分布Fig.1 Dry matter accumulation in different organs of plantain banana

2.2 粉蕉不同部位矿质元素含量

同一矿质营养元素在粉蕉不同部位的含量存在显著差异(表1)。叶片中N含量最高，果轴次之。P、 S均以果轴含量最高，叶片次之。K以果轴含量最高，球茎和根次之。根中Cu含量最高，果轴最低。叶片和根中的Ca含量最高，叶片和球茎的Mg含量最高，根中的Fe含量最高，Mn以叶片含量最高，Zn以球茎含量最高，B以叶片和果轴含量最高，Mo以果轴含量最高。N、 K、 Ca、 Mg、 S、 Fe、 Mn、 Zn、 B和Mo均以果实含量最低。

不同矿质营养元素在植株同一部位的含量存在差异。叶片中各矿质营养元素含量的大小顺序为N>K>Ca>Mg>Mn>S>P>Fe>Zn>B>Cu>Mo；假茎为 K>N>Ca>Mg> S、 P>Mn>Fe>Zn>B>Cu>Mo；球茎为 K>N>Ca>Mg>S>P>Fe>Mn>Zn>B>Cu>Mo；果实为 K>N>Ca>P>Mg>S>Fe>Mn>Zn>Cu>B>Mo；果轴为 K>N>Ca>P>S>Mg>Mn>Fe>Zn>B>Cu>Mo；根为 K>Ca>N>Mg>Fe>S>P>Mn>Zn>B>Cu>Mo。叶片中以N含量最高，其次为K、 Ca、 Mg。假茎、 球茎、 果实及果轴均以K含量最高，N、 Ca次之。根中以K含量最高，其次为Ca、 N、 Mg。各部位均以Mo含量最低。

2.3 粉蕉矿质元素累积特性

表2显示，粉蕉平均每株吸收N 167.0 g、 P 19.3 g、 K 521.7 g、 Ca 118.3 g、 Mg 54.7 g、 S 16.6 g、 Fe 6650.5 mg、 Mn 16142.9 mg、 Cu 152.3 mg、 Zn 607.7 mg、 B 212.2 mg、 Mo 4.2 mg，N、 P、 K、 Ca、 Mg、 S吸收比例为1 ∶0.12 ∶3.12 ∶0.71 ∶0.33 ∶0.10。在大中量元素中，以K吸收最多，N、 Ca、 Mg次之，P和S吸收最少。在微量元素中，以Mn吸收最多，仅略低于S，其次为Fe、 Zn、 B、 Cu，Mo吸收极少。因此，粉蕉对矿质营养元素的需求大小顺序为K>N>Ca>Mg>P>S>Mn>Fe>Zn>B>Cu>Mo。在粉蕉成熟期，收获果穗(果实+果轴)带走的养分量占全株养分吸收量的比例为N 24.4%、 P 38.3%、 K 21.5%、 Ca 24.9%、 Mg 10.8%、 S 22.9%、 Fe 9.5%、 Mn 4.5%、 Cu 34.5%、 Zn 16.4%、 B 13.2%、 Mo 21.4%，其余大部分养分留在残株上。在本试验条件下，粉蕉平均每株产量为26 kg，要获得60 t/hm2的高产，需要吸收的总养分量每公顷为N 385.6 kg、 P 44.6 kg、 K 1205.1kg、 Ca 273.3 kg、 Mg 126.6 kg、 S 38.3 kg、 Fe 15.4 kg、 Mn 37.3 kg、 Cu 352.0 g、 Zn 1403.8 g、 B 490.1 g、 Mo 9.6 g。 地上部及球茎需要吸收的养分量为N 374.4 kg、 P 43.9 kg、 K 1146.1 kg、 Ca 260.9 kg、 Mg 121.8 kg、 S 37.3 kg、 Fe 11.6 kg、 Mn 36.9 kg、 Cu 340.2 g、 Zn 1368.9 g、 B 470.2 g和Mo 9.0 g。收获果穗带走的各养分量占地上部及球茎该养分总吸收量的比例为： N 25.2%、 P 39.2%、 K 22.6%、 Ca 26.1%、 Mg 11.3%、 S 23.6%、 Fe 12.6%、 Mn 4.5%、 Cu 35.7%、 Zn 16.8%、 B 13.8%、 Mo 22.1%。

2.4 粉蕉不同部位矿质元素分配特性

从矿质营养元素在粉蕉植株不同部位的分布情况看，不同矿质营养元素的分配模式存在较大差别(图2)。N、 P、 Ca和S主要向叶片、 假茎和果实分配，N分配率分别为35.7%、 27.9%和22.9%，P分别为25.9%、 26.8%和35.3%，Ca分别为27.2%、 35.1%和23.7%，S分别为32.5%、 30.6%和19.8%。

K主要向假茎分配， 分配率高达47.7%；其次是向果实和球茎分配，分配率分别为18.6%和17.0%。Mg主要向假茎分配，其次向叶片、 球茎分配，分配率依次为42.1%、 25.8%和17.4%。Fe主要向叶片分配，分配率为35.3%；其次向根，分配率为24.7%；再次向球茎、 假茎和果实分配，而果轴中分配极少。Mn主要向叶片分配，分配率高达54.0%；其次向假茎分配，分配率为33.5%。Cu主要向假茎和果实分配，分配率分别为35.2%和33.9%。Zn、 Mo主要向叶片、 假茎和球茎分配，Zn的分配率分别为23.6%、 23.5%和34.0%，Mo分别为24.9%、 25.9%和22.3%。B主要向假茎和叶片分配，分配率分别为40.1%和29.5%。所有矿质营养元素在果轴中的分配率均很低。除了Fe之外，其它矿质营养元素在根中的分配率也很低。

表1 粉蕉不同部位矿质元素含量

注(Note): 同行数据后不同字母表示差异达5%显著水平Different letters within each line mean significant differences at the 5% level.

表2 粉蕉不同器官矿质营养元素累积量

注(Note): 同行数据后不同字母表示差异达5%显著水平Different letters within each line mean significant differences at the 5% level.

图2 粉蕉不同部位矿质营养元素分配率Fig.2 Distribution rates of mineral elements in different organs of plantain banana

3 讨论与结论

植株养分吸收积累是产量形成的基础，是合理施肥的重要依据。香蕉是常绿草本果树，只要温度适宜一年四季都可以生长发育，且生长快、 株型高大，因此需肥量较大。在本试验条件下，要获得60 t/hm2的较高产量，粉蕉地上部及球茎每公顷需要吸收N 374.4 kg、 P 43.9 kg、 K 1146.1 kg、 Ca 260.9 kg、 Mg 121.8 kg、 S 37.3 kg、 Fe 11.6 kg、 Mn 36.9 kg、 Cu 340.2 g、 Zn 1368.9 g、 B 470.2 g、 Mo 9.0 g。姚丽贤等[17]研究表明，在土壤肥力中等条件下，为获得60 t/hm2的高产，巴西蕉地上部及球茎需要吸收N 275.3 kg、 P 24.6 kg、 K 900.0 kg、 Ca 151.2 kg、 Mg 73.2 kg、 S 23.9 kg、 Fe 2091.7 g、 Mn 2910.6 g、 B 228.6 g和Zn 435.6 g。与之相比，粉蕉对N、 P、 K、 Ca、 Mg、 S、 Fe、 Mn、 Zn、 B表现出更强的吸收、 积累能力。粉蕉比巴西蕉建成果实产量的养分利用效率低，是一种养分投入多、 营养利用效率相对较低的香蕉。因此，合理供给足量的矿质营养对保证粉蕉高产具有重要作用，如何根据粉蕉的需肥特性，进一步提高其肥料利用率，是栽培粉蕉的技术关键，也是粉蕉高效栽培亟待解决的问题。

矿质营养元素累积分配特性是指导果树合理施肥的重要参数。本研究表明，粉蕉的养分吸收比例为N ∶P ∶K ∶Ca ∶Mg ∶S=1 ∶0.12 ∶3.12 ∶0.71 ∶0.33 ∶0.10，这与其它果树[9, 11-12]有较大差别，与巴西蕉[17]类似，K素吸收累积最多，N素次之，其次为Ca、 Mg，P和S吸收累积相对较少。K是糖酵解过程中的重要活化剂，影响碳水化合物的合成和运输，还参与植株单糖磷酸化的过程。因此，K素供应充足会使植物体内各器官中蔗糖、 淀粉等含量增加[20]，促进碳水化合物向果实的运输，从而提高产量。收获粉蕉果穗带走的N占地上部及球茎总吸N量的25.2%，P 占39.2%，K占22.6%，Ca占26.1%，Mg占11.3%，S占23.6%，Fe占12.6%，Mn占4.5%，Cu占35.7%，Zn占16.8%，B占13.8%，Mo占22.1%。而巴西蕉地上部及球茎吸收累积的N 38.7%、 P 55.3%、 K 33.4%、 Ca 8.1%、 Mg 17.7%、 S 31.8%、 Fe 2.1%、 Mn 16.5%、 Zn 21.2%及B 38.2%被果穗带走。这表明与巴西蕉相比，粉蕉植株随商品果穗带走的N、 P、 K、 Ca、 Mg、 Mn、 Zn及B素较少。因此，在生产实践中，收获果穗后，健康的粉蕉残株和茎叶更应就地还田或堆制成有机肥还田，以实现养分的循环利用。

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Absorption,accumulationanddistributionofmineralelementsinplantainbanana

YANG Bao-mei1, YAO Li-xian1, LI Guo-liang1, ZHOU Chang-min1, HE Zhao-huan1, TU Shi-hua2

(1KeyLaboratoryofPlantNutritionandFertilizerinSouthRegion,MinistryofAgriculture/InstituteofAgriculturalResourcesandEnvironment,GuangdongAcademyofAgriculturalSciences/GuangdongKeyLaboratoryofNutrientCyclingandFarmlandConservation,Guangzhou510640,China; 2ChengduOfficeofInternationalPlantNutritionInstitute,Chengdu610066,China)

2013-03-28接受日期2013-08-15

国际植物营养研究所(IPNI)项目；广东省省级农用地测土配方施肥专项(粤财农[2010]519号，粤财农[2011]320号)资助。

杨苞梅(1983—)，女，江西余干人，硕士，助理研究员，主要从事植物营养与生理研究。E-mail: yangbaomei163@163.com

S668.1.601

A

1008-505X(2013)06-1471-06