碱性长效缓释氮肥对蕉园土壤 pH 和香蕉氮肥利用效率的影响

郭春铭，刘卫军，樊小林

（华南农业大学资源与环境学院/广东高校环境友好型肥料工程技术研究中心，广州 510642 ）

碱性长效缓释氮肥对蕉园土壤 pH 和香蕉氮肥利用效率的影响

郭春铭，刘卫军，樊小林*

（华南农业大学资源与环境学院/广东高校环境友好型肥料工程技术研究中心，广州 510642 ）

【目的】近年来由于超量施用化肥导致蕉园土壤严重酸化，土壤生产力逐年明显下降，香蕉产量骤降，传统产区栽培面积锐减。为此本试验在超高密度栽培条件下，以碱性长效缓释氮肥 (ALNF，N 22%) 作为供试肥料，研究其降低土壤酸度的效果及对香蕉产量和氮肥利用率的影响，并进一步探讨肥料的碱性能否造成氮素的损失。【方法】本研究包括两个试验，分别为肥料种类和肥料用量对比试验，香蕉栽培密度均为 3333 plant/hm2。试验1 为碱性长效缓释肥料 (ALNF)、控释配方 BB 肥料 (CRFBB)、常规肥料 (CCF) 三因素对比试验，以无氮处理(CK) 为对照。试验 2 为完全 ALNF (N 337.5 g/plant)，ALNF + 60 g 尿素 N (ACF1, 397.5 g/plant)，ALNF + 90 g 尿素 N (ACF2，427.5 g/plant)，以不施氮肥 (CK) 为对照。 【结果】超高密度栽培条件下，ALNF 处理收获期土壤pH 值分别比 CRFBB、CCF、CK、ACF1 和 ACF2 处理提高了 1.2、1.2、1.1、0.6 和 0.3 个单位。ALNF 和 CRFBB处理香蕉单株产量分别比 CCF 处理增加了 43.4% 和 35.1%，ALNF 和 ACF1 处理香蕉单株产量分别比 ACF2 增加了 50.6% 和 40.0%。就氮素平衡而言，CRFBB和 ALNF 处理作物携出氮量分别比 CCF 处理提高了 48.9% 和24.8%；CCF 的氮素表观损失量最多，是 ALNF 处理的 2.3 倍；ALNF 处理的土壤氮素残留量最多，分别是CRFBB、CCF 处理的 1.6 倍、2.4 倍；ALNF 处理香蕉的携氮量分别比 ACF1、ACF2 处理提高了 5.0%、31.9%，土壤残留氮量增加了 60.8%、162.6%，ALNF 的氮素表观损失最少，并随着尿素添加量的增加而增加，ALNF 处理的氮素表观损失量仅为 ACF2 的 1/4。CRFBB和 ALNF 处理的氮肥利用率分别比 CCF 的提高了 66.7%、33.7%，ALNF 处理比 ACF1、ACF2 处理提高了 27.8%、87.7%，ACF1 处理的比 ACF2 处理提高了 46.9%。【结论】碱性长效缓释氮肥能够显著降低土壤酸度，土壤 pH 提高了 0.3～1.2 个单位，提高香蕉产量 35%～50%，增加香蕉氮素吸收量 24%～50%，增加土壤氮素残留量，减少氮素表观损失，提高氮肥利用率 27%～67%。单独施用碱性长效缓释氮肥不会造成氮素损失，但是碱性长效缓释氮肥与尿素混合使用会造成氮素损失并降低氮肥利用率。

碱性长效缓释氮肥；土壤 pH 值；产量；氮素平衡；氮素利用率

自上个世纪 90 年代以来，我国香蕉产业遭受尖孢镰刀菌四号生理小种即巴拿马病菌 (俗称香蕉枯萎病) 的肆虐，栽培面积快速递减，特别是 2008 年以来香蕉原产地珠江三角洲等地已不再适宜香蕉栽培；2011 年以来，香蕉枯萎病爆发致使广东、广西、海南、云南等香蕉主栽区种植面积大幅度减少[1]。故此，如何促使香蕉健康生长和维持香蕉高产稳产已经成为香蕉产业当务之急。

香蕉喜水喜肥，大量的研究结果表明，香蕉产量与单位面积施氮量有关，国外研究表明[2]，每公顷施氮量为 483 kg，相当于常规栽培密度下，每株香蕉的施氮量为 200～260 g (1800～2400 plant/hm2) 时能够显著促进香蕉干物质累积；国内研究表明，每株香蕉的施氮量已经高达 440～580 g[3]。施氮量远大于最佳产量施肥量[4–5]。香蕉同其他作物一样，长期大量施用氮肥导致蕉园土壤酸化[6]，而土壤酸化恰恰是巴拿马病发生的直接原因[7]。既要保障供给香蕉足够多的氮素养分，又要保障施肥不会导致土壤酸化，缓控释肥料在香蕉生产中得到了广泛施用。曹明等[4]、刘延涛等[8]、丁文[9]研究认为，施用缓控释肥料能明显提高香蕉的产量，并研究确定了最适控释氮钾的比例。也有研究报道，通过施用生物有机肥[10–11]，并套种韭菜以及合理施肥[13–16]能够改良病区蕉园土壤微生物环境，培肥土壤及提高土壤生产力，降低枯萎病的发生，进而促进香蕉生长和提高香蕉产量。培育抗病品种也是抵御香蕉枯萎病发生的措施之一[17–18]。

在巴拿马病害肆虐和栽培面积锐减的形势下，笔者认为除了上述措施外，通过施用碱性肥料提高土壤 pH 和增加香蕉栽培密度提高单位面积产量是解决问题的根本途径。李进等研究表明，以碱性长效肥料代替常规肥料，能明显地抑制香蕉枯萎病的发生[19–20]。丰峰等[21]认为香蕉单位面积产量随种植密度的增加而增加，种植密度增加到 3125 plant/hm2时，单位面积产量最高。王艳琼等[22]研究结果表明，香蕉种植密度为 3333 plant/hm2时，香蕉单位面积的产量最高。尽管碱性肥料能够明显提高土壤 pH 值而抑制尖孢镰刀菌萌发，但是碱性势必会引起人们对氮素损失的担忧；其在高密度和施肥量大的栽培条件下是否仍然能够发挥其增产和抗病的效果也是值得进一步研究和探讨。因此，本研究以碱性长效缓释氮肥 (ALNF) 为供试肥料，在 3333 plant/hm2超高栽培密度下，开展了肥料种类和肥料用量对比试验，研究了 ALNF 对香蕉产量、氮肥利用率及氮素损失的影响，以期为在超高栽培密度下施用碱性肥料促进香蕉健康生长和高产稳产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验地位于广东省华南农业大学试验农场(23°16' N，113°36' E)。试验地土壤为赤红壤，pH 值为 5.0、有机质为 12.6 g/kg、全氮为 0.5 g/kg、速效氮 Nmin 为 23.9 mg/kg、速效磷 30.3 mg/kg、速效钾285.4 mg/kg。试验地前茬作物为香蕉，试验前翻耕匀地。

供试香蕉品种为广东主栽的巴西蕉 (Musa AAA Giant Cavendish cv. Brazil) 组培苗，经过假植培育至20 叶期，其农学性状如下：苗龄 20 叶，最大叶长61.8 cm，最大叶宽 29.8 cm，假茎直径 4.8 cm。

供试的常规肥料 (CCF) 分别为含氮 (N) 46.0% 的尿素、含磷 (P2O5) 12.0% 的过磷酸钙、含钾 (K2O) 60.0% 的氯化钾；控释配方肥 (CRFBB) 中的控释尿素为含 N 44.0%、肥效期 3～4 个月，控释氯化钾为含K2O 57%、肥效期 3～4 个月，控释氮、钾分别占总氮的 20%、总钾的 20%；碱性复合肥 (ALNF) 是以羟基脲为原料合成的含氮 (N) 22.0% 的碱性氮磷钾复合肥。ALNF 水肥比为 100∶1 时溶液 pH 为 8.0。

试验于 2014 年 7 月～2015 年 6 月进行。种植密度为是 1.5 m × 2.0 m，即 3333 plant/hm2超高密度。香蕉日常管理中用滴灌浇水，并定期打药预防病虫害，及时除草保证田间无杂草丛生，香蕉抽蕾后进行抹花套袋，待果实成熟度达 7 到 8 成熟时采收。

1.2 试验方法

试验 1，肥料种类对比试验 试验为三因素对比试验，试验因素分别是碱性长效缓释肥料 (ALNF)、控释配方 BB 肥料 (CRFBB)、常规肥料 (CCF) 三类肥料，以无氮处理 (CK) 为对照，共计 4 个处理，每个处理重复 3 次，每个重复 10 株香蕉，小区间用塑料薄膜隔离，设保护行，避免边际效应。收获期每个小区选取中间无干扰的一株为分析植株，单株为一个重复；产量为每株实收计产结果去掉最高和最低单株后的平均产量。每个处理氮、磷、钾施用量相同，即每株香蕉整个生育期内施氮 (N)、磷 (P2O5)、钾 (K2O) 总量分别为 337.5 g、157.5 g、577.5 g。香蕉移栽后 7 天第一次追肥，以后每隔 22 天追施一次。施肥方式为条形沟轮换施肥法。所有处理在旺盛生长期补充硫酸镁 100 g/plant，硫酸锌 50 g/plant。香蕉生长期各个阶段的氮磷钾分配量见表 1。

表1 香蕉关键生育期 N–P2O5–K2O 施用比例 (%)Table 1 N–P2O–K2O application ratios at the banana key growth periods

试验 2，肥料用量对比试验 考虑到碱性肥料的碱性可能会造成土壤氮素的损失，故此设计了 ALNF增施尿素的试验。试验设 ALNF (337.5 g/plant)，ALNF + 60 g 尿素 N (ACF1，N 397.5 g/plant)，ALNF + 90 g 尿素 N (ACF2，N 427.5 g/plant)，以无氮处理(CK) 为对照，共计 4 个处理，每个处理的磷、钾施用量相等，分别为 157.5 g/plant、577.5 g/plant，每个处理重复 3 次，每个重复 10 株香蕉，小区间用塑料薄膜隔离，设保护行。收获期每个处理选取中间无干扰的一株为分析植株，单株为一个重复，每个处理共 3 个重复；产量为每株实收计产结果去掉最高和最低单株后的平均产量。施肥方法同试验1。香蕉生长期各个阶段的氮、磷、钾分配量见表 1。

1.3 测定方法及样品采集

土壤 pH 采用水土比 2.5∶1 pH 计法测定；土壤有机质采用重铬酸钾外加热法测定；土壤全氮采用浓硫酸混合加速剂消煮，连续流动分析仪测定；土壤 Nmin 采用 CaCl2浸提，连续流动分析仪测定；土壤速效磷采用 NH4F–HCl 浸提，钼锑抗比色法测定；土壤速效钾采用 NH4OAc 浸提—火焰光度法测定；植株氮含量采用 H2SO4–H2O2消煮，连续流动分析仪测定[23]。

香蕉施肥期每隔 15 天通过三点采样法取土样，垂直取香蕉植株周围 30 cm 范围内表层 20 cm 深的土壤，每个取样点取土量一致，混合均匀后收集于塑料封口袋中，即刻带回实验室，去掉植物根系及石块，风干后过 0.85 mm 筛，测定土壤 pH。收获期采集蕉园土壤样品，在香蕉主茎外 30 cm 范围内采集地表以下 20 cm 深的土壤，每株采集 3 钻土壤混合均匀，分别在 3 株香蕉的主茎外 30 cm 内采集土壤样品。单株为一重复。

1.4 数据处理与分析

氮肥利用率 (Nitrogen use efficiency, NUE) = (施氮区植株总吸氮量 – 不施氮区植株总吸氮量) /施氮量 × 100%

氮素总输入量 (kg/hm2) = 作物携出氮总量 + 土壤残留氮总量 + 表观损失氮总量

采用 SPSS20.0 和 EXCEL2007 软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 碱性长效缓释氮肥对香蕉园土壤 pH 的影响

图1表明，香蕉整个生长过程中，ALNF 处理的土壤 pH 均显著高于 CCF 和 CK 处理。ALNF 处理土壤 pH 从施肥前 5.0 提高到了收获期的 5.5，而CRFBB、CCF 处理和 CK 处理土壤 pH 比原始土壤 pH分别降低了 0.7、0.7、0.6 个单位，说明 CCF 处理能够导致土壤 pH 降低，而 ALNF 处理则可以提高土壤pH 值 。由图 2 可见，在香蕉整个生育期中，ALNF处理土壤 pH 均显著高于 ACF1、ACF2 和 CK 处理，收获期 ALNF 处理土壤 pH 比 ACF1、ACF2、CK 处理分别提高了 0.6、0.3 和 1.1 个单位。ACF2 处理土壤的 pH 比原始土壤 pH 提高了 0.2 个单位，而 ACF1、CK 处理土壤 pH 比原始土壤分别降低了 0.1、0.6 个单位，说明在碱性肥料的基础上增施尿素仍会降低土壤 pH 值，即导致土壤酸化。ACF1 和 ACF2 处理土壤 pH 均低于 ALNF处理，但是 ACF2 处理土壤 pH 略高于 ACF1 处理的的可能原因是尿素在土壤尿酶作用下发生水解，水解氨化后引起的氨挥发，能够提高土壤的 pH，恰巧采样期可能正值两处理的氨化期，因此 ACF2 处理土壤 pH 比ACF1 处理的高。由此可见，在超高密度栽培条件下，施用 ALNF 在供给香蕉营养的同时，能够改良土壤酸性，与常规肥料混合使用时，能够防止常规肥料带来的土壤进一步酸化，为香蕉健康生长提供适宜的土壤环境。

图1 肥料种类对土壤 pH 的影响Fig.1 Effect of fertilizer types on soil pH

图2 肥料用量对土壤 pH 的影响Fig.2 Effect of fertilizer dosages on soil pH

图3 肥料种类对香蕉单株产量的影响Fig.3 Effect of fertilizer types on single plant yield

2.2 碱性长效缓释氮肥对香蕉产量的影响

由图 3 可知，与常规肥料处理比较，CRFBB和ALNF 处理均明显增加香蕉单株产量，比 CCF 处理分别增产了 43.4%、35.1%，但 CRFBB和 ALNF 处理间无差异。可见，在超高密度栽培条件下，ALNF 和 CRFBB处理较 CCF 处理均有利于促进香蕉增产，其主要原因是 ALNF 具有长效缓释效果，CRFBB就是长效缓释肥料，二者能够缓慢释放养分，最大限度的满足香蕉对养分的需求。而常规肥料容易淋洗流失，不能持久的供应作物养分，与长效肥料相比香蕉产量偏低。由图 4 可知，ALNF 与 ACF1 处理香蕉单株产量无明显差异，但是都明显大于 ACF2 处理的单产，分别增产了 50.6% 和 40.0%。可见，在使用碱性肥料的基础上，增施尿素 20% 并没有增加香蕉产量，而再增施 30% 的尿素时反而降低了香蕉的产量。其可能原因是 ALNF 与尿素配施后反而促进氮素损失，但是原因究竟如何有待于进一步研究。在此收获期，CK 还没有抽蕾，即无果实产量。

图4 肥料用量对香蕉单株产量的影响Fig.4 Effect of fertilizer dosages on single plant yield

2.3 碱性长效缓释氮肥对蕉园土壤氮素平衡的影响

表 2 结果表明，超密度栽培条件下，三种肥料香蕉的携氮量、土壤残留氮量以及氮素表观损失量均有明显的差异。CRFBB和 ALNF 处理有利于氮素的作物吸收利用，分别比 CCF 提高了 48.9% 和 24.8%；CCF 处理的氮素表观损失最多，ALNF 处理的最少，前者是后者的 2.3 倍；ALNF 处理的土壤氮素残留量最多，分别是 CRFBB、CCF 处理的 1.6 倍和 2.4倍，差异极显著。由此可以肯定，在超高密度栽培条件下，使用碱性长效氮肥有利于香蕉氮素的吸收利用和土壤保存，从而减少氮素的损失。ALNF 添加尿素处理结果一致表现为香蕉的携氮量和土壤残留氮量均是 ALNF ＞ ACF1 ＞ ACF2，ALNF 处理香蕉的携氮量分别比 ACF1、ACF2 处理提高了 5.0%、31.9%，土壤残留氮量增加了 60.8%、162.6%，处理间差异显著。ALNF 处理的氮素表观损失最少，而随着尿素添加量的增加而增加，ALNF 处理的氮素表观损失量仅为其增加 30% 尿素处理的 1/4 (表 3)。可以认为，碱性长效氮肥单独使用，即使在超高栽培密度下，都比其再添加尿素处理的氮素吸收利用量多、土壤保留量多、损失量少。

综上所述，ALNF 和 CRFBB有利于香蕉对氮素的吸收利用，单独施用碱性长效氮肥比其增施尿素更有利于香蕉对氮素的吸收利用，可丰富土壤氮库，降低氮素损失。

表2 肥料种类对蕉园土壤氮素平衡的影响Table 2 Effect of fertilizer types on nitrogen balance in banana orchards

表3 肥料用量对蕉园土壤氮素平衡的影响Table 3 Effect of fertilizer dosages on nitrogen balance in banana orchards

2.4 碱性长效缓释氮肥对香蕉氮素养分利用率的影响

从图 5 可知，在超高密度栽培条件下，肥料处理间氮肥利用率差异显著，依次是 CRFBB＞ALNF ＞ CCF，CRFBB和 ALNF 处理的氮肥利用率分别比 CCF 处理提高了 66.7% 和 33.7%。可见，与常规肥料比较，施用控释配方肥和碱性长效缓释氮肥有利于提高香蕉氮肥利用率。从图 6 可知，ALNF 处理的香蕉氮肥利用率分别比 ACF1、ACF2 处理提高了 27.8%、87.7%，ACF1 处理比 ACF2 处理提高了46.9%，处理间达显著性差异。由试验结果可以肯定，ALNF 单独施用更有利于香蕉对氮素的吸收利用和提高氮肥利用率。

图5 肥料种类对香蕉氮肥利用率的影响Fig.5 Effect of fertilizer types on the nitrogen use efficiency of banana

图6 肥料用量对香蕉氮肥利用率的影响Fig.6 Effect of fertilizer dosages on the nitrogen use efficiency of banana

3 讨论

3.1 碱性长效缓释氮肥的作用机理

近 40 年来，施用化肥对于我国粮食安全起到了巨大的作用，肥料对粮食增产的贡献率在 40%～50%。与此同时，大量施用和不合理施用化肥已经导致土壤严重酸化，据Guo等[6]对我国主要农田土壤 pH 值20 年的变化研究发现，我国农田土壤 pH 平均下降了约 0.5 个单位，相当于土壤酸量在原有基础上增加了 2.2 倍，其中，经济作物体系土壤酸化比粮食作物体系更为严重。土壤酸化已经引起了一系列问题，其中引人关注的是天然酸化导致土壤重金属活化及其污染，例如镉大米事件[24]；土壤酸化导致土壤微生物多样性失衡，土传病害加剧，例如香蕉的巴拿马病害肆虐[25]。究其原因是大量施用化肥，特别是氮肥(在我国的化肥中约占 66%)，大多是物理酸性或生理酸性肥料。因此，在化肥仍然是作物高产不可缺失的农业生产资料的栽培条件下，既能供给氮磷钾，又呈碱性的肥料在当今农业生产中尤为重要和实用。碱性肥料改良土壤酸性已是不争的事实，但是碱性能够造成土壤或肥料氮素的损失也是一个难题。ALNF 是基于缓释氮制造技术的一种介质为碱性的氮肥，其中的氮素为羟基脲，即尿素的改性产品，它即使在强碱性环境中也是稳定的有机氮素，与磷钾复合可制成含氮量 22% 以上的氮磷钾复合肥或氮钾复合肥，故此可以取代普通的酸性氮磷钾复合肥或氮钾复合肥。ALNF 的 100 倍稀释液的 pH 仍可高达 8 左右。在日常的施肥农事操作过程中，如果用 ALNF 取代常规化肥，那么就可以利用肥料的碱性中和土壤酸性。由于目前南方土壤的 pH 大多都在 5～6，故此施用该肥料后不会发生因土壤 pH 急剧升高而造成的危害。在大田施用碱性肥料后，土壤 pH 在一周以后几乎被土壤的潜在酸完全中和，本研究证明在香蕉大田生长的 10 个月时间内，连续施用该碱性肥料，土壤 pH 才提高了 0.5 个单位，而且施肥量远大于大田粮食作物的施肥量。据此可以推测，在大田粮食作物中施用该碱性肥料，连续施用5～10 年土壤 pH 可望恢复到中性。土壤酸性得到改良的同时就是根治土壤微生物多样性失调之际。本课题组前期的研究结果表明，在发病蕉园施用 ALNF能够促进香蕉增产，同时碱性肥料又可以提高土壤pH 值，降低香蕉发病率[1]；李进等[19]进一步研究结果表明，碱性肥料有利于香蕉生物量的累积，同时能够降低土壤中的真菌数量，提高土壤 pH，降低FOC 数量、香蕉枯萎病发病率、病情指数；张亮亮[26]的研究结果表明，碱性肥料不仅能够提高稻谷的千粒重，而且能够明显的改良土壤酸性而降低稻米的镉含量。当然，如果碱性肥料与尿素等氮肥混合使用，反而会导致尿素中氮的损失。本研究结果表明，ALNF 与附加其含氮量 30% 的尿素混合使用，氮素的表观损失量增加了 3 倍。其可能原因是 ALNF的碱性造成尿素氮的直接挥发损失，另外也可能是碱性肥料中添加尿素后，诱导了肥料氮的挥发，但是需要进一步验证。ALNF 处理在提高土壤 pH 的同时，还能明显的增加香蕉单株产量，单株产量最高提高了 8.8 kg/plant，说明 ALNF 在超高密度栽培条件下，不仅有利于降低土壤酸化，而且是可促进香蕉高产和抵御巴拿马病的最佳肥料。

3.2 碱性长效缓释氮肥对土壤氮素平衡的影响

作物生长期氮素平衡的重点应该是如何促进作物的氮素吸收利用或携出，而减少氮素的表观损失。碱性肥料是否在这两个方面均有优势是其推广应用的关键所在。如上所述，ALNF 是基于长效氮制造的肥料，因此它和其它缓释控释氮肥一样能够增产。有研究结果表明，控释肥料可提高玉米产量和氮肥利用率[27]，Gao 等[28]认为连续两年施用缓/控释肥料能够显著的提高马铃薯的氮肥利用率，比常规肥料第一年增产 8.8%～19.9%，第二年增产 14.4%～26.5%。李云春等[29]认为控释肥料在减量 25% 氮时，依然能够显著促进水稻产量，且控释肥料处理水稻的地上部氮含量显著增加，氮肥利用率较常规肥料增幅为17.1%～34.1%。Geng 等[30]认为与常规肥料相比，施用缓/控释肥料的水稻和油菜产量显著提高了6.1%～8.2% 和 6.3%～15.5%，氮肥利用率提高了 15.4%～38.4%，年利润率增加了 16.0%～20.8%。李玥等[31]研究结果表明，采用树脂包膜缓控释氮肥显著地促进杂交稻氮素的吸收利用，提高作物产量。汪强等[32]研究结果表明，施用包膜缓控释肥料与尿素基施相比，促进小麦增产 10.0%～11.2%。本研究结果表明，ALNF 处理同 CRFBB处理其氮素香蕉携出量和氮肥利用率均明显大于 CCF 处理。ALNF 处理的氮肥利用率比 CCF 处理显著提高了 33.7%。ALNF 单独施用时，其碱性对于土壤氮库的氮素无影响，反而会丰富土壤氮库含量，这为下季作物的生长发育提供了充足的养分，表现为 ALNF 处理的土壤残留氮量最高，表观损失量最低。可见，ALNF 不仅能够改良土壤 pH、提高作物产量和提高氮素利用率，而且还能增加土壤氮素储量。其原因在于 ALNF 的氮素转化成长效氮，本身的氮素在碱性条件下是稳定的。当然，当 ALNF 与尿素混合使用时，其碱性能够造成氮素的损失。因此，ALNF 不宜于与常规氮肥混合使用，而其单独施用具有明显的氮素高效与减少土壤氮素损失的效果。

4 结论

1) 超高密度种植香蕉的栽培模式下，施用碱性长效缓释氮肥能够显著的提高土壤 pH 值，改良土壤酸性。

2) 施用碱性长效缓释氮肥能够显著提高香蕉产量，增加香蕉的氮素吸收利用率，增加土壤氮库储量，减少氮素的表观损失量。

3) 单独施用碱性长效缓释氮肥不会造成氮素的损失，而碱性肥料与尿素混合使用会导致氮素损失，且损失量随混合量增大而增加。

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Effect of alkaline slow release nitrogen fertilizer on soil pH and nitrogen use efficiency of banana

GUO Chun-ming, LIU Wei-jun, FAN Xiao-lin*
( College of Natural Resource and Environment Science, South China Agriculture University/R&D Center of Environment Friendly Fertilizer Science and Technology of Guangdong Provincial University, Guangzhou 510642, China )

【Objectives】Long term and over use of chemical fertilizers has resulted in soil acidification in banana orchards and decline of banana yield and quality. A new type of chemical fertilizer, alkaline slow release nitrogen fertilizer (ALNF，N22%), has been prepared. The purpose of the paper was to study effects of ALNF application on soil pH value, banana yield, nitrogen use efficiency (NUE) and nitrogen losses in the soil.【Methods】 Two field experiments were conducted in banana orchard, one was fertilizer type and the other wasdosage comparison experiments. The fertilizer types experiment had four treatments: alkaline slow release fertilizer (ALNF), controlled release fertilizer blend (CRFBB), conventional fertilizer (CCF) and no nitrogen treatment (CK). The ALNF dosage experiment included following four treatments: completely ALNF (N 337.5 g/plant), ALNF+60 g N from urea (ACF1, 397.5 g/plant), ALNF+90 g N from urea (ACF2, 427.5 g/plant) and no nitrogen control (CK). 【Results】 Soil pH value was increased by 1.2, 1.2, 1.1, 0.6 and 0.3 units in the ALNF treatment compared to the CRFBB, CCF, CK, ACF1 and ACF2 treatments separately under the super high density cultivation of banana. The banana fruit yields per plant in the ALNF and CRFBBtreatments were increased significantly by 43.4% and 35.1% compared to that in the CCF treatment. The yields of the ALNF and ACF1 treatments were 50.6% and 40.0% greater than that of the ACF2 treatment. In the N balance, the nitrogen uptakes by CRFBBand ALNF treated banana plants were 48.9% and 24.8% higher than that by the CCF treated plants individually. The highest apparent loss of N was observed in the CCF treatment which was about 2.3 times of that in ALNF treatment. The highest amount of soil nitrogen residual was found in the ALNF treatment, which was about 1.6 and 2.4 times of those in CRFBBand CCF respectively. The nitrogen absorption by banana in ALNF was 5.0% and 31.9% higher than those of ACF1 and ACF2 individually, while the soil N residual was increased by 60.8% and 162.6%. The nitrogen apparent loss of the ALNF treatment was about one quarter of ACF2. The NUEs of the CRFBBand ALNF treatments were increased by 66.7% and 33.7% in comparison with CCF individually (P ＜0.05). The NUE of ALNF treated banana was 27.8% and 87.7% greater than those of ACF1 and ACF2 treated banana. The NUE of ACF1 treated banana was 46.9% bigger than ACF2 treated one. 【Conclusions】Alkaline slow release nitrogen fertilizer was proved to be able to increase soil pH values from 0.3 to 1.2 units, to increase banana yields by 35% to 50%, to raise nitrogen uptakes by 24% to 50%, to enlarge N deposit in soil, to decrease nitrogen apparent loss in soil and to increase NUEs by 27% to 67%. Application of ALNF mixed with urea could cause nitrogen apparent loss and reduce the NUE.

alkaline slow release nitrogen fertilizer; soil pH; banana yield; nitrogen balance;nitrogen use efficiency

2016–03–09接受日期：2016–07–25

国家现代农业产业技术体系建设专项资金（nycytx-33-07）；广东高校环境友好型肥料工程技术研究中心建设项目（CCZXA100）；“十二五”国家技术支撑项目（2011BAD11B04）；国家自然科学

（31071857，30871594）资助。

郭春铭（1984—），女，黑龙江省大庆人，博士研究生，主要从事植物营养与肥料学研究。E-mail：994244996@qq.com

*通信作者 E-mail：crfxiaolinfan@126.com