生物质炭基肥对香蕉生长及产量的影响①

王文生

(云南省临沧市农业技术推广站 云南临沧677000)

香蕉（Musa nanaL）是我国主要的热带水果，在海南、广东、广西、云南等地广泛种植，香蕉植株高大、生育期长，具有较高的生物产量和经济效益［1]。香蕉是大肥大水作物，在香蕉的生长过程中，需要多次施肥灌水。然而，由于香蕉种植区域大多受季风气候的影响，夏季降雨频繁且强度较大，养分容易随降雨淋溶，导致肥料利用率低下，单一施肥、过施氮肥等不合理的施肥措施，还破坏土壤结构，危害土壤生态，制约香蕉产量进一步提高，影响农业可持续发展［2]。因此，调整施肥措施，提高肥料利用率成为目前亟待解决的问题。

炭基有机肥是以生物质炭为载体生产出的有机肥。生物质碳一般是由秸秆、稻壳、树木等农林废弃物不完全燃烧或无氧低温热解所产生的高含碳颗粒状热解残余物［3]。其具有较发达的孔隙结构，由于这种表面结构导致生物碳具有良好的吸附特性，而且其具有高度热稳定性和较强吸附特性，对养分有很强的持留功能，能促进土壤中碳素的固定、显著提高氮肥利用率和作物的抗逆能力，能减少肥料施用量和土壤养分的损失［4]。炭基肥对作物生长的影响首先是影响土壤理化性质，进而对植株生长产生影响，与常规化肥相比，施用等量的炭基肥不仅节约了资源，同时还促进了作物生长、延缓植株衰老，提高作物产量。Nguyen 等［5]研究认为，施用炭基肥可提高植株光合作用，增加了根、茎、叶氮素的积累。范星露［6]研究表明，炭基肥提高叶片硝酸还原酶和籽粒可溶性淀粉合成酶活性，改善水稻的光合作用参数，从而提高水稻产量和稻米的品质。刘晴［7]研究结果表明，炭基肥处理的甘薯地上部发育早、发育速度快，在生育高峰期叶面积系数和干物质积累量显著高于化肥处理，而且在生长后期群体衰退缓慢。在促进作物生长和产量方面，生物炭基肥比单施生物炭和常规化肥更加稳定、高效。有关于炭基肥在香蕉生产上的应用较少。因此，本试验研究生物炭基肥对香蕉生长及产量的作用效果，为香蕉的的生产提供科学的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况

样地位于云南省红河州元阳县马街乡大皮甲村，蕉园以山地为主，是典型的山地香蕉种植区域，年平均气温24.4 ℃，年平均降雨量为899.5 mm。土壤类型为红壤土，土壤基础肥力为：有机质、全氮分别为22.31、1.54 g/kg，碱解氮、速效磷和速效钾 分 别 为97.56、 35.12和125.36 mg/kg，pH＝7.12。

1.1.2 试材

供试香蕉品种为巴西蕉组培苗，由中国热带农业科学院品种资源研究所组培中心提供。

供试生物质炭基肥七彩环保科技有限公司提供，其养分含量为：有机质46.8%，氮（N）4%，磷（P2O5）3%，钾（K2O）6%

1.2 方法

1.2.1 试验设计

香蕉于2018年3月26日种植，试验采用完全随机设计，设置5个处理，分别是常规施化肥处理（CK）：施氮（N）200 g/株，磷（P5O2）150 g/株，钾（K2O）400 g/株；炭基肥处理分别为：1600（T1）、2000 （T2）、2400 （T3）和2800 g/株（T4），第一次追肥于5月16日，随后每隔20 d 施一次肥，共8 次，并于7月6日和8月26 进行2 次追肥（比例为4∶3∶1）。小区面积135 m2，每个小区定植香蕉苗30株，行距2.3 m，株距2 m。香蕉栽培和水肥管理参照当地香蕉种植模式，肥料和病虫害防治均采用常规种植模式。

1.2.2 指标测定

1.2.2.1 植株生长状况的测定

试验于抽蕾期对植株的生长发育情况（假茎高度、假茎围、叶片数、新叶长度、新叶宽度）进行测定。

1.2.2.2 光合特性的测定

分别在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光合测定系统（美国）测定香蕉完全展开叶的第二片叶的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度，同时用SPAD-502叶绿素含量测定仪测定SPAD值。

1.2.2.3 果实性状和产量的测定

于2019年3月18日收获，收获时测定产量和果实性状。果指长：用卷尺测量第二梳、第四梳和倒数第二梳果指背部长度果指长、果指粗和果指单重。果指总数：每株取8梳测定果指总重。

1.2.3 数据分析

应用Excel和SPSS 24.0 完成数据整理、分析和作图，LSD法检验差异显著性。

2 结果与分析

2.1 生物炭基肥对香蕉农艺性状的影响

香蕉生长状况的好坏直接影响香蕉的产量和品质。在香蕉抽蕾期对其农艺性状进行测定，结果详见表1。由表1 可知，炭基肥能够显著影响香蕉的假茎高度、假茎粗、叶片数、叶长和叶宽，均随炭基肥施用量的增加呈先增加后降低的变化趋势，在T3 处理时达到最大值。炭基肥处理的假茎高度均显著高于化肥处理，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出4.05%、11.91%、17.99%和14.45%；炭基肥处理的假茎粗均显著高于化肥处理，T1、T2、T3和T4分别 比CK高出8.10%、 23.45%、31.70%和23.12%；T1和T4处理叶片数和化肥差异不显著，T2和T3显著高于CK肥，分别高出10.84%和21.65%；除T1 处理叶长显著小于CK 外，T2、T3和T4 显著高于CK，分别高出4.92%、6.30%和4.94%；T1、T2处理叶宽和化肥处理差异不显著，T3和T4显著高于CK，分别高出12.07%、7.45%。

表1 生物炭基肥对香蕉农艺性状的影响

2.2 生物炭基肥对香蕉叶片SPAD值的影响

SPAD值反映叶绿素含量的相对大小。由图1可知，生物炭基肥影响香蕉叶片SPAD 值。在5月25日，各处理间差异不显著；在6月25日，生物炭基肥处理的SPAD 值均显著高于CK，且随生物炭基肥施用量的增加呈先升高后下降的变化趋势，T3处理时达到最大值，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出1.22%、2.07%、2.50%和1.43%；在7月20日，SPAD 值随生物炭基肥施用量的增加呈先升高后下降的变化趋势，在T2 处理时到达最大值，显著高于CK，高出3.72%，其他处理和CK 差异不显著；在8月15日，生物炭基肥处理的SPAD 值均显著高于CK，变化趋势和6月25日相似，T3 处理时达到最大值，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出4.36%、5.50%、8.72%和4.21%。

2.3 生物炭基肥对香蕉叶片净光合速率的影响

净光合速率与植物光合作用合成碳水化合物的量有显著相关关系，是判断植株生长状况的主要指标。由图2 可知，生物炭基肥对净光合速率的影响在不同生育时期呈现不同的变化趋势，整体上随生育进程的推进呈现先上升后下降的趋势，各处理在6月25日达到最大值。在5月25日，生物炭基肥各处理均显著高于CK，且随生物炭基肥用量的增加呈逐渐增加的趋势；在6月25日到8月15日，生物炭基肥各处理均显著高于CK，且随生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，在T3处理时达到最大值。其中，6月25日，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出12.66%、26.43%、35.57%和17.14%；7月20日，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出14.25%、20.99%、31.06%和20.94%；8月15日，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出 9.88%、11.54%、15.34%和9.29%。

2.4 生物炭基肥对香蕉叶片气孔导度的影响

植物叶片气孔导度和蒸腾作用呈正相关关系。由图3可知，生物炭基肥对气孔导度的影响在不同生育时期呈现不同的变化趋势，整体上随生育进程的推进呈现先上升后下降的趋势，各处理在6月25日达到最大值。在5月25日，生物炭基肥各处理间没有明显的变化规律，T1、T2、T3 显著高于CK，T4处理和CK 差异不显著；在6月25日到8月15日，生物炭基肥各处理均显著高于CK，且随生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，在T3 处理时达到最大值。其中，6月25日，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出9.17%、23.33%、28.61%和20.28%；7月20日，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出13.19%、20.83%、29.86%和9.72%；8月15日，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出19.82%、34.23%、48.65%和22.52%。

2.5 生物炭基肥对香蕉叶片蒸腾速率的影响

由图4可知，生物炭基肥对蒸腾速率的影响在不同生育时期呈现不同的变化趋势，整体上随生育进程的推进呈现先上升后下降的趋势，各处理在6月25日达到最大值。在5月25日和8月15日，生物炭基肥各处理间均显著高于CK，随生物质炭基肥施用量的增加呈逐渐增加的变化趋势。在5月25日，T1、T2、T3和T4分别 比CK 高 出4.71%、12.55%、14.90%和23.92%，8月15日，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出4.13%、13.44%、21.71%和26.87%。在6月25日和7月20日，生物炭基肥各处理均显著高于CK，且随生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，在T3处理时达到最大值。6月25日，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出7.94%、13.71%、21.21%和12.99%；7月20日，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出4.64%、8.17%、17.00%和8.93%。

2.6 生物炭基肥对香蕉叶片胞间二氧化碳浓度的影响

植物胞间二氧化碳浓度是判断叶片光合作用的生理变化的主要参数。由图5可知，生物炭基肥对气孔导度的影响在不同生育时期呈现不同的变化趋势，整体上随生育进程的推进呈现先上升后下降的趋势，各处理在6月25日达到最大值。在5月25日，随生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，在T3 处理时达到最大值，且显著高于CK，其它处理和CK没有显著差异。在6月25日和7月20日，生物炭基肥各处理均显著高于CK，且随生物炭基肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，在T3 处理时达到最大值。其中，6月25日，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出4.73%、6.89%、10.94%和7.67%；7月20日，T1、T2、T3和T4分别比CK高出5.25%、14.47%、23.48%和17.30%；在8月15日，生物炭基肥各处理均显著高于CK，且随生物炭基肥用量的增加呈逐渐增加的趋势，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出8.18%、12.63%、22.19%和30.65%。

2.7 生物炭基肥对香蕉产量和果实性状的影响

由表2可知，施用生物质炭基肥能够显著影响橡胶产量及果实性状。生物质炭基肥处理的单株产量均显著高于CK，且随生物质炭基肥施用量的增加呈先增加后降低的变化趋势，在T3 处理达到最大值，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出8.26%、15.16%、26.05%和5.50%；生物质炭基肥处理的指果长均显著高于CK，且随生物质炭基肥施用量的增加呈先增加后降低的变化趋势，在T3 处理达到最大值，T1、T2、T3和T4分别比CK 高出1.59%、2.99%、5.05%和3.23%；指果粗仅T3 处理显著高于CK，其它处理和CK 差异不显著；单果重随生物质炭基肥施用量的增加呈现增加后降低的变化趋势，在T3处理达到最大值，各处理均显著高于CK，T1、T2、T3和T4分别高出6.68%、9.32%、14.17%和2.77%；果指总数随生物质炭基肥施用量的增加呈现增加后降低的变化趋势，在T3 处理达到最大值，T2和T3 处理均显著高于CK，分别高出6.27%和10.74%。

表2 生物炭基肥对香蕉产量和果实性状的影响

3 讨论

香蕉生长过程中的农艺性状在一定程度上反映出香蕉的生长状况是否良好，是产量形成的重要前提，生物质炭基肥具有较高的阳离子交换量、发达的孔隙，因此有很强的吸附特性［8]，对养分具有持留功能，能促进土壤中养分的固定，延缓肥料在土壤中的释放和淋失，对养分起到缓释作用，减少肥料和土壤养分的损失，能够为作物后期生长提供充足养分［9]。本研究表明，炭基肥能够显著影响香蕉的假茎高度、假茎粗、叶片数、叶长和叶宽。主要是由于炭基肥能够在香蕉生长过程中持续释放养分，保证香蕉的正常生长。

生物质炭基肥能够增加叶绿素含量和光合参数，叶绿素是光合作用的基础，是反映光合强度的重要生理指标［10]，是有较高净光合速率和气体交换参数的主要原因，较强的光合能力能够积累更多的光合产物，促进物质转运。Zhou 等［11]研究认为，施用炭基肥可提高植株光合作用，增加根、茎、叶氮素的积累。乔志刚等［12]研究表明，炭基肥提高叶片硝酸还原酶和籽粒可溶性淀粉合成酶活性，改善水稻的光合作用参数，从而提高水稻产量和稻米的品质。本研究结果表明，生物质炭基肥能够显著提高香蕉叶片PSAD值、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间二氧化碳浓度，主要是由于炭基肥为香蕉生长提供了充足的养分，促进根系生长，吸收更多的养分，为光合作用提供能量。

生物质炭基肥提高产量的主要因素是增加了植株物质转运和积累［13]。臧清波等［14]研究发现，炭基肥增加了玉米产量，且具有品种特异性。王粟等［15]研究表明，生物质炭基肥可有效促进玉米的生长发育，缩短生育周期，改善玉米产量性状，进而达到增加产量的目的。本研究结果表明，炭基肥对单株产量、指果长、指果粗、单果重和果指总数均有显著影响，在T3处理时增产效果显著，主要是由于该施用量能够为香蕉生长提供充足的养分，促进了香蕉植株营养器官的生长，提高了光合能力，从而增加物质积累量，为果实的生长和产量的形成奠定了基础。本研究表明，在炭基肥施用量为2400 g/株时，香蕉生长状况最好，光合能力最强，产量最高，是较好的施肥模式。