香蕉营养生长期叶片矿质元素变化及其与植株生长、果实品质的关系

刘洁云， 牟海飞， 田青兰， 黄伟华， 吴艳艳， 张英俊， 彭嘉宇

(1.广西壮族自治区农业科学院生物技术研究所，广西南宁 530007；2.广西壮族自治区农业科学院农业资源与环境研究所，广西南宁 530007)

香蕉(Musaspp.)属于芭蕉科芭蕉属，是多年生大型草本果树。我国是香蕉的主产地之一，香蕉的种植主要分布在广西壮族自治区、云南省、广东省、海南省、福建省、台湾省等地。香蕉是全球十大主食之一，果肉中富含碳水化合物、维生素、钾等营养成分，具有多种生理功能[1]。香蕉果肉还含有丰富的维生素C、柠檬酸、苹果酸、β-胡萝卜素等，具有一定的保健功能[2]。除了果实，香蕉的茎叶也具有利用价值，可制成青贮饲料[3]，也可通过500 ℃厌氧处理制成生物炭用于蕉园培肥和防控香蕉枯萎病[4]。香蕉产业对我国农业经济发展起到重要的支撑作用。

矿质元素无论是大量元素还是微量元素，对香蕉的生理代谢、植株和果实生长都起着非常重要的作用，影响香蕉的产量和品质[5-6]。叶片是果树对土壤中矿质营养反映最敏感的器官，叶片中的矿质营养状况基本能反映果树对土壤矿质营养的吸收利用情况[7]。因此可通过叶片的矿质营养诊断果树营养状况，进而指导施肥。叶片矿质营养与果树植株生长、果实品质的关系在枇杷[8]、石榴[9]、橙[10]等果树上已有报道，但香蕉上尚未见有相关研究。香蕉植株抽蕾后就不再抽生新的叶片，因此研究营养生长期叶片中矿质元素含量对植株生长及果实发育的影响具有重要意义。本试验通过定期检测香蕉营养生长期叶片中氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)元素含量以及叶片SPAD值、MDA(丙二醛)含量，研究叶片矿质营养与香蕉植株生长、果实产量和品质的相关关系，以期为香蕉园科学施肥和优质丰产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以抗枯萎病香蕉品种南天黄为材料。2018年10月12日选取长势一致的香蕉苗种植于广西农业科学院建科学研究基地，共种植40株，株距 200 cm、行距300 cm，常规管理，每株香蕉果穗留7梳果。

1.2 试验方法

2019年5月6日，在香蕉植株进入营养生长旺盛期后选择生长健壮、长势一致的12株进行观测。检测新抽生的第3张完全展开叶的N、P、K、Ca、Mg含量，以及SPAD值、MDA含量，每隔30 d采样1次，直至2019年10月香蕉植株进入抽蕾期后停止观测。在抽蕾期测量植株株高、基茎围。香蕉果实达到7成熟时采收，称单株产量、单果质量，每串果穗取第3梳果实统一催熟，检测果肉中蛋白质含量、维生素C含量、可溶性糖含量、总酸含量。

株高、基茎围、单株产量、单果质量采用黄秉智等的方法[11]测量。叶片SPAD值用SPAD-502叶绿素计检测，MDA含量采用郝建军等的方法[12]检测。叶片矿质元素、果实品质委托广西益普检测技术有限公司参照相关标准检测，N含量参照LY/T 1269—1999《森林植物与森林枯枝落叶层全氮的测定》测定，P含量参照NY/T 2421—2013《植株全磷含量测定 钼锑抗比色法》测定，K含量参照NY/T 2420—2013《植株全钾含量测定 火焰光度计法》测定，Ca、Mg含量参照LY/T 1270—1999《森林植物与森林枯枝落叶层全硅、铁、铝、钙、镁、钾、钠、磷、硫、锰、铜、锌的测定》测定，蛋白质含量参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》测定，维生素C含量参照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》测定，可溶性糖含量参照NY/T 2742—2015《水果及制品可溶性糖的测定3,5-二硝基水杨酸比色法》检测，总酸含量参照SB/T 10203—1994《果汁通用试验方法》检测。

2 结果与分析

2.1 香蕉营养生长期叶片中N、P、K含量的变化

由图1可知，香蕉叶片中N、P、K含量在5月至10月间整体呈下降趋势。N含量5月最高，为42.31 g/kg，极显著高于其他月份；8月至9月下降平缓，差异不显著；10月最低，为23.84 g/kg，比5月低43.65%。P含量呈直线下降趋势，5月最高，为2.52 g/kg；10月最低，为1.72 g/kg，比5月低31.75%。K含量6月最高，为41.00 g/kg，极显著高于5月及其他月份；8月至9月下降平缓，差异不显著；10月最低，为29.71 g/kg，比6月低27.54%。由此可知，香蕉营养生长过程中，新抽生叶片中的N、P、K含量减少，进入抽蕾期时最低。

2.2 香蕉营养生长期叶片中Ca、Mg含量的变化

由图2可知，香蕉叶片中Ca、Mg含量在5—10月间呈先下降后上升的趋势，Ca含量的变化幅度大于Mg。Ca含量5—8月呈下降趋势，8月至10月呈上升趋势；5月最高，为8.43 g/kg，极显著高于其他月份；7月与8月Ca含量差异不显著，8月最低，为3.53 g/kg，比5月低58.13%；10月Ca含量为 7.67 g/kg，仅低于5月，极显著高于其他月份。Mg含量5月至8月呈下降趋势，8月至10月呈上升趋势；5月最高，为2.31 g/kg，极显著高于其他月份；8月与9月Mg含量差异不显著，8月最低，为 1.64 g/kg，比5月低29.00%；10月与6月Mg含量差异不显著，10月含量为1.89 g/kg。由此可知，香蕉营养生长期新抽成叶片中Ca、Mg含量先减少，在接近抽蕾期含量增加。

2.3 香蕉营养生长期叶片SPAD值、MDA含量的变化

由图3可以看出，5—10月间，香蕉叶片SPAD值总体呈下降的趋势，MDA含量呈上升趋势。SPAD值5月与6月差异不显著，6月最高，为59.23；9月最低，为49.40，极显著低于5—7月，比6月低16.60%。叶片中MDA含量5月最低，为 16.59 nmol/kg，极显著低于其他月份；8—10月差异不显著，其中8月最高，为24.49 nmol/kg，比5月高47.62%。由此可知，香蕉在营养生长后期新抽生的叶片SPAD值下降， MDA含量增加， 叶片有明显的衰老趋势。

2.4 香蕉植株生长、果实产量和品质表现

由表1可知，香蕉植株平均株高为257.25 cm，平均基茎围为85.75 cm，平均单株产量为20.39 kg/株，平均单果质量为145.55 g。果实平均蛋白质含量为1.17%，平均维生素C含量为11.88 mg/100 g，平均可溶性糖含量为18.20%，平均总酸含量为0.27%。不同植株间指标差异较小。

表1 香蕉植株生长、果实产量和品质表现

2.5 香蕉叶片中矿质元素间的相关性分析

香蕉营养生长期叶片中矿质元素间的相关性分析结果见表2。N与P、K、Ca、Mg均呈极显著正相关。P与K、Mg呈极显著正相关，与Ca呈显著正相关。K与Ca相关性不显著，与Mg呈极显著正相关。Ca与Mg呈极显著正相关。由此可见，N、P、K元素间存在增效作用，N、P与Ca元素，以及N、P、K与Mg元素间存在增效作用。

表2 香蕉叶片中矿质元素的相关性分析结果

2.6 香蕉叶片中矿质元素含量与植株生长、果实产量的相关性分析

由表3可知，5月6日，叶片中K与株高呈极显著正相关。6月6日，N与基茎围呈极显著正相关；Ca与基茎围、单株产量、单果质量呈显著正相关；Mg与单果质量呈显著正相关。7月6日，N与基茎围呈极显著正相关。9月6日，P与单果质量呈显著正相关；K与单株产量呈显著正相关。由此可知，香蕉营养生长阶段叶片中的矿质元素对株高、基茎围、单株产量、单果质量均存在影响。

表3 香蕉叶片中矿质元素含量与植株生长、果实产量的相关性分析结果

2.7 香蕉叶片中矿质元素含量与果实品质的相关性分析

由表4可知，6月6日，叶片中N、K、Ca与维生素C含量呈极显著正相关。8月6日，K与维生素C含量呈显著正相关。营养生长各时期叶片中矿质元素与果实中蛋白质含量、可溶性糖含量、总酸含量相关性不显著。由此可见，香蕉营养生长阶段叶片中矿质元素主要对果实中维生素C含量产生影响。

表4 香蕉叶片中矿质元素含量与果实品质的相关性分析结果

3 讨论与结论

香蕉营养生长阶段新抽生的叶片中矿质元素含量呈现一定的动态变化规律。N、P、K含量总体呈下降趋势，在植株进入抽蕾期时含量最低。这除了与土壤矿质营养有关，也可能是由于N、P、K元素属于可移动元素，能从较老的器官转移至幼嫩器官和生长部位[13]。香蕉植株进去抽蕾期后，N、P、K元素主要用于供给花蕾生长。叶片中Ca、Mg含量呈先下降后上升的趋势，其中Ca含量变化幅度较大。杨苞梅等研究结果表明，叶片中N、P、K含量呈下降趋势[14]，变化规律与本试验一致，Ca、Mg 为上升趋势，与本试验存在差异。Ca、Mg元素是果树营养中不可或缺的中量元素，对植株的生长发育以及生理生化特性都具有重要作用。Ca不仅有助于细胞胞间层的形成，还可促进光合产物的运输、提高植物抗逆性。Mg可提高果树叶绿素含量，促进光合作用，延缓植株衰老。本试验中，香蕉营养生长中期，叶片中Ca、Mg含量显著降低，在生产上应注意及时补充钙肥、镁肥，保证植株生长需求。香蕉叶片中SPAD值呈下降趋势，MDA含量呈上升趋势，说明叶片在生长过程中逐渐衰老。保持叶片活力对香蕉后期产量和品质的形成具有重要作用。

香蕉叶片中矿质元素间的相关性分析结果表明，除K与Ca间的相关性不显著，其他均呈显著或极显著正相关。尤其是N、P、K之间，存在极显著的增效作用。冯立娟等研究表明，石榴发育期叶片主要矿质元素间的相关性表明，N、P、K元素间存在不同程度的正相关，但N、P 与Ca存在显著的负相关，Mg与N、P、K 存在负相关，但差异不显著[15]。冀爱青等研究表明，早熟核桃叶片中，N、P、K元素间存在增效作用，而Ca、Mg与N、P、K这3种元素间均存在不同程度的拮抗作用[16]。研究结果间的差异可能与果树自身的生理特性及所处的生长阶段有关。

香蕉营养生长阶段叶片中矿质元素的含量对植株生长、果实产量和品质均存在一定程度的影响，且影响的时期存在差异。矿质元素对株高和基茎围的影响主要集中在5—7月，K对株高存在增效作用，N、Ca对基茎围存在增效作用。矿质元素对产量的影响主要集中在6月和9月，Ca对单株产量和单果质量均存在增效作用，K对单株产量存在增效作用，P、Mg对单果质量存在增效作用。矿质元素对果实品质的影响主要集中在6月和8月，N、K、Ca对果实中维生素C含量存在一定的增效作用。已有研究表明，N、P、K、Ca、Mg营养的施用对香蕉植株生长及果实产量、品质均具有较大影响[17-18]。生产上可通过掌握矿质元素对植株影响较大的关键时期，科学施肥以达到香蕉优质丰产高效的目的。