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滴灌条件下减量施钾对香蕉产量及土壤钾素养分平衡的影响

孔庆波 栗方亮 张青

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滴灌条件下减量施钾对香蕉产量及土壤钾素养分平衡的影响

    作者简介: 孔庆波 E-mail:qbkong@qq.com;
    通讯作者: 张青, E-mail:zhangqing202@163.com
  • 基金项目: “十三·五”国家重点研发计划项目(2017YFD0202000);福建省公益专项(2018R1022-6);福建省自然科学基金项目(2019J01106)

Potential of decreasing potash fertilizer input in banana production under dripping irrigation in Fujian Province

    Corresponding author: ZHANG Qing, E-mail:zhangqing202@163.com
  • 摘要:   【目的】  香蕉生长快,需要及时充足的水肥供应,特别是钾素的供应。本文研究了滴灌条件下减量施钾对香蕉产量品质、钾肥利用率、钾素平衡及经济效益等影响,为制定适宜香蕉的水肥一体化施肥方案提供依据。  【方法】  2016—2018年,在福建漳州进行了为期3年的田间定位试验。在施用等量氮磷肥的基础上,以不施钾肥(K0)和常规灌溉施钾1400 kg/hm2(K1)为对照,设置滴灌条件下,施用常规施钾量的40%(K0.4)、60%(K0.6)和80% (K0.8) 3个减施钾肥处理。在收获期测定香蕉产量和品质,计算土壤钾素平衡。  【结果】  与K1处理相比,K0.4处理香蕉植株茎围、果指直径、每梳果数、产量均显著降低,但不影响口感品质;K0.6处理对香蕉生长、结果数和果实外形、每梳果数、产量均没有显著差异,果实品质没有下降;K0.8处理则限制了香蕉生长、结果性状和产量,并显著提高了果指直径和单果重,没有降低营养品质。4个处理的净收益依次为K0.8(54179.4元/hm2) > K0.6(46663.7元/hm2) > K1(42538.1元/hm2) > K0.4 (36808.1元/hm2),K0.8处理净收益显著高于K1和K0.6处理,K0.6处理显著高于K1处理,K0.4则显著低于K1处理。连续种植3年香蕉后,K0.8处理与常规K1处理的土壤速效、缓效和全量钾素含量未达显著差异水平,K0.4处理的土壤钾素亏缺K 93.3 kg/hm2,K1、K0.6和K0.8处理的土壤钾素分别盈余了501.9、8.9和220.4 kg/hm2  【结论】  滴灌条件下,施用常规钾量的40%显著降低香蕉生长、品质和生产效益,且土壤钾素耗竭;施用常规施钾量的60%,香蕉生长、产量和品质不会受到影响,经济效益显著提高,但会导致土壤钾素供应能力的下降;施用常规钾量的80%不仅显著提高香蕉生长、果实外形和口感品质,还显著提高了产量和经济效益,且可保持土壤钾素的表观盈余。综合考虑滴管条件下增产效应、经济效益和土壤钾素养分平衡,福建香蕉果园采用滴灌减量20%钾肥较为适宜。
  • 表 1  2016—2018年香蕉施肥方案及施用量(N-P2O5-K2O, kg/hm2)

    Table 1.  Fertilizer application rate in different growth stages of banana in 2016 to 2018

    施肥时期
    Application stage
    处理 Treatment
    K0K1K0.4K0.6K0.8
    营养生长期 Vegetative growth180-36-0180-36-420180-36-168180-36-252180-36-336
    花芽分化期 Floral differentiation120-84-0120-84-280120-84-112120-84-168120-84-224
    抽蕾期 Floral emergence150-0-0150-0-350150-0-140150-0-210150-0-280
    果实膨大期 Fruit filling150-0-0150-0-350150-0-140150-0-210150-0-280
    总养分量 Total rate600-120-0600-120-1400600-120-560600-120-840600-120-1120
    注(Note):除 K0 外所有处理氮磷用量一致 All treatments, except K0, have the same N and P input rate; K0 和 K1 采用常规灌溉,K0.4、K0.6 和 K0.8 采用滴灌 K0 and K1 were under conventional irrigation, and K0.4, K0.6 and K0.8 were under drip irrigation.
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    表 2  2016—2018年香蕉抽蕾期不同处理香蕉长势

    Table 2.  Growth status of banana plant of various treatments during floral emergence in 2016 to 2018

    年份
    Year
    处理
    Treatment
    株高 (cm)
    Plant height
    茎围 (cm)
    Pseudo stem girth
    叶片数
    Leaf number
    抽蕾率 (%)
    Floral emergence rate
    2016K0242.2 ± 5.2 b48.0 ± 2.8 b10.7 ± 0.8 b79.3 ± 3.0 b
    K1267.5 ± 11.2 ab54.9 ± 2.2 a12.0 ± 0.3 a85.4 ± 3.2 ab
    K0.4247.1 ± 10.0 ab50.4 ± 0.8 b10.6 ± 0.6 b82.3 ± 3.0 ab
    K0.6259.9 ± 11.3 a55.2 ± 2.6 a11.8 ± 0.4 a85.3 ± 4.0 ab
    K0.8264.7 ± 13.0 a56.8 ± 2.1 a12.0 ± 0.6 a88.6 ± 4.2 a
    2017K0233.1 ± 9.1 c46.4 ± 5.9 b10.5 ± 0.9 b76.2 ± 2.6 b
    K1273.0 ± 7.8 a59.0 ± 6.7 a13.5 ± 0.6 a88.0 ± 3.9 a
    K0.4250.0 ± 2.1 b50.7 ± 4.6 b11.0 ± 0.8 b81.2 ± 2.4 b
    K0.6268.2 ± 10.4 a58.1 ± 3.5 a12.7 ± 0.3 a87.1 ± 3.1 a
    K0.8275.7 ± 8.9 a60.2 ± 2.3 a13.2 ± 0.4 a90.2 ± 2.7 a
    2018K0230.2 ± 6.2 b45.1 ± 5.9 b9.6 ± 0.4 b75.2 ± 3.7 b
    K1261.9 ± 16.4 a56.2 ± 6.0 a11.3 ± 0.3 a87.0 ± 2.7 a
    K0.4248.0 ± 11.7 ab46.1 ± 4.3 b10.0 ± 0.3 b80.3 ± 1.4 b
    K0.6259.7 ± 8.2 a54.7 ± 1.9 a11.3 ± 0.4 a86.2 ± 3.2 a
    K0.8259.2 ± 11.1 a55.0 ± 1.7 a11.7 ± 0.6 a87.5 ± 4.3 a
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示同一年份处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in same column and year mean significant differences among treatments at the 5% level.
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    表 3  2016—2018年不同施钾处理香蕉产量及其构成因素

    Table 3.  Banana yield and yield components as affected by potassium application in 2016–2018

    年份
    Year
    处理
    Treatment
    果指长 (cm)
    Fruit length
    果指围 (cm)
    Fruit girth
    每梳果数
    Fruit number per hang
    单株果重 (kg)
    Fruit weight per plant
    产量 (t/hm2)
    Yield
    增产率 (%)
    Increase
    2016K020.7 ± 0.8 a11.6 ± 0.5 b16.2 ± 0.4 b18.9 ± 0.5 d36.9 ± 0.7 d–19.4
    K121.6 ± 0.9 a12.5 ± 0.9 ab17.7 ± 0.8 a23.5 ± 0.6 b45.8 ± 0.9 b
    K0.421.1 ± 0.5 a11.6 ± 0.4 b16.8 ± 0.6 ab21.6 ± 1.2 c42.1 ± 0.8 c–8.1
    K0.621.9 ± 0.9 a12.0 ± 0.8 ab17.9 ± 0.6 a23.9 ± 0.8 b46.6 ± 1.0 b1.7
    K0.822.4 ± 1.2 a12.9 ± 0.4 a18.3 ± 0.8 a25.9 ± 1.1 a50.5 ± 1.2 a10.3
    2017K020.5 ± 0.8 b11.4 ± 0.5 b15.9 ± 0.5 c17.9 ± 0.9 d34.9 ± 0.8 d–26.1
    K121.8 ± 0.9 ab12.5 ± 0.3 a18.0 ± 0.6 ab24.2 ± 0.7 b47.2 ± 0.4 b
    K0.421.4 ± 1.1 ab11.5 ± 0.5 b17.2 ± 0.5 b21.2 ± 1.1 c41.3 ± 0.8 c–12.5
    K0.622.3 ± 0.6 a12.3 ± 0.6 ab18.3 ± 0.6 a25.0 ± 0.2 b48.7 ± 0.5 b3.2
    K0.822.7 ± 0.5 a13.2 ± 0.4 a18.7 ± 0.7 a27.9 ± 1.3 a54.4 ± 1.0 a15.3
    2018K019.7 ± 0.6 b11.2 ± 0.6 b15.0 ± 0.4 c15.6 ± 0.5 d30.4 ± 0.5 d–29.7
    K121.0 ± 0.5 ab11.8 ± 0.9 ab17.7 ± 0.6 a22.2 ± 0.8 b43.3 ± 0.8 b
    K0.420.6 ± 0.7 ab11.4 ± 0.7 b16.2 ± 0.3 ab19.1 ± 0.3 c37.2 ± 0.7 c–14.0
    K0.621.6 ± 0.9 a11.7 ± 0.8 ab18.5 ± 0.5 a22.7 ± 1.5 b44.3 ± 1.2 b2.3
    K0.822.0 ± 1.1 a12.9 ± 0.6 a18.2 ± 0.6 a25.5 ± 1.2 a49.7 ± 1.3 a14.9
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示同一年份处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in same column amd year mean significant differences among treatments at the 5% level.
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    表 4  2016—2018年滴灌减量施钾下香蕉品质

    Table 4.  The effects of reducing K fertilizer application on banana quality in 2016-2018

    处理
    Treatment
    201620172018
    SSo (%)VC (mg/kg)SSu (%)SSo (%)VC (mg/kg)SSu (%)SSo (%)VC (mg/kg)SSu (%)
    K020.8 ± 0.7 a29.3 ± 5.5 a15.7 ± 1.2 a19.6 ± 0.9 b26.3 ± 3.8 b15.3 ± 1.5 a19.3 ± 0.7 b25.5 ± 3.5 c15.4 ± 0.4 a
    K121.6 ± 0.9 a31.6 ± 3.0 a16.3 ± 0.5 a22.0 ± 0.8 a30.4 ± 1.3 a16.5 ± 1.3 a22.1 ± 1.0 a31.6 ± 1.8 a16.3 ± 0.9 a
    K0.420.9 ± 0.8 a29.2 ± 0.4 a15.9 ± 0.2 a20.4 ± 1.0 b29.3 ± 1.7 a15.8 ± 1.7 a20.0 ± 1.2 b28.2 ± 3.2 b15.6 ± 0.6 a
    K0.621.4 ± 1.0 a30.8 ± 1.8 a16.3 ± 1.0 a22.1 ± 0.6 a30.6 ± 0.8 a16.5 ± 0.8 a22.4 ± 1.1 a31.4 ± 4.1 a16.5 ± 1.1 a
    K0.822.3 ± 1.0 a31.6 ± 1.0 a16.7 ± 0.5 a22.9 ± 0.7 a31.8 ± 1.6 a16.9 ± 0.4 a22.8 ± 1.5 a32.2 ± 0.4 a17.1 ± 1.1 a
    注(Note):SSo—可溶性固形物 Soluble solid; SSu—可溶性糖 Soluble sugar; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in same column mean significant differences at the 5% level.
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    表 5  2016—2018年滴灌减量施钾对香蕉钾素吸收量及利用率的影响

    Table 5.  The effects of reducing K fertilizer application on banana K uptake and utilization efficiency in 2016-2018

    年份
    Year
    处理
    Treatment
    吸收量 K uptake (kg/hm2)钾肥利用率 (%)
    K efficiency
    钾农学利用率 (kg/kg)
    K agronomic efficiency
    果实 Fruit茎叶 Shoot
    2016K0111.8 ± 4.1 c380.4 ± 12.7 d
    K1165.4 ± 5.5 a798.2 ± 15.6 a33.7 ± 2.8 c6.4 ± 0.4 c
    K0.4136.5 ± 3.1 b593.8 ± 7.8 c42.5 ± 1.5 ab9.4 ± 0.1 b
    K0.6161.6 ± 2.1 ab728.2 ± 10.0 b47.3 ± 2.0 a11.6 ± 0.4 a
    K0.8170.7 ± 3.2 a780.5 ± 13.2 a41.0 ± 1.3 b12.2 ± 0.5 a
    2017K0101.3 ± 6.9 c347.7 ± 13.1 d
    K1178.2 ± 3.7 a793.3 ± 17.4 a37.3 ± 1.5 c8.8 ± 0.7 c
    K0.4133.1 ± 2.8 b574.3 ± 10.4 c46.1 ± 2.3 b11.5 ± 0.2 b
    K0.6180.6 ± 3.5 a731.5 ± 9.5 b55.1 ± 1.0 a16.5 ± 0.3 a
    K0.8185.0 ± 5.2 a787.3 ± 12.2 a46.7 ± 2.2 b17.4 ± 0.2 a
    2018K094.6 ± 4.2 d329.6 ± 10.7 d
    K1153.7 ± 2.7 b782.1 ± 15.5 a36.5 ± 2.2 b9.2 ± 0.2 c
    K0.4129.3 ± 4.8 c550.4 ± 9.7 c45.6 ± 0.9 a12.2 ± 0.0 b
    K0.6152.5 ± 2.6 b710.3 ± 13.4 b52.2 ± 1.7 a16.5 ± 0.1 a
    K0.8168.7 ± 1.3 a780.5 ± 17.2 a46.9 ± 1.0 a17.2 ± 0.1 a
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示同一年份处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in same column amd year mean significant differences among treatments at the 5% level.
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    表 6  连续3年钾素表观平衡及土壤钾含量

    Table 6.  Estimates of soil potassium balance and K contents of banana soil in the 3-year continuous application K fertilizer

    处理
    Treatment
    输入钾 K input (kg/hm2)地上部吸收
    Shoot uptake
    (kg/hm2)
    地下部吸收*
    Under-groundUptake
    (kg/hm2)
    KAB
    (kg/hm2)
    土壤钾含量 Soil K content
    肥料
    Fertilizer
    灌溉水
    Irrigation
    降雨
    Rainfall
    速效钾
    Available K
    (mg/kg)
    缓效钾
    Slowly available K
    (mg/kg)
    全钾
    Total K
    (g/kg)
    K0 0 15.5 7.3 –455.1 25.8 –406.5 47.5 c 111.7 b 9.6 b
    K1 1400 15.5 7.3 –957.0 36.1 501.9 85.5 a 134.7 a 10.7 a
    K0.4 560 15.5 7.3 –705.8 29.7 –93.3 57.2 c 118.6 b 9.9 b
    K0.6 840 15.5 7.3 –886.2 32.3 8.9 68.1 b 123.4 ab 10.1 ab
    K0.8 1120 15.5 7.3 –957.6 35.2 220.4 79.2 a 128.1 a 10.5 a
    注(Note):*指残留在香蕉根系和地下香蕉株桩中的钾素量,可循环利用;KAB—钾表观平衡。KAB=Kinput−(Kremoval−Kcirculating),式中:Kinput为化肥、雨水和灌溉水输入的钾素量 (kg/hm2); Kremoval 为香蕉植株及果实吸收的钾素量 (kg/hm2); Kcirculating 为地下香蕉株桩和根茬残留循环的钾素量 (kg/hm2)。同列数据后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平。*The K absorbed in banana root and stubble residues could be recycled; KAB—K apparent balance. K apparent balance (kg) = Kinput − (Kremoval − Kcirculating), Kinput was the amount of K input by chemical fertilizer, rainwater and irrigation water (kg/hm2); Kremoval was the amount of K absorbed by banana plants and fruits (kg/hm2); Kcirculating was the amount of K recycled by banana stumps and roots(kg/hm2); Values followed by different small letters in same column mean significant differences at the 5% level, respectively.
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    表 7  不同处理3年平均经济效益分析(yuan/hm2)

    Table 7.  Average economic profits of 3-years of different treatments

    项目 ItemK0K1K0.4K0.6K0.8
    投入 Input设备 Equipment00180018001800
    肥料 Fertilizer3278.310744.96264.97758.39251.6
    用工 Labor875010500925092509250
    电费 Electric00300300300
    地租 Land rent1800018000180001800018000
    合计 Total30028.339244.935614.937108.338601.6
    产出 Output产量 Yield3406045435402354654051545
    产值 Production6130881783724238377292781
    净收益 Net income31279.742538.136808.146663.754179.4
    较常规增收 Increase–11258.4–5730.04125.611641.3
    注(Note):投入成本 (yuna/hm2) = 设备 + 地租 + 肥料 + 用工 + 电费; 产出 (yuan/hm2)=香蕉产量 × 香蕉价格; 净收益 (yuan/hm2) = 产出−成本; 表内数据以 2016—2018 年的平均市场价计, 香蕉 1.8 yuan/kg; 尿素 1900 yuan/t; 过磷酸钙 800 yuan/t; 氯化钾 3200 yuan/t;滴灌设备一次性安装费用 300 元/hm2,平均可以使用 10 年,每年维护折合一年设备成本 1800 元/hm2。Input (yuna/hm2) = Equipment + Land rent + Fertilizer + Labor + Electricity; Output (yuan/hm2) = Banana yield × Banana price; Net income (yuan/hm2) = Output − Cost; The prices were the average of 2016-2018, Banana 1.8 yuan/kg; Urea 1900 yuan/t; Calcium phosphate 800 yuan/t; potassium chloride 3200 yuan/t; Drip irrigation equipment and one-time installation 300 yuan/hm2, and can be used for 10 years averagely, equivalent to one year equipment costs 1,800 yuan/hm2.
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  • 收稿日期:  2020-08-06

滴灌条件下减量施钾对香蕉产量及土壤钾素养分平衡的影响

  • 基金项目: “十三·五”国家重点研发计划项目(2017YFD0202000);福建省公益专项(2018R1022-6);福建省自然科学基金项目(2019J01106)
  • 摘要:   【目的】  香蕉生长快,需要及时充足的水肥供应,特别是钾素的供应。本文研究了滴灌条件下减量施钾对香蕉产量品质、钾肥利用率、钾素平衡及经济效益等影响,为制定适宜香蕉的水肥一体化施肥方案提供依据。  【方法】  2016—2018年,在福建漳州进行了为期3年的田间定位试验。在施用等量氮磷肥的基础上,以不施钾肥(K0)和常规灌溉施钾1400 kg/hm2(K1)为对照,设置滴灌条件下,施用常规施钾量的40%(K0.4)、60%(K0.6)和80% (K0.8) 3个减施钾肥处理。在收获期测定香蕉产量和品质,计算土壤钾素平衡。  【结果】  与K1处理相比,K0.4处理香蕉植株茎围、果指直径、每梳果数、产量均显著降低,但不影响口感品质;K0.6处理对香蕉生长、结果数和果实外形、每梳果数、产量均没有显著差异,果实品质没有下降;K0.8处理则限制了香蕉生长、结果性状和产量,并显著提高了果指直径和单果重,没有降低营养品质。4个处理的净收益依次为K0.8(54179.4元/hm2) > K0.6(46663.7元/hm2) > K1(42538.1元/hm2) > K0.4 (36808.1元/hm2),K0.8处理净收益显著高于K1和K0.6处理,K0.6处理显著高于K1处理,K0.4则显著低于K1处理。连续种植3年香蕉后,K0.8处理与常规K1处理的土壤速效、缓效和全量钾素含量未达显著差异水平,K0.4处理的土壤钾素亏缺K 93.3 kg/hm2,K1、K0.6和K0.8处理的土壤钾素分别盈余了501.9、8.9和220.4 kg/hm2  【结论】  滴灌条件下,施用常规钾量的40%显著降低香蕉生长、品质和生产效益,且土壤钾素耗竭;施用常规施钾量的60%,香蕉生长、产量和品质不会受到影响,经济效益显著提高,但会导致土壤钾素供应能力的下降;施用常规钾量的80%不仅显著提高香蕉生长、果实外形和口感品质,还显著提高了产量和经济效益,且可保持土壤钾素的表观盈余。综合考虑滴管条件下增产效应、经济效益和土壤钾素养分平衡,福建香蕉果园采用滴灌减量20%钾肥较为适宜。

    English Abstract

    • 香蕉是福建漳州农业的支柱产业之一[1],其生长速度快,对养分的需求量大。目前,国内外学者对香蕉的养分吸收特性和施肥等方面开展了不少的研究[2]。如姚丽贤等[3]通过开展香蕉不同氮钾肥配比试验表明,在土壤钾素丰富的条件下,当氮钾(N∶K2O)施用比例为1∶1.15时,香蕉的营养生长状况良好,获得最高的产量及经济效益,而且香蕉果的农艺性状及品质较好;继续增加施钾量,产量下降,当N∶K2O增加到1∶1.70时,香蕉的农艺性状和品质都有所降低。余小兰通过田间试验表明,在广西地区当施钾量达到2250 kg/hm2,提高香蕉产量,改善蕉果品质(除裂果外),显著促进了香蕉对氮、磷的吸收量,增加了土壤中速效钾、缓效钾及各形态氮素含量,提高了氮、磷的利用效率[4]。肖焱波等[5]研究表明,灌溉施肥中,650 g/株K2O施用量具有较高的产量。张江周等[6]发现在广西滴灌条件下,新植香蕉需要吸收N 261.8 kg/hm2、P2O5 32.4 kg/hm2、K2O 758.5 kg/hm2,香蕉对钾素养分吸收量最大。Smithson等[7-8]通过3年的时间在乌干达中部地区的试验研究表明,钾肥用量在100 kg/hm2的情况下,香蕉产量达到了显著的提高;他们同时利用土壤诊断和推荐施肥系统,在氮磷肥用量不变,钾肥施用量仍然在100 kg/hm2的情况下,其产量和抗象甲虫等指标表现较好。Agrawal等[9]认为香蕉每年每株N、P2O5、K2O的施用量为450.0、200.0和500.0 g。Obiefuna研究发现钾肥可提高香蕉产量,叶片生长比对照长势好,坐果率提高了10%以上[10]。香蕉的适宜钾肥施用量在不同条件下相差较大,主要是因为受到香蕉品种、种植密度、土壤特性、气候条件、水肥供应状况、施肥方式等多因素的影响,其中水分灌溉与管理成为香蕉种植者最为关注的问题之一。

      目前,香蕉种植主要采用沟灌或漫灌等传统灌溉方式,既浪费有限的水资源,同时存在过量施肥、不合理施肥等问题造成环境污染[11]。随着香蕉集约化种植的加快,滴灌施肥已被应用到香蕉生产中,也取得了初步成效[12-13]。由于我国不同地区农业生产条件、土壤、气候和品种特性等的不同,在生产实践和研究试验中应用钾肥用量也不尽相同,甚至用量相差较大,无法用统一的施肥标准和模式应用于不同产区的香蕉种植中。因此,本文在福建进行田间试验,研究滴灌条件下减钾施肥对香蕉和土壤钾素平衡的影响,为香蕉产业的发展和标准化生产提供理论依据和技术支持。

      • 2016—2018年定位试验设在福建省漳州市芗城区天宝镇(N 24.700、E 117.597),试验期间年平均降雨量1530 mm,平均气温21.3℃,无霜期约330 天,属于南亚热带海洋性季风气候。试验地土壤类型为灰黄泥田,前茬作物为香蕉,品种为天宝香蕉(Musa spp., AAA groups)。试验开始前香蕉果园土壤基本性状为:pH值5.1、有机质22.5 g/kg、碱解氮166.2 mg/kg、速效磷72.2 mg/kg、缓效钾119.2 mg/kg、速效钾60.7 mg/kg。

      • 试验共设5个处理,分别为:K0(不施钾肥,埋施N 600 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2);K1(农民习惯施肥,埋施K2O 1400 kg/hm2,氮磷肥施用与K0处理相同,以下处理也与K0处理相同);K0.4(滴灌减量60%钾肥,施K2O 560 kg/hm2);K0.6(滴灌减量40%钾肥,施K2O 840 kg/hm2);K0.8(滴灌减量20%钾肥,施K2O 1120 kg/hm2)。所有处理施肥量为年用量,每个处理3次重复,随机区组排列,每小区15株,小区面积80 m2。氮、磷和钾化肥品种分别为尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O5 l2%)和氯化钾(K2O 60%)。在试验期间滴灌3个处理钾肥随灌溉系统施入,其余化肥均为埋施(在距蕉秆的25 cm 处开半环状浅沟,深度3~5cm,肥料施入后覆土)。滴灌采用普通滴灌管,外径16 mm、壁厚0.4 mm,滴头为压力补偿滴头,流量设计为3.0 L/h;滴头间距为70 cm,滴头距离植株约70cm,一株香蕉设2个滴头,可基本覆盖整个区域,出水均匀度为90%以上。

        氮磷钾分期施肥量及施肥方法如下所示:生长前期氮磷钾各占总用量的30%;花芽分化期氮钾各占总用量的20%,磷肥则占70%;抽蕾期和幼果期的氮钾各占总用量的25%,其中所有处理氮磷肥及常规处理钾肥在施肥4个时期分别一次性埋施。滴灌3个处理钾肥均分次施入:生长前期分6次施入,花芽分化期分4次施入,抽蕾期分4次施入,幼果期分4次施入。具体施肥情况见表1,其它管理措施与当地农民常规田间管理一致。

        表 1  2016—2018年香蕉施肥方案及施用量(N-P2O5-K2O, kg/hm2)

        Table 1.  Fertilizer application rate in different growth stages of banana in 2016 to 2018

        施肥时期
        Application stage
        处理 Treatment
        K0K1K0.4K0.6K0.8
        营养生长期 Vegetative growth180-36-0180-36-420180-36-168180-36-252180-36-336
        花芽分化期 Floral differentiation120-84-0120-84-280120-84-112120-84-168120-84-224
        抽蕾期 Floral emergence150-0-0150-0-350150-0-140150-0-210150-0-280
        果实膨大期 Fruit filling150-0-0150-0-350150-0-140150-0-210150-0-280
        总养分量 Total rate600-120-0600-120-1400600-120-560600-120-840600-120-1120
        注(Note):除 K0 外所有处理氮磷用量一致 All treatments, except K0, have the same N and P input rate; K0 和 K1 采用常规灌溉,K0.4、K0.6 和 K0.8 采用滴灌 K0 and K1 were under conventional irrigation, and K0.4, K0.6 and K0.8 were under drip irrigation.
      • 2018年香蕉收获后从各小区采集0—50 cm果园土壤样品,用于土壤全钾、缓效钾和速效钾测定,取样时避免滴灌和传统施肥的施肥点。采用土壤农业化学分析方法[22]测定试验地土壤主要农化性状。2016—2018年连续3年香蕉抽蕾期每个处理随机选择生长中等的5株香蕉进行香蕉长势调查;香蕉产量各处理测量5株香蕉单株产量指标,并记录产量。收获期间称取每株香蕉蕉果重量,并折算为每667 m2产量。香蕉果实品质和茎叶中钾含量分析均采用土壤农业化学分析方法[14]:可溶性固形物采用折射仪法,维生素C采用2,6-二氯靛酚滴定法,可溶性糖用盐酸水解铜还原滴定法测定。

      • 钾肥农学利用率(kg/kg) = (施钾区产量−无钾肥区产量)/施肥量

        钾肥利用率(%) = (施肥区香蕉钾吸收量−未施钾区香蕉钾吸收量)/施钾量 × 100

        数据统计分析采用Microsoft Excel和SPSS13.0软件。

      • 香蕉生长状况将直接影响到香蕉产量和品质[12]。3年香蕉抽蕾期长势定位调查表明(表2),除K0.4外,施钾处理的香蕉株高、茎围、叶片数、抽蕾率显著高于K0处理。K0.4处理的香蕉株高、茎围、叶片数、抽蕾率,除2016年抽蕾率外,均显著低于K1、K0.6及K0.8处理;K0.6和K0.8处理3年的香蕉株高、茎围、叶片数及抽蕾率与K1相较均无显著差异,且K0.8处理连续3年香蕉的抽蕾率均高于K1处理,3年平均高2个百分点。施钾量减少20%~40%对香蕉植株生长无负面影响,可以为香蕉果实的生长发育提供良好的物质基础。

        表 2  2016—2018年香蕉抽蕾期不同处理香蕉长势

        Table 2.  Growth status of banana plant of various treatments during floral emergence in 2016 to 2018

        年份
        Year
        处理
        Treatment
        株高 (cm)
        Plant height
        茎围 (cm)
        Pseudo stem girth
        叶片数
        Leaf number
        抽蕾率 (%)
        Floral emergence rate
        2016K0242.2 ± 5.2 b48.0 ± 2.8 b10.7 ± 0.8 b79.3 ± 3.0 b
        K1267.5 ± 11.2 ab54.9 ± 2.2 a12.0 ± 0.3 a85.4 ± 3.2 ab
        K0.4247.1 ± 10.0 ab50.4 ± 0.8 b10.6 ± 0.6 b82.3 ± 3.0 ab
        K0.6259.9 ± 11.3 a55.2 ± 2.6 a11.8 ± 0.4 a85.3 ± 4.0 ab
        K0.8264.7 ± 13.0 a56.8 ± 2.1 a12.0 ± 0.6 a88.6 ± 4.2 a
        2017K0233.1 ± 9.1 c46.4 ± 5.9 b10.5 ± 0.9 b76.2 ± 2.6 b
        K1273.0 ± 7.8 a59.0 ± 6.7 a13.5 ± 0.6 a88.0 ± 3.9 a
        K0.4250.0 ± 2.1 b50.7 ± 4.6 b11.0 ± 0.8 b81.2 ± 2.4 b
        K0.6268.2 ± 10.4 a58.1 ± 3.5 a12.7 ± 0.3 a87.1 ± 3.1 a
        K0.8275.7 ± 8.9 a60.2 ± 2.3 a13.2 ± 0.4 a90.2 ± 2.7 a
        2018K0230.2 ± 6.2 b45.1 ± 5.9 b9.6 ± 0.4 b75.2 ± 3.7 b
        K1261.9 ± 16.4 a56.2 ± 6.0 a11.3 ± 0.3 a87.0 ± 2.7 a
        K0.4248.0 ± 11.7 ab46.1 ± 4.3 b10.0 ± 0.3 b80.3 ± 1.4 b
        K0.6259.7 ± 8.2 a54.7 ± 1.9 a11.3 ± 0.4 a86.2 ± 3.2 a
        K0.8259.2 ± 11.1 a55.0 ± 1.7 a11.7 ± 0.6 a87.5 ± 4.3 a
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示同一年份处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in same column and year mean significant differences among treatments at the 5% level.
      • 在香蕉生产中,香蕉果指长、果指围及果指个数是构成香蕉产量的重要参数。从表3可以看出,在适宜氮磷肥供应条件下,钾肥用量及施肥方式对香蕉产量及产量指标(果指长、果指围、果指数)有显著影响。各处理3年香蕉产量及产量指标总体表现为K0.8 > K0.6、K1 > K0.4 > K0,除K0.4处理香蕉果指长、果指围及果指数除外,施钾处理的产量及产量指标都显著高于不施钾处理。连续3年不施钾(K0)处理的香蕉产量指标逐年下降,年平均减产率达25.1%。K0.8、K0.6、K0.4处理的香蕉产量及产量指标间差异显著,K0.4处理香蕉产量指标整体上显著低于K1处理,2016—2018年产量分别降低8.1%、12.5%、14.0%,3年平均降低11.5%。K0.6处理2016—2018年连续3年香蕉产量及产量指标虽略高于K1处理,但差异未达显著水平。K0.8处理2016—2018年连续3年香蕉果指长、果指围、果指数与K1处理无显著差异,但香蕉产量较K1处理3年产量分别增长10.3%、15.3%、14.9%,3年平均增长13.5%(P < 0.05)。

        表 3  2016—2018年不同施钾处理香蕉产量及其构成因素

        Table 3.  Banana yield and yield components as affected by potassium application in 2016–2018

        年份
        Year
        处理
        Treatment
        果指长 (cm)
        Fruit length
        果指围 (cm)
        Fruit girth
        每梳果数
        Fruit number per hang
        单株果重 (kg)
        Fruit weight per plant
        产量 (t/hm2)
        Yield
        增产率 (%)
        Increase
        2016K020.7 ± 0.8 a11.6 ± 0.5 b16.2 ± 0.4 b18.9 ± 0.5 d36.9 ± 0.7 d–19.4
        K121.6 ± 0.9 a12.5 ± 0.9 ab17.7 ± 0.8 a23.5 ± 0.6 b45.8 ± 0.9 b
        K0.421.1 ± 0.5 a11.6 ± 0.4 b16.8 ± 0.6 ab21.6 ± 1.2 c42.1 ± 0.8 c–8.1
        K0.621.9 ± 0.9 a12.0 ± 0.8 ab17.9 ± 0.6 a23.9 ± 0.8 b46.6 ± 1.0 b1.7
        K0.822.4 ± 1.2 a12.9 ± 0.4 a18.3 ± 0.8 a25.9 ± 1.1 a50.5 ± 1.2 a10.3
        2017K020.5 ± 0.8 b11.4 ± 0.5 b15.9 ± 0.5 c17.9 ± 0.9 d34.9 ± 0.8 d–26.1
        K121.8 ± 0.9 ab12.5 ± 0.3 a18.0 ± 0.6 ab24.2 ± 0.7 b47.2 ± 0.4 b
        K0.421.4 ± 1.1 ab11.5 ± 0.5 b17.2 ± 0.5 b21.2 ± 1.1 c41.3 ± 0.8 c–12.5
        K0.622.3 ± 0.6 a12.3 ± 0.6 ab18.3 ± 0.6 a25.0 ± 0.2 b48.7 ± 0.5 b3.2
        K0.822.7 ± 0.5 a13.2 ± 0.4 a18.7 ± 0.7 a27.9 ± 1.3 a54.4 ± 1.0 a15.3
        2018K019.7 ± 0.6 b11.2 ± 0.6 b15.0 ± 0.4 c15.6 ± 0.5 d30.4 ± 0.5 d–29.7
        K121.0 ± 0.5 ab11.8 ± 0.9 ab17.7 ± 0.6 a22.2 ± 0.8 b43.3 ± 0.8 b
        K0.420.6 ± 0.7 ab11.4 ± 0.7 b16.2 ± 0.3 ab19.1 ± 0.3 c37.2 ± 0.7 c–14.0
        K0.621.6 ± 0.9 a11.7 ± 0.8 ab18.5 ± 0.5 a22.7 ± 1.5 b44.3 ± 1.2 b2.3
        K0.822.0 ± 1.1 a12.9 ± 0.6 a18.2 ± 0.6 a25.5 ± 1.2 a49.7 ± 1.3 a14.9
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示同一年份处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in same column amd year mean significant differences among treatments at the 5% level.
      • 果实可溶性固形物、维生素C及可溶性糖含量等是评价果实内在品质的重要指标[15]。由表4可知,各处理可溶性固形物、维生素C及可溶性糖含量(2016—2018年3年平均)分别在19.9%~22.7%、27.9 ~31.9 mg/kg、15.5%~16.9%之间,均以不施钾处理可溶性固形物、维生素C及可溶性糖含量最低,K0.8处理含量最高,K1处理次之。K0及K0.4处理香蕉可溶性固形物、维生素C及可溶性糖含量随着试验进程呈逐年降低趋势;K1、K0.6及K0.8处理3年香蕉可溶性固形物、维生素C及可溶性糖含量较为稳定且均略有提高。方差分析表明,2016年各处理间香蕉可溶性固形物、维生素C及可溶性糖含量均未达显著差异水平,2017、2018年K0.6、K0.8处理香蕉可溶性固形物、维生素C及可溶性糖含量与K0处理间均达显著差异,K1、K0.6及K0.8 3个处理间香蕉可溶性固形物、维生素C及可溶性糖含量均无显著差异。

        表 4  2016—2018年滴灌减量施钾下香蕉品质

        Table 4.  The effects of reducing K fertilizer application on banana quality in 2016-2018

        处理
        Treatment
        201620172018
        SSo (%)VC (mg/kg)SSu (%)SSo (%)VC (mg/kg)SSu (%)SSo (%)VC (mg/kg)SSu (%)
        K020.8 ± 0.7 a29.3 ± 5.5 a15.7 ± 1.2 a19.6 ± 0.9 b26.3 ± 3.8 b15.3 ± 1.5 a19.3 ± 0.7 b25.5 ± 3.5 c15.4 ± 0.4 a
        K121.6 ± 0.9 a31.6 ± 3.0 a16.3 ± 0.5 a22.0 ± 0.8 a30.4 ± 1.3 a16.5 ± 1.3 a22.1 ± 1.0 a31.6 ± 1.8 a16.3 ± 0.9 a
        K0.420.9 ± 0.8 a29.2 ± 0.4 a15.9 ± 0.2 a20.4 ± 1.0 b29.3 ± 1.7 a15.8 ± 1.7 a20.0 ± 1.2 b28.2 ± 3.2 b15.6 ± 0.6 a
        K0.621.4 ± 1.0 a30.8 ± 1.8 a16.3 ± 1.0 a22.1 ± 0.6 a30.6 ± 0.8 a16.5 ± 0.8 a22.4 ± 1.1 a31.4 ± 4.1 a16.5 ± 1.1 a
        K0.822.3 ± 1.0 a31.6 ± 1.0 a16.7 ± 0.5 a22.9 ± 0.7 a31.8 ± 1.6 a16.9 ± 0.4 a22.8 ± 1.5 a32.2 ± 0.4 a17.1 ± 1.1 a
        注(Note):SSo—可溶性固形物 Soluble solid; SSu—可溶性糖 Soluble sugar; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in same column mean significant differences at the 5% level.
      • 表5可以看出,施用钾肥能显著提高香蕉果实及茎叶钾素吸收量。滴灌下,香蕉果实及茎叶钾素吸收量随着施钾量的增加而增加,依次为K0.8 > K0.6 > K0.4,K0.4处理香蕉钾素吸收量逐年降低,与其他处理均达显著差异水平;K0.6处理3年香蕉茎叶钾素吸收量显著低于K1处理,但K0.8处理与K1处理3年香蕉茎叶钾素吸收量无显著差异。此外,K0.8处理3年香蕉果实钾素含量均高于K1及K0.6处理,较K1及K0.6处理香蕉果实钾素含量(3年平均)分别提高了5.6%、6.0%。

        表 5  2016—2018年滴灌减量施钾对香蕉钾素吸收量及利用率的影响

        Table 5.  The effects of reducing K fertilizer application on banana K uptake and utilization efficiency in 2016-2018

        年份
        Year
        处理
        Treatment
        吸收量 K uptake (kg/hm2)钾肥利用率 (%)
        K efficiency
        钾农学利用率 (kg/kg)
        K agronomic efficiency
        果实 Fruit茎叶 Shoot
        2016K0111.8 ± 4.1 c380.4 ± 12.7 d
        K1165.4 ± 5.5 a798.2 ± 15.6 a33.7 ± 2.8 c6.4 ± 0.4 c
        K0.4136.5 ± 3.1 b593.8 ± 7.8 c42.5 ± 1.5 ab9.4 ± 0.1 b
        K0.6161.6 ± 2.1 ab728.2 ± 10.0 b47.3 ± 2.0 a11.6 ± 0.4 a
        K0.8170.7 ± 3.2 a780.5 ± 13.2 a41.0 ± 1.3 b12.2 ± 0.5 a
        2017K0101.3 ± 6.9 c347.7 ± 13.1 d
        K1178.2 ± 3.7 a793.3 ± 17.4 a37.3 ± 1.5 c8.8 ± 0.7 c
        K0.4133.1 ± 2.8 b574.3 ± 10.4 c46.1 ± 2.3 b11.5 ± 0.2 b
        K0.6180.6 ± 3.5 a731.5 ± 9.5 b55.1 ± 1.0 a16.5 ± 0.3 a
        K0.8185.0 ± 5.2 a787.3 ± 12.2 a46.7 ± 2.2 b17.4 ± 0.2 a
        2018K094.6 ± 4.2 d329.6 ± 10.7 d
        K1153.7 ± 2.7 b782.1 ± 15.5 a36.5 ± 2.2 b9.2 ± 0.2 c
        K0.4129.3 ± 4.8 c550.4 ± 9.7 c45.6 ± 0.9 a12.2 ± 0.0 b
        K0.6152.5 ± 2.6 b710.3 ± 13.4 b52.2 ± 1.7 a16.5 ± 0.1 a
        K0.8168.7 ± 1.3 a780.5 ± 17.2 a46.9 ± 1.0 a17.2 ± 0.1 a
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示同一年份处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in same column amd year mean significant differences among treatments at the 5% level.

        钾肥利用率是作物吸收利用钾肥的主要指标,表5表明,3年平均钾肥利用率依次为K0.6 > K0.8 > K0.4 > K1。滴灌条件下,钾肥利用率在41.0%~55.1%之间,整体随施钾量的增加钾肥利用率先升高再降低,以K0.6处理最高,3年平均钾肥利用率51.5%;K0.8处理次之,3年平均钾肥利用率44.9%。3年钾肥农学利用率均以K1处理最低,与滴灌施钾肥处理均达显著差异水平,在滴灌施钾肥下,随着施钾量的增加钾肥农学利用率先显著提高,后趋于稳定,其中以K0.8处理钾肥农学利用率最高(3年平均15.6 kg/kg),K0.6处理次之,两者间钾肥农学利用率未达显著差异水平。

      • 通过肥料、灌溉水和雨水输入的钾量、香蕉根系和香蕉地下株桩中残留归还的钾量及香蕉茎叶及果实吸收输出的钾量来确定各处理的表观钾平衡。由表6可知,各施钾处理钾素的输入主要是钾肥施入的钾,占总输入钾的90% 以上。钾素的输出主要是香蕉茎叶及果实吸收的钾。计算3年香蕉平均钾素表观平衡,结果表明,K0及K0.4处理处于钾素亏缺状态,钾素亏缺量分别为406.5 kg/hm2、93.3 kg/hm2。K1、K0.6及K0.8处理处于钾素盈余状态,K1处理钾素盈余量高于滴灌减量施钾处理,较K0.6及K0.8处理钾素盈余量分别提高了493 kg/hm2、281.5 kg/hm2

        表 6  连续3年钾素表观平衡及土壤钾含量

        Table 6.  Estimates of soil potassium balance and K contents of banana soil in the 3-year continuous application K fertilizer

        处理
        Treatment
        输入钾 K input (kg/hm2)地上部吸收
        Shoot uptake
        (kg/hm2)
        地下部吸收*
        Under-groundUptake
        (kg/hm2)
        KAB
        (kg/hm2)
        土壤钾含量 Soil K content
        肥料
        Fertilizer
        灌溉水
        Irrigation
        降雨
        Rainfall
        速效钾
        Available K
        (mg/kg)
        缓效钾
        Slowly available K
        (mg/kg)
        全钾
        Total K
        (g/kg)
        K0 0 15.5 7.3 –455.1 25.8 –406.5 47.5 c 111.7 b 9.6 b
        K1 1400 15.5 7.3 –957.0 36.1 501.9 85.5 a 134.7 a 10.7 a
        K0.4 560 15.5 7.3 –705.8 29.7 –93.3 57.2 c 118.6 b 9.9 b
        K0.6 840 15.5 7.3 –886.2 32.3 8.9 68.1 b 123.4 ab 10.1 ab
        K0.8 1120 15.5 7.3 –957.6 35.2 220.4 79.2 a 128.1 a 10.5 a
        注(Note):*指残留在香蕉根系和地下香蕉株桩中的钾素量,可循环利用;KAB—钾表观平衡。KAB=Kinput−(Kremoval−Kcirculating),式中:Kinput为化肥、雨水和灌溉水输入的钾素量 (kg/hm2); Kremoval 为香蕉植株及果实吸收的钾素量 (kg/hm2); Kcirculating 为地下香蕉株桩和根茬残留循环的钾素量 (kg/hm2)。同列数据后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平。*The K absorbed in banana root and stubble residues could be recycled; KAB—K apparent balance. K apparent balance (kg) = Kinput − (Kremoval − Kcirculating), Kinput was the amount of K input by chemical fertilizer, rainwater and irrigation water (kg/hm2); Kremoval was the amount of K absorbed by banana plants and fruits (kg/hm2); Kcirculating was the amount of K recycled by banana stumps and roots(kg/hm2); Values followed by different small letters in same column mean significant differences at the 5% level, respectively.

        由连续3年试验后土壤钾含量分析,土壤速效钾、缓效钾和全钾含量均随施钾量的增加而提高。不同施肥处理土壤速效钾含量变化范围在47.5~85.5 mg/kg,其中K0及K0.4处理较初始土壤速效钾含量降低,与其他处理达显著水平,K1、K0.6及K0.8处理土壤速效钾含量均较初始土壤有所提高,分别提高40.9%、12.2%、30.5%,K1与K0.8处理土壤速效钾含量未达显著差异水平,较其他处理均差异显著。土壤缓效钾的变化趋势与土壤速效钾变化趋势相似,不同处理土壤缓效钾含量变化范围在111.7~134.7 mg/kg,其中K1、K0.6及K0.8处理土壤速效钾含量较初始土壤分别提高13.0%、3.5%和7.5%。土壤全钾含量也随施钾量的增加而增加,但除了K1及K0.8处理外,其他处理土壤全钾含量均较初始土壤有所降低,K1及K0.8处理较初始土壤分别提高4.9%和2.9%。

      • 从2016—2018年3年平均投入方面来说(表7),不施钾处理成本投入最少,节省了肥料及部分人工等方面的投入,滴灌施钾处理在投入方面增加了灌溉设备及电费,但节省了肥料及人工方面的成本投入,其中滴灌施钾处理人工成本较常规施肥节约了1250元/hm2,K0.4、K0.6及K0.8处理肥料成本分别较K1处理节约4480、2986.6、1493.3元/hm2。综合计算可知,各处理成本投入依次为K1 > K0.8 > K0.6 > K0.4 > K0

        表 7  不同处理3年平均经济效益分析(yuan/hm2)

        Table 7.  Average economic profits of 3-years of different treatments

        项目 ItemK0K1K0.4K0.6K0.8
        投入 Input设备 Equipment00180018001800
        肥料 Fertilizer3278.310744.96264.97758.39251.6
        用工 Labor875010500925092509250
        电费 Electric00300300300
        地租 Land rent1800018000180001800018000
        合计 Total30028.339244.935614.937108.338601.6
        产出 Output产量 Yield3406045435402354654051545
        产值 Production6130881783724238377292781
        净收益 Net income31279.742538.136808.146663.754179.4
        较常规增收 Increase–11258.4–5730.04125.611641.3
        注(Note):投入成本 (yuna/hm2) = 设备 + 地租 + 肥料 + 用工 + 电费; 产出 (yuan/hm2)=香蕉产量 × 香蕉价格; 净收益 (yuan/hm2) = 产出−成本; 表内数据以 2016—2018 年的平均市场价计, 香蕉 1.8 yuan/kg; 尿素 1900 yuan/t; 过磷酸钙 800 yuan/t; 氯化钾 3200 yuan/t;滴灌设备一次性安装费用 300 元/hm2,平均可以使用 10 年,每年维护折合一年设备成本 1800 元/hm2。Input (yuna/hm2) = Equipment + Land rent + Fertilizer + Labor + Electricity; Output (yuan/hm2) = Banana yield × Banana price; Net income (yuan/hm2) = Output − Cost; The prices were the average of 2016-2018, Banana 1.8 yuan/kg; Urea 1900 yuan/t; Calcium phosphate 800 yuan/t; potassium chloride 3200 yuan/t; Drip irrigation equipment and one-time installation 300 yuan/hm2, and can be used for 10 years averagely, equivalent to one year equipment costs 1,800 yuan/hm2.

        此外,产量高低影响产值及综合生产效益的高低,由表6可知,施钾肥处理香蕉产值及净收益均大大高于不施钾处理,施钾处理较不施钾处理香蕉净收益增加5528~22900元/hm2。滴灌条件下,香蕉净收益随着钾肥用量的增加而增加,其中以K0.8处理香蕉产值及净收益最高,最终净收益较K1处理高11641元/hm2,增收27.4%,K0.6处理次之,较K1处理增收9.7%,而K0.4处理较K1处理最终净收益降低13.5%。5个处理产投比依次为K0.8(2.40∶1) > K0.6(2.26∶1) > K1(2.08∶1) > K0(2.04∶1) > K0.4(2.03∶1)。可见,滴灌减量20%钾肥用量可提高香蕉经济效益明显。

      • 香蕉种植区在南、北纬33℃之间的热带亚热带地区,香蕉产量取决于施肥量、施肥方式、气候与环境等诸多因素[16]。香蕉的矿质营养问题一直备受重视。香蕉生长发育需要大量的矿质营养,土壤中仅能提供一部分。因此,为了保持香蕉的丰产、稳产,就必须要保证土壤中的供钾能力。钾是香蕉生长必需的大量营养元素之一,钾素对香蕉植株体内转运蛋白起到较大的作用,植株体内的速效钾含量高达3.85%。由于香蕉种植土壤类型不同,在香蕉种植生产中钾素的含量也不尽相同,全株吸收N、P、K的比例约为1∶0.2∶(2.5~4.0),每克鲜重中含N 5.6 g、P2O 51.0 g、K2O 28.6 g[2]。当然,除了钾肥之外,氮、磷、钙、镁及其他营养元素也是不可或缺,否则香蕉便会因缺素而造成减产或品质低下。

        钾素营养对于提高香蕉产量、改善品质具有重要意义,前人研究表明,施钾能够显著提高香蕉产量[17-18],Kumar等[19]报道滴灌施肥下施用75%的推荐施肥量就能获得良好的增产效果。本研究连续3年定位试验结果也表明,在施用适宜氮磷肥的基础上,滴灌减量40%钾肥不影响香蕉产量,滴灌减量20%钾肥可使香蕉增产10.2%~15.3%,这与前人研究基本一致。这主要是因为滴灌减量施肥下虽然钾养分投入量减少,但由于水肥耦合效率提高,有效解决常规栽培模式下水肥供应不协调和耦合效应差的弊端,可以明显提高养分和水分的利用效率,同时也有助于减少香蕉地的养分流失,促进了根系对养分的吸收与利用,从而利于根系的发生,维持理想根围环境,保证香蕉的生长发育,从而提高产量[20]。这和于舜章等研究得出的水肥一体化技术条件下施肥低于常规施肥条件,仍然能够增加产量的结论类似[21]

        在考虑滴灌减量化施钾增加香蕉产量的同时,还应考虑滴灌施肥投入的经济效益。在本定位试验中,各处理成本投入依次为K1 > K0.8 > K0.6 > K0.4 > K0。产量高低影响产值及综合生产效益的高低,滴灌条件下,香蕉净收益随着钾肥用量的增加而增加,其中以K0.8处理香蕉产值及净收益最高,3年平均产投比最大。因此,综合产量和经济效益因素,滴灌减量20%钾肥不仅可以提高香蕉产量,还可以增加经济效益。本研究发现,滴灌减量施钾处理相较于不施钾处理的可溶性固形物、维生素C及可溶性糖含量都高,其中滴灌减量20%钾肥处理最高。适当降低施钾量不会造成香蕉果实内在品质的降低,且还有所提升。同样张鹏等[22]研究的减量施肥对芒果品质同样也有所提升,与本文研究结果一致。

        樊小林等[23]研究认为,一般作物对钾肥的当季利用率为30%~50%,而滴灌施肥则可显著降低养分及水分流失,提高水肥利用效率[24]。本试验结果表明,滴灌不同程度地减量施钾,钾肥利用率较传统施肥提高8.9%~15.7%,已有滴灌施肥对花生钾肥利用率研究结果表明,滴灌施肥明显提高钾肥利用率10.77%~16.62%[25],与本文研究结果一致。同时,董合林等[26]的钾肥用量对麦棉作物钾肥利用率影响的研究发现,小麦和棉花的钾素积累量随施钾量的提高而增加,但施钾量超过105 kg/hm2后钾素的积累量趋于稳定,小麦钾肥利用率以施钾量105 kg/hm2最高,超过此量随施钾量的增加而降低,小麦、棉花钾肥农学利用率随施钾量的增加而降低;刘小虎等[27]研究表明,在其他环境因素相对稳定的条件下,单一肥料的利用率与其施用量呈直线递减函数规律。本研究结果表明,滴灌下香蕉钾素累积量随着施钾量增加而增加,滴灌钾肥利用率随着钾肥用量增加先提高后降低,钾肥农学利用率随着钾肥用量增加而增加,其中钾肥利用率与董合林研究基本一致,但钾素吸收量及钾肥农学利用率与前人研究不完全一致。因此,试验作物及钾肥施肥方式对钾素吸收量、钾肥利用率及钾肥农学利用率方面有待进一步研究。

        长期不施钾肥土壤中的钾素含量呈明显下降趋势,施钾肥对土壤钾素下降有一定的延缓作用[28-29]。现有国内外研究表明,长期施用钾肥有利于土壤全钾和速效钾的积累[30-32],范钦桢等[32]研究表明,长期施用钾肥有利于提高土壤中的速效钾和缓效钾含量。本研究结果发现,香蕉果园连续3年不施钾肥及滴灌减量60%钾肥处理土壤速效钾、缓效钾及全钾含量较初始土壤均有所降低,滴灌减量20%钾肥处理及常规施肥处理土壤速效钾、缓效钾及全钾含量均高于初始土壤,但是滴灌减量40%钾肥处理土壤全钾含量低于初始土壤。前人研究表明,目前果园农田钾素一般处于亏缺状态[33-37]。郑圣先等[38]研究认为,钾素较为丰富的土壤若仅靠自身的循环,作物带走的钾素得不到补充,即使目前作物不缺钾,但这种情况也不能持续;对于供钾潜力较低的土壤,由于土壤本身提供的钾素有限,若作物消耗的钾长期得不到补充,将会严重影响其他营养元素的效应[38-39]。因此,为了维持或提高土壤钾素肥力,使作物高产、稳产,在本试验条件下,考虑土壤钾素平衡,滴灌减量20%以下钾肥对香蕉较为适宜。

      • 滴灌条件下,施用常规钾量的40%显著影响了香蕉的生长,虽然香蕉口感没有显著变化,但是果指围和单果重显著降低,产量显著下降,而且土壤钾素表观平衡处于严重亏缺状态,连续种植三年后土壤全钾和有效钾含量均显著下降;用常规施钾量的60%,香蕉长势、果实外形和品质、产量均没有显著影响,经济效益显著提高,虽然基本维持了土壤钾素表观平衡,但是三年后土壤速效钾含量显著下降,因此,长期施用此钾肥量将降低土壤钾素储备及供钾能力;施用常规钾量的80%则显著提高了香蕉生长、果实外形和口感品质,显著提高了产量和经济效益,且经济效益也显著高于施用60%的钾量,土壤钾素表观平衡为盈余。综合考虑滴管条件下增产效应、经济效益和土壤钾素养分平衡,福建香蕉果园采用滴灌减量20%钾肥施肥策略较为适宜。

    参考文献 (39)
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