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南寧主要香蕉種植基地土壤肥力調查與施肥建議

2018-01-23 10:46:12楊文慧封碧紅韋文幸
熱帶農業科學 2018年9期
關鍵詞:分析

楊文慧 封碧紅 韋文幸

摘 要 香蕉具有速生高產,需肥量大的特性。營養充足、健康的土壤可以促進其生長及產量的提高。因此對香蕉土壤肥力狀況進行調查與評估,對于指導當地農民進行合理施肥,提升土壤肥力和提高香蕉產量及經濟效益具有重要的意義。結果表明:88.88%的南寧地區香蕉種植基地土壤pH低于5.5;40.74%的香蕉種植基地土壤有機質含量低于20 g/kg;南寧主要香蕉種植基地土壤的銨態氮和硝態氮平均值分別為22.04和15.44 mg/kg,大多數南寧香蕉基地銨態氮含量高于硝態氮的含量,銨硝比不佳;55.56%的香蕉種植基地土壤有效磷低于10 mg/kg;66.65%的基地土壤速效鉀含量高于100 mg/kg;70.37%的香蕉種植基地土壤交換性鈣高于250 mg/kg;62.97%的基地土壤交換性鎂含量低于25 mg/kg。因此,為了提高南寧地區香蕉基地土壤肥力利用效果,實現香蕉產業可持續發展,提出了合理的施肥建議:適當施用石灰或堿性肥來改良土壤酸性,提高土壤pH,增施有機肥改善土壤肥力結構;氮肥以施用硝態氮肥為主,配合適當比例的銨態氮肥,增施磷肥、鎂肥,合理施用鉀肥,部分地區增施鈣肥。

關鍵詞 南寧 ;香蕉基地 ;土壤肥力 ;分析

中圖分類號 S668.1 文獻標識碼 A Doi:10.12008/j.issn.1009-2196.2018.09.002

Abstract Banana is a fast-growing plant which requires more fertilizer. A healthy soil with sufficient nutrients is favorable for the growth and production of banana. The soil fertility in the main banana plantations in Nanning, Guangxi was evaluated, based on which fertilizer was recommended to local farmers to improve the soil fertility and banana yield. The results showed that the soil pH values in 88.88% of banana plantations were below 5.5. The soil organic matter in the 40.74% of the plantations was less than 20g/kg. The average values of ammonium nitrogen and nitrate nitrogen in the soil were 22.04mg/kg and 15.44 mg/kg, respectively. The soil content of ammonium nitrogen was higher than that of nitrate nitrogen in most of the banana plantations, and the ratio of ammonia to nitrate was unreasonable. The soil available phosphate in the 55.56% of the banana plantations was below 10 mg/kg. The soil content of available potassium in 66.65% of the banana plantations was higher than 100 mg/kg. The soil content of exchangeable calcium in the 70.37% plantations was over 250 mg/kg. The soil content of exchangeable Mg in 78.3% of the banana plantations was below 25 mg/kg. Some suggestions were put forward in order to improve the soil fertility and ensure sustainable development of banana plantations in Nanning, such as application of lime and alkaline fertilizer to improve soil acidity and pH value; application of organic fertilizer to enhance soil fertility structure; application of more nitrate nitrogen fertilizer than ammonium nitrogen, more phosphate fertilizer and magnesium fertilizer; rational application of potassium fertilizer, more application of calcium fertilizer in some banana plantations.

Keywords Nanning ; banana plantation ; soil fertility ; analysis

香蕉已成為近4億人口的主要糧食,成為繼水稻、小麥和玉米之后第四大糧食作物[1]。中國是世界上最重要的香蕉種植和消費大國之一。而廣西是我國香蕉的第二大產區,全區各地均有種植,已發展成廣西一個重要的經濟支柱,對全區經濟發展起到重要作用。南寧地區的香蕉種植產業近年更是異軍突起,無論是從種植面積、香蕉產量,還是從經濟效益來分析,均處于快速增長的階段。據統計,2014年南寧香蕉種植面積5余萬hm2,產值約27億元,香蕉產業已成為帶動當地農民增收的支柱性產業之一[2]。

香蕉生育期長,喜高溫多濕,葉片面積大,蒸騰量也大,加上香蕉根系分布較淺,生長速度快,生長量大,屬于大水大肥作物,施肥量為一般糧食作物及蔬菜作物的幾倍??梢娡寥婪柿顩r對香蕉產量有著最根本的影響,適當的田間管理和施肥對于確保香蕉高產優質顯得尤為重要。然而,在缺乏專家指導、實驗室檢測數據及精準測量工具的輔助條件下,蕉農往往憑經驗盲目施用大量的化學肥料,造成蕉園土壤肥力下降,香蕉抗逆性及產量降低,制約了香蕉產業的可持續發展[3]。因此,對香蕉生產基地土壤肥力狀況進行調查與評估,對于指導農民合理配方施肥,提高肥料利用率及香蕉產量和經濟效益有著重要的現實意義。

為了摸清南寧地區主要香蕉種植基地土壤肥力狀況,筆者于2015年10月至2016年3月對南寧27個主要香蕉種植基地81份樣品的土壤肥力狀況展開調查研究,為南寧地區的香蕉種植合理施肥提供科學依據,進而促進香蕉產業可持續發展。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2015年10月至2016年3月先后前往南寧市郊的群興村、伏內屯、淝陽村、里建、金華村、合美十八村等27個面積3.33 hm2以上的南寧主要香蕉種植基地,進行采土取樣,采樣方法參照魏守興等[4]驗證過可行的采樣方法。每個種植基地采集3份土壤樣品,每份含多點的混合土壤,總計采集81份樣品。采樣過程中盡量避開施肥處,并使用S形方法進行采樣,隨機采取香蕉養分吸收根系分布土層(0~20 cm)的土樣,分別裝于配有標簽的塑料袋中,帶回實驗室。土壤樣品在室溫下風干,去除根和植物殘體的雜質,使用木錘搗碎,使用20目尼龍篩進行篩選,然后進一步使用研缽磨細,再用100目尼龍篩進行篩選,置于袋中,貼上標簽,保存以待測定。采集所使用的工具和容器應潔凈、干燥、無異味。

1.2 樣品分析項目與測定方法

共分析了土壤樣品的pH值、有機質,土壤樣品中硝態氮、銨態氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂的含量等8個肥力指標。土壤樣品pH值測定參照標準NY/T 1377-2007,采用pH計法(土水比為 1∶2.5)進行測定;土壤有機質測定參照標準NY/T 1121.6-2006,采用重鉻酸鉀-外加熱法測定;土壤銨態氮、硝態氮測定參照標準DB22/T 2270-2015,流動注射分析法進行測定;有效磷測定采用碳酸氫鈉(pH 8.5)浸提-鉬銻抗比色法;土壤速效鉀測定參照標準NY/T 889-2004,采用1 mol/L 醋酸銨浸提-火焰光度法測定;土樣交換性鈣和交換性鎂的測定參考NY/T 1121.13-2006標準,采用醋酸銨淋濾-原子吸收分光光度法測定。

1.3 土壤肥力評價標準

采用全國第二次土壤普查的土壤養分分級標準[4]及前人的香蕉養分分級標準[5-6]評價香蕉基地土壤的肥力狀況。

2 結果與分析

2.1 南寧香蕉基地土壤的酸度特征

pH值是土壤重要的化學性質之一,對土壤微生物的活性、礦物質和有機質的分解都起著重要的作用[7]。從表1和表2可知,南寧主要香蕉種植基地土壤pH值為3.87~7.26,平均pH為4.81。其中pH≤4.5的強酸性基地和pH為4.5~5.5的酸性基地占比均為44.44%,而土壤pH為5.5~6.5的弱酸性基地及pH 6.5~7.5的基地分別只有2個與1個,占比分別是7.41%與3.71%。根據土壤的酸度分級標準,南寧大部分香蕉基地土壤呈強酸性與酸性。有研究表明,最適宜香蕉生長的土壤pH是5.5~6.5[8]。由此可見,南寧接近90%以上香蕉種植基地的土壤pH不利于香蕉的生長。因此,該地區在生產上應適當施用石灰改良土壤。

2.2 基地土壤有機質含量

土壤有機質在土壤肥力與植物營養中具有重要的作用,其肥力水平與果樹產量、果實品質密切相關。因此,提高果園土壤有機質含量是提高果園土壤肥力的關鍵[9]。由表1與表3可知,南寧地區主要香蕉種植基地土壤的有機質含量為12.03~36.38 g/kg,平均值為24.12 g/kg。根據土壤養分分級標準,南寧香蕉基地土壤有機質含量為2~4級水平,整體評價為中等。其中香蕉種植基地有機質含量為30.0~40.0 mg/kg,屬于較豐水平,占比29.63%;有機質含量為20.0~30.0 mg/kg,屬于中等水平,占比29.63%;有機質含量為10~20.0 g/kg,屬于較缺水平的基地占比為40.74%。

2.3 基地土壤硝態氮、銨態氮含量

氮素是香蕉各生長階段尤其是營養生長期不可缺少的營養元素之一, 對香蕉的產量高低、品質好壞有較大影響[10-11]。銨態氮和硝態氮是香蕉主要吸收的2種氮素形態,兩者不僅營養效果不同,而且在土壤中的去向及其對環境的污染情況也不同[12]。有研究表明,在銨硝配比為3∶7時,總氮最大吸收速率達到最大,有效轉運載體數目最多,最有利于香蕉吸收利用氮素[13]。最近還有研究表明,銨硝配比影響香蕉幼苗生長,以銨硝配比10∶90最適合香蕉的生長[14]。表1結果顯示,南寧主要香蕉種植基地土壤的銨態氮和硝態氮平均值分別為22.04和15.44 mg/kg;銨態氮含量為4.84~69.47 mg/kg,70%以上基地土壤銨態氮高于13 mg/kg,而硝態氮含量為5.34~50.75 mg/kg,大部分基地硝態氮含量低于37 mg/kg?;赝寥冷@硝比結果顯示,基地土壤銨硝比>2和在1~2的頻度均為33.33%,銨硝比在0.5~1之間的頻度為29.63%,只有3.71%的基地銨硝比介于0.2~0.5。由此調查結果可見,大多數香蕉種植基地土壤銨態氮含量高于硝態氮,銨硝比不佳,可通過增施硝態氮肥來調整合理的銨硝比。

2.4 基地土壤有效磷、速效鉀狀況

由表1和表4可知,南寧主要香蕉種植基地土壤有效磷頻度分布集中在0.88~98.73 mg/kg,變異極大,整體平均值在22.97 mg/kg。不同香蕉種植基地磷含量具有明顯差異.在調查結果中,一半以上屬于低下水平。其中有效磷含量低于5.0 mg/kg的土壤占比33.34%,22.22%的土樣有效磷含量為5~10 mg/kg。只有45%左右的蕉園屬于中上水平,其中3.70%的土壤有效磷含量為10~20 mg/kg,18.52%的土樣有效磷含量為20~40 mg/kg,22.22%的土樣有效磷含量高于40 mg/kg。一般認為,土壤中有效磷含量在10~20 mg/kg比較適合香蕉生長,也較容易實現高產[15]。在本次調查中仍有超過一半的基地土壤處于磷素嚴重缺乏狀態(低于10 mg/kg)。雖然較強的固磷能力是南方酸性土壤所特有的優勢,但是在調查中發現,當地香蕉種植者在土壤磷素管理過程中存在很多不科學不合理的操作,造成了大量的磷素從土壤中流失。若要提高土壤磷素水平,可采取適當調節土壤酸度和合理施用磷肥相結合的管理措施。

香蕉的生長對鉀元素的需求高,是典型的喜鉀作物,需鉀量高于大多數果樹[16]。表2和表4的數據表明,各基地土樣中速效鉀含量為28.00~876.00 mg/kg,速效鉀含量為100~150 mg/kg的土壤最適合香蕉種植。在南寧主要香蕉種植基地中速效鉀含量低于100 mg/kg的土壤占比為33.35%,速效鉀含量低于50 mg/kg的土壤占比7.41%;而高達66.65%的土壤速效鉀含量高于100 mg/kg,此結果表明,南寧大部分種植基地達到了香蕉生長最適宜鉀含量的條件,然而香蕉植株在生長過程中吸收的鉀量很大,所以在香蕉種植過程中仍需注意鉀元素的補給,適當增施鉀肥。

2.6 基地土壤交換性鈣、交換性鎂狀況

由表1和表5可知,南寧主要香蕉種植基地土壤交換性鈣含量集中在69.59~6 689.44 mg/kg,平均含量為1 303.32 mg/kg。土壤中交換性鈣含量為250~1 000 mg/kg時,最適合香蕉生長。在南寧主要香蕉種植基地中有70.37%的土壤交換性鈣含量高于250 mg/kg,其中有18.52%的種植基地土壤交換性鈣含量在100~250 mg/kg,交換性鈣含量低于100 mg/kg的土壤僅占11.11%。100 mg/kg為鈣元素豐缺分界線,土壤含量低于這個標準屬于嚴重缺鈣狀態。南寧大部分種植基地都處于碳酸鈣含量很高的喀斯特地貌區,因此大部分香蕉種植基地交換性鈣含量也相對較高。

據報道,增施鎂肥對香蕉早吐蕾、早成熟有著明顯的促進作用,同時對產量的增加具有明顯的效應[17-18]。表1和表5的數據表明,南寧主要香蕉種植基地土壤交換性鎂含量為4.64~88.25 mg/kg。一般認為,土壤交換性鎂含量在50~100 mg/kg時,最有利于香蕉生長。在調查結果中,僅有22.22%的土壤交換性鎂在此范圍內,14.81%基地的土壤交換性鎂含量為25~50 mg/kg,處于較低水平;更有高達62.97%的基地土壤交換性鎂含量低于25 mg/kg,屬于鎂元素嚴重缺乏狀態。

南寧地區降雨較多可能是各大香蕉種植基地土壤鎂元素含量較低的首要原因,大量的降水會把土壤中的大量的鎂元素帶走;在交換性鎂含量較低的種植基地,應考慮適當增加鎂肥的施用,確保鎂元素的供應。

3 討論與結論

蕉園土壤作為香蕉根系主要的成長環境,其pH和有機質不僅是果園土壤肥力的重要指標,也是果園能否高產、穩產及優質果品生產的基本條件。本次研究結果發現,南寧90%以上香蕉種植基地的土壤pH低于5.5,屬于強酸性或酸性,不利于香蕉的生長;蕉園土壤的有機質含量平均值為24.12 g/kg,70%的基地有機質含量低于30 g/kg,整體評價為中等偏下,其中40.74%基地有機質含量在10~20.0 g/kg,與之前南方香蕉基地土壤普遍偏酸性及有機質含量偏下的調查結果一致[5-6,9,19-21]。蕉園pH值低下,一方面,可能與南方紅壤土特征有關,此類別土壤一般情況下偏酸性;另一方面,pH的下降造成大量營養元素的淋失,造成土壤肥力下降,土壤進一步貧瘠,導致蕉園的病蟲害發生;同時土壤有機質的降低表明土壤結構惡化、土壤緩沖能力降低,加劇土壤酸化[7,22]。造成這種現象主要是由于蕉農往往憑經驗盲目施用大量化肥,輕施有機肥,同時也與缺乏專家指導、實驗室檢測數據及精準測量工具的輔助有關。因此,為了提高蕉園土壤的肥力,使得香蕉產業可持續發展,對南寧主要香蕉基地應適當施用石灰或堿性肥料調整土壤酸堿度,同時增施有機肥來提高土壤肥力,為香蕉優質高產生長創造良好土壤環境。

氮、磷、鉀是香蕉生長過程中最重要的大量元素。銨態氮和硝態氮是香蕉主要吸收的2種氮素形態,有研究表明,銨態氮比例在10%~70%,增加硝態氮比例,可以促進香蕉幼苗對銨態氮的吸收速率,當銨態氮比例超過70%時,香蕉幼苗對銨態氮的吸收速率降低;香蕉幼苗對硝態氮的吸收速率呈現隨營養液銨態氮比例的增加而顯著減少的規律,添加銨態氮能明顯抑制香蕉幼苗吸收硝態氮;在銨硝配比為3∶7時,總氮最大吸收速率達到最大,有效轉運載體數目最多,最有利于香蕉吸收利用氮素[13]。最近還有研究表明,銨硝配比影響香蕉幼苗生長,以銨硝配比10∶90最適合香蕉的生長,等氮條件下增銨可以提高根系的生長,不同的銨硝配比對地上部分影響不同。苗期增施少量銨可以促進香蕉根系生長,促進香蕉成活和生長。香蕉幼苗中氮的含量、累積量以及銨、硝的含量與銨硝配比有關,在全硝的基礎上增銨,可以提高氮在地上部分的含量和累積量,促進氮的吸收和利用[14]。亦有研究表明,硝態氮處理可提高香蕉植株對Ca、Mg、Fe、Mo等營養元素的吸收,增強植株細胞壁和細胞膜的穩定性,合成更多的木質素等防御物質,使得病原菌數量在植物體內大大減少,維持較高的光合作用,最終達到提高植株抗性,降低香蕉枯萎病發病率以及發病嚴重程度的目的[23]。而本研究的結果表明,南寧主要香蕉種植基地土壤的銨態氮和硝態氮平均值分別為22.04和15.44 mg/kg,大多數南寧香蕉基地銨態氮含量高于硝態氮的含量,銨硝比不佳。因此可通過增施硝態氮來調整合理的銨硝比,達到促進香蕉植株對氮的吸收與利用。磷也是香蕉生長過程中消耗很大的元素之一,提高土壤磷含量可促進植株生長和產量提高[24],雖然南方的酸性土壤具有很強的固磷能力,但是由于南寧降雨豐富,降水量大,大量的降雨帶走了土壤中的磷元素。本調查發現,南寧地區香蕉種植基地中有55.5%的基地磷含量低于10 mg/kg,處于缺磷狀態,因此在改造土壤、提高肥力的過程中應適當增加磷肥的補給。香蕉是典型的喜鉀作物,需鉀量大[12],其吸收量比氮高很多,遠高于磷,香蕉的產量與鉀的吸收量呈現出極其顯著的正相關[12]。速效鉀含量為100~150 mg/kg的土壤最適合香蕉種植。本研究結果發現,南寧主要香蕉種地土樣中速效鉀含量為28.00~876.00 mg/kg,而高達66.65%的土壤速效鉀含量高于100 mg/kg,表明南寧大部分種植基地達到了香蕉生長最適宜鉀含量的條件,且明顯高于魏守興等[5]對廣西蕉園土壤肥力調查時的水平。香蕉植株在成長過程中對鉀吸收量大,仍有約1/3的基地處于缺鉀水平,所以在香蕉種植過程中仍需注意鉀元素的補給,適當增施鉀肥是最直接有效的方法。

鈣和鎂是香蕉生長過程中必不可少的元素,適量施鈣、施鎂能促進香蕉生長。在適當的鉀、鈣、鎂處理條件下,香蕉果皮膜脂多酚氧化酶活性、丙二醛含量、淀粉酶活性和果肉膜脂多酚氧化酶活性、淀粉酶活性均明顯下降,各處理同時減少了香蕉果實貯藏過程中的失重,延緩了香蕉果實的衰老,提高了香蕉果實的貯藏性[25]。交換性鈣含量低于100 mg/kg的土壤屬于缺鈣狀態。此次調查的香蕉種植基地中交換性鈣含量低于100 mg/kg的土壤僅占11%;土壤中交換性鈣含量為250~1 000 mg/kg時最適合香蕉生長,占30%;高于100 mg/kg的占比達到89%,這可能與南寧處于碳酸鈣含量很高的喀斯特地貌區有密切的聯系。南寧主要香蕉種植基地中有高達77.8%的土壤交換性鎂含量低于50 mg/kg,處于鎂元素缺乏狀態。因此,在香蕉的種植和管理過程中應重視鎂肥的補充。

本次南寧市香蕉基本土壤肥力調查的結果:南寧88.88%的香蕉種植基地土壤pH低于5.5;40.74%的香蕉種植基地土壤有機質含量低于20 mg/kg;南寧主要香蕉種植基地土壤的銨態氮和硝態氮平均值分別為22.04和15.44 mg/kg,大多數香蕉基地銨態氮含量高于硝態氮的含量,銨硝比不佳;55.56%的香蕉種植基地土壤有效磷低于10 mg/kg;66.65%的土壤速效鉀含量高于100 mg/kg;70.37%的香蕉種植基地土壤交換性鈣高于250 mg/kg;62.97%的基地土壤交換性鎂含量低于25 mg/kg。綜合以上蕉園的土壤肥力狀況,提出了在香蕉的種植過程中,應適當施用石灰或堿性肥改良土壤酸性,增施有機肥改善土壤肥力結構。增施氮肥、磷肥、鎂肥,注意增施硝態氮肥,維持合理的銨硝比,部分地區增施鈣肥,合理施用鉀肥。同時,此調查結果表明,調查的香蕉基地即使同處于南寧市范圍內的,但不同基地之間肥力水平差異明顯,這可能與不同的基地屬于不同的種植主與種植的年限有關,導致施肥管理水平不一,其土壤養分含量和構成亦有所區別。因此香蕉種植過程中,還應根據不同種植基地的特點制定不同的施肥方案來指導蕉農合理施肥,提高土壤肥力。

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