原位法磷酸一銨與原位法聚磷酸銨對(duì)香蕉生長的影響

程鳳嫻，黃旅文，藍(lán)奕斌，陸潔珊，楊依彬，龔 林，涂攀峰，鄧蘭生

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.廣州一翔農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510650；3.東莞一翔液體肥料有限公司/廣東省液體肥料工程技術(shù)研究中心，廣東 東莞 523135；4.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院園藝園林學(xué)院，廣東 廣州 510225）

【研究意義】磷是作物生長的必需元素之一，同時(shí)磷會(huì)對(duì)其他養(yǎng)分的吸收形成協(xié)同效應(yīng)或拮抗效應(yīng)［1］。由于土壤中的磷移動(dòng)性較差，極易被固定，導(dǎo)致磷肥的當(dāng)季利用率普遍在10%～25%左右［2-3］。海南作為我國香蕉的主產(chǎn)區(qū)，長期過量施肥造成土壤酸化嚴(yán)重，土壤中有效磷含量也越來越低［4］。香蕉對(duì)磷的需求雖不及氮、鉀大［5］，但其對(duì)細(xì)胞分裂、光合產(chǎn)物的運(yùn)輸及多種有機(jī)物質(zhì)的代謝均起到非常重要的作用［6］，足量的磷素供應(yīng)還可以提高香蕉的耐旱及耐寒等環(huán)境脅迫耐受力［7］。提高磷素的利用率，減少化學(xué)肥料的投入量，無論是對(duì)土壤質(zhì)量的改善還是生產(chǎn)成本的降低都有重要的意義。我國目前正處于集約化農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的階段，伴隨著水肥一體化技術(shù)的逐漸普及［8］，水溶性磷肥與液體磷肥將迎來快速增長階段。

【前人研究進(jìn)展】有研究表明液態(tài)磷肥在施用中隨水?dāng)U散范圍較大，在土壤中的分布均勻，與固體磷肥相比其移動(dòng)性更強(qiáng)。同時(shí)，前人還發(fā)現(xiàn)香蕉隨著連作年限的增加其對(duì)速效磷的吸收能力及利用效率呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)［9］。中微量元素肥料對(duì)農(nóng)產(chǎn)品提質(zhì)增產(chǎn)有明顯的促進(jìn)作用，因此，在當(dāng)前推進(jìn)品質(zhì)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的新時(shí)代，合理利用中微量元素將越發(fā)重要［10-13］。原位法磷酸一銨（YMAP）與原位法聚磷酸銨（YAPP）是一種利用“濕法磷酸原位法螯合-氨中和反應(yīng)”技術(shù)直接生產(chǎn)的含中微量元素的新型磷肥，其充分利用濕法磷酸中的雜質(zhì)離子，降低甚至避免白肥的產(chǎn)生，其產(chǎn)品中的磷為全水溶性P2O5能提高磷的利用率，同時(shí)其富含全水溶性的鐵（Fe）、鎂（Mg）、鋅（Zn）、硼（B）、錳（Mn）等中微量元素。

【本研究切入點(diǎn)】通過大田滴灌試驗(yàn)，研究原位法螯合中微量元素的磷酸一銨（MAP）與聚磷酸銨APP對(duì)海南香蕉生長的影響，為我國南方香蕉產(chǎn)區(qū)合理選用磷肥提供理論基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)支撐?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以香蕉為研究對(duì)象，選取MAP、APP與YMAP、YAPP 4種磷肥為試驗(yàn)材料，通過田間滴灌試驗(yàn)比較不同磷源對(duì)香蕉生長及肥料利用率的影響，為海南地區(qū)香蕉生產(chǎn)中磷肥的選擇提供依據(jù)，以期提高磷肥的利用效率。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

田間試驗(yàn)于2018年12月至2019年10月在海南臨高縣美靈村新盈農(nóng)場香蕉基地進(jìn)行。該地區(qū)屬于熱帶季風(fēng)氣候，全年無霜，高溫多雨，陽光充足，年平均氣溫23.0～24.0 ℃，年平均降水量1 417.8 mm。

試驗(yàn)地土壤為玄武巖發(fā)育的磚紅壤，質(zhì)地為沙黏土，土壤pH為5.58，有機(jī)質(zhì)含量為27.5 g/kg，堿解氮含量為129 mg/kg，有效磷含量為41.3 mg/kg，速效鉀含量為159 mg/kg。按全國推薦的土壤肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，該試驗(yàn)土壤地力屬于中等以上肥力土壤。

供試香蕉品種為南天黃（AAA Cavendish）。供試肥料磷肥為工業(yè)磷酸一銨粉劑（12-61-0）和聚磷酸銨液體（11-37-0），由廣西越洋化工有限公司提供；原位法磷酸一銨粉劑（11-46-0+3.0TE）和原位法聚磷酸銨粉劑（14.5-49-0+3.0TE），由四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院提供；氮肥使用尿素（N 46%），鉀肥選用氯化鉀（K2O 60%），不施磷肥處理氮肥和鉀肥與其他處理一致。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)工業(yè)磷酸一銨粉劑（MAP）、原位法磷酸一銨粉劑（YMAP）、聚磷酸銨液體（APP）、原位法聚磷酸銨粉劑（YAPP）和不施磷肥對(duì)照5個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積150 m2。

采用雙行淺溝種植，每種植行鋪設(shè)2條滴灌帶，滴頭流量為2.0 L/h，滴頭間距為40 cm。香蕉種植規(guī)格為2.0 m×2.0 m，種植密度為2 500株/hm2。各處理香蕉總灌水量一致，施肥時(shí)每次在停水前20 min滴肥45 min。其他農(nóng)藝措施均一致。各處理純養(yǎng)分投入量：不施磷肥對(duì)照為純氮0 kg/hm2，純磷0 kg/hm2，純鉀0 kg/hm2；MAP、YMAP、APP、YAPP處理純氮磷鉀用量一致，均為純氮604.5 kg/hm2，純磷234 kg/hm2，純鉀1 089 kg/hm2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

在香蕉孕蕾期進(jìn)行株高、假莖粗度、綠葉數(shù)、倒3葉葉長、葉寬等生長指標(biāo)測(cè)定。在成熟期各處理選取長勢(shì)一致植株6株，冰盒保存至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行葉片氮磷鉀相關(guān)指標(biāo)測(cè)定，其中硝態(tài)氮采用1 mol/L KCl 浸提，AA3型連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定；速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用1 mol/L NH4OAc 浸提，火焰光度法測(cè)定。田間測(cè)產(chǎn)采用簡單稱重法。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同磷源對(duì)香蕉生長性狀的影響

從表1可見，磷銨系列處理的香蕉株高、假莖粗度、綠葉數(shù)、葉片長度和葉片寬度均高于不施磷肥對(duì)照。YAPP處理的株高、假莖粗度、綠葉數(shù)、葉長、葉寬均顯著高于不施磷肥對(duì)照，分別增加8.6%、12.5%、12.3%、17.5%、9.5%。除綠葉數(shù)外，YAPP處理的株高、假莖粗度、葉長、葉寬均顯著高于YMAP處理，分別增加4.0%、6.6%、7.9%、7.1%。說明在磚紅壤上原位聚磷酸銨比原位磷酸一銨的效果更好，能夠促進(jìn)香蕉生育前期的營養(yǎng)生長，更多的綠葉數(shù)能促進(jìn)作物保持較強(qiáng)的光合效能。整體來看，聚磷酸銨在孕蕾期對(duì)香蕉的營養(yǎng)生長作用最為明顯。

表1 不同磷源對(duì)孕蕾期香蕉生長性狀的影響Table 1 Effects of different phosphorus sources on growth traits of banana at bud stage

2.2 不同磷源對(duì)香蕉果指數(shù)和產(chǎn)量的影響

果指數(shù)是構(gòu)成香蕉產(chǎn)量的重要參數(shù)。由表2可知，試驗(yàn)中YAPP和YMAP處理果指數(shù)均比不施磷肥對(duì)照增加14.7個(gè)/株，果指數(shù)比不施磷肥對(duì)照提高11.0%。從最終產(chǎn)量測(cè)量結(jié)果來看，YMAP處理產(chǎn)量為59.4 t/hm2，YAPP處理產(chǎn)量為56.1 t/hm2，比不施磷肥對(duì)照分別增產(chǎn)21.7%、15.2%。YMAP處理產(chǎn)量較MAP處理增產(chǎn)7.6%，YAPP處理產(chǎn)量較APP處理增產(chǎn)1.9%，說明原位法磷銨系列處理能顯著提高香蕉果指數(shù)，從而有效增加香蕉的產(chǎn)量。

表2 不同磷源對(duì)結(jié)果期香蕉產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of different phosphorus sources on banana yield at fruiting stage

2.3 不同磷源對(duì)香蕉養(yǎng)分吸收利用效率的影響

由表3可知，不同磷源對(duì)香蕉植株養(yǎng)分含量的影響不同。MAP處理香蕉植株氮含量和鉀含量均低于APP處理，YAPP處理植株氮含量最高，比MAP處理高35.38%；APP處理植株鉀含量最高，較YMAP處理高14.41%。不同處理植株磷含量差異不顯著。綜合分析，YAPP處理香蕉植株氮磷鉀含量相對(duì)較高，可見原位法聚磷酸銨有利于提高香蕉對(duì)氮肥、磷肥、鉀肥的肥料利用率，從而減少肥料的浪費(fèi)。

表3 不同磷源對(duì)香蕉植株養(yǎng)分含量的影響Table 3 Effects of different phosphorus sources on the contents of available nutrients in banana plant

由表4可知，YMAP處理氮、磷、鉀肥料偏生產(chǎn)力均高于其他處理，MAP處理氮、磷、鉀肥料偏生產(chǎn)力均最低，可見原位法磷酸一銨自身螯合的微量元素能夠很好地提高樹體所需養(yǎng)分的吸收能力，改善樹體的營養(yǎng)水平。

表4 不同磷源對(duì)香蕉氮磷鉀肥料偏生產(chǎn)力的影響Table 4 Effects of different phosphorus sources on partial productivity of banana NPK fertilizers

2.4 不同磷源香蕉生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益分析

由表5可知，YMAP和YAPP處理香蕉產(chǎn)值分別比不施磷肥對(duì)照提高32.0%、24.8%。APP和YAPP處理化肥投入成本較大，其香蕉長勢(shì)和產(chǎn)量均比不施磷肥對(duì)照高，純收益分別比對(duì)照增加17 500、19 800元/hm2。MAP和YMAP處理化肥投入成本較小，香蕉長勢(shì)和產(chǎn)量均比不施磷肥對(duì)照高，純收益比對(duì)照分別增加21 700、32 300元/hm2。種植香蕉的產(chǎn)投比由不施磷肥對(duì)照的2.00∶1上升到磷銨系列處理的2.13～2.42∶1，其中YMAP處理增效顯著。

3 討論

香蕉的株高、假莖粗度、綠葉數(shù)、累積葉片數(shù)是構(gòu)成其農(nóng)藝性狀的主要因素，香蕉生長各時(shí)期的假莖粗度、植株高度、綠葉數(shù)在一定程度上反映了該時(shí)期香蕉生長發(fā)育狀況的優(yōu)劣及形成產(chǎn)量的潛力，對(duì)香蕉是否增產(chǎn)具有重要意義［14］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與不施磷肥對(duì)照相比，MAP與APP處理均提高了孕蕾期香蕉的株高、莖粗等生長指標(biāo)，其中APP處理效果優(yōu)于MAP處理，這可能與APP本身的特性有關(guān)：APP在施入土壤后是以分子的形式吸附在土壤粘粒上，不會(huì)迅速被土壤固定而失效，只有在作物根系分泌的酸以及土壤微生物等因素的作用下，聚合態(tài)的磷才會(huì)逐步水解成正磷酸鹽，最終被作物吸收利用［15］，APP的水解速度也決定了土壤中有效磷含量是一個(gè)逐漸富集的過程。另外，APP移動(dòng)性較強(qiáng)，不易被土壤固定的特性會(huì)擴(kuò)大磷在作物根區(qū)的分布范圍。磷的富集與利用效率的提高必然會(huì)促進(jìn)作物生育前期的生長，這與張皓禹等［15］、Chen等［16］的研究結(jié)果一致。

表5 不同磷源對(duì)香蕉生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益分析Table 5 Analysis of economic benefits of bananas fertilized with different phosphorus sources

植物的生長需要通過吸收和轉(zhuǎn)移大量的氮、磷、鉀元素，這些養(yǎng)分的來源主要是通過施肥供給。本研究香蕉成熟期葉片速效養(yǎng)分含量的結(jié)果表明，APP、YAPP處理的香蕉葉片硝態(tài)氮、速效鉀含量均高于MAP、YMAP處理，各處理香蕉葉片速效磷含量相差不大，說明施用聚磷酸銨比磷酸一銨更能促進(jìn)香蕉植株葉片對(duì)氮、鉀元素的吸收和積累。本研究結(jié)果還表明，YMAP處理植株葉片中氮、鉀的含量高于MAP處理，APP處理也表現(xiàn)為相同規(guī)律，說明鰲合了中微量的磷酸一銨和聚磷酸銨可以提高香蕉葉片對(duì)氮、鉀養(yǎng)分的吸收和積累。作物葉片速效養(yǎng)分含量的高低能反應(yīng)土壤養(yǎng)分利用率的高低，而根系的分布形態(tài)是影響作物吸收能力差異的重要因素［17］。聚磷酸銨較強(qiáng)的移動(dòng)性為香蕉的根系提供了一個(gè)相對(duì)均勻且廣泛的磷分布區(qū)域，這將會(huì)誘導(dǎo)香蕉根系往更深的土層分布，根系吸收范圍的擴(kuò)大同時(shí)促進(jìn)了作物對(duì)其他營養(yǎng)元素的吸收量。本研究僅測(cè)定了植株氮、磷、鉀的含量，關(guān)于磷酸一銨和聚磷酸銨對(duì)香蕉根、莖部位氮、磷、鉀元素的吸收規(guī)律以及香蕉植株體內(nèi)氮、磷、鉀等元素的轉(zhuǎn)移規(guī)律還需要進(jìn)一步研究。

施用磷酸一銨和聚磷酸銨能提高香蕉的產(chǎn)量，增加收益。不同磷源處理的香蕉最終產(chǎn)量與前期的生長勢(shì)及葉片速效養(yǎng)分含量呈現(xiàn)的趨勢(shì)存在一定差異，增產(chǎn)效果最為明顯的是YMAP處理。這可能是由于在香蕉幼果生長期開始對(duì)養(yǎng)分的需求開始急劇增長，聚磷酸銨水解速率的快慢直接影響了香蕉果實(shí)的養(yǎng)分?jǐn)z取量。聚磷酸銨在土壤中的水解過程是一種酶促反應(yīng)，而且其聚合度越高、鏈越長，其水解的速率就越慢［18］，同時(shí)其他因素（組分、土質(zhì)、pH、溫濕度、金屬離子等）也會(huì)對(duì)聚磷酸銨的水解速率造成影響［19-20］。在香蕉果實(shí)膨大期較高的養(yǎng)分需求下，一旦某些營養(yǎng)元素供應(yīng)不及時(shí)，就會(huì)對(duì)最終產(chǎn)量造成影響。針對(duì)香蕉的養(yǎng)分需求特點(diǎn)，磷酸一銨與聚磷酸銨的配合施用最佳比例還需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

施用磷酸一銨與聚磷酸銨比不施磷肥對(duì)照均能促進(jìn)香蕉的生長，以及促進(jìn)根系的養(yǎng)分吸收與產(chǎn)量的提高。YAPP處理香蕉長勢(shì)如株高、莖粗、綠葉數(shù)、葉長和葉寬均顯著高于不施磷肥對(duì)照；YAPP和YMAP處理果指數(shù)比不施磷肥對(duì)照提高11.0%，其中YMAP處理產(chǎn)量較MAP處理增產(chǎn)7.6%，YAPP處理產(chǎn)量較APP處理增產(chǎn)1.9%；MAP和YMAP處理化肥投入成本小，純收入比不施磷肥對(duì)照分別增加21 700、32 300元/hm2。綜合分析，原位法磷酸一銨在所有處理中對(duì)香蕉的促生作用與增產(chǎn)效果最為明顯。