趙鳳亮　鄒剛?cè)A　單穎　丁哲利　吳佩聰　張鵬　朱治強(qiáng)

摘 ?要：肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要作用，但過(guò)量施用化肥不僅影響作物產(chǎn)量，而且會(huì)造成一定環(huán)境污染。本文分析世界主要生產(chǎn)國(guó)香蕉生產(chǎn)、施肥現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，對(duì)香蕉園過(guò)量施肥帶來(lái)的面源污染進(jìn)行總結(jié)，并提出減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的蕉園養(yǎng)分綜合管理技術(shù)，包括施肥原則、酸性土壤改良、測(cè)土配方平衡施肥、新型肥料與灌溉施肥技術(shù)，為我國(guó)香蕉園科學(xué)施肥和面源污染防控提供參考。

關(guān)鍵詞：香蕉;施肥;化肥;面源污染;養(yǎng)分綜合管理措施

中圖分類號(hào)：S668.1 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Current Status of Chemical Fertilizer Application in Banana

Plantation， Environmental Risks and Integrated Nutrient

Management Practices

ZHAO Fengliang1， ZOU Ganghua1， SHAN Ying1， DING Zheli2， WU Peicong1， 3， ZHANG Peng1，4，

ZHU Zhiqiang3*

1. National Agricultural Experimental Station for Agricultural Environment / Environment and Plant Protection Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 571101， China; 2. Haikou Experimental Station， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 571101， China; 3. College of Tropical Crops， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China; 4. Heilongjiang August First Land Reclamation University， Daqing， Heilongjiang 163319， China

Abstract： Although fertilizer application has been important for increasing agricultural productivity， excessive application can negatively impact crop production and lead to environmental pollution. This review analyzed the current status of banana production and fertilization application in major banana-producing countries as well as problems associated with banana fertilization. This paper also summarized non-point source pollution caused by excessive fertilization in banana plantations， and proposed countermeasures to reduce environmental risks integrated nutrient management practices in banana plantations， including fertilization principles， soil acidity remediation， soil testing-based fertilization， and emerging fertilizers and technologies. The aim of the review is to provide useful references for scientific fertilization and non-point source pollution prevention and control in banana plantations.

Keywords： banana; fertilizer application; chemical fertilizer; non-point pollution; integrated nutrient management practices

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.11.028

熱帶地區(qū)約占全球陸地面積的36%[1]，主要分布于亞太地區(qū)、中南美洲及非洲地區(qū)。熱帶農(nóng)業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)是土地退化，包括土壤酸化侵蝕、肥料不合理施用等[2]。因土地不合理利用，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)支持、供應(yīng)、調(diào)節(jié)和文化服務(wù)功能正逐步變?nèi)鮗3]。香蕉在熱帶和亞熱帶地區(qū)種植面積超過(guò)1000萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量約1.38億t[4];是僅次于水稻、小麥和玉米的發(fā)展中國(guó)家第四大作物[5]。據(jù)2017年世界糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)結(jié)果，香蕉生產(chǎn)前六位的國(guó)家分別是印度、中國(guó)、印度尼西亞、巴西、厄瓜多爾和菲律賓（圖1）。我國(guó)是僅次于印度的第二大香蕉生產(chǎn)國(guó)，種植面積從1961年的1.3萬(wàn)hm2增長(zhǎng)至2017年的40萬(wàn)hm2;單產(chǎn)由13.5 t/hm2增至30 t/hm2，總產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的10%左右。然而，由于受高溫、強(qiáng)降雨等氣候條件和肥料不合理施用等因素的影響，土壤有機(jī)質(zhì)含量低、礦化快，土壤質(zhì)量下降，養(yǎng)分容易發(fā)生流失，嚴(yán)重影響了香蕉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，迫切需要加強(qiáng)香蕉園養(yǎng)分管理[2，6]。

1 ?香蕉園化肥施用狀況

1.1 ?世界各國(guó)香蕉園化肥施用量

世界范圍內(nèi)香蕉園施肥差異很大，拉丁美洲有些地區(qū)氮肥施用量高達(dá)N 500～1300 t/hm2[7];然而，在非洲肥料投入很低，存在土壤養(yǎng)分礦化比較嚴(yán)重，有些地區(qū)氮肥施用量低至N 150 kg/hm2，磷肥僅為P2O5 40 kg/hm2[5， 8]。根據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)與分析結(jié)果[9-21]，化肥平均施用量為N （473±242）kg/hm2、P2O5 （120±89.7）kg/hm2、K2O （887±670）kg/hm2，產(chǎn)量為（47.8±20.7）t/hm2。印度、巴西、巴基斯坦和澳大利亞等國(guó)家的氮肥推薦用量在N 250～ 500 kg/hm2、磷肥為P2O5 50～250 kg/hm2（表1），我國(guó)香蕉園施肥量高于世界平均水平。

1.2 ?我國(guó)香蕉主產(chǎn)區(qū)化肥施用量

2017年我國(guó)香蕉總產(chǎn)量為1335萬(wàn)t，按照產(chǎn)量由大到小的順序依次是廣東、廣西、海南、云南和福建。香蕉是典型的“大水大肥”作物，生長(zhǎng)迅速，產(chǎn)量高，根淺不耐干旱，實(shí)際生產(chǎn)中蕉園施肥量低則500～750 kg/hm2，高則900～ 1016 kg/hm2[11， 22]，甚至高達(dá)1300 kg/hm2[4]。根據(jù)實(shí)地調(diào)查和文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)（圖2），我國(guó)香蕉園化肥平均施用量分別為N （755±271）kg/hm2、P2O5 （399± 443）kg/hm2、K2O （1442±649）kg/hm2，海南省蕉園氮肥、磷肥和鉀肥施用量均高于其他省份。肥料以尿素、復(fù)合肥、氯化鉀/硫酸鉀為主，施肥方式多為地表撒施和噴帶噴施;施肥量差異較大，主要依靠種植戶的經(jīng)驗(yàn)。有機(jī)肥施用嚴(yán)重不足，僅為化肥氮的10%～20%，有些種植戶甚至不施用有機(jī)肥。

2 ?香蕉園施肥存在問(wèn)題

由于受香蕉品種、地力條件和氣候等多種因素的影響，香蕉園推薦施肥量差異很大?？梢源_定的是超過(guò)合理的肥料施用量，會(huì)對(duì)香蕉生產(chǎn)造成不利影響。Torres等[23]通過(guò)田間試驗(yàn)研究了施氮量與香蕉植株氮含量之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)施氮量為483 kg/hm2處理植株氮含量最高。Pttison等[12]研究結(jié)果顯示，350 kg/hm2施氮處理與減施處理（180 kg/hm2）相比，每串香蕉重量差異不顯著，然而前者氮肥利用率卻只有后者的一半。在非洲坦桑尼亞的研究表明，在相同的施氮量條件下，通過(guò)牛糞代替50%的尿素，香蕉獲得最高的產(chǎn)量[5]。何應(yīng)對(duì)等[24]通過(guò)在海南澄邁縣的研究發(fā)現(xiàn)，氮肥減施30%～40%的處理在香蕉營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期植株株高、莖圍及青葉數(shù)分別優(yōu)于對(duì)照14.2%、16%和19.8%，而且土壤銨態(tài)氮積累量低。

大量未被香蕉吸收的養(yǎng)分通過(guò)徑流、淋溶等途徑損失至周邊環(huán)境中，造成土壤酸化、水體富營(yíng)養(yǎng)化、全球變暖等一系列環(huán)境問(wèn)題[25]。Armour等[26]通過(guò)在澳大利亞連續(xù)2 a的研究指出，在氮肥投入為N 710 kg/hm2和1065 kg/hm2條件下，淋溶損失量分別為N 246 kg/hm2和641 kg/hm2。Munoz-Carpena等[27]的研究結(jié)果表明，香蕉整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)土壤淋溶液硝態(tài)氮濃度50～120 mg/L;淋溶損失量為N 202～218 kg/hm2，占氮投入量的48%～52%。Zhu等[4]研究了海南香蕉園N2O排放通量為6.39～12.80 kg/hm2，并且與尿素施用量、溫度和土壤銨根離子含量顯著正相關(guān)。Veldkamp等[28]通過(guò)對(duì)香蕉園氮?dú)鈶B(tài)損失的研究結(jié)果表明，氮氧化物的排放對(duì)肥料施用的時(shí)間和地點(diǎn)有強(qiáng)烈的時(shí)空依賴性，火山灰土Andisol比始成土Inceptisol多，N2O和NO排放量總和分別占施氮量（N 360 kg/hm2）的1.26%～2.91%和5.09%～ 5.66%。Prasertsak等[29]研究發(fā)現(xiàn)，氨揮發(fā)、淋失或反硝化占施氮量的25%。因此，香蕉過(guò)量施肥也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

中微量元素、有機(jī)肥施用不足等施肥措施（表2），不但影響香蕉產(chǎn)量和品質(zhì)[5]，而且與土壤質(zhì)量和微生物生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)[30]，會(huì)間接地影響香蕉對(duì)枯萎病等病蟲害的抗性[31]。因此，在保證香蕉產(chǎn)量和品質(zhì)的前提下，為了減少環(huán)境污染，促進(jìn)香蕉產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)行蕉園養(yǎng)分綜合管理十分必要和緊迫[32]。

3 ?蕉園養(yǎng)分綜合管理措施

3.1 ?概要

蕉園養(yǎng)分綜合管理措施通過(guò)合理地施用無(wú)機(jī)肥料、有機(jī)物料（包括糞肥、生物有機(jī)肥、秸稈等），既滿足作物生長(zhǎng)的需要，又能夠提高肥料利用效率、降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[33]。將傳統(tǒng)方法與現(xiàn)代友好的養(yǎng)分施用技術(shù)相結(jié)合，以提高土壤肥力和滿足香蕉全生育期養(yǎng)分需求為核心，保持作物?土壤系統(tǒng)大量元素和微量元素的輸入與輸出平衡，使養(yǎng)分循環(huán)與養(yǎng)分需求及其在土壤中的施用之間保持緊密同步，從而由徑流、淋溶、揮發(fā)和固定化造成的養(yǎng)分流失，提高了肥料的使用效率。蕉園養(yǎng)分綜合管理關(guān)鍵原則是：（1）使輸入數(shù)量與作物需求匹配;（2）施肥時(shí)間與作物生長(zhǎng)需求保持同步[32， 34]。

香蕉對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收量順序?yàn)殁?氮>鈣≥鎂>硫>磷>錳>鐵>硼>鋅>銅[5， 8]。土壤肥力低是限制香蕉生長(zhǎng)和產(chǎn)量的主要制約因素之一，可以通過(guò)土壤改良和施肥來(lái)改善，但必須把土壤?作物作為整體來(lái)考慮。建議多次、少量施肥，而不是少次、多量施肥。借助土壤測(cè)試和葉片營(yíng)養(yǎng)診斷，以便做出有關(guān)施肥的種類和比例的正確決定。

3.2 ?有機(jī)物料土壤改良技術(shù)

香蕉喜歡深厚的土壤，酸性至中性pH，富含有機(jī)物質(zhì)，質(zhì)地中等，排水良好。當(dāng)土壤呈酸性時(shí)，建議施用有機(jī)物料和石灰調(diào)節(jié)土壤pH，提高土壤緩沖能力。Zhang等[30]研究發(fā)現(xiàn)在pH 3.7的鐵鋁土上施用2.7 t/hm2的石灰可以增加土壤的pH和養(yǎng)分利用率，并提高香蕉產(chǎn)量。然而，施用石灰是提高土壤pH的常用方法，但是長(zhǎng)期施用石灰會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面影響，比如降低了土壤中可交換的Mg2+濃度[35-36]。有機(jī)改良劑，如有機(jī)肥料、堆肥和生物炭，也可有效改善土壤酸度并提高土壤質(zhì)量[37-38]，降低可交換的Al3+濃度[36]，并增加了酸性土壤中的養(yǎng)分（Ca2+和Mg2+）濃度[39]。此外，有機(jī)改良劑可改變土壤微生物組的結(jié)構(gòu)[40]。因此，蕉園應(yīng)重視有機(jī)肥的施用。

3.3 ?測(cè)土配方平衡施肥

蕉園施用的化肥種類包括：尿素、硫酸銨、單過(guò)磷酸鈣，磷酸一銨、磷酸二銨、氯化鉀、硫酸鉀鹽、硝酸鈣、硫酸鎂、硫酸鋅、硼砂等。另外，施用控釋尿素可以降低施用率和施用頻率，并提高香蕉的產(chǎn)量以及氮的利用效率。每種肥料可以單獨(dú)使用，并且大多數(shù)可以不同比例混合或配制成香蕉專用復(fù)合肥料。然而，有證據(jù)表明，苗期硝酸鹽比銨態(tài)氮更好，NO3∶NH4+的最佳比例為9∶1[41]。

蕉園種植土壤差異較大，有的是連續(xù)種植，有的是由林地改種香蕉;土壤類型也有砂土、黏土等差異。因此，香蕉種植前進(jìn)行測(cè)土配方施肥十分必要。根據(jù)土壤樣品的養(yǎng)分含量測(cè)定分析結(jié)果，結(jié)合區(qū)域蕉園土壤養(yǎng)分診斷指標(biāo)以及不同香蕉品種各生產(chǎn)期的營(yíng)養(yǎng)特性，科學(xué)確定蔬菜對(duì)各種養(yǎng)分的需求量，合理施用各種肥料。

（1）氮肥用量的確定。香蕉的營(yíng)養(yǎng)需求隨作物品種、位置（氣候）和產(chǎn)量目標(biāo)而變化。肥料的施用量通常會(huì)隨著的降雨和溫度升高而增加。在香蕉移植前按照采集0～20 cm耕作層的土壤測(cè)定其堿解氮含量，結(jié)合香蕉目標(biāo)產(chǎn)量，確定氮肥推薦數(shù)量（表3）。按照香蕉60 t/hm2的產(chǎn)量目標(biāo)，每生產(chǎn)1 t香蕉N、P、K、Ca和Mg需要分別為4.6、0.41、15、2.5和1.2 kg[42]?；实獞?yīng)按照少施、多次的原則分6～10次施用;從整個(gè)生長(zhǎng)期的分配來(lái)看，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期施肥量占45%～50%，花芽分化期施肥量占20%～25%[43]?；实獙?shí)際施用量應(yīng)當(dāng)用推薦用量減去有機(jī)肥氮投入量。與化肥提高土壤有效氮、磷和鉀含量相比，通過(guò)有機(jī)肥提高0～40 cm耕作層有機(jī)質(zhì)含量更有利于香蕉產(chǎn)量的提高[30]。葉片營(yíng)養(yǎng)診斷也是判斷香蕉營(yíng)養(yǎng)豐缺重要工具，尤其是在花芽分化和果實(shí)膨大初期[44]。

（2）磷肥用量的確定。由于我國(guó)華南地區(qū)香蕉種植區(qū)土壤以紅壤、磚紅壤為主，對(duì)磷的固定能力強(qiáng)，磷肥利用率較低，磷肥用量比其吸收量大得多。通常認(rèn)為土壤速效磷含量>20 mg/kg為適量，<20 mg/kg為低量，<10 mg/kg為嚴(yán)重缺乏。凡屬香蕉豐產(chǎn)，穩(wěn)產(chǎn)園的土壤養(yǎng)分多在上列各項(xiàng)指標(biāo)的較高水平，處于緩坡低丘陵的香蕉園，應(yīng)重視土壤培肥，以獲取香蕉優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

（3）鉀肥用量的確定。鉀肥的施用量既要考慮香蕉果實(shí)帶走的鉀，又要考慮土壤供鉀水平（表3）。鉀肥一般分6～10次施用。香蕉植物中鉀的積累也隨著生長(zhǎng)期的變化而變化，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期、花芽分化期和抽蕾后分別占16.5%、52.6%、30.9%[11]，花芽分化期是鉀素關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)期[45]。

（4）中、微量元素用量的確定。香蕉生產(chǎn)中除了重視氮、磷、鉀肥外，還應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充中、微量元素，特別是鈣、鎂等肥料的施用。在不良的環(huán)境條件下，缺乏中、微量元素，往往會(huì)出現(xiàn)生理病害而影響產(chǎn)量和品質(zhì);例如缺鎂會(huì)導(dǎo)致葉綠素含量降低，從而影響植物的生長(zhǎng)[46]。華南地區(qū)酸性土壤上施用過(guò)磷酸鈣和石灰可以為香蕉提供足夠的鈣，但是也必須添加鎂肥。如果可用，在鈣和鎂缺乏的條件下，白云石、石灰是碳酸鈣的更好替代品[45]。

3.4 ?新型肥料與灌溉施肥技術(shù)

緩控釋肥料是采用先進(jìn)的包膜材料與包膜技術(shù)生產(chǎn)的一種新型化學(xué)肥料，養(yǎng)分釋放速率與作物吸收規(guī)律能更好地相吻合。由于香蕉施肥量大、生長(zhǎng)期長(zhǎng)、施肥次數(shù)多，農(nóng)民習(xí)慣施用的肥料利用率低，施用緩控釋可以提高肥效、降低化肥使用量、減少施肥次數(shù)[47]。

灌溉施肥是指將液體肥或固體肥料溶解后通過(guò)加壓灌溉系統(tǒng)，可以同時(shí)為作物提供養(yǎng)分和水分的施肥方式[48]，可以優(yōu)化水分和養(yǎng)分在時(shí)間（高頻）和空間（精確地放置到根系活動(dòng)區(qū)中的分布）的匹配，較好地滿足香蕉生長(zhǎng)的需要[49]。蕉園灌溉施肥一般將氮肥（尿素、硝酸銨等）和鉀肥（氯化鉀、硫酸鉀等）溶解后，通過(guò)噴帶或滴灌系統(tǒng)將養(yǎng)分輸送至香蕉植株附近。相關(guān)研究表明，灌溉施肥可以使香蕉植株早開花、提高產(chǎn)量和品質(zhì)[50]，節(jié)水40%～70%，肥料施用減少20%～30%[51]，進(jìn)而提供肥料利用效率。相關(guān)研究表明，灌溉施肥因淋溶損失的肥料量低至10%，傳統(tǒng)的耕作體系則為50%[6]。

4 ?結(jié)論

我國(guó)香蕉園化肥施用量遠(yuǎn)大于其他國(guó)家推薦用量，不僅造成香蕉生產(chǎn)成本的增加，而且造成一定的農(nóng)業(yè)面源污染。因此，應(yīng)按照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“一控、兩減、三基本”治理農(nóng)業(yè)面源污染的原則，建立適用于我國(guó)的蕉園養(yǎng)分綜合管理體系，包括施肥總體原則、有機(jī)物料土壤改良、測(cè)土配方平衡施肥、新型肥料與灌溉施肥技術(shù)等。另外，為了減少香蕉園化肥用量、減少面源污染，除了注意技術(shù)層面的問(wèn)題，還應(yīng)當(dāng)改變我國(guó)香蕉種植零散、規(guī)模小的現(xiàn)狀，大力培育香蕉產(chǎn)業(yè)新型經(jīng)營(yíng)主體，提升產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平。

致 ?謝 ?感謝巴西圣保羅州立大學(xué)Thiago Assis Rodrigues Nogueira教授對(duì)本文英語(yǔ)部分所作的潤(rùn)色與修訂。

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收稿日期 ?2020-07-06;修回日期 ?2020-07-19

基金項(xiàng)目 ?國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（No. 2017YFD0202100）;公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（No. 201503106）;中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（No. 1630042017004）。

作者簡(jiǎn)介 ?趙鳳亮（1980—），男，博士，副研究員，研究方向：土壤改良、肥料高效利用與農(nóng)業(yè)面源污染防控。*通信作者（Corresponding author）：朱治強(qiáng)（ZHU Zhiqiang），E-mail：zhuzhiq8@163.com。