郭春銘，劉衛(wèi)軍，樊小林

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院/廣東高校環(huán)境友好型肥料工程技術(shù)研究中心，廣州 510642 ）

堿性長效緩釋氮肥對蕉園土壤 pH 和香蕉氮肥利用效率的影響

郭春銘，劉衛(wèi)軍，樊小林*

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院/廣東高校環(huán)境友好型肥料工程技術(shù)研究中心，廣州 510642 ）

【目的】近年來由于超量施用化肥導(dǎo)致蕉園土壤嚴(yán)重酸化，土壤生產(chǎn)力逐年明顯下降，香蕉產(chǎn)量驟降，傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)栽培面積銳減。為此本試驗(yàn)在超高密度栽培條件下，以堿性長效緩釋氮肥 (ALNF，N 22%) 作為供試肥料，研究其降低土壤酸度的效果及對香蕉產(chǎn)量和氮肥利用率的影響，并進(jìn)一步探討肥料的堿性能否造成氮素的損失?！痉椒ā勘狙芯堪▋蓚€(gè)試驗(yàn)，分別為肥料種類和肥料用量對比試驗(yàn)，香蕉栽培密度均為 3333 plant/hm2。試驗(yàn)1 為堿性長效緩釋肥料 (ALNF)、控釋配方 BB 肥料 (CRFBB)、常規(guī)肥料 (CCF) 三因素對比試驗(yàn)，以無氮處理(CK) 為對照。試驗(yàn) 2 為完全 ALNF (N 337.5 g/plant)，ALNF + 60 g 尿素 N (ACF1, 397.5 g/plant)，ALNF + 90 g 尿素 N (ACF2，427.5 g/plant)，以不施氮肥 (CK) 為對照。 【結(jié)果】超高密度栽培條件下，ALNF 處理收獲期土壤pH 值分別比 CRFBB、CCF、CK、ACF1 和 ACF2 處理提高了 1.2、1.2、1.1、0.6 和 0.3 個(gè)單位。ALNF 和 CRFBB處理香蕉單株產(chǎn)量分別比 CCF 處理增加了 43.4% 和 35.1%，ALNF 和 ACF1 處理香蕉單株產(chǎn)量分別比 ACF2 增加了 50.6% 和 40.0%。就氮素平衡而言，CRFBB和 ALNF 處理作物攜出氮量分別比 CCF 處理提高了 48.9% 和24.8%；CCF 的氮素表觀損失量最多，是 ALNF 處理的 2.3 倍；ALNF 處理的土壤氮素殘留量最多，分別是CRFBB、CCF 處理的 1.6 倍、2.4 倍；ALNF 處理香蕉的攜氮量分別比 ACF1、ACF2 處理提高了 5.0%、31.9%，土壤殘留氮量增加了 60.8%、162.6%，ALNF 的氮素表觀損失最少，并隨著尿素添加量的增加而增加，ALNF 處理的氮素表觀損失量僅為 ACF2 的 1/4。CRFBB和 ALNF 處理的氮肥利用率分別比 CCF 的提高了 66.7%、33.7%，ALNF 處理比 ACF1、ACF2 處理提高了 27.8%、87.7%，ACF1 處理的比 ACF2 處理提高了 46.9%。【結(jié)論】堿性長效緩釋氮肥能夠顯著降低土壤酸度，土壤 pH 提高了 0.3～1.2 個(gè)單位，提高香蕉產(chǎn)量 35%～50%，增加香蕉氮素吸收量 24%～50%，增加土壤氮素殘留量，減少氮素表觀損失，提高氮肥利用率 27%～67%。單獨(dú)施用堿性長效緩釋氮肥不會造成氮素?fù)p失，但是堿性長效緩釋氮肥與尿素混合使用會造成氮素?fù)p失并降低氮肥利用率。

堿性長效緩釋氮肥；土壤 pH 值；產(chǎn)量；氮素平衡；氮素利用率

自上個(gè)世紀(jì) 90 年代以來，我國香蕉產(chǎn)業(yè)遭受尖孢鐮刀菌四號生理小種即巴拿馬病菌 (俗稱香蕉枯萎病) 的肆虐，栽培面積快速遞減，特別是 2008 年以來香蕉原產(chǎn)地珠江三角洲等地已不再適宜香蕉栽培；2011 年以來，香蕉枯萎病爆發(fā)致使廣東、廣西、海南、云南等香蕉主栽區(qū)種植面積大幅度減少[1]。故此，如何促使香蕉健康生長和維持香蕉高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)已經(jīng)成為香蕉產(chǎn)業(yè)當(dāng)務(wù)之急。

香蕉喜水喜肥，大量的研究結(jié)果表明，香蕉產(chǎn)量與單位面積施氮量有關(guān)，國外研究表明[2]，每公頃施氮量為 483 kg，相當(dāng)于常規(guī)栽培密度下，每株香蕉的施氮量為 200～260 g (1800～2400 plant/hm2) 時(shí)能夠顯著促進(jìn)香蕉干物質(zhì)累積；國內(nèi)研究表明，每株香蕉的施氮量已經(jīng)高達(dá) 440～580 g[3]。施氮量遠(yuǎn)大于最佳產(chǎn)量施肥量[4–5]。香蕉同其他作物一樣，長期大量施用氮肥導(dǎo)致蕉園土壤酸化[6]，而土壤酸化恰恰是巴拿馬病發(fā)生的直接原因[7]。既要保障供給香蕉足夠多的氮素養(yǎng)分，又要保障施肥不會導(dǎo)致土壤酸化，緩控釋肥料在香蕉生產(chǎn)中得到了廣泛施用。曹明等[4]、劉延濤等[8]、丁文[9]研究認(rèn)為，施用緩控釋肥料能明顯提高香蕉的產(chǎn)量，并研究確定了最適控釋氮鉀的比例。也有研究報(bào)道，通過施用生物有機(jī)肥[10–11]，并套種韭菜以及合理施肥[13–16]能夠改良病區(qū)蕉園土壤微生物環(huán)境，培肥土壤及提高土壤生產(chǎn)力，降低枯萎病的發(fā)生，進(jìn)而促進(jìn)香蕉生長和提高香蕉產(chǎn)量。培育抗病品種也是抵御香蕉枯萎病發(fā)生的措施之一[17–18]。

在巴拿馬病害肆虐和栽培面積銳減的形勢下，筆者認(rèn)為除了上述措施外，通過施用堿性肥料提高土壤 pH 和增加香蕉栽培密度提高單位面積產(chǎn)量是解決問題的根本途徑。李進(jìn)等研究表明，以堿性長效肥料代替常規(guī)肥料，能明顯地抑制香蕉枯萎病的發(fā)生[19–20]。豐峰等[21]認(rèn)為香蕉單位面積產(chǎn)量隨種植密度的增加而增加，種植密度增加到 3125 plant/hm2時(shí)，單位面積產(chǎn)量最高。王艷瓊等[22]研究結(jié)果表明，香蕉種植密度為 3333 plant/hm2時(shí)，香蕉單位面積的產(chǎn)量最高。盡管堿性肥料能夠明顯提高土壤 pH 值而抑制尖孢鐮刀菌萌發(fā)，但是堿性勢必會引起人們對氮素?fù)p失的擔(dān)憂；其在高密度和施肥量大的栽培條件下是否仍然能夠發(fā)揮其增產(chǎn)和抗病的效果也是值得進(jìn)一步研究和探討。因此，本研究以堿性長效緩釋氮肥 (ALNF) 為供試肥料，在 3333 plant/hm2超高栽培密度下，開展了肥料種類和肥料用量對比試驗(yàn)，研究了 ALNF 對香蕉產(chǎn)量、氮肥利用率及氮素?fù)p失的影響，以期為在超高栽培密度下施用堿性肥料促進(jìn)香蕉健康生長和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)地位于廣東省華南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(23°16' N，113°36' E)。試驗(yàn)地土壤為赤紅壤，pH 值為 5.0、有機(jī)質(zhì)為 12.6 g/kg、全氮為 0.5 g/kg、速效氮 Nmin 為 23.9 mg/kg、速效磷 30.3 mg/kg、速效鉀285.4 mg/kg。試驗(yàn)地前茬作物為香蕉，試驗(yàn)前翻耕勻地。

供試香蕉品種為廣東主栽的巴西蕉 (Musa AAA Giant Cavendish cv. Brazil) 組培苗，經(jīng)過假植培育至20 葉期，其農(nóng)學(xué)性狀如下：苗齡 20 葉，最大葉長61.8 cm，最大葉寬 29.8 cm，假莖直徑 4.8 cm。

供試的常規(guī)肥料 (CCF) 分別為含氮 (N) 46.0% 的尿素、含磷 (P2O5) 12.0% 的過磷酸鈣、含鉀 (K2O) 60.0% 的氯化鉀；控釋配方肥 (CRFBB) 中的控釋尿素為含 N 44.0%、肥效期 3～4 個(gè)月，控釋氯化鉀為含K2O 57%、肥效期 3～4 個(gè)月，控釋氮、鉀分別占總氮的 20%、總鉀的 20%；堿性復(fù)合肥 (ALNF) 是以羥基脲為原料合成的含氮 (N) 22.0% 的堿性氮磷鉀復(fù)合肥。ALNF 水肥比為 100∶1 時(shí)溶液 pH 為 8.0。

試驗(yàn)于 2014 年 7 月～2015 年 6 月進(jìn)行。種植密度為是 1.5 m × 2.0 m，即 3333 plant/hm2超高密度。香蕉日常管理中用滴灌澆水，并定期打藥預(yù)防病蟲害，及時(shí)除草保證田間無雜草叢生，香蕉抽蕾后進(jìn)行抹花套袋，待果實(shí)成熟度達(dá) 7 到 8 成熟時(shí)采收。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn) 1，肥料種類對比試驗(yàn) 試驗(yàn)為三因素對比試驗(yàn)，試驗(yàn)因素分別是堿性長效緩釋肥料 (ALNF)、控釋配方 BB 肥料 (CRFBB)、常規(guī)肥料 (CCF) 三類肥料，以無氮處理 (CK) 為對照，共計(jì) 4 個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù) 3 次，每個(gè)重復(fù) 10 株香蕉，小區(qū)間用塑料薄膜隔離，設(shè)保護(hù)行，避免邊際效應(yīng)。收獲期每個(gè)小區(qū)選取中間無干擾的一株為分析植株，單株為一個(gè)重復(fù)；產(chǎn)量為每株實(shí)收計(jì)產(chǎn)結(jié)果去掉最高和最低單株后的平均產(chǎn)量。每個(gè)處理氮、磷、鉀施用量相同，即每株香蕉整個(gè)生育期內(nèi)施氮 (N)、磷 (P2O5)、鉀 (K2O) 總量分別為 337.5 g、157.5 g、577.5 g。香蕉移栽后 7 天第一次追肥，以后每隔 22 天追施一次。施肥方式為條形溝輪換施肥法。所有處理在旺盛生長期補(bǔ)充硫酸鎂 100 g/plant，硫酸鋅 50 g/plant。香蕉生長期各個(gè)階段的氮磷鉀分配量見表 1。

表1 香蕉關(guān)鍵生育期 N–P2O5–K2O 施用比例 (%)Table 1 N–P2O–K2O application ratios at the banana key growth periods

試驗(yàn) 2，肥料用量對比試驗(yàn) 考慮到堿性肥料的堿性可能會造成土壤氮素的損失，故此設(shè)計(jì)了 ALNF增施尿素的試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè) ALNF (337.5 g/plant)，ALNF + 60 g 尿素 N (ACF1，N 397.5 g/plant)，ALNF + 90 g 尿素 N (ACF2，N 427.5 g/plant)，以無氮處理(CK) 為對照，共計(jì) 4 個(gè)處理，每個(gè)處理的磷、鉀施用量相等，分別為 157.5 g/plant、577.5 g/plant，每個(gè)處理重復(fù) 3 次，每個(gè)重復(fù) 10 株香蕉，小區(qū)間用塑料薄膜隔離，設(shè)保護(hù)行。收獲期每個(gè)處理選取中間無干擾的一株為分析植株，單株為一個(gè)重復(fù)，每個(gè)處理共 3 個(gè)重復(fù)；產(chǎn)量為每株實(shí)收計(jì)產(chǎn)結(jié)果去掉最高和最低單株后的平均產(chǎn)量。施肥方法同試驗(yàn)1。香蕉生長期各個(gè)階段的氮、磷、鉀分配量見表 1。

1.3 測定方法及樣品采集

土壤 pH 采用水土比 2.5∶1 pH 計(jì)法測定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測定；土壤全氮采用濃硫酸混合加速劑消煮，連續(xù)流動(dòng)分析儀測定；土壤 Nmin 采用 CaCl2浸提，連續(xù)流動(dòng)分析儀測定；土壤速效磷采用 NH4F–HCl 浸提，鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用 NH4OAc 浸提—火焰光度法測定；植株氮含量采用 H2SO4–H2O2消煮，連續(xù)流動(dòng)分析儀測定[23]。

香蕉施肥期每隔 15 天通過三點(diǎn)采樣法取土樣，垂直取香蕉植株周圍 30 cm 范圍內(nèi)表層 20 cm 深的土壤，每個(gè)取樣點(diǎn)取土量一致，混合均勻后收集于塑料封口袋中，即刻帶回實(shí)驗(yàn)室，去掉植物根系及石塊，風(fēng)干后過 0.85 mm 篩，測定土壤 pH。收獲期采集蕉園土壤樣品，在香蕉主莖外 30 cm 范圍內(nèi)采集地表以下 20 cm 深的土壤，每株采集 3 鉆土壤混合均勻，分別在 3 株香蕉的主莖外 30 cm 內(nèi)采集土壤樣品。單株為一重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

氮肥利用率 (Nitrogen use efficiency, NUE) = (施氮區(qū)植株總吸氮量 – 不施氮區(qū)植株總吸氮量) /施氮量 × 100%

氮素總輸入量 (kg/hm2) = 作物攜出氮總量 + 土壤殘留氮總量 + 表觀損失氮總量

采用 SPSS20.0 和 EXCEL2007 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 堿性長效緩釋氮肥對香蕉園土壤 pH 的影響

圖1表明，香蕉整個(gè)生長過程中，ALNF 處理的土壤 pH 均顯著高于 CCF 和 CK 處理。ALNF 處理土壤 pH 從施肥前 5.0 提高到了收獲期的 5.5，而CRFBB、CCF 處理和 CK 處理土壤 pH 比原始土壤 pH分別降低了 0.7、0.7、0.6 個(gè)單位，說明 CCF 處理能夠?qū)е峦寥?pH 降低，而 ALNF 處理則可以提高土壤pH 值 。由圖 2 可見，在香蕉整個(gè)生育期中，ALNF處理土壤 pH 均顯著高于 ACF1、ACF2 和 CK 處理，收獲期 ALNF 處理土壤 pH 比 ACF1、ACF2、CK 處理分別提高了 0.6、0.3 和 1.1 個(gè)單位。ACF2 處理土壤的 pH 比原始土壤 pH 提高了 0.2 個(gè)單位，而 ACF1、CK 處理土壤 pH 比原始土壤分別降低了 0.1、0.6 個(gè)單位，說明在堿性肥料的基礎(chǔ)上增施尿素仍會降低土壤 pH 值，即導(dǎo)致土壤酸化。ACF1 和 ACF2 處理土壤 pH 均低于 ALNF處理，但是 ACF2 處理土壤 pH 略高于 ACF1 處理的的可能原因是尿素在土壤尿酶作用下發(fā)生水解，水解氨化后引起的氨揮發(fā)，能夠提高土壤的 pH，恰巧采樣期可能正值兩處理的氨化期，因此 ACF2 處理土壤 pH 比ACF1 處理的高。由此可見，在超高密度栽培條件下，施用 ALNF 在供給香蕉營養(yǎng)的同時(shí)，能夠改良土壤酸性，與常規(guī)肥料混合使用時(shí)，能夠防止常規(guī)肥料帶來的土壤進(jìn)一步酸化，為香蕉健康生長提供適宜的土壤環(huán)境。

圖1 肥料種類對土壤 pH 的影響Fig.1 Effect of fertilizer types on soil pH

圖2 肥料用量對土壤 pH 的影響Fig.2 Effect of fertilizer dosages on soil pH

圖3 肥料種類對香蕉單株產(chǎn)量的影響Fig.3 Effect of fertilizer types on single plant yield

2.2 堿性長效緩釋氮肥對香蕉產(chǎn)量的影響

由圖 3 可知，與常規(guī)肥料處理比較，CRFBB和ALNF 處理均明顯增加香蕉單株產(chǎn)量，比 CCF 處理分別增產(chǎn)了 43.4%、35.1%，但 CRFBB和 ALNF 處理間無差異。可見，在超高密度栽培條件下，ALNF 和 CRFBB處理較 CCF 處理均有利于促進(jìn)香蕉增產(chǎn)，其主要原因是 ALNF 具有長效緩釋效果，CRFBB就是長效緩釋肥料，二者能夠緩慢釋放養(yǎng)分，最大限度的滿足香蕉對養(yǎng)分的需求。而常規(guī)肥料容易淋洗流失，不能持久的供應(yīng)作物養(yǎng)分，與長效肥料相比香蕉產(chǎn)量偏低。由圖 4 可知，ALNF 與 ACF1 處理香蕉單株產(chǎn)量無明顯差異，但是都明顯大于 ACF2 處理的單產(chǎn)，分別增產(chǎn)了 50.6% 和 40.0%。可見，在使用堿性肥料的基礎(chǔ)上，增施尿素 20% 并沒有增加香蕉產(chǎn)量，而再增施 30% 的尿素時(shí)反而降低了香蕉的產(chǎn)量。其可能原因是 ALNF 與尿素配施后反而促進(jìn)氮素?fù)p失，但是原因究竟如何有待于進(jìn)一步研究。在此收獲期，CK 還沒有抽蕾，即無果實(shí)產(chǎn)量。

圖4 肥料用量對香蕉單株產(chǎn)量的影響Fig.4 Effect of fertilizer dosages on single plant yield

2.3 堿性長效緩釋氮肥對蕉園土壤氮素平衡的影響

表 2 結(jié)果表明，超密度栽培條件下，三種肥料香蕉的攜氮量、土壤殘留氮量以及氮素表觀損失量均有明顯的差異。CRFBB和 ALNF 處理有利于氮素的作物吸收利用，分別比 CCF 提高了 48.9% 和 24.8%；CCF 處理的氮素表觀損失最多，ALNF 處理的最少，前者是后者的 2.3 倍；ALNF 處理的土壤氮素殘留量最多，分別是 CRFBB、CCF 處理的 1.6 倍和 2.4倍，差異極顯著。由此可以肯定，在超高密度栽培條件下，使用堿性長效氮肥有利于香蕉氮素的吸收利用和土壤保存，從而減少氮素的損失。ALNF 添加尿素處理結(jié)果一致表現(xiàn)為香蕉的攜氮量和土壤殘留氮量均是 ALNF ＞ ACF1 ＞ ACF2，ALNF 處理香蕉的攜氮量分別比 ACF1、ACF2 處理提高了 5.0%、31.9%，土壤殘留氮量增加了 60.8%、162.6%，處理間差異顯著。ALNF 處理的氮素表觀損失最少，而隨著尿素添加量的增加而增加，ALNF 處理的氮素表觀損失量僅為其增加 30% 尿素處理的 1/4 (表 3)?？梢哉J(rèn)為，堿性長效氮肥單獨(dú)使用，即使在超高栽培密度下，都比其再添加尿素處理的氮素吸收利用量多、土壤保留量多、損失量少。

綜上所述，ALNF 和 CRFBB有利于香蕉對氮素的吸收利用，單獨(dú)施用堿性長效氮肥比其增施尿素更有利于香蕉對氮素的吸收利用，可豐富土壤氮庫，降低氮素?fù)p失。

表2 肥料種類對蕉園土壤氮素平衡的影響Table 2 Effect of fertilizer types on nitrogen balance in banana orchards

表3 肥料用量對蕉園土壤氮素平衡的影響Table 3 Effect of fertilizer dosages on nitrogen balance in banana orchards

2.4 堿性長效緩釋氮肥對香蕉氮素養(yǎng)分利用率的影響

從圖 5 可知，在超高密度栽培條件下，肥料處理間氮肥利用率差異顯著，依次是 CRFBB＞ALNF ＞ CCF，CRFBB和 ALNF 處理的氮肥利用率分別比 CCF 處理提高了 66.7% 和 33.7%。可見，與常規(guī)肥料比較，施用控釋配方肥和堿性長效緩釋氮肥有利于提高香蕉氮肥利用率。從圖 6 可知，ALNF 處理的香蕉氮肥利用率分別比 ACF1、ACF2 處理提高了 27.8%、87.7%，ACF1 處理比 ACF2 處理提高了46.9%，處理間達(dá)顯著性差異。由試驗(yàn)結(jié)果可以肯定，ALNF 單獨(dú)施用更有利于香蕉對氮素的吸收利用和提高氮肥利用率。

圖5 肥料種類對香蕉氮肥利用率的影響Fig.5 Effect of fertilizer types on the nitrogen use efficiency of banana

圖6 肥料用量對香蕉氮肥利用率的影響Fig.6 Effect of fertilizer dosages on the nitrogen use efficiency of banana

3 討論

3.1 堿性長效緩釋氮肥的作用機(jī)理

近 40 年來，施用化肥對于我國糧食安全起到了巨大的作用，肥料對糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率在 40%～50%。與此同時(shí)，大量施用和不合理施用化肥已經(jīng)導(dǎo)致土壤嚴(yán)重酸化，據(jù)Guo等[6]對我國主要農(nóng)田土壤 pH 值20 年的變化研究發(fā)現(xiàn)，我國農(nóng)田土壤 pH 平均下降了約 0.5 個(gè)單位，相當(dāng)于土壤酸量在原有基礎(chǔ)上增加了 2.2 倍，其中，經(jīng)濟(jì)作物體系土壤酸化比糧食作物體系更為嚴(yán)重。土壤酸化已經(jīng)引起了一系列問題，其中引人關(guān)注的是天然酸化導(dǎo)致土壤重金屬活化及其污染，例如鎘大米事件[24]；土壤酸化導(dǎo)致土壤微生物多樣性失衡，土傳病害加劇，例如香蕉的巴拿馬病害肆虐[25]。究其原因是大量施用化肥，特別是氮肥(在我國的化肥中約占 66%)，大多是物理酸性或生理酸性肥料。因此，在化肥仍然是作物高產(chǎn)不可缺失的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的栽培條件下，既能供給氮磷鉀，又呈堿性的肥料在當(dāng)今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中尤為重要和實(shí)用。堿性肥料改良土壤酸性已是不爭的事實(shí)，但是堿性能夠造成土壤或肥料氮素的損失也是一個(gè)難題。ALNF 是基于緩釋氮制造技術(shù)的一種介質(zhì)為堿性的氮肥，其中的氮素為羥基脲，即尿素的改性產(chǎn)品，它即使在強(qiáng)堿性環(huán)境中也是穩(wěn)定的有機(jī)氮素，與磷鉀復(fù)合可制成含氮量 22% 以上的氮磷鉀復(fù)合肥或氮鉀復(fù)合肥，故此可以取代普通的酸性氮磷鉀復(fù)合肥或氮鉀復(fù)合肥。ALNF 的 100 倍稀釋液的 pH 仍可高達(dá) 8 左右。在日常的施肥農(nóng)事操作過程中，如果用 ALNF 取代常規(guī)化肥，那么就可以利用肥料的堿性中和土壤酸性。由于目前南方土壤的 pH 大多都在 5～6，故此施用該肥料后不會發(fā)生因土壤 pH 急劇升高而造成的危害。在大田施用堿性肥料后，土壤 pH 在一周以后幾乎被土壤的潛在酸完全中和，本研究證明在香蕉大田生長的 10 個(gè)月時(shí)間內(nèi)，連續(xù)施用該堿性肥料，土壤 pH 才提高了 0.5 個(gè)單位，而且施肥量遠(yuǎn)大于大田糧食作物的施肥量。據(jù)此可以推測，在大田糧食作物中施用該堿性肥料，連續(xù)施用5～10 年土壤 pH 可望恢復(fù)到中性。土壤酸性得到改良的同時(shí)就是根治土壤微生物多樣性失調(diào)之際。本課題組前期的研究結(jié)果表明，在發(fā)病蕉園施用 ALNF能夠促進(jìn)香蕉增產(chǎn)，同時(shí)堿性肥料又可以提高土壤pH 值，降低香蕉發(fā)病率[1]；李進(jìn)等[19]進(jìn)一步研究結(jié)果表明，堿性肥料有利于香蕉生物量的累積，同時(shí)能夠降低土壤中的真菌數(shù)量，提高土壤 pH，降低FOC 數(shù)量、香蕉枯萎病發(fā)病率、病情指數(shù)；張亮亮[26]的研究結(jié)果表明，堿性肥料不僅能夠提高稻谷的千粒重，而且能夠明顯的改良土壤酸性而降低稻米的鎘含量。當(dāng)然，如果堿性肥料與尿素等氮肥混合使用，反而會導(dǎo)致尿素中氮的損失。本研究結(jié)果表明，ALNF 與附加其含氮量 30% 的尿素混合使用，氮素的表觀損失量增加了 3 倍。其可能原因是 ALNF的堿性造成尿素氮的直接揮發(fā)損失，另外也可能是堿性肥料中添加尿素后，誘導(dǎo)了肥料氮的揮發(fā)，但是需要進(jìn)一步驗(yàn)證。ALNF 處理在提高土壤 pH 的同時(shí)，還能明顯的增加香蕉單株產(chǎn)量，單株產(chǎn)量最高提高了 8.8 kg/plant，說明 ALNF 在超高密度栽培條件下，不僅有利于降低土壤酸化，而且是可促進(jìn)香蕉高產(chǎn)和抵御巴拿馬病的最佳肥料。

3.2 堿性長效緩釋氮肥對土壤氮素平衡的影響

作物生長期氮素平衡的重點(diǎn)應(yīng)該是如何促進(jìn)作物的氮素吸收利用或攜出，而減少氮素的表觀損失。堿性肥料是否在這兩個(gè)方面均有優(yōu)勢是其推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。如上所述，ALNF 是基于長效氮制造的肥料，因此它和其它緩釋控釋氮肥一樣能夠增產(chǎn)。有研究結(jié)果表明，控釋肥料可提高玉米產(chǎn)量和氮肥利用率[27]，Gao 等[28]認(rèn)為連續(xù)兩年施用緩/控釋肥料能夠顯著的提高馬鈴薯的氮肥利用率，比常規(guī)肥料第一年增產(chǎn) 8.8%～19.9%，第二年增產(chǎn) 14.4%～26.5%。李云春等[29]認(rèn)為控釋肥料在減量 25% 氮時(shí)，依然能夠顯著促進(jìn)水稻產(chǎn)量，且控釋肥料處理水稻的地上部氮含量顯著增加，氮肥利用率較常規(guī)肥料增幅為17.1%～34.1%。Geng 等[30]認(rèn)為與常規(guī)肥料相比，施用緩/控釋肥料的水稻和油菜產(chǎn)量顯著提高了6.1%～8.2% 和 6.3%～15.5%，氮肥利用率提高了 15.4%～38.4%，年利潤率增加了 16.0%～20.8%。李玥等[31]研究結(jié)果表明，采用樹脂包膜緩控釋氮肥顯著地促進(jìn)雜交稻氮素的吸收利用，提高作物產(chǎn)量。汪強(qiáng)等[32]研究結(jié)果表明，施用包膜緩控釋肥料與尿素基施相比，促進(jìn)小麥增產(chǎn) 10.0%～11.2%。本研究結(jié)果表明，ALNF 處理同 CRFBB處理其氮素香蕉攜出量和氮肥利用率均明顯大于 CCF 處理。ALNF 處理的氮肥利用率比 CCF 處理顯著提高了 33.7%。ALNF 單獨(dú)施用時(shí)，其堿性對于土壤氮庫的氮素?zé)o影響，反而會豐富土壤氮庫含量，這為下季作物的生長發(fā)育提供了充足的養(yǎng)分，表現(xiàn)為 ALNF 處理的土壤殘留氮量最高，表觀損失量最低?？梢?，ALNF 不僅能夠改良土壤 pH、提高作物產(chǎn)量和提高氮素利用率，而且還能增加土壤氮素儲量。其原因在于 ALNF 的氮素轉(zhuǎn)化成長效氮，本身的氮素在堿性條件下是穩(wěn)定的。當(dāng)然，當(dāng) ALNF 與尿素混合使用時(shí)，其堿性能夠造成氮素的損失。因此，ALNF 不宜于與常規(guī)氮肥混合使用，而其單獨(dú)施用具有明顯的氮素高效與減少土壤氮素?fù)p失的效果。

4 結(jié)論

1) 超高密度種植香蕉的栽培模式下，施用堿性長效緩釋氮肥能夠顯著的提高土壤 pH 值，改良土壤酸性。

2) 施用堿性長效緩釋氮肥能夠顯著提高香蕉產(chǎn)量，增加香蕉的氮素吸收利用率，增加土壤氮庫儲量，減少氮素的表觀損失量。

3) 單獨(dú)施用堿性長效緩釋氮肥不會造成氮素的損失，而堿性肥料與尿素混合使用會導(dǎo)致氮素?fù)p失，且損失量隨混合量增大而增加。

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Effect of alkaline slow release nitrogen fertilizer on soil pH and nitrogen use efficiency of banana

GUO Chun-ming, LIU Wei-jun, FAN Xiao-lin*
( College of Natural Resource and Environment Science, South China Agriculture University/R&D Center of Environment Friendly Fertilizer Science and Technology of Guangdong Provincial University, Guangzhou 510642, China )

【Objectives】Long term and over use of chemical fertilizers has resulted in soil acidification in banana orchards and decline of banana yield and quality. A new type of chemical fertilizer, alkaline slow release nitrogen fertilizer (ALNF，N22%), has been prepared. The purpose of the paper was to study effects of ALNF application on soil pH value, banana yield, nitrogen use efficiency (NUE) and nitrogen losses in the soil.【Methods】 Two field experiments were conducted in banana orchard, one was fertilizer type and the other wasdosage comparison experiments. The fertilizer types experiment had four treatments: alkaline slow release fertilizer (ALNF), controlled release fertilizer blend (CRFBB), conventional fertilizer (CCF) and no nitrogen treatment (CK). The ALNF dosage experiment included following four treatments: completely ALNF (N 337.5 g/plant), ALNF+60 g N from urea (ACF1, 397.5 g/plant), ALNF+90 g N from urea (ACF2, 427.5 g/plant) and no nitrogen control (CK). 【Results】 Soil pH value was increased by 1.2, 1.2, 1.1, 0.6 and 0.3 units in the ALNF treatment compared to the CRFBB, CCF, CK, ACF1 and ACF2 treatments separately under the super high density cultivation of banana. The banana fruit yields per plant in the ALNF and CRFBBtreatments were increased significantly by 43.4% and 35.1% compared to that in the CCF treatment. The yields of the ALNF and ACF1 treatments were 50.6% and 40.0% greater than that of the ACF2 treatment. In the N balance, the nitrogen uptakes by CRFBBand ALNF treated banana plants were 48.9% and 24.8% higher than that by the CCF treated plants individually. The highest apparent loss of N was observed in the CCF treatment which was about 2.3 times of that in ALNF treatment. The highest amount of soil nitrogen residual was found in the ALNF treatment, which was about 1.6 and 2.4 times of those in CRFBBand CCF respectively. The nitrogen absorption by banana in ALNF was 5.0% and 31.9% higher than those of ACF1 and ACF2 individually, while the soil N residual was increased by 60.8% and 162.6%. The nitrogen apparent loss of the ALNF treatment was about one quarter of ACF2. The NUEs of the CRFBBand ALNF treatments were increased by 66.7% and 33.7% in comparison with CCF individually (P ＜0.05). The NUE of ALNF treated banana was 27.8% and 87.7% greater than those of ACF1 and ACF2 treated banana. The NUE of ACF1 treated banana was 46.9% bigger than ACF2 treated one. 【Conclusions】Alkaline slow release nitrogen fertilizer was proved to be able to increase soil pH values from 0.3 to 1.2 units, to increase banana yields by 35% to 50%, to raise nitrogen uptakes by 24% to 50%, to enlarge N deposit in soil, to decrease nitrogen apparent loss in soil and to increase NUEs by 27% to 67%. Application of ALNF mixed with urea could cause nitrogen apparent loss and reduce the NUE.

alkaline slow release nitrogen fertilizer; soil pH; banana yield; nitrogen balance;nitrogen use efficiency

2016–03–09接受日期：2016–07–25

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金（nycytx-33-07）；廣東高校環(huán)境友好型肥料工程技術(shù)研究中心建設(shè)項(xiàng)目（CCZXA100）；“十二五”國家技術(shù)支撐項(xiàng)目（2011BAD11B04）；國家自然科學(xué)

（31071857，30871594）資助。

郭春銘（1984—），女，黑龍江省大慶人，博士研究生，主要從事植物營養(yǎng)與肥料學(xué)研究。E-mail：994244996@qq.com

*通信作者 E-mail：crfxiaolinfan@126.com