周勁松 王朝 只佳增 杜浩 李宗鍇 高梅 孫寅虎 張光勇 陳偉強(qiáng)

摘? 要：本研究采用田間試驗(yàn)方法，對(duì)化肥減量模式下山地香蕉的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)、碳排放量、碳固定量進(jìn)行測(cè)量與估算。結(jié)果表明：與常規(guī)施肥相比，化肥減量20%時(shí)香蕉經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量無(wú)顯著性變化，化肥減量達(dá)到30%時(shí)香蕉產(chǎn)量顯著降低24.1%?；史謩e減量10%、20%、30%后，香蕉植株碳固定依次減小2.15%、3.51%、11.33%;化肥產(chǎn)生碳排放依次減小10.01%、10%、10%;土壤碳排放除化肥減量10%處理增加12.67%，其余依次減小16.94%、3.41%。綜合香蕉碳固定與碳排放二者的碳收支，并用每株香蕉的碳凈排放量來(lái)估量，常規(guī)施肥、減量10%、減量20%、減量30%的處理每株香蕉的碳凈排放量分別為4731.29、5529.03、4418.47、4415.30 g/株，在保證產(chǎn)量前提下化肥減量20%固炭減排潛力最大。本研究結(jié)果顯示合理的化肥減量能獲得山地香蕉種植經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的共贏，且試驗(yàn)條件下化肥減量20%效果最佳。

關(guān)鍵詞：化肥減量;碳減排;碳固定;山地香蕉中圖分類號(hào)：S668.1 ?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Yield Change and Carbon Emission Reduction & Fixation Potential of Banana in Mountain Areas in Mode of Chemical Fertilize Reduction

Zhou Jinsong， Wang Chao， Zhi Jiazeng， Du Hao， Li Zongkai， Gao Mei， Sun Yinhu，Zhang Guangyong， Chen Weiqiang^*

Honghe Research Institute of Tropical Agriculture， Hekou， Yunnan 661300， China

Abstract： In the study， a field test method was conducted to measure and estimate the economic yield， economic coefficient， carbon emissions and carbon fixation of mountain bananas in the chemical fertilizer reduction model. There was no significant change in the economic yield of banana with 20% reduction of chemical fertilizer comparing with the conventional fertilization. Banana yield decreased by 24.1% when the reduction of chemical fertilizer reached 30%. When chemical fertilizer was reduced by 10%， 20%， 30% respectively， the carbon fixation of banana plants decreased by 2.15%， 3.51% and 11.33%， and the carbon emissions from chemical fertilizers decreased by 10.01%， 10% and 10% except the soil carbon emissions of the treatment of 10% chemical fertilizer reduced increased by 12.67%， that of the others decreased by 16.94% and 3.41%. Based on the plant carbon fixation and soil carbon emission， the estimation by net carbon emission of per banana plant， the net carbon emission of each banana plant of the treatment of the conventional fertilization， chemical fertilization reduced by 10%， 20%， 30% was 4731.29， 5529.03， 4418.47 and 4415.30?g/plant， respectively. To guarantee the production， chemical fertilization reduced by 20% had the greatest potential of carbon fixation and emission reduction. The study showed that reasonable reduction of chemical fertilizer could achieve a win-win situation of the economic and ecological benefits of banana planting in mountainous areas.

Keywords： chemical fertilize reduction; carbon emission reduction; carbon fixation; banana planting in mountain areas

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.06.026

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)兼具碳源、碳匯兩方面的功能，一方面作為碳源在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量CO₂，化肥施用是農(nóng)業(yè)CO₂排放主要來(lái)源，如果能通過(guò)化肥減量技術(shù)使用對(duì)農(nóng)業(yè)碳減排做出行之有效的貢獻(xiàn)，使作物種植在獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)兼顧生態(tài)效益;另一方面作為碳匯，作物在生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)光合作用吸收CO₂固定在植株中減少大氣中CO₂含量，作物種植最大可能地積累生物量也是對(duì)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的積極貢獻(xiàn)。

香蕉是熱帶高效農(nóng)業(yè)的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一^[1]，由于生育期長(zhǎng)，需肥量大，需要多次精細(xì)施肥才能滿足其生長(zhǎng)發(fā)育的需求^[2-4]。常規(guī)的施肥模式效率低下，難以滿足香蕉節(jié)約高效種植模式的需求，有研究表明，氮肥的當(dāng)季利用率為30%～35%，磷肥的當(dāng)季利用率為10%～25%，鉀肥的當(dāng)季利用率為35%～50%^[5]。作物的生長(zhǎng)需要“庫(kù)”和“源”達(dá)到一個(gè)平衡^[6]，一味的大水大肥并不能有效地提高香蕉產(chǎn)量。由于化肥的過(guò)量和施肥不合理，使得化肥對(duì)香蕉產(chǎn)量的貢獻(xiàn)呈下降趨勢(shì)，而造成的成本浪費(fèi)和土壤性質(zhì)的惡化日益突出。

為了克服傳統(tǒng)施肥模式下養(yǎng)分比例不協(xié)調(diào)、養(yǎng)分利用率低^[7]等弊端，近年來(lái)學(xué)者們做了大量的相關(guān)研究。有研究認(rèn)為有機(jī)肥對(duì)香蕉增產(chǎn)效果不明顯，但可以改善香蕉肉質(zhì)^[8];氮鉀施用比例在1∶1.15時(shí)香蕉營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)狀況最好，獲得最高產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益^[9];施用70%當(dāng)量氮肥，香蕉產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)^[10]。也有學(xué)者關(guān)注香蕉施肥產(chǎn)生溫室氣體影響，主要關(guān)注的是氮肥對(duì)N₂O、NO排放的影響，研究結(jié)果顯示合理減少氮肥能夠減少含氮溫室氣體排放^[11-12]。但是關(guān)于香蕉施用化肥與CO₂排放方面的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。香蕉減量施肥的研究大多集中在有機(jī)肥、配方肥、控釋肥替代部分化肥，研究結(jié)果顯示有機(jī)肥、配方肥、控釋肥能夠替代部分化肥，混合使用能有效提高植物的生物量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，但施入農(nóng)田的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)未明顯減少^{[6， 12-13]}，單純化肥減量的研究還未見(jiàn)報(bào)道，因此有必要在不添加其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展單純化肥減量對(duì)香蕉產(chǎn)量、CO₂排放的影響研究。本研究在本地山地香蕉習(xí)慣施肥基礎(chǔ)上，單純實(shí)施化肥減量，通過(guò)測(cè)量、計(jì)算、評(píng)價(jià)產(chǎn)量和碳收支的能力，以期獲得合理、節(jié)約、環(huán)保的施肥方法。

1 ?材料與方法

1.1材料

1.1.1? 試驗(yàn)區(qū)概況? 試驗(yàn)區(qū)在紅河?xùn)|北岸，海拔95～200?m，地勢(shì)為略有起伏的緩坡，土壤為沖積土發(fā)育的黃色磚紅壤，土層較厚，地質(zhì)上處于青藏“反S”形構(gòu)造和紅河-金沙江大斷裂帶上，地貌上屬于滇東南巖溶山原亞區(qū)，低山河谷丘陵地貌^[14]。試驗(yàn)區(qū)屬于熱帶雨林季風(fēng)氣候，極端最高溫度40.9?℃，極端最低溫度1.9?℃，平均溫度22.0?℃，平均降水1587.3?mm，日照1605?h。供試土壤基本理化性質(zhì)為：pH?4.83，有機(jī)質(zhì)11.09?g/kg，全氮0.71?g/kg，速效磷28.60?mg/kg，速效鉀256.0?mg/kg。

1.1.2? 試驗(yàn)材料? 供試香蕉品種為云南省紅河熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的‘紅研3號(hào)。使用的化肥為市面購(gòu)買的復(fù)合肥N-PO₅-K₂O，含量為15∶15∶15，尿素（含N為46%）和硫酸鉀（含K₂O為54%）。

1.2方法

1.2.1? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)? 本研究在云南省紅河熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所香蕉試驗(yàn)基地開(kāi)展，以2018—2019年種植的‘紅研3號(hào)一代蕉的生長(zhǎng)周期為試驗(yàn)期，到香蕉收獲結(jié)束，從種下第2個(gè)月開(kāi)始開(kāi)展測(cè)量及數(shù)據(jù)收集整理工作。試驗(yàn)采用單因素4水平隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，試驗(yàn)因素為化肥施用減量，4個(gè)施肥減量水平為0（常規(guī)施肥處理）、10%、20%、30%，記作CK、T₁、T₂、T₃處理，每個(gè)處理種植香蕉15株，每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)面積600?m²。在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期與分化期分兩次施肥如下：

（1）CK：種植習(xí)慣正常施肥，第1次施肥每株復(fù)合肥600 g、尿素180?g、硫酸鉀660 g，第2次每株復(fù)合肥400?g、尿素120?g、硫酸鉀 440?g。

（2）T₁：化肥減量10%，第1次施肥每株復(fù)合肥540?g、尿素162?g、硫酸鉀594?g，第2次每株復(fù)合肥360?g、尿素108 g、硫酸鉀396 g。

（3）T₂：化肥減量20%，第1次施肥每株復(fù)合肥480?g、尿素144?g、硫酸鉀528?g，第2次每株復(fù)合肥320?g、尿素96?g、硫酸鉀352?g。

（4）T₃：化肥減量30%，第1次施肥每株復(fù)合肥420?g、尿素126?g、硫酸鉀462?g，第2次每株復(fù)合肥280?g、尿素84 g、硫酸鉀308 g。

4個(gè)處理在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期與分化期所施用的N、P₂O₅、K₂O如表1所示。每個(gè)處理選擇香蕉試驗(yàn)植株15株，并每個(gè)處理作3次重復(fù)。

1.2.2 測(cè)試指標(biāo)與方法? （1）經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物產(chǎn)量。每個(gè)小區(qū)選取5個(gè)固定點(diǎn)，采用五點(diǎn)取樣法，對(duì)測(cè)量植株標(biāo)號(hào)，以后每個(gè)月對(duì)采樣點(diǎn)植株凋落物清理稱重質(zhì)量M_落并記錄。

蕉果收獲時(shí)，測(cè)量每一株易測(cè)農(nóng)藝性狀因子株高H和假莖圍D，同時(shí)分別稱量蕉果產(chǎn)量M_果，假莖重量M_莖，所有葉片重量M_葉。地上部分生物量由M_上=M_果+M_莖+M_葉+M_落計(jì)算;由于地下部分根系還要保留分蘗生產(chǎn)二代，故不宜挖采測(cè)量，本研究中根冠比系數(shù)采用0.4934^[13]，地下部分生物量為M_下=M_上R。經(jīng)濟(jì)系數(shù)EC=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/生物產(chǎn)量^[15]，即EC= M_果/M_總，M_總=M_上+M_下，即年產(chǎn)蕉果量與總生物量之比。

1. CO₂排放通量。從試驗(yàn)開(kāi)始的第2個(gè)月，以后每個(gè)月固定時(shí)間開(kāi)展一次測(cè)量土壤CO₂，采用田間原位堿液吸收法測(cè)定土壤CO₂排放通量^[16-17]。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行測(cè)量，將盛有20 mL的NaOH溶液于直徑5?cm缽盤中，將瓶置于三腳架上，立即罩上直徑25?cm、高30 cm的PVC筒，將其下緣嵌入土壤表面約2?cm。為了防止陽(yáng)光直射，在PVC筒上蓋上木板。與此同時(shí)，將裝有堿液的缽盤置于完全封閉的PVC筒內(nèi)，進(jìn)行田間培養(yǎng)，作為對(duì)照。24?h后收回缽盤，帶回實(shí)驗(yàn)室，缽盤中加入BaCl₂溶液和酚酞指示劑，用鹽酸滴定。CO₂排放通量根據(jù)下面公式計(jì)算：

式中：F是氣體流通量，mg/（m²·d）;V₀為滴定對(duì)照所用鹽酸的體積，mL;V為滴定處理所用鹽酸的體積，mL;C為鹽酸溶液濃度，mol/L;M為摩爾質(zhì)量，以碳摩爾質(zhì)量表示。2次測(cè)定中間間隔天數(shù)的CO₂排放量由2次測(cè)定濃度的平均值乘以相間隔天數(shù)計(jì)算，最后所有天數(shù)排放總量和為CO₂積累排放量^[17]。

化肥的生產(chǎn)施用碳排放，根據(jù)籍春蕾等^[18]的研究，建立以下模型：

式中：E_f為生產(chǎn)1 kg蕉果所消耗的化肥在使用過(guò)程中的碳排放總量，kg CO₂;E_m為化肥生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放kg CO₂;E_y為化肥施用過(guò)程中的碳排放，kg CO₂;f_M為不同化肥的生產(chǎn)碳排放系數(shù)，kg CO₂/kg;f_Y為不同化肥的施用碳排放系數(shù)^[17]，kg CO₂/kg;Q_F為生產(chǎn)1?kg經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量化肥消耗量，kg。

1. 碳含量測(cè)量。在采樣點(diǎn)采集全株作為樣品，用植物粉碎機(jī)粉碎并攪拌均勻，送實(shí)驗(yàn)室在80?℃恒溫烘至恒重結(jié)束稱量干物質(zhì)重量，并計(jì)算其百分含量w。運(yùn)用K₂Cr₂O₇容量法測(cè)定的碳含量，按比例計(jì)算得到植物全碳含量。2Cr₂O₇^2-+ 16H⁺+3C=4Cr³⁺+3CO₂+8H₂O。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，采用SPSS軟件進(jìn)行單因素顯著性分析，并對(duì)離散點(diǎn)作回歸曲線擬合。

2? 結(jié)果與分析

2.1不同化肥減量處理的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)系數(shù)差異性分析

香蕉果實(shí)是植株價(jià)值的主要體現(xiàn)，總生物量是碳固定的主要方式，經(jīng)濟(jì)系數(shù)則體現(xiàn)作物的生產(chǎn)效率。由表2可知，化肥減量的3個(gè)處理和常規(guī)施肥處理對(duì)比結(jié)果來(lái)看，減施10%、20%經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量有減少但不顯著，當(dāng)減施化肥達(dá)到30%時(shí)產(chǎn)量差異極顯著出現(xiàn)大規(guī)模減產(chǎn)。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量?jī)H是總生物量（生物產(chǎn)量）的一小部分，總生物量是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的基礎(chǔ)，某些情況下，經(jīng)濟(jì)系數(shù)也是決定經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量高低的重要因素^[19]，只要其中一個(gè)因子降低都會(huì)減少蕉果產(chǎn)量。在不同作物品種、不同地理生態(tài)條件下，它們的經(jīng)濟(jì)系數(shù)都有一定的數(shù)值范圍，但根據(jù)不同年份氣象條件、栽培措施的變化而有所差異，一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)系數(shù)比較穩(wěn)定^[20]。從表2中看出，當(dāng)化肥減量到30%時(shí)，對(duì)經(jīng)濟(jì)系數(shù)的影響比較大。

2.2不同化肥減量處理對(duì)主要碳排放的影響

2.2.1? 土壤CO₂排放? 不同化肥減量處理土壤CO₂排放情況如圖1所示，隨著化肥施用減量，除減量10%的處理，CO₂高于正常施肥外，其余2個(gè)處理的CO₂排放是逐漸減小的?；蕼p量處理的土壤CO₂排放總體趨勢(shì)并沒(méi)有一致的規(guī)律，但在9月份和1月份追肥后的3～4次測(cè)量CO₂排放量是統(tǒng)一上升的，以后又變得雜亂無(wú)章。CO₂排放平均通量為6.74、6.91、6.45、6.22 g/（m²·d）。土壤排放CO₂主要是通過(guò)微生物對(duì)土壤中動(dòng)植物殘?bào)w和有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的。土壤微生物的分解受碳氮比影響，碳氮比過(guò)大或過(guò)小都會(huì)抑制微生物的分解活動(dòng)^[21]。在本研究環(huán)境中，化肥減量10%的碳氮比可能是最適合微生物分解植物殘?bào)w與有機(jī)物的條件，所以CO₂排放量最大，其他3種處理，碳氮比過(guò)大或過(guò)小，但最終隨著土壤氮施入減少，CO₂排放是呈減少的。在每次追肥后，所有處理的CO₂排放都有一個(gè)短暫一致上升的趨勢(shì)，這與張亞麗等^[22]的報(bào)道一致。

根據(jù)試驗(yàn)小區(qū)面積600?m²共種植180株香蕉的布局，平均每株香蕉蕉園土壤占地面積為3.33?m²，4個(gè)處理的每株香蕉植株對(duì)應(yīng)的土壤C積累排放量為6573.32、7405.96、6292.17、6067.19?g。

2.2.2? 化肥的碳排放? 查閱表3的化肥生產(chǎn)及使用碳排放系數(shù)，根據(jù)4個(gè)處理每株香蕉的化肥施用量，計(jì)算得4個(gè)處理每株的化肥施用碳排放量如表4。

一個(gè)生長(zhǎng)周期，4種施肥處理每株香蕉種植向空氣中的總碳積累排放量為7521.29、8259.04、7050.47、6731.30?g/株。減量10%?的化肥減少的排放量和土壤增加的排放量相抵后仍然略大于常規(guī)施肥，成為總碳排放量最大的處理。

2.3不同化肥減量處理的香蕉植株碳固定變異性

應(yīng)用生物量研究中常用的4種回歸模型，建立回歸方程，并對(duì)4種模型做離散點(diǎn)與曲線擬合，通過(guò)比較線性方程決定系數(shù)R²，最終確定最適合描述香蕉生物量的回歸方程。

根據(jù)表6決定系數(shù)可知CK、T₁、T₂處理用指數(shù)函數(shù)擬合度最高，T₃用對(duì)數(shù)函數(shù)擬合度最高，擬合模型如下：

圖2為部分特征因子與總生物量擬合函數(shù)模型，根據(jù)測(cè)量的4個(gè)處理植株各自的特征因子：CK的株高、T₁的假莖圍、T₂的株高、T₃的假莖圍，運(yùn)用擬合函數(shù)計(jì)算植株總生物量平均值見(jiàn)表5。

采集點(diǎn)采集植株樣品經(jīng)烘干測(cè)量，4種施肥處理的干物質(zhì)占全株含量分別為（10.60±0.12）%、（10.31±0.24）%、（10.24±0.36）%、（10.18±0.26）%。經(jīng)K₂Cr₂O₇容量法測(cè)定，4種施肥處理全植株碳含量分別為（32.34±0.18）%，RSD=0.29%;（32.51± 0.22）%，RSD=0.31%;（31.96±0.25）%，RSD=0.35%;（31.68±0.31）%，RSD=0.34%。

經(jīng)計(jì)算，4種施肥處理的全株碳固定量分別為2790、2730、2632、2316 g/株。對(duì)比表6土壤碳排放量可知，植物碳固定量是光合作用與呼吸作用共同作用的結(jié)果，從空氣中吸取的碳的積累，這個(gè)積累遠(yuǎn)大于土壤對(duì)空氣的碳排放，根據(jù)表4當(dāng)加入化肥施用的碳排放后才使得整個(gè)種植過(guò)程碳排放大于作物碳固定，綜合碳收支以碳凈排放量（即碳排放量減去碳固定量）看，4種處理分別為4731.29、5529.03、4418.47、4415.30 g/株，這導(dǎo)致農(nóng)業(yè)源溫室氣體增加。綜合考慮香蕉經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和碳凈排放量，化肥減量20%是兼顧經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益的最佳處理。

3? 討論

3.1化肥減量的合理范圍

研究結(jié)果顯示，合理化肥減量不僅能節(jié)約成本、保證產(chǎn)量，還能減少農(nóng)田溫室氣體CO₂的排放，實(shí)現(xiàn)節(jié)約環(huán)保種植模式。在0%～20%減量范

圍內(nèi)，隨著化肥呈比例的減少，農(nóng)田CO₂排放明顯降低，且產(chǎn)量變化差異不顯著。當(dāng)化肥減量達(dá)到30%時(shí)，產(chǎn)量明顯降低，總生物量和相對(duì)穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)系數(shù)都會(huì)發(fā)生顯著變化，其原因可能是30%化肥減量幅度過(guò)大，肥料所提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不能滿足植物生長(zhǎng)的需要，植物生長(zhǎng)生理活動(dòng)有了從量變到質(zhì)變的影響，從而導(dǎo)致作物總生物量和產(chǎn)量明顯降低。根據(jù)本試驗(yàn)化肥減量按10%的等差遞減處理，可以估測(cè)，在減量20%～30%的范圍內(nèi)有一個(gè)化肥減量的臨界值，不突破臨界值，才可以在單純的化肥減量模式下保證產(chǎn)量不明顯下跌?；蕼p量還與植物對(duì)化肥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率有關(guān)，隨著化肥投入的減少化肥利用率相應(yīng)提高，有文獻(xiàn)記錄肥料主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮的當(dāng)季最大利用率41%^[23]，磷的當(dāng)季最大利用率25%^[24]，鉀當(dāng)季最大利用率高于磷、鉀，在50%左右^[25]。在減肥過(guò)程中還應(yīng)考慮氣象條件、生態(tài)條件、人工作業(yè)誤差等因素，山地香蕉化肥減量到臨界值范圍的下限20%左右即可，能保障經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

3.2影響土壤CO₂排放的因素

土壤CO₂排放主要受土壤生物呼吸作用控制，還與影響CO₂在土壤中輸運(yùn)的環(huán)境因子有關(guān)。土壤排放的CO₂實(shí)際上是土壤中生物代謝和生物化學(xué)過(guò)程的綜合產(chǎn)物，是植物根系、土壤微生物、土壤動(dòng)物等呼吸排放的共同產(chǎn)物^[26]。土壤溫度和土壤水分是影響土壤CO₂排放的關(guān)鍵環(huán)境因素^[27]?；蕼p量10%的CO₂排放量不降反升，可能跟測(cè)量點(diǎn)土壤下植物根系分布多、土壤微生物多、土壤局部溫度高、土壤透氣性好等因素有關(guān)。

3.3影響試驗(yàn)精度的因素

CH₄是碳的另一種排放形式，是土壤中甲烷菌作用下不斷分解的產(chǎn)物，淺水灌概較深水灌概有較少的CH₄排放^[28]。CH₄在排放過(guò)程中會(huì)在甲烷氧化菌的作用下有一部分被氧化為CO₂，甲烷氧化菌一般在有氧條件下存在;土壤中原有的有機(jī)質(zhì)大多是難分解的腐殖質(zhì)^[26]，有機(jī)肥施用主要是表面土壤得到補(bǔ)充，深層土壤補(bǔ)充較少難以大量成為甲烷基質(zhì)。山地香蕉是旱地作物，坡度大不具備水淹條件，并且山地蕉土壤深翻困難，長(zhǎng)期種植使得土壤緊實(shí)，土壤孔隙小，毛細(xì)管窄，使得土壤田間持水量低。這些都導(dǎo)致CH₄產(chǎn)生的量微小，產(chǎn)生CH₄的主要農(nóng)田類型是水稻田^[29]，因此蕉園以CH₄形式的碳源比例很小不易測(cè)量，但是影響試驗(yàn)精度。

植物中非結(jié)構(gòu)性碳水化合物，在粉碎、高溫殺青烘干過(guò)程中，可能有部分轉(zhuǎn)化損耗并排入空氣中難以確定，在試驗(yàn)耕作條件下甲烷排放量較小并有部分會(huì)氧化為CO₂難以測(cè)量，盡管這些數(shù)值很小，但也是影響試驗(yàn)精度的原因。

3.4化肥減量的目標(biāo)與意義

對(duì)農(nóng)業(yè)源CO₂排放影響最大的是農(nóng)用能源和化肥等農(nóng)資的使用，改善能源結(jié)構(gòu)與化肥減量都能對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放做出行之有效的貢獻(xiàn)?；蕼p量不否定化肥的恰當(dāng)投入，同時(shí)追求物質(zhì)能量的高效利用，通過(guò)合理的“質(zhì)”與“量”的投入和巧妙的時(shí)空組合，兼具勞力與技術(shù)的貢獻(xiàn)，促進(jìn)香蕉產(chǎn)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)、環(huán)保的發(fā)展。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)要獲得高額的生產(chǎn)力，就不可避免地要付出化肥施用的一定代價(jià)，這種代價(jià)正隨著土壤品質(zhì)的退化和溫室氣體的排放進(jìn)一步擴(kuò)大，這就使得化肥減量研究具有重要的意義。在人類活動(dòng)對(duì)自然的影響不斷擴(kuò)大的今天，自然植被一再縮減的趨勢(shì)日愈嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)種植不應(yīng)只提供食物供給與原材料輸出的功能，還應(yīng)承擔(dān)起其他更多的服務(wù)功能，碳增匯減排就是其中之一。

本研究針對(duì)香蕉生產(chǎn)資源高投入、高排放、高污染，導(dǎo)致生態(tài)負(fù)擔(dān)加重，產(chǎn)品品質(zhì)下降，食品安全被威脅，生物多樣性減少，開(kāi)展香蕉化肥減量的技術(shù)與規(guī)程方面的研究，是為了達(dá)到化肥施用的最大效益與影響污染最小，實(shí)現(xiàn)化肥供應(yīng)的強(qiáng)度、頻率與種量和作物的需求相耦合，達(dá)到高效經(jīng)濟(jì)施肥的目的。在香蕉種植生產(chǎn)力較低的時(shí)候，發(fā)展的重點(diǎn)是產(chǎn)量和質(zhì)量，同時(shí)兼顧環(huán)境保護(hù)與生態(tài)平衡，當(dāng)種植水平達(dá)到一定高度后，就應(yīng)重點(diǎn)建設(shè)農(nóng)業(yè)生態(tài)。

最后值得注意的是根據(jù)試驗(yàn)前對(duì)土壤肥力的的測(cè)定，供試土壤肥力低。這與林木森等^[30]報(bào)道一致，該地區(qū)香蕉地，土壤供鉀能力極低，供氮能力較低，基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)僅為39.26%，土壤肥力在該地區(qū)香蕉生長(zhǎng)并不占主要地位，而是肥料投入占主要地位。陳鴻潔等^[31]研究表明該地區(qū)香蕉長(zhǎng)期施用化學(xué)肥料過(guò)量問(wèn)題明顯，土壤結(jié)構(gòu)惡化，肥力明顯下降。山地種植香蕉由于地形陡峭土壤水分保持能力差，有研究表明土壤鉀素的有效性受到水分影響較大，土壤含水量低施入鉀肥導(dǎo)致土壤水溶性鉀和交換性鉀濃度升高，打破原有平衡，這部分鉀被固定導(dǎo)致有效鉀降低^[32]。土壤鉀素的有效和無(wú)效過(guò)程受土壤水分條件、土壤地質(zhì)、土壤酸堿度等的影響^[33-34]，山地蕉土壤的有效鉀低主要因?yàn)橥寥篮康?、施鉀量大。香蕉?duì)氮磷鉀的吸收比例一般為N∶P₂O₅∶K₂O=1∶0.3∶5.4 ^[35]，根據(jù)該地區(qū)施肥模式和土壤肥力狀況，該地區(qū)的磷素含量是充足的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，施入土壤的氮肥只有30%～40%被作物吸收，約20%被土壤微生物固定進(jìn)入土壤，40%～50%被淋溶徑流或通過(guò)硝化-反硝化途徑分解而進(jìn)入空氣^[36-38]，土壤對(duì)氮素的固定比例小，進(jìn)入土壤的氮素少。肥料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要通過(guò)裂隙或孔隙的方式優(yōu)先向深層滲透，土壤疏松多孔時(shí)吸附能力強(qiáng)，土壤緊密嚴(yán)實(shí)吸附能力弱;土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量低時(shí)吸附能力強(qiáng)，淋失部分減少，相反土壤肥力高時(shí)，土壤吸附營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)飽和，則吸附能力減弱^[10]，從而造成化肥流失。以上研究表明化肥施用過(guò)量是造成土壤肥力退化因素之一，化肥過(guò)量影響土壤微生物生存，抑制固氮菌、磷細(xì)菌和鉀細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖^[39]，降低土壤固氮、溶磷、解鉀的能力;化肥過(guò)量造成土壤結(jié)構(gòu)緊密質(zhì)硬，土壤持水能力差，從而導(dǎo)致養(yǎng)分難以進(jìn)入土壤，肥料無(wú)效化大于有效化，從而產(chǎn)生“連年過(guò)量施用化肥-土壤肥力低”這一結(jié)構(gòu)性矛盾?；蕼p量的最終目的是通過(guò)合理施肥來(lái)改善農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)，依靠農(nóng)田自身來(lái)實(shí)現(xiàn)土壤肥力的可持續(xù)性，提高經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)3個(gè)方面的效益。

參考文獻(xiàn)

[1]?????? 李玉萍， 方? 佳. 中國(guó)香蕉產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策研究[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2008（8）： 443-447.

[2]?????? 樊小林， 梁有良， 王孝強(qiáng)， 等. 香蕉營(yíng)養(yǎng)與施肥[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2007： 79-83.

[3]?????? 姚麗賢， 周修沖， 彭志平， 等. 巴西蕉的營(yíng)養(yǎng)特性及鉀鎂肥配施技術(shù)研究[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2005（1）： 116-121.

[4]?????? 楊苞梅， 林? 電， 李家均， 等. 香蕉營(yíng)養(yǎng)規(guī)律的研究[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2007（1）： 117-121.

[5]?????? 丁? 文. 緩控釋肥料對(duì)香蕉產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分利用率的影響[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)2013， 28（1）： 47-50.

[6]?????? 朱志堂. 施用控釋肥、堿性肥對(duì)香蕉生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分含量的影響[D]. 南寧： 廣西大學(xué)， 2017.

[7]?????? 曹? 明， 宋媛媛， 樊小林. 控釋氮鉀比例對(duì)香蕉產(chǎn)量及氮磷鉀肥料利用率的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2012， 40（11）： 35-41.

[8]?????? 黃達(dá)斌， 林薌華， 林惠環(huán)， 等. 不同肥料配比對(duì)香蕉的施用效果[J]. 福建果樹(shù)， 2011（2）： 1-5.

[9]?????? 姚麗賢， 周修沖， 蔡永發(fā). 香蕉適宜氮、鉀肥施用比例研究[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2004（1）： 35-36.

[10]??? 何應(yīng)對(duì)， 王麗霞， 井? 濤， 等. 減量施氮對(duì)蕉園土壤養(yǎng)分、農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2016， 36（12）： 1-5， 9.

[11]??? 霍敏霞. 氮肥類型對(duì)二代蕉園土壤N₂O、NO排放及香蕉C、N分配影響研究[D]. ?？冢?海南大學(xué)， 2012.

[12]??? 董兆佳. 施用不同類型N肥對(duì)香蕉生長(zhǎng)和氧化亞氮排放影響研究[D]. ?？冢汉Ｄ洗髮W(xué)， 2010.

[13]??? 吳川德， 董存明， 傅友強(qiáng)， 等. 生物有機(jī)肥對(duì)香蕉長(zhǎng)勢(shì)及生物量的影響[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013， 40（16）： 73-75.

[14]??? 陶? 犁. 云南河口縣自然旅游資源形成條件分析[J]. 云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2002（2）： 69-73.

[15]??? 唐甫林， 胡石海， 侯秀芳， 等. 水稻株高對(duì)經(jīng)濟(jì)系數(shù)及產(chǎn)量影響的初探[J]. 上海農(nóng)業(yè)科技， 2000（5）： 9.

[16]??? 李成芳， 曹湊貴， 汪金平， 等. 不同耕作方式下稻田土壤CH₄和CO₂的排放及碳收支估算[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2009， 28（12）： 2482-2488.

[17]??? 劉? 嬌， 袁瑞娜， 趙? 英， 等. 玉米秸稈及其黑炭添加對(duì)黃綿土CO₂和N₂O排放的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)： 2014， 33（8）： 1659-1668.

[18]??? 籍春蕾， 丁? 美， 王彬鑫， 等. 基于生命周期分析方法的化肥與有機(jī)肥對(duì)比評(píng)價(jià)[J]. 土壤通報(bào)， 2012，43（2）： 412- 417.

[19]??? 佟屏亞， 程延年. 玉米高產(chǎn)栽培經(jīng)濟(jì)系數(shù)的研究[J]. 北京農(nóng)業(yè)科學(xué)， 1996（4）： 2-4， 21.

[20]??? 張國(guó)棟. 大豆品種經(jīng)濟(jì)系數(shù)與農(nóng)藝性狀相關(guān)性的分析[J]. 黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)， 1980（2）： 60-63.

[21]??? 孟凡喬， 關(guān)桂紅， 張慶忠， 等. 華北高產(chǎn)農(nóng)田長(zhǎng)期不同耕作方式下土壤呼吸及其季節(jié)變化規(guī)律[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2006（6）： 992-999.

[22]??? 張亞麗， 張? 娟， 沈其榮， 等. 秸稈生物有機(jī)肥的施用對(duì)土壤供氮能力的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2002（12）： 1575-1578.

[23]??? 朱兆良， 文啟孝. 中國(guó)土壤氮素[M]. 南京： 江蘇科技出版社， 1992： 228-231.

[24]??? 熊 ?毅， 李慶逵. 中國(guó)土壤[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 1990： 492-495.

[25]??? 李慶逵， 朱兆良， 于天仁. 中國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展中的肥料問(wèn)題[M]. 南昌： 江西科學(xué)技術(shù)出版社， 1998： 3-5.

[26]??? 徐玉秀. 中國(guó)主要作物農(nóng)田N₂O和CH₄排放系數(shù)及影響因子分析[D]. 沈陽(yáng)： 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2016.

[27]??? 易珍玉， 張玉平， 劉? 強(qiáng)， 等. 不同有機(jī)肥與化肥配施對(duì)菜地CO₂和CH₄排放的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013（11）： 42-45.

[28]??? 董玉紅， 歐陽(yáng)竹， 李運(yùn)生， 等. 肥料施用及環(huán)境因子對(duì)農(nóng)田土壤CO₂和N₂O排放的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2005（5）： 83-88.

[29]??? 雷利國(guó). 地膜覆蓋對(duì)菜地CO₂和CH₄排放的影響研究[D]. 重慶： 西南大學(xué)， 2016.

[30]??? 林木森， 王? 娟， 范志榮， 等. 云南河口山地香蕉測(cè)土配方施肥的田間肥料效應(yīng)研究[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2017， 37（6）： 18-22， 30.

[31]??? 陳鴻潔， 王樹(shù)明. 河口平地蕉園土壤肥力狀況分析[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科技， 2006（4）： 30-32， 42.

[32]??? 梁成華， 魏麗萍， 羅? 磊. 土壤固鉀與釋鉀機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展， 2002（5）： 679-684.

[33]??? 張會(huì)民， 徐明崗， 呂家瓏， 等. 長(zhǎng)期施鉀下中國(guó)3種典型農(nóng)田土壤鉀素固定及其影響因素研究[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2007（4）： 749-756.

[34]??? 張會(huì)民， 徐明崗， 呂家瓏， 等. 不同生態(tài)條件下長(zhǎng)期施鉀對(duì)土壤鉀素固定影響的機(jī)理[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2007（5）： 1011-1016.

[35]??? 涂書新， 郭智芬， 張? 平， 等. 植物吸收利用鉀素研究的某些進(jìn)展[J]. 土壤， 2000（5）： 248-253.

[36]??? 杜? 君， 秦魚生. 長(zhǎng)期施肥下紫色土壤小麥肥料利用率及增產(chǎn)效益[J]. 西南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2011， 33（5）： 88-94.

[37]??? 劉學(xué)軍， 巨曉棠， 張福鎖. 減量施氮對(duì)冬小麥-夏玉米種植體系中氮利用與平衡的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2004（3）： 458-462.

[38]??? 郭九信， 孔亞麗， ， 謝凱柳， 等. 養(yǎng)分管理對(duì)直播稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響[J]. 作物學(xué)報(bào)， 2016， 42（7）： 1016-1025.

[39]??? 羅? 明， 文啟凱， 陳全家， 等. 不同用量的氮磷化肥對(duì)棉田土壤微生物區(qū)系及活性的影響[J]. 土壤通報(bào)， 2000（2）： 66-69， 96-97.