李躍森，吳水金，張 帥，林寶妹，李海明，邱珊蓮

有機(jī)肥氮投入比例對(duì)香蕉生長(zhǎng)及主要品質(zhì)影響①

李躍森，吳水金，張 帥，林寶妹，李海明，邱珊蓮*

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)研究所，福建漳州 363005)

探討有機(jī)肥替代氮素在總氮投入中的不同比例對(duì)香蕉生長(zhǎng)發(fā)育及主要品質(zhì)的影響，可進(jìn)一步揭示不同供肥模式與香蕉生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)主要品質(zhì)等相關(guān)性，為找出最佳的有機(jī)肥替代比例提供理論支持。于福建漳州國(guó)家土壤質(zhì)量數(shù)據(jù)中心觀測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)連續(xù)多年進(jìn)行香蕉連作試驗(yàn)，其中，對(duì)照處理(CK)不施任何肥料，其他處理氮素施入量均為N 630 kg/hm2，以商品有機(jī)肥(MN)作為有機(jī)肥氮素代替不同比例的無(wú)機(jī)肥氮素(CN)，按照有機(jī)肥氮素占總氮投入的百分比，設(shè)置3個(gè)處理，分別為M0 (3/3 CN)、M1 (2/3 CN+1/3 MN)和M2 (3/3 MN)。通過(guò)比較分析2018年和2019年2年香蕉農(nóng)藝性狀、生育期和成熟果實(shí)主要品質(zhì)等，研究不同有機(jī)肥氮替代比例對(duì)香蕉生長(zhǎng)發(fā)育及主要品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：①M(fèi)0處理和M1處理香蕉維持較高的生長(zhǎng)勢(shì)，生育期較短，產(chǎn)量明顯高于M2處理，較高的有機(jī)肥氮替代比例明顯限制了香蕉植株和果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育。②有機(jī)肥替代化肥提高了香蕉果實(shí)存儲(chǔ)品質(zhì)和風(fēng)味品質(zhì)，有機(jī)肥氮替代比例越高香蕉轉(zhuǎn)色速率越快，貨架期也相應(yīng)延長(zhǎng)，同時(shí)增加成熟果實(shí)可溶性糖含量，糖酸比提升明顯。③土壤氮含量與香蕉風(fēng)味品質(zhì)形成相關(guān)程度高，成熟香蕉果實(shí)可溶性糖含量、糖酸比與土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)，香蕉可滴定酸含量與土壤硝態(tài)氮含量呈顯著正相關(guān)。土壤速效氮含量較高時(shí)，香蕉糖度降低，酸度相應(yīng)增加，風(fēng)味品質(zhì)下降。④成熟香蕉果實(shí)大部分揮發(fā)性成分為酯類，分別占總揮發(fā)性成分的93.36% ～ 98.66%。M1處理有10種酯類化合物含量最高，其中乙酸異丁酯、丁酸乙酯、異戊酸乙酯、異丁酸異丁酯、丁酸-2-甲基丙酯、異戊酸異丁酯、異丁酸異戊酯顯著高于其他3個(gè)處理，而乙酸異戊酯和醇類化合物含量則較低。綜上，在本試驗(yàn)條件下，大比例有機(jī)肥氮替代無(wú)機(jī)肥氮顯著限制香蕉的生長(zhǎng)發(fā)育，降低了香蕉單株產(chǎn)量，但提高了香蕉存儲(chǔ)品質(zhì)和風(fēng)味品質(zhì)。在正常施肥水平下，要維持香蕉較高產(chǎn)量和品質(zhì)及適宜生長(zhǎng)周期，有機(jī)肥氮投入比例1/3為較佳的施肥方式。

香蕉；有機(jī)肥；氮；生長(zhǎng)發(fā)育；品質(zhì)

香蕉是世界上最大宗的熱帶水果，是我國(guó)熱帶高效農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。福建是我國(guó)香蕉重要產(chǎn)區(qū)，漳州地處福建南部，屬熱帶亞熱帶季風(fēng)氣候，在生產(chǎn)高品質(zhì)香蕉上具有巨大的氣候優(yōu)勢(shì)。近二十年，漳州地區(qū)香蕉生產(chǎn)中為追求高產(chǎn)和節(jié)省勞力，農(nóng)民長(zhǎng)期大量施用化學(xué)肥料，造成土壤板結(jié)酸化和香蕉枯萎病肆虐等問(wèn)題，香蕉產(chǎn)量和品質(zhì)下滑嚴(yán)重，種植面積銳減，嚴(yán)重影響福建香蕉產(chǎn)業(yè)發(fā)展[1-2]。蕉園合理施肥，從根本上減輕施肥對(duì)環(huán)境的壓力，建立和諧的香蕉生產(chǎn)環(huán)境，進(jìn)一步提升土壤質(zhì)量和香蕉品質(zhì)，可從根本上解決目前香蕉生產(chǎn)被動(dòng)局面，促進(jìn)香蕉產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

作物產(chǎn)量和品質(zhì)受作物品種和生長(zhǎng)環(huán)境的雙重影響[3-4]，不同的施肥時(shí)間、施肥量、基追比、氮磷鉀肥以及有機(jī)肥間的互相配施對(duì)作物的品質(zhì)均有不同的影響，合理施肥可以改善土壤環(huán)境，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[5-7]。有機(jī)無(wú)機(jī)配施結(jié)合了化肥和有機(jī)肥二者所長(zhǎng)，在保證作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、培肥土壤方面均表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)[8-9]。目前，相對(duì)于單施化肥或有機(jī)肥，有機(jī)無(wú)機(jī)配合施肥在作物增產(chǎn)提質(zhì)、培肥土壤方面的優(yōu)勢(shì)已有很多報(bào)道，但在生產(chǎn)中有機(jī)無(wú)機(jī)配施效果也受到多種因素的影響。土壤基礎(chǔ)肥力、施肥水平、有機(jī)肥類型、有機(jī)無(wú)機(jī)配施比例、氣候條件等因素對(duì)作物品質(zhì)的提升效應(yīng)均有不同影響[10]。因此，合理的有機(jī)無(wú)機(jī)配施在作物生長(zhǎng)期內(nèi)所提供的速效養(yǎng)分含量應(yīng)以實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的同步提升為目標(biāo)。

我國(guó)香蕉營(yíng)養(yǎng)與施肥研究始于20世紀(jì)90年代初，早期主要集中于施肥對(duì)香蕉生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響研究，后期主要集中于不同施肥模式下對(duì)香蕉產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的研究[11]，但關(guān)于不同施肥條件下香蕉存儲(chǔ)品質(zhì)和香氣成分的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究通過(guò)香蕉有機(jī)無(wú)機(jī)配施試驗(yàn)，研究不同有機(jī)肥氮替代比例對(duì)香蕉生長(zhǎng)發(fā)育和主要品質(zhì)的影響，進(jìn)一步探討有機(jī)無(wú)機(jī)配施條件下供氮與香蕉風(fēng)味品質(zhì)形成相關(guān)性，旨在明確香蕉生產(chǎn)適宜的有機(jī)肥氮替代比例，為香蕉生產(chǎn)科學(xué)施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)點(diǎn)位于福建省南部城市漳州市龍文區(qū)，國(guó)家土壤質(zhì)量數(shù)據(jù)中心(熱區(qū))觀測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(117°43'35" E，24°32'55" N)，土壤類型為灰砂泥田，海拔高度12 m。該試驗(yàn)地所屬區(qū)域的氣候類型為南亞熱帶海洋季風(fēng)氣候，年均溫21.4 ℃，年均日照時(shí)數(shù)2 068 h，年均降水量1 450 mm，無(wú)霜期336 d，≥10 ℃的活動(dòng)積溫7 258 ℃。試驗(yàn)地耕層土壤pH 5.6，有機(jī)質(zhì)含量11.1 g/kg，全氮含量0.68 g/kg，全磷含量0.67 g/kg，全鉀含量22.1 g/kg。試驗(yàn)地種植類型為香蕉連作。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：①不施肥料(CK)；②單施化肥(M0，N 400 kg/hm2，P2O5160 kg/hm2，K2O 800 kg/hm2)；③2/3化肥氮+1/3有機(jī)肥氮(M1，與處理2等氮磷鉀)；④3/3有機(jī)肥氮(M2，與處理2等氮，補(bǔ)足磷鉀)，每個(gè)處理重復(fù)3次。N、P2O5和K2O分別使用尿素(N 46%)、過(guò)磷酸鈣(P2O512%)和硫酸鉀(K2O 50%)，有機(jī)肥使用充分腐熟商品有機(jī)肥(N 1.5%、P2O52.0%、K2O 1.8%)。香蕉株行距2.5 m × 2.8 m，每小區(qū)種植16株，種植密度為1 600 株/hm2，區(qū)組內(nèi)完全隨機(jī)排列。氮肥、鉀肥分3次施用，定植后1 ～ 3月施肥料總量的30%，4 ～ 5月施30%，6 ～ 8月施40%；磷肥和有機(jī)肥作為基肥一次性施用。試驗(yàn)地香蕉灌水、斷蕾、病蟲(chóng)害防治等管理措施同當(dāng)?shù)亟秷@。

試驗(yàn)開(kāi)始于2018年4月，在香蕉定植后，每小區(qū)選定長(zhǎng)勢(shì)一致、健康無(wú)病蟲(chóng)害香蕉6株，用于測(cè)定香蕉的株高、假莖粗、倒三葉葉長(zhǎng)和寬，并于收獲時(shí)記錄每株香蕉產(chǎn)量，取果穗樣進(jìn)行產(chǎn)量、果指長(zhǎng)、果指圍等農(nóng)藝性狀調(diào)查，農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的描述記錄參照《香蕉種質(zhì)資源描述規(guī)范》[12]。在香蕉收獲期，每個(gè)處理隨機(jī)采集測(cè)產(chǎn)株香蕉果實(shí)各3串，催熟后測(cè)定第3梳香蕉主要品質(zhì)，包括轉(zhuǎn)色速率、可食率、貨架期、可溶性糖、可滴定酸、Vc含量。2019年12月香蕉全部采收后，采集土壤耕層土樣進(jìn)行土壤全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量的測(cè)定分析。

1.3 香蕉主要品質(zhì)的測(cè)定與分析

取樣香蕉果實(shí)在20 ℃、相對(duì)濕度90% ～ 95% 條件下，以乙烯1 000 mg/kg催熟，催熟后測(cè)定香蕉果實(shí)主要品質(zhì)。果皮轉(zhuǎn)色速率即果指色級(jí)指數(shù)由一級(jí)(全綠)到達(dá)四級(jí)(黃多于綠)所需天數(shù)；可食率即測(cè)定成熟果指果肉與果指重量比；果指色級(jí)指數(shù)由四級(jí)轉(zhuǎn)至七級(jí)(生理斑點(diǎn)出現(xiàn))所需天數(shù)即為果實(shí)貨架期[13]?？扇苄蕴呛康臏y(cè)定采用蒽酮法[14]，可滴定酸測(cè)定采用氫氧化鈉滴定法[14]，Vc含量的測(cè)定采用紫外分光光度計(jì)法[14]。

香蕉成熟果實(shí)揮發(fā)性成分經(jīng)頂空–氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)進(jìn)行測(cè)定分析：使用TriPlus 300 頂空自動(dòng)進(jìn)樣器(美國(guó)賽默飛公司)和Trace1300-TSQ 9000氣質(zhì)聯(lián)用儀(美國(guó)賽默飛公司)進(jìn)行測(cè)定；氣相色譜分析條件：色譜柱，TG-5SILMS，30 m×0.25 mm ×0.25 μm石英毛細(xì)管柱；升溫程序：50 ℃ 保持2 min，以4 ℃/min升溫至240 ℃，保持5 min。進(jìn)樣量1 000 μl，載氣為He，體積流量1.2 ml/min，分流比10︰1。質(zhì)譜條件：電離方式為EI，離子源溫度250 ℃，接口溫度280 ℃。掃描質(zhì)量范圍為30 ～ 550 amu。

1.4 數(shù)據(jù)分析

經(jīng)GC-MS測(cè)定后，通過(guò)NIST/WILEY譜庫(kù)檢索并確認(rèn)各香氣組分，其相對(duì)含量通過(guò)面積歸一化法計(jì)算。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行原始數(shù)據(jù)分析；采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行相關(guān)性和單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)香蕉生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

2.1.1 不同施肥處理對(duì)香蕉植株生長(zhǎng)的影響 施肥對(duì)香蕉植株生長(zhǎng)發(fā)育起著重要作用，表1結(jié)果表明，M0處理與M1處理在香蕉株高、假莖圍、倒三葉長(zhǎng)、倒三葉寬方面均能維持在較高的生長(zhǎng)水平，二者差異不顯著。M0處理和M1處理在表征香蕉植株生長(zhǎng)發(fā)育的各項(xiàng)農(nóng)藝性狀(總?cè)~數(shù)除外)均明顯優(yōu)于M2處理和CK處理，差異達(dá)到顯著水平以上。在一定的施肥水平條件下，較低的有機(jī)肥氮替代比例處理(M1)促進(jìn)了植株生長(zhǎng)，效果與單施化肥氮處理(M0)相當(dāng)，較高的有機(jī)肥氮替代比例處理(M2)明顯限制了香蕉植株的生長(zhǎng)發(fā)育。

表1 不同施肥處理對(duì)香蕉植株生長(zhǎng)的影響

注：同列數(shù)據(jù)小寫(xiě)字母不同表示處理間差異達(dá)<0.05顯著水平，大寫(xiě)字母不同表示處理間差異達(dá)<0.01顯著水平，下表同。

2.1.2 不同施肥處理對(duì)香蕉生育期和產(chǎn)量的影響 不同有機(jī)肥氮替代比例對(duì)香蕉生育期和產(chǎn)量形成具有顯著影響。由表2可以看出，在抽蕾周期、成熟周期、抽蕾-成熟周期和全生育期方面，處理間表現(xiàn)為：CK>M2>M1>M0，有機(jī)肥替代化肥處理香蕉各生育期均比單施化肥處理延長(zhǎng)，M2處理與M0處理間差異極顯著(<0.01)，M1處理與M0處理間差異也達(dá)到顯著水平(<0.05)。試驗(yàn)表明不同有機(jī)肥氮替代比例延長(zhǎng)了香蕉生育期，有機(jī)肥氮替代比例越高，香蕉各生育期相應(yīng)延長(zhǎng)。香蕉果指長(zhǎng)、果指圍、每梳果指數(shù)和單果重是構(gòu)成香蕉產(chǎn)量的重要參數(shù)。由表3可以看出，不同有機(jī)肥氮替代比例對(duì)香蕉產(chǎn)量及產(chǎn)量指標(biāo)有顯著影響，各處理2年香蕉產(chǎn)量及產(chǎn)量指標(biāo)總體表現(xiàn)為M0≈M1>M2>CK。M2處理香蕉產(chǎn)量指標(biāo)整體上顯著低于M0處理，兩年平均單株產(chǎn)量降低17.6%。M1處理與M0處理2019年香蕉果指長(zhǎng)、果指圍和單果重差異極顯著，而香蕉平均單株產(chǎn)量差異不顯著。較高的有機(jī)肥氮替代比例明顯限制了香蕉植株和果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育。隨著有機(jī)肥氮替代比例增加，香蕉生育周期相應(yīng)變長(zhǎng)，單株產(chǎn)量也有所下降，M0處理和M1處理香蕉從定植到采收時(shí)間最短，M2處理次之。研究表明較低的有機(jī)肥氮替代比例不影響香蕉果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育，可以維持較高的單株產(chǎn)量。

表2 不同施肥處理對(duì)香蕉生育期的影響

表3 不同施肥處理對(duì)香蕉產(chǎn)量的影響

2.2 不同施肥處理對(duì)香蕉果實(shí)品質(zhì)的影響

2.2.1 不同施肥處理對(duì)香蕉存儲(chǔ)品質(zhì)的影響 存儲(chǔ)品質(zhì)在果蔬的生產(chǎn)流通環(huán)節(jié)起著決定性的作用，提高果蔬存儲(chǔ)品質(zhì)可以極大提高產(chǎn)品附加值。不同氣候條件、栽培措施對(duì)果蔬存儲(chǔ)品質(zhì)具有重要影響，合理施肥可提高果蔬存儲(chǔ)品質(zhì)。結(jié)果(圖1A)表明，有機(jī)肥氮替代化肥氮降低了香蕉的可食率，M0處理香蕉可食率最高，M1處理次之，二者兩年平均可食率分別達(dá)到80.6% 和78.8%；有機(jī)肥氮替代水平越高，香蕉可食率越低，M2處理與CK處理香蕉可食率較低，兩年平均分別為74.8% 和75.5%。圖1B、圖1C表明有機(jī)肥替代化肥明顯提高香蕉果實(shí)轉(zhuǎn)色速率，增加香蕉貨架期；M0處理轉(zhuǎn)色速率最慢，貨架期最短；M2處理轉(zhuǎn)色速率最快，貨架期最長(zhǎng)，達(dá)到4.6 d，明顯高于M0處理，差異極顯著。研究還發(fā)現(xiàn)，CK處理香蕉果實(shí)可食率較低，但同樣具有較高的轉(zhuǎn)色速率和較長(zhǎng)的貨架期。

2.2.2 不同施肥處理對(duì)香蕉風(fēng)味品質(zhì)的影響 香蕉風(fēng)味品質(zhì)主要取決于糖酸組分及其含量。合理的有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以在保障產(chǎn)量的同時(shí)，改變香蕉果實(shí)的糖酸組分及其含量，使香蕉風(fēng)味進(jìn)一步提升。結(jié)果(圖2A、2B)表明較高的有機(jī)肥氮替代比例可提升香蕉可溶性糖含量，進(jìn)而提升香蕉的糖酸比，M2處理和CK處理香蕉均具有較高的可溶性糖含量和較低可滴定酸含量，M1處理次之，M0處理香蕉可溶性糖含量最低。不同施肥處理間Vc含量差異不顯著(圖2C)。

2.2.3 土壤氮含量與香蕉果實(shí)可溶性糖、可滴定酸、糖酸比的相關(guān)性分析 為了進(jìn)一步探究不同施肥處理香蕉風(fēng)味品質(zhì)形成與土壤施肥的關(guān)系，本研究選取了2019年香蕉采收后土壤全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮與香蕉可溶性糖、可滴定酸、糖酸比等指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果(表4)發(fā)現(xiàn)，土壤氮含量與香蕉風(fēng)味品質(zhì)形成相關(guān)程度較高，香蕉成熟果實(shí)可溶性糖含量、糖酸比與土壤硝態(tài)氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(–0.899 70.000 1；–0.856 70.000 4)，土壤銨態(tài)氮含量與可溶性糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)(–0.579 1，0.048 5)。研究還表明，成熟香蕉可滴定酸含量與土壤氮含量呈正相關(guān)關(guān)系，與土壤硝態(tài)氮含量呈顯著正相關(guān)(0.658 3，0.019 9)。土壤速效氮含量越高，香蕉糖度降低，酸度相應(yīng)增加，糖酸比下降，風(fēng)味品質(zhì)相應(yīng)下降。

(A. 香蕉可食率；B. 香蕉果實(shí)轉(zhuǎn)色速率；C. 香蕉貨架期)

(A. 可溶性糖含量；B. 可滴定酸含量；C. Vc含量)

表4 土壤氮含量與香蕉果實(shí)可溶性糖、可滴定酸、糖酸比的相關(guān)性

注：*、**分別表示相關(guān)性達(dá)<0.05和<0.01顯著水平；土壤氮含量與香蕉果實(shí)可溶性糖、可滴定酸、糖酸比的值采用2019年試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.2.4 不同施肥處理對(duì)香蕉成熟果實(shí)揮發(fā)性成分含量的影響 香蕉后熟環(huán)境對(duì)果實(shí)揮發(fā)物成分和含量影響的研究較多，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)香蕉香味物質(zhì)形成的影響還未見(jiàn)報(bào)道。由表5可以看出，經(jīng)GC-MS分析，M0、M1、M2處理和CK處理中分別檢測(cè)到27、30、29和31種揮發(fā)性成分，其中大部分揮發(fā)性成分為酯類，分別有25、26、25和27種，是香蕉香氣成分的主要組成，分別占總揮發(fā)性成分的93.36% ～ 98.66%。酯類中的乙酸異戊酯、乙酸異丁酯、丁酸異戊酯、1-甲基乙酸丁酯、丁酸-2-甲基丙酯在所有處理中含量都較高。本試驗(yàn)中M1處理有10種酯類化合物含量最高，其中丁酸乙酯、異戊酸乙酯、異丁酸異丁酯、異戊酸異丁酯、異丁酸異戊酯、正己酸乙酯顯著高于其他3個(gè)處理，而乙酸異戊酯含量則較低。另外，M0、M1處理醇類化合物含量顯著低于M2、CK處理。

表5 不同施肥處理香蕉成熟果實(shí)的主要揮發(fā)性成分相對(duì)含量(%)

注：“–”表示未檢測(cè)到；同行數(shù)據(jù)小寫(xiě)字母不同表示處理間差異達(dá)<0.05顯著水平。

3 討論

3.1 不同有機(jī)肥氮替代比例香蕉生長(zhǎng)發(fā)育變化特征

在生產(chǎn)實(shí)際中，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施是維持作物高產(chǎn)和培肥地力的重要途徑。許多試驗(yàn)均表明，一定養(yǎng)分投入量下，適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)無(wú)機(jī)肥配施比例能夠保持和提高小麥、水稻等農(nóng)作物的產(chǎn)量，有機(jī)肥的比例超過(guò)一定的閾值則會(huì)降低作物產(chǎn)量[15-16]。同時(shí)，許多研究結(jié)果均指出有機(jī)無(wú)機(jī)肥替代比例保持在20% ～ 40% 可以提高水稻、蔬菜作物土壤肥力并保持作物高產(chǎn)[17-21]。

本試驗(yàn)條件下，1/3有機(jī)肥氮替代化肥氮處理(M1)香蕉可以維持較高的生長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量，生育期也較短，效果與單施化肥處理(M0)相當(dāng)，而較高的有機(jī)肥替代比例處理(M2)香蕉生長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量明顯低于單施化肥，生育周期也變長(zhǎng)。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能是化肥和有機(jī)肥的供肥模式不同，在土壤基礎(chǔ)地力一般情況下，土壤本身可提供的養(yǎng)分水平較低，作物生長(zhǎng)主要依靠肥料中的養(yǎng)分。有機(jī)肥養(yǎng)分濃度低，礦化速度慢，其所提供的速效養(yǎng)分不能及時(shí)滿足作物生長(zhǎng)需求，而化肥可以迅速提高土壤中主要養(yǎng)分的濃度，滿足作物生長(zhǎng)需求，因此會(huì)出現(xiàn)有機(jī)肥處理的產(chǎn)量明顯低于化肥處理。有學(xué)者指出，合理的有機(jī)無(wú)機(jī)配施比例應(yīng)該充分考慮農(nóng)田基礎(chǔ)地力、施肥水平、有機(jī)肥類型、作物品種以及氣候條件等要素，需要在充分驗(yàn)證的基礎(chǔ)上才能確定較適宜的有機(jī)肥替代比例[10]。

3.2 不同有機(jī)肥氮替代比例香蕉相關(guān)品質(zhì)變化特征

作物品質(zhì)受作物品種和生長(zhǎng)環(huán)境的雙重影響，合理施肥可以改善作物生長(zhǎng)環(huán)境，提高品質(zhì)[3-6]。有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)谷類作物品質(zhì)影響的研究較多，一些研究表明有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以改善小麥面粉與面團(tuán)品質(zhì)指標(biāo)中的大部分指標(biāo)，提高籽粒蛋白質(zhì)含量，改善淀粉糊化特性[22-24]。也有研究表明，合理的有機(jī)無(wú)機(jī)配施雖然一定程度上可能會(huì)降低稻米的外觀品質(zhì)，但可以提高稻米中必需氨基酸和蛋白質(zhì)含量，食味品質(zhì)也能得到一定的改善[25-28]。有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)瓜果蔬菜的品質(zhì)有重要影響。多數(shù)報(bào)道表明，相對(duì)于單施化肥，合理的有機(jī)無(wú)機(jī)配施在保證產(chǎn)量的同時(shí)可以有效提高瓜果蔬菜蛋白質(zhì)、可溶性糖、Vc等含量，降低葉菜類硝酸鹽含量[6, 29-30]。本試驗(yàn)中相較于單施化肥，1/3有機(jī)肥氮替代化肥氮和純有機(jī)肥氮處理香蕉存儲(chǔ)品質(zhì)和風(fēng)味品質(zhì)提升明顯，其原因可能是有機(jī)肥所含營(yíng)養(yǎng)元素的形態(tài)、數(shù)量以及比例均衡，可以為作物提供更加全面、平衡的養(yǎng)分，為實(shí)現(xiàn)作物的高品質(zhì)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)[4, 31-32]。

3.3 香蕉果實(shí)糖酸累積與土壤氮含量相關(guān)性

果實(shí)糖酸含量是果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)最主要的構(gòu)成部分，果實(shí)糖累積量的高低是內(nèi)在的遺傳與外在的自然因子、栽培措施等因素相互作用的結(jié)果[33]。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤速效氮含量與香蕉可溶性糖含量、糖酸比呈極顯著負(fù)相關(guān)，較高的土壤速效氮降低了香蕉風(fēng)味品質(zhì)。有研究表明有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)作物品質(zhì)的提升效應(yīng)主要取決于其供肥模式，其中供氮模式尤為重要，適量的氮肥可以提高果實(shí)中可溶性糖含量及糖酸比，過(guò)量使用氮肥則不利果實(shí)糖累積[25, 27, 34]。目前國(guó)內(nèi)在施肥對(duì)香蕉風(fēng)味品質(zhì)形成機(jī)理研究方面不夠深入，后期應(yīng)加強(qiáng)施肥與香蕉糖累積規(guī)律相關(guān)研究，尤其是供氮模式與香蕉糖代謝機(jī)理研究。

3.4 不同有機(jī)肥氮替代比例香蕉成熟果實(shí)揮發(fā)性成分變化特征

果實(shí)香氣是水果風(fēng)味品質(zhì)重要組成部分，施肥方式和肥料種類會(huì)影響果實(shí)的香氣成分和含量。有研究表明分次施肥較一次性施肥更能增加果實(shí)香氣成分含量[35]，過(guò)量施用氮肥會(huì)促進(jìn)桃果實(shí)青香型物質(zhì)的形成，減少其甜香氣味物質(zhì)[36]。研究認(rèn)為，酯類是香蕉中特有的風(fēng)味化合物，尤其是乙酸異戊酯和乙酸異丁酯代表了成熟香蕉果實(shí)中的特征果香味[37]。試驗(yàn)初步表明較高的有機(jī)肥氮替代比例和不施肥處理促進(jìn)了香蕉揮發(fā)性成分往乙酸異丁酯和醇類方向轉(zhuǎn)化，這可能是在有機(jī)肥替代比例較大或不施肥情況下與土壤礦化氮含量較低有關(guān)，還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

4 結(jié)論

在本試驗(yàn)中，1/3有機(jī)肥氮替代化肥氮處理(M1)香蕉維持較高的生長(zhǎng)勢(shì)和較短生育期，產(chǎn)量與單施化肥處理(M0)相當(dāng)，顯著高于有機(jī)肥氮全部替代化肥氮處理(M2)，較高的有機(jī)肥氮替代比例明顯限制了香蕉植株和果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育；有機(jī)肥替代化肥提高了香蕉果實(shí)存儲(chǔ)品質(zhì)和風(fēng)味品質(zhì)，與M0處理相比，M1處理增加成熟果實(shí)可溶性糖含量，糖酸比提升明顯；研究還發(fā)現(xiàn)土壤氮含量與香蕉風(fēng)味品質(zhì)形成相關(guān)程度高，成熟香蕉果實(shí)可溶性糖含量、糖酸比與土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)，香蕉可滴定酸含量與土壤硝態(tài)氮含量呈顯著正相關(guān)；成熟香蕉果實(shí)酯類占總揮發(fā)性成分的93.36% ～ 98.66%，M1處理有10種酯類化合物含量最高，其中乙酸異丁酯、丁酸乙酯、異戊酸乙酯、異丁酸異丁酯、丁酸-2-甲基丙酯、異戊酸異丁酯、異丁酸異戊酯顯著高于其他3個(gè)處理。在本試驗(yàn)條件下，要維持香蕉較高產(chǎn)量和品質(zhì)及適宜生長(zhǎng)周期，有機(jī)肥氮投入比例1/3為較佳的施肥方式。

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Effects of Ratio of Organic Fertilizer Nitrogen Input on Banana Growth and Main Quality

LI Yuesen, WU Shuijin, ZHANG Shuai, LIN Baomei, LI Haiming, QIU Shanlian*

(Subtropical Agriculture Research Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Zhangzhou, Fujian 363005, China)

To explore the effects of different proportions of nitrogen substitute by organic fertilizer in total nitrogen input on banana growth and main quality can further reveal the correlation between different fertilizer supply modes and banana growth main quality, and provide theoretical support for finding the optimal ratio of nitrogen substitute by organic fertilizer. Banana continuous cropping experiment was conducted at the observation and monitoring site of Zhangzhou National Soil Quality Data Center in Fujian for consecutive years, no fertilizer was applied in the control (CK), while N 630 kg/hm2was applied in other treatments. Commercial organic fertilizer (MN) was used to replace inorganic fertilizer nitrogen (CN) in different proportions according to the percentage of organic fertilizer nitrogen in total nitrogen input, namely M0 (3/3 CN), M1 (2/3 CN+1/3 MN) and M2 (3/3 MN), then the effects of different MN substitution on banana growth and main quality were compared and analyzed. The results showed that: 1) M0 and M1 maintained high growth potential, with shorter growth period and significantly higher yield than M2. The higher MN substitution significantly restricted the growth of banana plants and fruits. 2) MN substitution improved the storage quality and flavor quality of banana. The higher MN replacement, the faster banana color change rate and the longer the shelf life. At the same time, soluble sugar content of ripe banana fruit was increased, and the ratio of sugar to acid was increased significantly. 3) Soil nitrogen content was significantly correlated with the formation of banana flavor and quality. Soluble sugar content and sugar-acid ratio of the ripe banana fruits were extremely significantly or significantly negatively correlated with soil nitrate nitrogen and ammonium nitrogen contents. Banana titratable acid content and soil nitrate nitrogen content was significantly positively correlated. The higher available nitrogen content in soil, the lower banana sugar content, the higher soil acidity and the lower banana flavor quality. 4) Most volatile components in ripe banana fruits were esters, which accounted for 93.36%-98.66% of the total volatile components. M1 had the highest contents of 10 ester compounds, including isobutyl acetate, ethyl butyrate, ethyl isovalerate, isobutyl isobutyrate, 2-methyl propyl butyrate, isobutyl isovalerate. The ester and isoamyl isobutyrate were significantly higher in M1 than other treatments, while the content of isoamyl acetate and alcohol compounds was lower in M1. In summary, under the general level of soil basic fertility, especially when soil available nitrogen content was low, a large proportion of MN replacing CN could significantly limited the growth of bananas, reduced banana yield, but improved banana storage quality and flavor quality. Under the normal fertilization level, to maintain a higher banana yield and quality and a suitable growth cycle, 1/3 of organic fertilizer nitrogen input ratio is the better fertilization method.

Banana; Organic fertilizer; Nitrogen; Growth; Quality

S963.91

A

10.13758/j.cnki.tr.2022.02.005

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國(guó)家土壤質(zhì)量數(shù)據(jù)中心觀測(cè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(ZX02S140103)和福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自由探索項(xiàng)目(AA2018-11)資助。

(slqiu79@163.com)

李躍森(1982—)，男，福建南靖人，碩士，助理研究員，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境生態(tài)研究。E-mail: 57112612@qq.com