ABSTRACT

Banana is global important cash crop; in recent years, soil-borne diseases and climate problems have caused its serious reduction in production especially in southern China. This paper described the application of a novel slow release fertilizer and its effects on banana growth and production. The paper studied banana foliar nutrients, photosynthetic rate, chlorophyll content, and yield performance. The results indicated that foliar content of macro-elements nitrogen, phosphate, potassium in Greenfeed^® group was 12.5%, 10% and 34.8%, respectively, higher than the conventional compound fertilizers. Photosynthesis rate was found 10.5% - 32% higher and chlorophyll content was measured 9.5% - 10% higher than compound fertilizer treatment. Most importantly, the yield on weight of banana was concluded to be 14% - 20% higher than conventional treatment. Quality analysis on the harvested banana did not display much difference on the performance on total soluble solid, total sugar, and noticeably, soluble protein and edible percentage were found higher in Greenfeed^® treatment group. This novel slow release fertilizer is labor- saving and cost saving; its performances on banana quality were also found better than conventional fertilizer. This novel fertilizer is powered by zeolite, a component with beneficial effects on soil improvement, bringing up the Cations Exchange Capacity (CEC) and utility rate of fertilizers. This novel slow release fertilizer is worth to be further promoted in tropical and subtropical region in China.

Keywords:Novel Slow Release Fertilizer, Banana, Foliar Nutrients, Yield Increase

新型缓释肥料对香蕉叶片营养、光合速率、 叶绿素含量、产量和果实质量的效益

吴展才^1*，吴思节^2*，Muhammad Asyraf Abdul Aziz¹，陈宥维^1#

¹绿丰农业私人有限公司，吉隆坡

²台湾大学园艺学系，台湾 台北

收稿日期：2016年5月20日；录用日期：2016年6月10日；发布日期：2016年6月13日

摘 要

香蕉为全球重要的经济果树，近年来因为香蕉土壤性疾病和气候因素，尤其在中国南方造成减产损失问题严重。本研究探讨新型的缓释肥料在香蕉的生长和产量表现。研究针对香蕉的营养需求制订特别配方，测试其在香蕉叶片营养、光合速率和产量上的表现。研究结果表明，在叶片的营养测时，氮、磷、钾等元素分别较传统化肥的含量高出12.5%，10%和34.8%。其光合速率比起传统化肥高出10.5%~32%。叶绿素含量方面也有所提升9.5%~10%，产量方面，较传统复合肥高出14%~20%。果实质量分析结果在可溶性固形物(%)、总糖量(%)方面无特别差异。可溶性蛋白质和可食率的表现优于传统化肥。使用此缓释肥不仅带来节约人力和施肥的成本，质量表现上亦比传统化肥有更大的优势。本试验使用第三代以沸石调控缓释效能之缓释肥料，不但可达成以上效益，其组成份沸石也是最佳的土壤改良剂，对提升土壤阳离子交换能力和肥料的利用率，和造就本研究成果有至关重要角色。值得在中国热带和亚热带区域进一步推广使用。

关键词 :新型缓释肥，香蕉，叶片营养，增产

1. 引言

香蕉为世界上四大水果之一，也是为热带和亚热带区域重要的经济果树，主要的栽培区域，以赤道南、北纬30度，为世界的“香蕉带”(banana belt) [1] 。全球2015年的总产量为7140万吨，主要产区是在印度、厄瓜多尔、菲律宾、中国、巴西、印度尼西亚等 [2] 。

中国2015年香蕉总产量为1000万吨，总栽培面积为500万亩，主要的产区为广西170万亩、云南160万亩、广东100万亩和海南50万亩等。香蕉在肥料的需要量很大，每株香蕉投入在12~20元不等 [3] ，降低成本、提高产量、增加收入对农民是因应之道。中国产区的香蕉在2014~2015年间遭受了大幅的变化。主要原因是2014年因广东、广西和海南主产区受台风影响，故香蕉收购价格飙升一倍，从每斤2元到4元。但也因此，两广的蕉农大肆扩种达2万公顷，香蕉产量大丰收景象，使得市场供大于求，因而直接导致了香蕉价格大幅滑落至每斤0.6元 [4] 。而在菲律宾，2014年的香蕉产量达888万吨 [5] ，但2015年严重的厄尔尼诺现象对香蕉产量造成巨大影响，全国有达到8400公顷的香蕉种植地遭遇旱灾面颗粒无收 [5] 。2016年4月厄瓜多尔遭受世纪强震，也势必对该国农业生产带来极大变量。

基于上述由风灾、旱灾等天然因素，或因产期调节失能导致的谷贱伤农之局面，如何选择高性价比，达到节省人工和成本，并对土壤有长远好处的农业资材，为重要的课题。本试验所使用的缓释肥料，为第三代缓释肥料，有别于常见包衣型的剂型，以沸石材料为调控缓释机理，增加土壤阳离子交换效能，可完全分解，无任何化学包衣材料残存，为新型态的沸石吸附型缓释肥料，应用在果树作物上，同时具有提高产量、节约成本、节省人工等效果。

2. 材料与方法

2.1. 供试地点

本试验在马来西亚的半岛的柔佛州的北部、南部，和东马的砂劳越州民都鲁市(Bintulu)农场和实验田区进行。供试的品种为卡文迪什(Cavendish)、马斯(Mas)。栽培密度(株/公顷)为柔北1100株/公顷，柔南区800株/公顷。砂州实验每40株/小区。每地点每种肥料处理各取10株为代表测量搜集数据。

2.2. 肥料处理

绿丰^®肥料的外观为单粒平均16公克橄榄球形状，使用的处理(GF)配方为12:16:6:2 + TE(开花前)和12:12:17:2 + TE，用量为每半年使用一次。平均撰2~3处于树冠最外缘正下方土壤埋入15~20公分。幼苗定植后第一次使用160公克(约10粒)，第6、12、18和24个月时每次使用约352公克(约22粒)。使用后不再施其他任何肥料。每株平均总用量为1.22公斤。一般复合肥料处理(CF)配方为15:15:15，每三个月使用一次，作表面撤施，每次每株1.2公斤。平均下来每株复合肥总用量为8公斤。

2.3. 测定项目

本试验测定香蕉的生理表现、叶片营养和采收产量，以评估肥料的表现。

2.3.1. 叶片叶绿素含量

使用叶绿素测定仪(SPAD 502 Minolta Chlorophyll Meter)量测。

2.3.2. 光合速率

使用LICOR 6400 Portable Photosynthesis System，测定的叶片龄为6、12、18和24个月，测定的部位如图1所示。

2.3.3. 叶片营养分析

于第10个月时测定其大量元素氮、磷、钾、镁、硼元素。氮素使用燃烧法(combustion method)，仪器为Elemental analyzer (Elementar, 德国)；磷、钾、镁使用原子吸收亮度计(Atomic Absorption Spectrometer, PE AA400)配合UV-Vis 分光亮度计(PE Lambda 45)。

2.3.4. 产量

比较母株和吸芽株的结果采收的重量。

2.3.5. 果品质量分析

(1) 果实可溶性固形物测定: 以手持曲折式糖度计(Hand Hold Brix Refractometer)测定。

(2) 果实总糖量测定：以酚–硫酸法测定。以不同葡萄糖为标准品和浓硫酸(95%~98%)反应制作检量线，以检量线求得样品粗多醣含量(mg/ml)。

图1. 叶片营养分析测定的部位

(3) 果实可溶性蛋白质测定：以考马西蓝(Commassie Brilliant Blue)法测定。反应物以分光亮度计测定595 nm下反应物之吸光值求得。

(4) 可食率：果、皮分别秤重后，可食肉部份以百分比表示。

3. 结果

3.1. 柔佛州北部

本区域栽培的品系为卡文迪什(Cavendish)。使用绿丰^®缓释肥的处理，光合速率较复合肥高(图2)，平均每个时期的测定值，均较复合肥者高出约32%。叶绿素表现方面，使用测定仪量测的结果也表明绿丰^®肥料的表现较优(图3)，平均高出百分之10.7%。测定植株的营养状况，在氮、磷、钾、镁、硼的元素分析测得的值(表1)分别较复合肥组高出12.5%，10%，34.8%，12.1%和16.8%。以上的数据也明确的反应在产量上(表2)，绿丰^®处理产量可达到45公吨/公顷，而复合肥组别则为37.4公吨/公顷。前者比后者的增幅可达20.6%

3.2. 柔佛州南部

本区域测试的品种为Mas，本品系为煮食蕉，多用以加工、烹饪等。本区域测试的面积约为1公顷，绿丰^®和复合肥各0.5公顷。本区域叶片营养分析比较如表3所示，五种元素的含量均较复合肥高。在产量方面(表4)，依此调查的结果，可得知使用绿丰^®处理者，Mas栽培种的产量每公顷产量可达20.9公吨，而使用一般复合肥者仅有17.3公吨，足足较本新型肥料少了20%的产量。

3.3. 砂劳越民都鲁

本区域栽培的品系为卡文迪什(Cavendish)。本区另的栽培行株距为3米 × 3米。调查结果为使用绿丰^®处理的光合速率较复合肥高(图4)约平均10.5%。叶绿素含量的调查结果(图5)也显示约9.5%高于复合肥。光合速率的平均增幅表现虽然不若在柔北者高，但是个别的绝对值仍是相对较高的，如绿丰^®处理的柔佛北部为平均18.38 μmol/m²/sec，而本部份同样处理的可达到21 μmol/m²/sec，可能原因和后者的栽培密度较小有关。叶片营养分析，在氮、磷、钾、镁、硼的元素分析测得的值(表5)分别较复合肥组分别增幅为11.1%、15%、39%、11.7%、28.7%。以上的数据也可明确的反应在产量上，比起复合肥，绿丰^®处理的产量增幅可达14.7% (表6)。

图2. 马来西亚柔佛州北部试验区香蕉叶片测定光合速率

图3. 马来西亚柔佛州北部试验区香蕉叶片叶绿素含量

表1. 马来西亚柔北区叶片营养分析

表2. 马来西亚柔北区产量统计

表3. 马来西亚柔南区叶片营养分析

表4. 马来西亚柔南区产量统计

表5. 马来西亚砂劳越州民都鲁试验区叶片营养分析

表6. 马来西亚砂劳越州民都鲁试验区产量统计

图4. 马来西亚砂劳越州民都鲁试验区香蕉叶片测定光合速率

果实质量分析结果如表7所示。绿丰^®和一般化肥的比较，在可溶性固形物(%)、总糖量(%)方面无特别差异。可溶性蛋白质和可食率的表现发现明显优于传统化肥。在可食率方面，对比一般复合肥有约1.5%~2%的增幅(表7)。

图5. 马来西亚砂劳越州民都鲁试验区香蕉叶片叶绿素含量

表7. 香蕉果品质量分析(n = 10)

4. 讨论

香蕉在结果后对肥料的需求量十分高，绿丰^®肥料处理为每半年使用一次。全生长期共需施肥4次，总量1.2公斤。相较传统复合肥，每三个月施肥一次，总用量为7~8公斤，农民在施肥工事、搬运工事、经销在仓库成本、货运成本，乃至销售成本上都可节省一大截。

本肥料的核心技术乃使用活化沸石作缓效剂，沸石的主要功能为扮演阳离子交换功能(CEC)，肥分可在土壤中被植物利用外，土壤的物性也间接被改良，CEC能力提升，原本被固定的养分如磷肥被释出，减少复合肥因淋洗或被径流水带走而污染地下水或河川的环境问题。肥料在施用过程中流失严重，流失量可高达50%以上，对土地、地下水，河川等的污染十分具有杀伤力。沸石对N、K₂O、P₂O₅有良好的吸附和阳离子交换性能。与化肥混合施甩，或甩其制成复混肥，可以减少有流失量达20%以上 [6] ，并能改良土壤性能。沸石具有很强的离子吸附和交换能力，天然沸石混掺化肥后，在不同的作物如小麦、玉米和水稻中对尿素氮的利用率分别可提高5.5%，10.3%和6.3% [7] [8] 。本新型肥料使用天然沸石之外，尚进行活化程序，进而提高了沸石的CEC能力，故香蕉叶片中测得之氮、磷、钾的成分有较一般复合肥有所提升。前人曾以斜发沸石为材料探讨其对钾离子的吸附能力，研究结果表明，单位质量斜发沸石对K⁺的最大吸附量为44.530 mg/g，理论上将吸附的K⁺全部解吸出来需要74.4天 [9] ，说明该斜发沸石对K⁺有很好的缓释效果 [9] 。也印证了使用本肥料每半年施用一次的长效性，于叶片中可分析到较传统化肥更高的含钾百分比。在增产方面，沸石添加应用在其他大田作物如大豆的增产，可达1.2%~20% [10] ，本报告为少数应用在果树上且具有明显效果的文章。归咎于在光合速率和叶绿素含量等直接反应在生长上的效益，本研究在香蕉上增产表现14%~20%，相当符合前人应用在大田作物上的增产效能。绿丰^®和一般化肥的比较，在可溶性固形物(%)、总糖量(%)方面无特别差异。可见大幅节约一般化肥用量的情况下，绿丰对影响产品重要的质量指针无甚大影响。另外，可溶性蛋白质和可食率的表现发现明显优于传统化肥。足见绿丰^®肥料所提供给香蕉的氮元素是足以支撑作物所需。在可食率方面，显而易见此结果和产量有直接相关，绿丰^®提供的增产幅度，也反应在可食率上，对比一般复合肥有约1.5%~2%的增幅(表7)。

5. 结论

香蕉在结果后期对养分的需求量十分高，因应各种天然或非天然的因素，香蕉的质量和价格近年来亦呈现大幅度的波动。本研究探讨新型缓释肥料在三处不同区域的表现得知，在生理表现、产量和经济效益上都具有令人满意的结果。尤其在产量方面，较传统复合肥高出14%~20%。且不影响果品质量。此第三代缓释肥料，以沸石材料为调控缓释机理，不仅可增进农民的收益、也可大量节约人力成本、更大的优势在于直接提升土壤阳离子交换能力和肥料的利用率，面对恶劣的天候环境或是节节上升的栽培成本，都具有一定的优势。中国南方沿海为亚热带气候，本成果预计在风土条件都十分相近的中国南方亚热带区域有进一步推广试用的参考性。

基金项目

本研究部份经费获勇源文教基金会支持，谨申谢意。

文章引用

吴展才,吴思节,Muhammad Asyraf Abdul Aziz,陈宥维. 新型缓释肥料对香蕉叶片营养、光合速率、叶绿素含量、产量和果实质量的效益
Effects of Novel Slow Release Fertilizer on Banana Foliar Nutrients, Photosynthetic Rate, Chlorophyll Content, Yield and Fruit Quality[J]. 农业科学, 2016, 06(03): 49-56. http://dx.doi.org/10.12677/HJAS.2016.63008

参考文献 (References)