不同種植密度和行距配置對香蕉產量及品質的影響

黃麗娜,程世敏,趙增賢,魏軍亞,魏守興

(中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所/國家熱帶果樹品種改良中心/農業農村部華南作物基因資源與種質創制重點實驗室/海南省熱帶作物資源遺傳改良與創新重點實驗室,?？?571101)

中國作為世界上主要的香蕉生產國,種植面積已達到33.3萬hm2左右,香蕉產業已經成為中國重要的農業經濟支柱產業之一[1]。人工成本是香蕉產業中投入較大的一項成本,占整個投入成本的30%以上。中國香蕉生產人工依賴程度較高,但是由于比較優勢,大量農村剩余勞動力流向了城市和第二、三產業,使得蕉工短缺、人工成本急劇上升,成為了制約香蕉產業發展的瓶頸[2-4]。因此,香蕉產業必須探索一條適合產業未來發展的道路,提高勞動生產效率,而機械化是其必然選擇。在國外,香蕉生產的病蟲害防治、水肥管理、蕉果護養、廢棄莖稈處理還田、無損化采收等主要生產環節都實現了較高機械化作業。中國在香蕉產業機械化領域的研究起步較晚,在蕉果護養、廢棄莖稈處理還田、無損化采收等方面的機械化程度很低[5-6]。中國香蕉現有種植模式的行距對蕉園機械化作業存在制約,尤其是大型綜合性機具的作業更加受制。推廣香蕉機械化,必須建立起與之配套的宜機化栽培模式,調整香蕉種植密度和行距配置是實現機械化種植的重要手段[7]。

關于作物種植密度和行距配置的研究較多。陳路路的研究表明,密度和行距均顯著影響谷子產量的形成,谷子產量隨密度的增加呈先增后降的趨勢[8]。在棉花上的研究表明,密度和行距配置及兩者互作對棉花產量及構成、品質、冠狀特征等具有顯著的影響[9-12]。密度及行距影響玉米密植潛力的干物質累積和產量構成,合理的密植和行距能促進玉米產量和品質[13-15]。由上可見,密度和行距配置的研究主要集中在谷子、棉花、玉米等短期小生物量的作物上,而目前關于生物量大的作物種植很少涉及,尤其是宜機化栽培模式下的香蕉種植密度和行距配置對其產量及品質的影響研究尚未涉及。因此,本研究結合以往香蕉栽培技術和經驗,通過加大香蕉寬行距離,使其達到能使翻耕、培土、施肥、噴藥、采收機械在田間自如作業的寬度,研究不同種植密度和行距配置對香蕉產量及品質的影響,探討宜機化栽培的香蕉種植密度和行距配置,為香蕉宜機化栽培、機械化高效發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和試驗地概況

試驗于2022—2023年在海南省儋州市中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所6隊香蕉生產基地(19°28′N,109°29′E)進行。土壤類型為磚紅壤,pH值5.67,有機質15.62 g/kg,全氮0.61 g/kg,有效磷9.31 mg/kg,速效鉀102.59 mg/kg。試驗香蕉品種為寶島蕉。試驗期間基地香蕉生育期內年平均氣溫約23.5 ℃,極端高溫37 ℃,極端低溫8 ℃,無霜期365 d,年平均日照時數2 000 h以上,年降水量1 815 mm。

供試肥料為硝硫基復合肥(N 15%、P2O515%、K2O 15%)、硫酸鉀(K2O 54%)、鈣鎂磷肥(P2O518%、MgO 12%、CaO 26%)、尿素(N 46%)、有機肥(有機質≥45%)、復合微生物菌肥(有效活菌數≥1億/mL,總養分≥60 g/L,有機質≥100 g/L,氨基酸≥25 g/L,pH 值4.5～6.5)。

1.2 試驗設計

在前期試驗基礎上,采用裂區設計,主區為種植密度(P),分別為2 190株/hm2(P1)、2 340株/hm2(P2)、2 520株/hm2(P3)。裂區為行距設置(R),分3種模式,分別為5.10 m+1.00 m(R1)、4.80 m+1.30 m(R2)、4.50 m+1.60 m(R3),這3種模式均為適宜機械作業的栽培模式(見表1)。每個處理3個重復,每個重復30株香蕉。

表1 香蕉密度和行距配置試驗處理及編號

香蕉采用組培苗(葉片數6～8葉),按照預定密度和行距定植,2022年6月定植,2023年6月收獲。整個生育期每株香蕉施硝硫基復合肥783 g、硫酸鉀683 g、鈣鎂磷肥250 g、尿素116 g、有機肥50 kg、菌肥2.5 kg,有機肥深施,挖溝施入,其余采用水肥一體化施入,病蟲害及其余栽培措施均一致。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 香蕉株高及莖粗

每個小區選擇具有代表性的香蕉植株6株,在收獲時測定香蕉株高、莖圍,統計整個生育期葉片抽生數及收獲時綠葉數。

1.3.2 產量及其構成因素

在香蕉收獲期調查統計各處理商品蕉實際收獲產量(不包括果軸)和收獲率。每個處理選擇長勢良好、健康、有代表性的寶島蕉植株3株,測定其產量,取第3梳果測定果實品質及農藝性狀。同一果梳2層果指的左端、右端、正中間各測1個果指,即每梳測定6個果指[16]。果指長為香蕉果指外圍弧長(不包括果柄),用軟尺測定;果指圍為果指最粗部位的周長,用軟尺測定;果指數為一串香蕉果穗的果指總數;果指質量用天平測定[17]。

1.3.3 果實品質

對采收的每株第3梳進行脫硫、催熟后,測定可溶性固形物、可滴定酸及維生素C含量?？扇苄怨绦挝锖坎捎脭碉@手持折光儀測定,可滴定酸采用中和滴定法測定,維生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定[18]。

1.4 數據計算和處理

采用Excel 2007和SPSS 13.0 軟件進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 種植密度和行距對農藝性狀的影響

種植密度和行距對香蕉農藝性狀的影響如表2所示。種植密度、種植密度和行距的交互作用均對香蕉株高、莖圍影響不顯著,行距能顯著影響香蕉株高和莖圍。行距R3的株高分別比行距R1、R2顯著增加7.90%、5.52%;行距R3的莖圍顯著增加,分別比行距R1、R2增加6.81%、8.83%。另外,種植密度、行距、種植密度和行距的交互作用均對香蕉抽生葉片數、綠葉數無顯著影響。就處理而言,與P1R1處理相比,P1R3、P2R3處理的株高均顯著增加;與P3R1處理相比,P1R3、P2R3處理的株高、莖圍均顯著增加。以上結果說明,在香蕉種植密度為2 190株/hm2、2 340株/hm2、2 520株/hm2時,寬行4.50 m、窄行1.60 m能顯著促進香蕉株高和莖圍,從而促進香蕉生長,以種植密度為2 340株/hm2、2 520株/hm2時表現最好。

表2 種植密度和行距對香蕉農藝性狀的影響

2.2 種植密度和行距對產量的影響

種植密度和行距對香蕉產量的影響如表3所示。種植密度和行距對香蕉單產均有顯著影響,種植密度和行距交互作用對香蕉單產無顯著影響。種植密度P1、P2間的香蕉單產無顯著差異,較種植密度P3分別顯著提高10.29%、10.88%。本試驗設置的3個行距間的香蕉單產存在著顯著差異。行距R3的單產最高,較行距R1、R2分別顯著提高19.53%、9.03%;行距R2單產較行距R1顯著提高9.63%,行距R1單產最低。進行處理間比較可知,P1R3、P2R3處理間的香蕉單產無顯著差異,均顯著高于其余處理,分別較其余7個處理平均提高16.10%、19.72%;P3R1處理香蕉單產最低,均顯著低于其余處理。與香蕉單產相比,種植密度和行距對香蕉總產量也均有顯著影響,但是影響程度略有差異;種植密度和行距交互作用對香蕉總產量無顯著影響。與種植密度P1相比,種植密度P2的香蕉總產量顯著提高,提高幅度為6.62%;種植密度P3與P1、P2間的香蕉總產量均無顯著差異。3個行距間的香蕉總產量存在著顯著差異。行距R3的總產量最高,較行距R1、R2分別顯著提高26.24%、10.31%;行距R2的總產量顯著高于行距R1,顯著提高14.44%,行距R1總產量最低。進行處理間比較可知,P2R3處理的香蕉總產量最高,較其余處理平均顯著提高22.05%;P1R1、P2R1處理的香蕉總產量最低,且兩者間無顯著差異。由此表明,在香蕉種植密度為2 190、2 340、2 520株/hm2時,寬行4.50 m、窄行1.60 m能顯著提高香蕉單產和總產量,且種植密度2 340株/hm2時香蕉單產和總產量最高。

表3 種植密度和行距對香蕉產量的影響

2.3 種植密度和行距對產量構成因子的影響

由表3可知,種植密度和行距對總產量的影響比對單產的影響差異明顯,各處理間的總產量差異比單產差異也更明顯,這可能與香蕉商品蕉采收率有關。商品蕉采收率是指單位面積內可采收的具有商品價值的香蕉株數占定植株數的百分比。由表4可知,行距對香蕉商品蕉采收率有顯著影響,種植密度、種植密度和行距交互作用對香蕉商品蕉采收率無顯著影響。行距R3的商品蕉采收率較行距R1顯著提高9.20%,且行距R2與R1、R3間的商品蕉采收率均無顯著差異。就處理而言,P2R3處理較P1R1、P3R1顯著提高了商品蕉采收率。由此可知,行距為寬行4.50 m,窄行1.60 m能提高香蕉商品蕉采收率,對香蕉產量的影響效應表現出既提高單產的“點效應”又增加總產量的“面效應”。

表4 種植密度和行距對香蕉商品蕉采收率和果實性狀的影響

香蕉果指數、單果質量、果指長、果指圍等果實性狀是產量的構成要素,分析種植密度和行距對香蕉產量各構成要素的影響將有助于分析其對產量影響的原因。種植密度和行距對香蕉果實性狀的影響如表4所示。各處理香蕉果指數為157.00～172.00,種植密度、行距、種植密度和行距交互作用對香蕉果指數均無顯著影響,且各處理間果指數也無顯著差異。種植密度、行距均對單果質量有顯著影響,種植密度和行距交互作用對香蕉單果質量無顯著影響。由表4可知,種植密度P1、P2間單果質量無顯著差異,均能較種植密度P3顯著提高單果質量,平均提高6.41%。隨著行距的變化,香蕉果實單果質量差異明顯。行距R3單果質量最高,較行距R1、R2分別顯著提高21.23%、4.44%;行距R2的單果質量顯著高于行距R1,提高16.08%,行距R1的單果質量最低。進一步分析果指長、果指圍可知,種植密度對果實果指長有顯著影響,但不影響果實果指圍。種植密度P1的果指長較P3顯著提高4.00%,種植密度P2的果指長與P1、P3間均無顯著差異。行距對果實果指長、果指圍均有顯著影響。行距R2、R3間的果指長、果指圍均無顯著差異,均顯著高于R1,分別平均提高3.53%、6.43%。就處理分析而言,P1R2、P1R3、P2R2、P2R3、P3R3處理的單果質量最高,且以上處理間的果指長、果指圍均無顯著差異。以上結果表明,種植密度為2 190株/hm2、2 340株/hm2時能顯著提高果實果指長從而提高單果質量;行距為寬行4.50 m、窄行1.60 m和寬行4.80 m、窄行1.30 m能顯著提高果實果指長、果指圍,從而較寬行5.10 m、窄行1.00 m顯著提高單果質量,為高產奠定基礎。

2.4 種植密度和行距對品質的影響

種植密度和行距對香蕉品質的影響如表5所示。種植密度和行距對果實可溶性固形物均無顯著影響,但種植密度和行距交互作用能顯著影響果實可溶性固形物。種植密度、種植密度和行距的相互作用對可滴定酸含量均有顯著影響,行距不影響可滴定酸含量。隨著種植密度增加,香蕉果實可滴定酸含量呈增加趨勢,P3的可滴定酸含量顯著高于P1、P2,分別較P1、P2顯著提高11.82%、8.38%。種植密度、行距對果實維生素C含量均有顯著影響,種植密度和行距交互作用對維生素C含量無顯著影響。隨著種植密度增加,果實維生素C含量呈降低趨勢,種植密度P1、P2的維生素C含量顯著高于P3,分別較P3提高19.38%、15.78%。與行距R1相比,行距R3顯著提高了維生素C含量8.77%,行距R2與R1無顯著差異。就處理而言,P1R3、P2R1、P2R3、P3R1、P3R2處理的可溶性固形物含量高,且均顯著高于P1R1、P2R2處理;P1R2、P2R1處理的可滴定酸最低,均顯著低于除P1R1處理外的6個處理;P1R3、P2R3處理的維生素C含量最高,均顯著高于P2R1、P3R1、P3R2、P3R3這4個處理。由此可知,種植密度為2 190株/hm2、2 340株/hm2時能顯著降低果實可滴定酸含量,提高維生素C含量;行距為寬行4.50 m、窄行1.60 m也能顯著提高果實維生素C含量。

表5 種植密度和行距對香蕉果實品質的影響

3 討論與結論

合理配置種植密度和行距,是調控作物個體—群體生長的有效栽培措施,有助于構建合理群體結構,改善作物生長狀況,增加作物產量[14-15,19-20]。目前關于種植密度和行距對作物農藝性狀的研究主要集中在短期作物。敦磊在新疆棉花上的研究結果表明,相同密度條件下,株高隨著行距的增加而增高,密度對株高的影響不顯著,果枝始節高度隨密度和行距增加而增加。孫祥春等研究表明,試驗范圍內的種植密度和行距對食用向日葵株高沒有明顯影響,且行距對莖粗沒有顯著影響[19]。本研究表明,香蕉種植密度、種植密度和行距的交互作用均對香蕉株高、莖圍的影響不顯著,行距能顯著影響香蕉株高和莖圍,以行距R3的株高、莖圍最高。這與之前的研究有所不同,可能是由于本試驗以生物量大的香蕉作為研究對象,種植密度分別為2 190株/hm2、2 340株/hm2、2 520株/hm2,種植密度梯度不能太大,從而造成種植密度對香蕉株高、莖圍無顯著影響。研究表明,種植密度和行距能顯著影響谷子、馬鈴薯、玉米、棉花等作物的產量形成[8-9,12-13,20-23]。本研究也表明,香蕉種植密度和行距對香蕉單產、總產量均有顯著影響,P1、P2的香蕉單產較P3顯著提高,P2總產量較P1顯著提高;R3的單產、總產量最高,R1的單產、總產量最低。分析香蕉產量構成因子可知,R3能顯著提高香蕉商品蕉采收率,P1、P2的單果質量較P3顯著提高,R3的單果質量較R1、R2 顯著提高。P1的果指長較P3顯著提高,R2、R3間的果指長、果指圍顯著高于R1。這與之前的研究相似,即密度和行距能顯著影響作物產量構成因子從而影響產量的形成。

有關研究表明,種植密度和行距配置對作物品質的影響因作物不同而存在差異[12,19,21,24]。董偉欣等研究表明,玉米籽?？扇苄蕴呛偷矸酆渴苊芏群托芯嘤绊懶?中密度時粗脂肪、粗蛋白和賴氨酸含量較高[24]。胡坤等研究表明,油菜含油量隨著種植密度的增加先增后減,籽粒芥酸和硫苷含量不隨種植密度和行距改變發生變化[25]。王勁松等在對飼用高粱的研究表明,籽粒中淀粉和蛋白質含量隨密度增加呈降低的趨勢,行距對其影響較小,單寧含量隨密度和行距增加而顯著增加[26]。本研究表明,種植密度和行距對香蕉果實可溶性固形物均無顯著影響,種植密度對可滴定酸、維生素C含量有顯著影響,行距對果實維生素C含量有顯著影響,但種植密度和行距交互作用能顯著影響果實可溶性固形物、可滴定酸含量。這與之前的研究結果有些不同,可能是作物差異造成。綜合本試驗研究結果可知,香蕉種植密度為2 340株/hm2,寬行4.5 m、窄行1.6 m促進香蕉生長,提高香蕉產量和品質,是比較適合的宜機化栽培的香蕉種植密度和行距。當然,這只是初步的研究結論,關于宜機化栽培的香蕉種植密度和行距配置對香蕉光合作用、根系生長及干物質養分累積等的影響研究還需要進一步試驗,從而確定更加合理的種植密度和行距。