滴灌施肥之香蕉栽培管理效益 - 農業知識入口網

香蕉（Musa spp.）屬多年生熱帶大型草本植物，由先民從大陸華南地區移植臺灣已超過250年，是臺灣長久以來重要的農產作物，也是周年都受消費者青睞的日常生活熱門水果。根據農業年報的資料，香蕉的種植面積大約在1萬3千公頃，年產量近29萬公噸，去（103）年外銷數量僅為4,100公噸，創歷史最低量的紀錄，市場導向則由外銷為主，內銷為輔，轉變為內銷為主，外銷為輔的生態，國內香蕉價格和需求反而逆向成長，3年來幾乎都維持在相對較高的價位，蕉農因植蕉而受益，即使植蕉新地難求，蕉苗需求量依舊不減，顯示國內香蕉產業在外銷開放，歷經10年滄桑以後重新洗牌，新的契機已經產生。
 
一、蕉園灌溉方式
香蕉植株高大，葉面積廣，晴天時蒸散量大，每月需水量在100毫米以上，亦即每公頃每月需供應1,000公噸以上的水量乃符合正常生長的需求，由於臺灣香蕉的生育期在1年左右，植株必定遭逢雨季及旱季的天然逆境，在長達半年的旱季中，須仰賴人工給水以維持正常生長，灌溉措施在香蕉生產管理上的重要性是可理解的。
臺灣香蕉園的供水來源與灌溉方式可大略歸納為以下數種：地下水溝（漫）灌及噴灌、山泉水及圳溝水溝（漫）灌、河川水溝（漫）灌及噴灌、池塘水溝（漫）灌及噴灌、及雨水灌溉等，溝（漫）灌又稱為地面灌溉（Surface irrigation）。以地下水漫（溝）灌在高屏及雲嘉彰地區的小面積平地蕉園較為普遍，直接抽取地下水噴灌，或貯存地下水於水池中再以軟管噴灌的作法在以外銷為主的大面積供果園相當普遍。山泉水及圳溝水溝（漫）灌多用在臨近山邊或分區供水地區的蕉園，亦有因地利之便直接抽取池塘水或河川水進行溝（漫）灌及噴灌者。在水源不易取得的山區植蕉則只能仰賴雨季時有限的雨水，屬看天田。
（一）溝（漫）灌
溝（漫）灌是最古老的灌溉方法，以灌溉水可與全園蕉株或其根系接觸為最低供水標準，但在多數的情況下，會因地勢高低差異而延長供水時間，以滿足位於地勢較高蕉株的浸水需求，通常會造成低窪地區水溢流的浪費、水分分佈不均及底土滲漏等現象。溝（漫）灌供水須先滿足進水源頭附近土壤的容水量始有多餘的水量向下方輸送，部份水量同時會繼續向下滲漏，耗費大量寶貴水源，並將肥料淋洗流失，污染地下水層，此現象在底土質地較粗的高導水度蕉園更為嚴重。此外，灌溉時，農民還需進行巡園、補洞、作畦、換溝等瑣碎事務，增加額外工作。由於是全園供水，地表雜草可獲得足夠水分而快速且茂盛生長，增加雜草管理費用，同時，灌溉水直接由地表蒸發散的損失大，尤其在旱季。全球灌溉農地有95%使用溝（漫）灌系統，卻是水利用效率最低的灌溉方法，約為40%～70%。
（二）噴灌
另一用水效率較高的灌溉方式是管路噴灑灌溉，簡稱噴灌，所需技術層次及投資額度均較溝（漫）灌高。噴灌的水利用效率可達70%～85%。臺灣的噴灌方式可分為噴嘴頭噴灌以及PE軟管噴灌，前者適用於平地及山坡地蕉園，後者則多在平地蕉園使用，也有以PVC硬管穿孔後供水者。
和溝（漫）灌比較，其優點有：1. 可節水30%～50%；2. 對地面平整性的要求較低，適用地區廣，整地費用較低；3. 配合液體肥料施用，節省勞力（操作費），提高肥效；4. 可增加產量20%～30%；5. 避免底土滲漏及地表逕流的水分損失；6. 提高溼度，減輕霜害和凍害；7. 可調節水量，避免土壤流失；8. 沖洗葉片上的灰塵，使氣孔開啟，增強呼吸與光合作用。
噴灌的缺點是：1. 受風的影響較大，不適合在3～4級以上強風使用；2. 有雜草管理費用增加及灌溉水蒸發散損失的問題；3. 有前後供水分布不均的情形；4. 水壓或水量不足影響灌溉效率；5. 噴水至植體較易感染葉面病害；6. 設備的設置、管理與維護運轉費用較昂貴；7. 植株或葉片茂密時影響噴水效果；8. 出水口易阻塞，軟管連接處易漏水；9. 軟管易被鼠狗咬破。
（三）滴灌
優良的灌溉方法除了可適時適量供應水分、增加產量達到灌溉的基本目標外，還應具有均勻供水、省水、省能、省工、保持土壤良好物理性、提高土壤肥力等附加功能，滴灌就是符合以上需求的現代節水灌溉方式。
滴灌是滴水灌溉（Drip irrigation）的簡稱，是近年來各農業大國在果樹及高經濟價值作物生產上大力推廣的節水灌溉方式，滴灌技術將水分緩慢送達根系，用水精準且均勻度高，能以最節省的灌溉水量達到最大的作物產量，水利用效率可高達90%～95%；除了供應植物所需的水分以外，透過滴灌系統還可將植物所需補充的營養隨水快速送至根系周邊，有效提升施肥效益，較噴灌更能減少無效施用的浪費。滴灌使用面積較大的國家包括美國、以色列、南非、法國、澳洲、中國大陸、義大利等，即使是全球第一大產蕉國的印度也積極在推展香蕉滴灌管理。
滴灌的優點包含：1. 在有限的水量下增加使用效率，灌溉水量約可節省25%～50%，省水的主要原因是給水的土壤體積較小，減少地表蒸發，無田間逕流與深層滲漏發生；又僅在植株附近局部供水，大部份面積仍保持乾旱，可抑制雜草滋生、水分的吸收與蒸散，氣流所造成的飛散損失亦可避免；2. 可機動多次灌溉，常保土壤濕潤狀態，有益作物生長，提高產量與品質；3. 因連續滴水保持低土壤水分張力，降低鹽分滲透作用所引起的鹽害；4. 可節省灌溉及施肥勞力（操作費）；5. 保持土壤中適度水分與空氣的平衡，不影響根系的呼吸作用。
雖然滴灌（Drip irrigation）或滴水施肥（Drip fertigation）是目前公認效率最佳的水分及肥料供應方式，仍有尚待克服的問題：1. 設施及附屬材料費較高；2. 可能造成滴水區的鹽分累積，造成作物根系傷害與種籽發芽降低；3. 滴嘴易阻塞，增加維護費用，並影響供水、施肥與作物生長的均勻度及產量；4. 輸水管有被鼠狗咬破的風險，增加供水管理的困擾與成本。滴灌輸水管線如以埋入地下或置於地表敷蓋物下的形式設置，可降低水分蒸發的損失及避免紫外光對管線造成的質變，後者也稱為膜下灌溉（Subsurfce drip irrigation, SDI）。

二、滴灌增產
蕉園土壤水分管理的普遍現象是僅關心有無水源，對水量的管理通常疏忽且粗放，判斷灌溉的時機多憑藉土壤顏色的深淺及葉片的開合程度來決定，因此，蕉園所呈現的土壤水分狀態為供水前太乾燥，供水後太潮濕的兩極化現象，土壤乾燥的期間又遠長於土壤潮濕，造成植株根系長期處於水分不足及乾濕逆境交替的環境中，對植株的生理及生長產生極大的負面影響，即使在品種優良、肥料充裕的情況下，仍未能發揮其生產潛能，造成無形的損失。臺灣香蕉每公頃平均產量約在22公噸，和平均產量超過30公噸的熱帶地區產蕉國比較，如印度、宏都拉斯、哥斯大黎加、厄瓜多、及亞熱帶地區的西班牙屬地加那利群島等均相形見絀，和每公頃可達50～80公噸的以色列蕉園比較更有天壤之別。分析臺灣香蕉栽培在品種優良、土壤肥沃、肥料不缺、農藥有效、天候適宜、及技術精湛的條件下，香蕉產量和多數產蕉國家有明顯差異的主要原因在於我們在土壤水分和肥培管理的方法及效益上有相當大的改進空間。
 
三、蕉園滴灌之生產效益
臺灣香蕉研究所在壤質土石礫地蕉園中，以新植及宿根北蕉（Pei-Chiao, Cavendish, AAA）利用滴水施肥方式進行水分和肥培管理示範園，內容如下：
（一）肥料管理
● 新植栽培：1. 特4號複合肥料（11-5.5-22）2.0公斤/株/年+氯化鉀0.4公斤/株/年（CF4+K）；2. 硝酸鉀（13-0-46）1.5公斤/株/年+磷酸一銨（12-52-0）0.23公斤/株/年（固態施用，SF）；3. 硝酸鉀1.5公斤/株/年+ 磷酸一銨0.23公斤/株/年（液態施用，LF）；或4. 特4號複合肥料2.0公斤/株/年（CF4）。
●宿根栽培：肥料用量是新植栽培用量的三分之二。
（二）水分管理
滴灌的肥、水供應每週3次，每次約2小時，滴口出水量為1.6公升/小時。噴灌視天候狀況，每週1或2次，每次30分鐘，均以保持土壤潮濕為原則。蕉園滴水施肥管理帶來1. 提高肥料有效性（表1）；2. 促進蕉株生長（表2）；3. 提早抽穗與採收（圖1）；4. 增加產量及收入（表3）；5. 改善香蕉後熟品質特性（表3）；6. 省水、省工等實質效益，同時，滴水施肥管理又有維護土壤物理及化學品質，降低香蕉黑星病及黃葉病的罹病率，延長植蕉壽命等無形效益。
雖然，滴水施肥管理在初期投入裝置的成本較高，所使用的肥料是肥效高、品質優、對土壤品質無害的中性硝酸鉀，但較高的成本可在推廣時期由農政單位政策性支持、選用同質性價錢較低的替代材料等措施及蕉園使用年限的延長而全面降低，此效益更隨著蕉園面積的增加而擴大。

表1. 「北蕉」花芽分化期之葉片大量元素含量

處理		氮		磷		鉀		鈣		鎂
		g/kg
灌溉	肥料	新植	宿根	新植	宿根	新植	宿根	新植	宿根	新植	宿根
噴灌	CF4+K	40.6b✽	26.3b	2.13a	2.0a	36.6b	39.6b	20.7ab	16.6b	5.03b	2.8bc
噴灌	SF	42.0ab	28.7a	2.35a	2.1a	39.4b	44.2ab	19.8b	14.8c	5.45ab	3.0b
滴灌	LF	43.9a	29.5a	2.08a	2.1a	45.9a	48.9a	19.3b	14.2c	3.53c	2.6c
噴灌	CF4	40.6b	24.9b	2.10a	2.0a	35.6b	39.4b	22.7a	20.6a	5.90a	3.6a

✽ 縱列中相同字母表示在鄧肯氏多重變域分析之差異不顯著（α=0.05）
 
表2. 新植「北蕉」組培苗蕉株中株期及花芽分化期之生育性狀

處理	株高			莖周	健葉數	增葉數
	幼株期	中株期	花芽分化期	花芽分化期	幼株期	中株期	花芽分化期
		（cm）		（cm）
CF4+K	61.1b✽	102.6b	165.6bc	40.69c	12.03b	5.64b	5.86b
SF	60.5b	106.7b	171.7b	42.83b	11.98b	5.88a	5.90b
LF	78.0a	133.9a	209.9a	55.27a	12.63a	5.92a	6.15a
CF4	62.3b	103.5b	164.8c	40.83c	12.10b	5.64b	5.96b

✽ 縱列中相同字母表示在鄧肯氏多重變域分析之差異不顯著（α=0.05）
 
表3. 「北蕉」組培苗蕉株與宿根苗蕉株之果串重及後熟特性

處理	採收把數		果串重		轉色速率		櫥架壽命		可溶性固形物
			kg		d		d		o Brix
	新植	宿根	新植	宿根	新植	宿根	新植	宿根	新植	宿根
TF4+K	9.3b✽	7.6b	26.3b	24.9b	4.24a	4.2a	4.56a	4.8b	19.1b	19.9b
SF	9.6b	7.7b	27.7b	25.6b	4.25a	4.4a	4.26a	4.8b	19.9a	20.5a
LF	11.0a	8.4a	34.9a	28.4a	4.38a	4.3a	4.75a	5.4a	20.1a	20.4a
TF4	9.2b	7.6b	27.5b	24.5b	4.26a	4.3a	4.62a	4.5b	19.4ab	20.1ab

✽ 縱列中相同字母表示在鄧肯氏多重變域分析之差異不顯著（α=0.05）
 
四、結語
世界工、農業發達結果造成全球暖化與極端化氣候變遷現象正在蔓延，在同一時間，亞洲可能發生極端降雨事件，非洲卻發生百年大旱，臺灣屬於高災害風險地區自難倖免。根據國家氣象研究調查結果顯示，臺灣沿海地區年雨量正在減少，中央山脈年雨量卻持續增加，年降雨天數越往南部減少越多，豪雨乾旱頻度與蒸發散量增加，
以上氣象趨勢將導致臺灣缺水危機的增加。
農業用水佔全世界水資源利用的最大宗，約達70%，然而研究顯示農業在用水過程中，水量浪費卻高達三分之二，當政府執行節水移撥的應變措施時，必將農業用水列為優先移撥對象。為維護作物的產量和品質，旱季作物灌溉的頻率和水量勢必隨之增加，當乾旱發生，農業用水遭受限水縮減時，農民若無節水灌溉的觀念、措施與方法，農業生產及農民生活將面臨嚴酷的打擊。因此，在未雨綢繆的前題下，為能降低缺水限水時期的衝擊，農政單位推廣用水效率極高兼可提高施肥效益的滴水灌溉，同時提升我國農業灌溉及施肥管理技術層次，實有刻不容緩的必要，尤其是供水需半年以上且需求量相對較高的香蕉產業。農業產業是國家眾多產業的基礎，香蕉在臺灣水果產業的重要性一向都很突出，無庸置疑地，香蕉生產是臺灣農業產業文化重要的一環，香蕉產業應被發揚與永續經營。當全球主要香蕉生產國都已體會並享用滴水施肥灌溉技術對香蕉生產和生產環境所帶來的豐碩多元效益，我國蕉園的水分和肥料管理技術仍停留在40年前以經驗、習慣及目視感覺為依據的傳統概念和方法時，臺灣香蕉在生產管理上可改善空間就相當廣闊了。滴水施肥技術如能推廣普及，相信對臺灣香蕉產業的永續經營必有其歷史性的意義。
 
表4. 「北蕉」蕉園採行滴水施肥及噴灌管理之成本效益比較（公頃）

項目	滴灌處理		噴灌處理		差額
支出	A		B		A-B
設備	金額		金額
主機組	65,000
輸水帶	40,000		16,000
管線材料	10,000		24,000
裝設工資	30,000		10,000
	145,000（4年攤付）		50,000（2年攤付）
每年	36,250	36,250	25,000	25,000	+22,500
	新植	宿根	新植	宿根
施肥灌溉工資	7,000	7,000	56,000	56,000	-98,000
肥料	157,000	105,000	43,000	29,000	+190,000
小計	348,500		242,000		+114,500 （E）
收入	C		D		C-D
	新植栽培	宿根栽培	新植栽培	宿根栽培
產量 1,2	2,016×35.0×0.85×0.9＝53,978	2,016×28.3×0.85×0.9＝43,645	2,016×29.5×0.85×0.9＝45,496	2,016×26.1×0.85×0.9＝40,252	+11,875
金額	53,978×15＝809,670	43,645×15＝654,675	45,496×15＝682,440	40,252×15＝603,780	+178,125 （F）
實質效益	F - E				+63,625
無形效益	提前採收、省水、雜草管理、土壤品質維護、植蕉壽命延長……等長期效益				無價
整體效益	＞+63,625

1.每公頃植蕉2,016株。
2.以採收率85％、合格率90％、平均單價15元/公斤計算。