基于Ebb&Flow灌溉系統(tǒng)的不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)蝴蝶蘭生長(zhǎng)

摘要：采用循環(huán)潮水式Ebb & Flow灌溉營(yíng)養(yǎng)液法栽培蝴蝶蘭“Taisuco Hatarot”，設(shè)置4組不同濃度的營(yíng)養(yǎng)液，標(biāo)號(hào)分別為1/2S、S、3/2S、2S，研究其對(duì)蝴蝶蘭生物量、營(yíng)養(yǎng)元素分配規(guī)律、開(kāi)花特性等生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，經(jīng)濃度為1S的營(yíng)養(yǎng)液處理后，植株的根數(shù)、葉片面積、植物體干質(zhì)量、花梗產(chǎn)生至開(kāi)花所需時(shí)間、花期、花數(shù)等指標(biāo)均優(yōu)于其他處理組；營(yíng)養(yǎng)液處理植株6、9個(gè)月后，植株體內(nèi)K元素的含量從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)到生殖生長(zhǎng)過(guò)程中不斷增高，Ca、Mg元素的含量則在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期較高。由此表明，營(yíng)養(yǎng)液濃度S最適合基于Ebb & Flow灌溉系統(tǒng)的蝴蝶蘭無(wú)土栽培。

關(guān)鍵詞：蝴蝶蘭；生長(zhǎng)發(fā)育；營(yíng)養(yǎng)液；潮水式循環(huán)栽培系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)： S682.310.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）05-0249-04

蝴蝶蘭別稱(chēng)蝶蘭，為蘭科蝴蝶蘭屬多年生常綠附生草本植物，原產(chǎn)于馬來(lái)西亞等熱帶地區(qū)，我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)、菲律賓、爪哇等地也有分布，是蘭科植物中栽培最廣泛、普及率最高的種類(lèi)之一，約有50種。蝴蝶蘭一般于早春開(kāi)花，其枝葉繁茂、花朵碩大、顏色艷麗、形態(tài)獨(dú)特、花期長(zhǎng)久、結(jié)構(gòu)精巧奇特，深受廣大栽培者歡迎和喜愛(ài)，是目前室內(nèi)綠化、美化的新型觀賞花卉[1]。近年來(lái)，關(guān)于蝴蝶蘭人工栽培的研究主要集中于設(shè)施栽培、催花調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)等方面[2-4]。目前，我國(guó)用于花卉的肥料仍以速溶性復(fù)合肥為主，施肥不當(dāng)、用肥過(guò)量常導(dǎo)致蝴蝶蘭爛根甚至全株死亡[5]。由于蝴蝶蘭葉片寬大，傳統(tǒng)澆灌方式會(huì)造成葉片積水，不僅浪費(fèi)水資源，還易引起軟腐病的發(fā)生；傳統(tǒng)的管理方式使勞動(dòng)力成本增加。

目前，蝴蝶蘭的無(wú)土栽培基質(zhì)主要有水苔、樹(shù)皮、椰殼、泥炭蘚等[6]，這些基質(zhì)在一定程度上能夠影響其生長(zhǎng)發(fā)育，但礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)是影響其成花數(shù)量和質(zhì)量的關(guān)鍵[7-8]。Wang指出，不同氮、磷、鉀肥料配比對(duì)葉片數(shù)具有顯著影響[9]。趙九州等研究發(fā)現(xiàn)，蕾期施肥和基質(zhì)類(lèi)型是影響蝴蝶蘭生長(zhǎng)發(fā)育的2個(gè)關(guān)鍵因子[7]。楊少輝等驗(yàn)證了蝴蝶蘭水培的可行性，探討5種營(yíng)養(yǎng)液配方對(duì)蝴蝶蘭水培生長(zhǎng)的影響，并篩選出最佳配方[10]。然而，目前還沒(méi)有一套科學(xué)完整的蝴蝶蘭營(yíng)養(yǎng)液栽培生產(chǎn)模式。

潮水式循環(huán)灌溉系統(tǒng)（recirculating ebb&flow subirrigation systems）起源于設(shè)施栽培發(fā)達(dá)的荷蘭，由潮汐灌溉栽培床、營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、栽培容器四大部分組成，是利用落差原理實(shí)現(xiàn)對(duì)容器苗底部定時(shí)給水與施肥的灌溉方式。國(guó)內(nèi)外較多研究表明，采用該系統(tǒng)栽培作物不僅可提高移栽成活率、減少勞動(dòng)力成本、改變逆境條件下的生存環(huán)境，而且比傳統(tǒng)的噴灌、滴灌、漫灌方法節(jié)水40%～70%，并能減少環(huán)境污染，是一種非常符合現(xiàn)代需要的先進(jìn)園藝、林業(yè)生產(chǎn)方式[11-14]。發(fā)達(dá)國(guó)家已大規(guī)模推廣使用潮水式底面灌溉營(yíng)養(yǎng)液栽培系統(tǒng)，此方法不僅可大幅提高盆花品質(zhì)，還可成批量生產(chǎn)用于出口創(chuàng)匯，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本[15]。無(wú)土基質(zhì)的配制、營(yíng)養(yǎng)液的濃度及配方是以全自動(dòng)潮水式灌施營(yíng)養(yǎng)液法進(jìn)行的容器栽培最重要的2個(gè)因素，而目前國(guó)內(nèi)關(guān)于營(yíng)養(yǎng)液濃度的研究較少。

在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，采用潮水式循環(huán)灌溉系統(tǒng)對(duì)蝴蝶蘭“Taisuco Hatarot”進(jìn)行栽培試驗(yàn)。通過(guò)分析不同營(yíng)養(yǎng)液濃度條件下蝴蝶蘭各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)的變化，篩選出最適合蝴蝶蘭“Taisuco Hatarot”盆花栽培的營(yíng)養(yǎng)液濃度，探討采用循環(huán)潮水式灌溉系統(tǒng)工業(yè)化生產(chǎn)蝴蝶蘭的可行性，以期為蝴蝶蘭最優(yōu)營(yíng)養(yǎng)液栽培模式的探索提供依據(jù)。

1材料與方法

試驗(yàn)于2013年4月至2014年2月在浙江農(nóng)林大學(xué)智能溫室、亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地進(jìn)行。

1.1材料

供試材料為20個(gè)月的蝴蝶蘭“Taisuco Hatarot”植株（鮮質(zhì)量約為80 g），采用韓國(guó)園藝研究所蘭花栽培用營(yíng)養(yǎng)液配方，栽培基質(zhì)為水苔。

1.2方法

1.2.1灌溉方法及營(yíng)養(yǎng)液pH值控制采用潮水式底面滲灌法，以定時(shí)器控制每次灌施時(shí)間（水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為5 min），每隔3～4 d自動(dòng)灌施1次（圖1）。當(dāng)盛水托盤(pán)內(nèi)注滿(mǎn)營(yíng)養(yǎng)液時(shí)，花盆利用盆內(nèi)基質(zhì)的毛細(xì)管作用將滲入盆底的營(yíng)養(yǎng)液運(yùn)輸至植株根部，營(yíng)養(yǎng)液在盆中持續(xù)一段時(shí)間，使每盆植株充分吸收。采用H2SO4、NaOH調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液的酸堿度，當(dāng)pH值上升時(shí)采用H2SO4中和，當(dāng)pH值下降時(shí)采用NaOH中和，將pH值控制在5.5左右。

1.2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)每個(gè)處理以40株作為重復(fù)，花盆口徑 15 cm、高12 cm，栽培基質(zhì)為水苔。試驗(yàn)以韓國(guó)園藝研究所蘭花栽培用營(yíng)養(yǎng)液配方為基本配方，設(shè)4個(gè)處理，分別為1/2S（EC，0.9 mS/cm）、S（EC，1.4 mS/cm）、3/2S（EC，1.9 mS/cm）、2S（EC，2.4 mS/cm）。栽培期間，每隔3～4 d 測(cè)定營(yíng)養(yǎng)液的pH值、EC值，每月更換1次桶內(nèi)營(yíng)養(yǎng)液。采用5%水平的鄧肯氏新復(fù)極差方差分析法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性分析。

1.2.3樣品的采集與處理選取相同葉齡的植株測(cè)定其生理和形態(tài)指標(biāo)，于每日相同時(shí)間取樣。采樣時(shí)先將試驗(yàn)材料洗凈，用吸水紙吸干表面水分，稱(chēng)其鮮質(zhì)量；將樣品置于 100 ℃ 恒溫箱中殺青0.5 h，然后降溫至75 ℃，烘干后用粉碎機(jī)將植物粉碎，混合均勻，以備測(cè)定礦質(zhì)元素含量。

1.2.4指標(biāo)測(cè)定觀察并記錄最大葉面積、葉片數(shù)、開(kāi)花特性、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、根系長(zhǎng)度、根質(zhì)量等生物量指標(biāo)。分別采用HM-20E型pH值測(cè)定儀、CM-20E型EC值測(cè)定儀測(cè)定營(yíng)養(yǎng)液和供試基質(zhì)的酸堿度、電導(dǎo)度。采用紫外吸收法測(cè)定全氮含量，采用鉬酸銨比色法測(cè)定P含量，采用Z-6100型原子分光光度計(jì)以原子吸收法測(cè)定K、Ca、Mg含量[16]。

2結(jié)果與分析

2.1營(yíng)養(yǎng)液pH值及EC值的變化

由不同濃度營(yíng)養(yǎng)液pH值、EC值的變化（圖2）可知，6月、9月各濃度營(yíng)養(yǎng)液的pH值均呈下降趨勢(shì)?？赡艿脑?yàn)橹仓旮滴贞?yáng)離子多于陰離子，根分泌出的H+多于HCO-3以維持電荷平衡，使根際pH值下降。營(yíng)養(yǎng)液pH值于4月出現(xiàn)時(shí)高時(shí)低的現(xiàn)象，這可能與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期根系對(duì)NO-3等陰離子吸收較多有關(guān)。此外還觀察到，營(yíng)養(yǎng)液濃度越高，則pH值變化越大，且下降幅度越大。營(yíng)養(yǎng)液EC值的變化不明顯，這是由于每次灌注后營(yíng)養(yǎng)液本身被植株吸收，余下部分循環(huán)收回，植株吸收營(yíng)養(yǎng)元素的量占營(yíng)養(yǎng)液中總含量的比例較小，對(duì)營(yíng)養(yǎng)液濃度影響不大，僅在后期高濃度營(yíng)養(yǎng)液上有所增高，這與高濃度營(yíng)養(yǎng)液灌施下基質(zhì)中鹽分的積累增加有關(guān)。

2.2營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)生物量的影響

由表1可知，采用S、3/2S處理后，新葉數(shù)和根長(zhǎng)均無(wú)顯著性差異。植物根系是吸收營(yíng)養(yǎng)元素的主要途徑之一，根系越茂盛，對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收能力越強(qiáng)。采用S處理后，植株的根數(shù)高達(dá)18.3條，明顯高于其他處理；1/2S處理略低，為 13.7條；3/2S、2S處理的根數(shù)僅為11.3、7.3條，S處理的根數(shù)是2S處理的2倍多。由圖3可知，采用1/2S濃度營(yíng)養(yǎng)液處理后的根最長(zhǎng)，達(dá)到31.1 cm。由于濃度過(guò)低，植株充分伸長(zhǎng)，根系才能獲得更多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。采用2S濃度營(yíng)養(yǎng)液處理后，濃度過(guò)高從而抑制根的正常生長(zhǎng)，根數(shù)、根長(zhǎng)均明顯低于其他處理。采用S濃度營(yíng)養(yǎng)液處理后，地上部分、地下部分的生長(zhǎng)指標(biāo)均較好。

葉面積的大小直接反映營(yíng)養(yǎng)液濃度是否適于植株生長(zhǎng)，濃度過(guò)高會(huì)對(duì)植株產(chǎn)生脅迫作用，抑制植株對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，令植株長(zhǎng)勢(shì)不好；濃度過(guò)低則不能保證植物正常生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素含量，導(dǎo)致植株生長(zhǎng)發(fā)育不完全，造成植株矮小、觀賞品質(zhì)不佳。由圖3可知，采用S濃度營(yíng)養(yǎng)液處理的蝴蝶蘭葉面積最大，其次為3/2S、1/2S處理，2S處理的葉面積最小。

2.3營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響

營(yíng)養(yǎng)液處理6個(gè)月后，葉片中Ca、Mg含量在S、3/2S、2S處理中不存在顯著性差異，N、P、K含量則在不同濃度處理中表現(xiàn)出顯著性差異。3/2S處理中N、P、K含量分別為2.12、0.33、3.47，是4個(gè)處理中含量最高的。隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的上升，K、Ca含量也呈上升趨勢(shì)。根部各元素的含量均低于葉片，采用3/2S處理時(shí)，除Mg外其他元素的含量均隨濃度的上升而升高。葉片中N、P含量及根部N、P、K含量較高，是由于高濃度營(yíng)養(yǎng)液中陽(yáng)離子含量大；高濃度營(yíng)養(yǎng)液2S處理后，元素含量下降，可能是由于高濃度無(wú)機(jī)鹽對(duì)蝴蝶蘭產(chǎn)生鹽脅迫，造成植株根系死亡（表1），從而無(wú)法吸收營(yíng)養(yǎng)（表2）。

營(yíng)養(yǎng)液處理9個(gè)月后，葉片中N、K、Mg含量均隨營(yíng)養(yǎng)液濃度的升高而上升。N、P含量在不同處理下呈顯著性差異，N含量隨濃度的升高而升高，P含量在3/2S處理時(shí)最高。根部各元素的含量均低于葉片，N、P含量均隨營(yíng)養(yǎng)液濃度的上升而升高（表3）。

將表2與表3比較可知，以4種不同濃度營(yíng)養(yǎng)液處理蝴蝶蘭6、9個(gè)月后，植株內(nèi)部的營(yíng)養(yǎng)元素含量發(fā)生變化。隨著植株的生長(zhǎng)，K含量在植株體內(nèi)呈上升趨勢(shì)，可見(jiàn)植株從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)到生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變過(guò)程中對(duì)K的吸收增多。K在植株生殖生長(zhǎng)期需求量較大，Ca、Mg含量則隨著植物生長(zhǎng)而降低，可見(jiàn)從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)到生殖生長(zhǎng)的過(guò)渡過(guò)程中，蝴蝶蘭對(duì)Ca、Mg的需求量逐漸減少。

2.4不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)開(kāi)花特性的影響

由表4可知，營(yíng)養(yǎng)液處理10個(gè)月后，開(kāi)花所需時(shí)間、花朵數(shù)/花梗數(shù)、花梗分枝數(shù)量等幾項(xiàng)指標(biāo)均隨營(yíng)養(yǎng)液濃度的升高而升高；花期、花的大小則隨營(yíng)養(yǎng)液濃度的升高而降低。其中，采用S、3/2S濃度的營(yíng)養(yǎng)液處理后，開(kāi)花所需時(shí)間、花期（d）、花的大小、花朵數(shù)/花梗數(shù)均未呈現(xiàn)顯著性差異。

由表4可知，低濃度營(yíng)養(yǎng)液處理后，出花梗率表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，1/2S處理時(shí)出花梗率高達(dá)98.5%，S處理達(dá)到 95.2%，2S處理最低，僅為40.0%。S處理后，花梗出現(xiàn)時(shí)間主要集中于9月、10月，而3/2S、2S處理后則在11月出現(xiàn)少量花梗。在花梗的長(zhǎng)度、直徑指標(biāo)中，較高濃度的營(yíng)養(yǎng)液處理略占優(yōu)勢(shì)，3/2S處理后花梗長(zhǎng)度最大，達(dá)到87.4 mm；2S處理后花梗直徑最大，達(dá)到0.62 cm。

3結(jié)論與討論

合理的營(yíng)養(yǎng)元素配比對(duì)蝴蝶蘭的生長(zhǎng)發(fā)育及成花至關(guān)重要，同時(shí)也能提高其觀賞價(jià)值。

采用循環(huán)潮水式Ebb & Flow灌溉系統(tǒng)，以不同濃度營(yíng)養(yǎng)液（1/2S、S、3/2S、2S）處理蝴蝶蘭“Taisuco Hatarot”，測(cè)定相關(guān)的生長(zhǎng)及生理指標(biāo)。結(jié)果表明，在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，采用S濃度營(yíng)養(yǎng)液處理后的植株根數(shù)明顯高于其他處理組，而采用2S濃度營(yíng)養(yǎng)液處理后的植株根數(shù)、根長(zhǎng)均明顯低于其他處理組，可能是由于基質(zhì)中積累了較多無(wú)機(jī)鹽，對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生鹽脅迫作用。1/2S、S營(yíng)養(yǎng)液處理下的死亡率最低，采用S營(yíng)養(yǎng)液處理后，蝴蝶蘭地上部分及地下部分的生長(zhǎng)指標(biāo)均較好。

用S、3/2S濃度營(yíng)養(yǎng)液處理后，植株葉數(shù)、根長(zhǎng)、鮮質(zhì)量等指標(biāo)均未表現(xiàn)出顯著性差異。由死亡率可知，高濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)蝴蝶蘭的生長(zhǎng)具有脅迫作用。植物根系所吸收的水分是含有一定溶質(zhì)的溶液，對(duì)于固體基質(zhì)和非固體基質(zhì)的栽培，營(yíng)養(yǎng)液濃度都是影響根系吸收的因素之一。營(yíng)養(yǎng)液濃度越高，則陽(yáng)離子含量越高，而營(yíng)養(yǎng)液濃度過(guò)高會(huì)使離子被載體吸收運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài)，影響植物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收。如果介質(zhì)溶液的水勢(shì)比根系細(xì)胞的水勢(shì)低，反而會(huì)使植物體內(nèi)原有水分通過(guò)質(zhì)膜反滲透到介質(zhì)中，使植物出現(xiàn)生理失水，導(dǎo)致萎焉和死亡[11，17]。在生殖生長(zhǎng)階段采用S、3/2S營(yíng)養(yǎng)液處理后，蝴蝶蘭開(kāi)花所需時(shí)間、花期、花的大小、花朵數(shù)/花梗數(shù)等指標(biāo)均無(wú)顯著性差異。采用1/2S、S營(yíng)養(yǎng)液處理后花梗出現(xiàn)率最高，且花梗出現(xiàn)時(shí)間較早；采用3/2S、2S處理后花梗出現(xiàn)率較低，且花梗出現(xiàn)時(shí)間較晚，表明濃度過(guò)高抑制了花梗產(chǎn)生并延長(zhǎng)了出花梗時(shí)間。

由不同生長(zhǎng)階段蝴蝶蘭葉和根中大量元素的含量分析可知，N元素被稱(chēng)為植物的生命元素，在蝴蝶蘭營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的需求量較大，與植物的光合速率密切相關(guān)[18]。蘭花對(duì)N素缺乏較敏感，缺N時(shí)葉片發(fā)黃，下部葉片開(kāi)始逐漸向上發(fā)展[19]。Kubota等認(rèn)為，過(guò)量銨鹽使蝴蝶蘭的葉片數(shù)量減少并抑制根的生長(zhǎng)[20]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，S、3/2S營(yíng)養(yǎng)液中N元素的供應(yīng)能滿(mǎn)足蝴蝶蘭對(duì)N元素的吸收。生殖生長(zhǎng)階段對(duì)N元素的需求有所下降，而K元素在生殖生長(zhǎng)階段作用顯著。Wang提出，蝴蝶蘭缺K時(shí)葉片會(huì)出現(xiàn)由下向上的黃變現(xiàn)象和紫色斑點(diǎn)，甚至在抽出花梗和開(kāi)花后壞死[21]。在蝴蝶蘭開(kāi)花期增施K肥可增加花枝數(shù)、開(kāi)花數(shù)、花葶直徑、花朵直徑，高K可增加蝴蝶蘭的單枝開(kāi)花數(shù)[22]，本試驗(yàn)中蝴蝶蘭在生長(zhǎng)后期的開(kāi)花情況也驗(yàn)證了K元素在生殖生長(zhǎng)階段的作用。

采用循環(huán)潮水式Ebb & Flow灌溉系統(tǒng)，營(yíng)養(yǎng)液濃度為S、3/2S時(shí)栽植蝴蝶蘭的生理指標(biāo)測(cè)試結(jié)果相差不明顯，但考慮實(shí)用性和降低生產(chǎn)成本，營(yíng)養(yǎng)液濃度S更適合基于循環(huán)潮水式Ebb & Flow灌溉系統(tǒng)的蝴蝶蘭盆栽。

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