幾種觀賞植物根系誘導(dǎo)條件的優(yōu)化

陳永華　王佩　陳瑩等

摘要： 以6種觀賞植物仙人掌（Opuntia stricta）、萬年青（Rohdea japonica）、虎皮蘭（Sansevieria trifasciata）、發(fā)財樹（Pachira macrocar）、蘇鐵（Cycas revoluta）、鵝掌柴（Schefflera octophylla）為材料，采用正交試驗設(shè)計的方法研究遮光方式、 曝氣時間、營養(yǎng)液類型對誘導(dǎo)根系生長的影響。結(jié)果表明：6種觀賞植物的根系誘導(dǎo)最佳水平分別為：發(fā)財樹（清水-不曝氣-不遮光），鵝掌柴（清水-曝氣10 h/d-全遮光），虎皮蘭（霍格蘭德配方-曝氣5 h/d-不遮光），萬年青（霍格蘭德配方-曝氣5 h/d-遮1/2光），蘇鐵（霍格蘭德配方-曝氣5 h/d-遮1/2光），仙人掌（日本園試營養(yǎng)液配方-不曝氣-不遮光）。

關(guān)鍵詞： 水培；根系誘導(dǎo)；正交設(shè)計；觀賞植物；優(yōu)化

中圖分類號：S680 4+3 文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2015）08-0176-03

水培觀賞植物是繼20世紀(jì)60年代世界農(nóng)業(yè)的“綠色革命”之后，興起的一場新的“種植革命” [1]。它是通過現(xiàn)代生化技術(shù)對普通土培植物的根部進行誘導(dǎo)馴化，使其適應(yīng)水環(huán)境生長，再采用專用營養(yǎng)液進行栽培的一種培育方式 [2]。而目前制作水培花卉采用的植物材料一般為土培花卉，由于土培花卉根系的生理與結(jié)構(gòu)特征，使其難以直接適應(yīng)水生環(huán)境 [3]。若將土培花卉直接培養(yǎng)在水中，由于水環(huán)境阻礙了植物正常的呼吸作用，大部分植物會因為供氧不足而逐漸死亡，解決這一難題的關(guān)鍵是誘導(dǎo)出水生根系 [4]。已有研究表明，影響植物根系誘導(dǎo)的主要因素有遮光方式、 曝氣時間、營養(yǎng)液類型等 [5-6]。因此，本研究主要集中在根系誘導(dǎo)方法上，研究遮光方式、 曝氣時間、營養(yǎng)液類型3個因素對6種觀賞植物根系誘導(dǎo)影響，結(jié)果將為水培花卉的發(fā)展提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1 1 材料

發(fā)財樹（Pachira macrocarpa）、蘇鐵（Cycas revoluta）、鵝掌柴（Schefflera octophylla）、萬年青（Rohdea japonica）、虎皮蘭（Senserieria trifasciata）、仙人掌（Opuntia stricta）生長條件一致的幼苗，每個品種準(zhǔn)備27株備用，共計162株。以57個相同規(guī)格的玻璃容器作為根系誘導(dǎo)培育設(shè)備。

1 2 方法

1 2 1 正交設(shè)計試驗

針對影響植物根系誘導(dǎo)的遮光程度、營養(yǎng)液類型、曝氣時間3個因素（表1），選用L9（33）正交表在3個水平上進行試驗（表2）。對結(jié)果進行直觀分析，確定6種觀賞植物根系生長影響因素的最佳水平。

1 2 2 營養(yǎng)液的配制 營養(yǎng)液對植物的影響關(guān)鍵在于各種營養(yǎng)元素的比例，尤其是氮磷鉀的比例，所以試驗中以氮磷鉀的比例作為待試營養(yǎng)液的主要指標(biāo) [7]。試驗選取日本園試營養(yǎng)液 [8]和霍格蘭德營養(yǎng)液2種配方 [9]，并以清水作為對照組。日本園試營養(yǎng)液配方在配制過程中，將硝酸鈣配成500倍的高倍溶液，剩下的大量元素、鐵鹽、微量元素配成1 000倍的濃縮液；霍格蘭德配方在配制過程中同樣將硝酸鈣配成500倍液，剩下的大量元素配成1 000倍液，鐵鹽配成1倍，微量元素配成200倍的濃縮液。使用時直接稀釋成1倍濃度使用，并將其pH值調(diào)至5 5～6 5。

1 2 3 試驗處理方法

試驗處理分為5個步驟。（1）去土、分株：在備用植物中挑選長勢較好、大小均勻的植株，貼上編號標(biāo)簽，并進行分株，每種植物分9捆，每組3株，每個品種27株，6種植物共計162株。（2）洗根、上盆：用流動的自來水清洗根部，然后移植到相同大小的玻璃容器中，用過濾網(wǎng)和雨花石固定植株。（3）預(yù)先配好營養(yǎng)液：植物根系清洗干凈后，按照標(biāo)簽放置在預(yù)先配制好的清水、日本園試營養(yǎng)液配方、霍格蘭德配方試液中。（4）曝氣時間分類：根據(jù)標(biāo)簽分類，分別是不曝氣、曝氣5 h/d、曝氣10 h/d，對不同曝氣時間的植株分類。（5）遮光處理：根據(jù)正交設(shè)計表對不同編號的品種進行不同的遮光處理。

1 2 4 測定的項目 試驗過程中測定根系的發(fā)根數(shù)、根長，記錄植物新葉數(shù)量及生長情況。發(fā)根數(shù)的測定是3株植物發(fā)根的平均值，根長是測量3株植物中最長的根，根數(shù)、根長在植物生長的第1階段（2013年10月8日）、第2階段（2013年10月18日）、第3階段（2013年10月25日）、第4階段（2013年11月7日）、第5階段（2013年11月21日）、第6階段（2013年12月5日）各測量定1次。

結(jié)果與分析

根據(jù)L9（33）正交試驗結(jié)果，現(xiàn)場記錄植物發(fā)根數(shù)和根長，對不同水平不同因素的植物從高到低依次進行打分。根系最長、發(fā)根數(shù)量最多記為9分；與此相反，最差的記為0分。不同觀賞植物根誘導(dǎo)條件存在較大差異，詳見表4。

根據(jù)分?jǐn)?shù)求出每個因素同一水平下的試驗值之和以及每一因素水平下的數(shù)據(jù)平均值ki，并求出同一因素不同水平間平均值的極差R，見表5。

極差反映了影響因素對反應(yīng)體系的影響情況，R值越大，影響越顯著。各因素水平的變化對發(fā)財樹發(fā)根數(shù)、根長影響從大到小依次為：營養(yǎng)液類型>曝氣時間>遮光方式；對蘇鐵的影響從大到小為：營養(yǎng)液類型=曝氣時間>遮光方式；對鵝掌柴影響從小到大為：曝氣時間>營養(yǎng)液類型>遮光方式；對虎皮蘭的影響大小為營養(yǎng)液類型>遮光方式>曝氣時間；對萬年青的影響從小到大為：營養(yǎng)液類型>遮光方式>曝氣時間；對仙人掌影響從小到大為：遮光方式>營養(yǎng)液類型>曝氣時間（表5）。

不同的營養(yǎng)液、遮光方式、曝氣時間對植物都有較大的影響。（1）發(fā)財樹影響力由大到小依次為：清水>霍格蘭德配方>日本園試營養(yǎng)液配方，不曝氣>曝氣5 h/d>曝氣10 h/d， 不遮光>遮1/2光>全遮光；（2）蘇鐵：霍格蘭德配方>日本園試營養(yǎng)液配方>清水，曝氣5 h/d>曝氣10 h/d>不曝氣，遮1/2光>全遮光>不遮光；（3）鵝掌柴：清水>日本園試營養(yǎng)液配方=霍格蘭德配方，曝氣10 h/d>曝氣5 h/d>不曝氣，全遮光>遮1/2光>不遮光；（4）萬年青：霍格蘭德配方>清水>日本園試營養(yǎng)液配方，曝氣5 h/d>曝氣10 h/d>不曝氣， 遮1/2光>不遮光>全遮光；（5）虎皮蘭：霍格蘭德[JP3]配方>清水>日本園試營養(yǎng)液配方， 曝氣5 h/d>不曝氣>曝氣 10 h/d [CM（22 2/3]營養(yǎng)液，不遮光>全遮光>遮1/2光；（6）仙人掌：日本園試營養(yǎng)液配方>清水>霍格蘭德配方，不曝氣>曝氣10 h/d>曝氣5 h/d，不遮光>遮1/2光>全遮光。

以上分析得出根系誘導(dǎo)試驗中的6種植物的最佳水平分別：發(fā)財樹（清水-不曝氣-不遮光），鵝掌柴（清水-曝氣 10 h/d-全遮光），虎皮蘭（霍格蘭德配方-曝氣5 h/d-不遮光），萬年青（霍格蘭德配方-曝氣5 h/d-遮1/2光），蘇鐵（霍格蘭德配方-曝氣5 h/d-遮1/2光），仙人掌（日本園試營養(yǎng)液配方-不曝氣-不遮光）。

3 討論

水培技術(shù)的關(guān)鍵就是誘導(dǎo)植物長出適應(yīng)水環(huán)境的根，植物根系誘導(dǎo)是一個復(fù)雜的過程，植物種類、遮光程度、營養(yǎng)液類型和曝氣時間都對植物的生根產(chǎn)生很大影響。草本植物的根系誘導(dǎo)研究較多，近些年木本植物能適應(yīng)水環(huán)境的研究陸陸續(xù)續(xù)有些報道，如研究人員對木槿、月季、夾竹桃 [10-12]等植物進行了研究，發(fā)現(xiàn)這些木本植物的根系發(fā)達，耐水濕，具備進行水培的各項條件 [13]。而本研究的重點是在人工控制條件下進行根系誘導(dǎo)試驗，旨在得到植物根系誘導(dǎo)最佳環(huán)境條件。

本試驗水生根發(fā)出時間比預(yù)期晚，可能是試驗后期的水培階段進入11—12月，溫度較低。通過本試驗可以看出，不同花卉的生長習(xí)性各異，對營養(yǎng)液的養(yǎng)分需要差異明顯，清水對發(fā)財樹、鵝掌柴生根較適宜，日本園試營養(yǎng)液對仙人掌較適宜，霍格蘭德配方對蘇鐵、萬年青和虎皮蘭較適宜。水中溶氧量的控制是誘導(dǎo)是否成功的關(guān)鍵，氧氣的含量直接影響水生根系的形成，一般在靜止的條件下（不曝氣），水中的溶解氧濃度低于植物的耐氧臨界值，根系會因缺氧進行無氧呼吸產(chǎn)生乙醇中毒而爛根。因此，進行曝氣可為水生不定根系誘導(dǎo)創(chuàng)造一個逐漸降低溶解氧的變化環(huán)境，即缺氧的脅迫狀態(tài)，但不處于死亡的臨界值，不同植物對氧氣的臨界值也不一樣，曝氣時間也各不相同。本試驗結(jié)果表明，曝氣0 h對發(fā)財樹、仙人掌較適宜；曝氣5 h/d對萬年青、虎皮蘭和蘇鐵較適宜；曝氣10 h/d對鵝掌柴較適宜。植物的遮光程度與其生長習(xí)性相關(guān)，如鵝掌柴 [14]、蘇鐵更適合半陰環(huán)境，故對其進行部分或全遮光處理更利于其生長，不遮光對發(fā)財樹、虎皮蘭、仙人掌的生長更有利，遮1/2光對萬年青、蘇鐵更有利，而全遮光對鵝掌柴更有利。

參考文獻：

[1] 陳永華，吳曉芙，胡日利，等 花卉水培的機理與應(yīng)用[J] 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（32）：10291-10293

[2]徐志豪，張德威 改善水培作物根際氧氣供給的原理和實踐[J] 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，1994（1）：45-49

[3]汪 強，蘇 菊，孫合金，等 水培花卉水生根系誘導(dǎo)研究初報[J] 中國農(nóng)學(xué)通報，2008，24（1）：60-63

[4]李風(fēng)童，包建忠，劉春貴，等 不同根系類型花卉水生根誘導(dǎo)技術(shù)[J] 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（12）：200-201

[5]郝 君，陳永華，吳曉芙，等 4種木本植物在潛流人工濕地環(huán)境下的根系誘導(dǎo)[J] 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2012，32（12）：46-50

[6]黃益鴻，周杰良，雷東陽 不同營養(yǎng)液對水培觀賞植物的影響[J] 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，49（1）：112-114

[7]袁 明，王小菁，錢 前，等 2010年中國植物科學(xué)若干領(lǐng)域重要研究進展[J] 植物學(xué)報，2011，46（3）：233-275

[8]周廬萍，崔永一 光照強度和營養(yǎng)液電導(dǎo)率對微型水培菊花苗生長的影響[J] 浙江林學(xué)院學(xué)報，2010，27（4）：554-558

[9]陳彥霖 廣東萬年青無土栽培營養(yǎng)液配方篩選試驗[J] 現(xiàn)代園藝，2010（10）：6-7

[10] 趙蘭枝，劉振威，張允偉，等 木槿水培繁殖研究[J] 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34（10）：2100，2107

[11]羅 杰，謝宜勤，朱宗彥 不同基質(zhì)對月季半成熟枝扦插繁殖的影響[J] 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，33（7）：1211-1212，1283

[12]陸松柳，胡洪營，孫迎雪，等 3種濕地植物在水培條件下的生長狀況及根系分泌物研究[J] 環(huán)境科學(xué)，2009，30（7）：1901-1905

[13]Chabbi A，Hines M E，Rumpel C The role of organic carbon excretion by bulbous rush roots and its turnover and utilization by bacteria under iron plaques in extremely acid sediments[J] Environmental and Experimental Botany，2001，46 （3）：237-245

[14]章 鵬 鵝掌柴扦插栽培及管理[J] 安徽林業(yè)，2007（1）：30