基于Ebb&Flow灌溉系統的不同濃度營養液對蝴蝶蘭生長

摘要：采用循環潮水式Ebb & Flow灌溉營養液法栽培蝴蝶蘭“Taisuco Hatarot”，設置4組不同濃度的營養液，標號分別為1/2S、S、3/2S、2S，研究其對蝴蝶蘭生物量、營養元素分配規律、開花特性等生長發育相關指標的影響。結果表明，經濃度為1S的營養液處理后，植株的根數、葉片面積、植物體干質量、花梗產生至開花所需時間、花期、花數等指標均優于其他處理組；營養液處理植株6、9個月后，植株體內K元素的含量從營養生長到生殖生長過程中不斷增高，Ca、Mg元素的含量則在營養生長時期較高。由此表明，營養液濃度S最適合基于Ebb & Flow灌溉系統的蝴蝶蘭無土栽培。

關鍵詞：蝴蝶蘭；生長發育；營養液；潮水式循環栽培系統

中圖分類號： S682.310.7文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）05-0249-04

蝴蝶蘭別稱蝶蘭，為蘭科蝴蝶蘭屬多年生常綠附生草本植物，原產于馬來西亞等熱帶地區，我國臺灣地區、菲律賓、爪哇等地也有分布，是蘭科植物中栽培最廣泛、普及率最高的種類之一，約有50種。蝴蝶蘭一般于早春開花，其枝葉繁茂、花朵碩大、顏色艷麗、形態獨特、花期長久、結構精巧奇特，深受廣大栽培者歡迎和喜愛，是目前室內綠化、美化的新型觀賞花卉[1]。近年來，關于蝴蝶蘭人工栽培的研究主要集中于設施栽培、催花調控關鍵技術等方面[2-4]。目前，我國用于花卉的肥料仍以速溶性復合肥為主，施肥不當、用肥過量常導致蝴蝶蘭爛根甚至全株死亡[5]。由于蝴蝶蘭葉片寬大，傳統澆灌方式會造成葉片積水，不僅浪費水資源，還易引起軟腐病的發生；傳統的管理方式使勞動力成本增加。

目前，蝴蝶蘭的無土栽培基質主要有水苔、樹皮、椰殼、泥炭蘚等[6]，這些基質在一定程度上能夠影響其生長發育，但礦質營養是影響其成花數量和質量的關鍵[7-8]。Wang指出，不同氮、磷、鉀肥料配比對葉片數具有顯著影響[9]。趙九州等研究發現，蕾期施肥和基質類型是影響蝴蝶蘭生長發育的2個關鍵因子[7]。楊少輝等驗證了蝴蝶蘭水培的可行性，探討5種營養液配方對蝴蝶蘭水培生長的影響，并篩選出最佳配方[10]。然而，目前還沒有一套科學完整的蝴蝶蘭營養液栽培生產模式。

潮水式循環灌溉系統（recirculating ebb&flow subirrigation systems）起源于設施栽培發達的荷蘭，由潮汐灌溉栽培床、營養液循環系統、控制系統、栽培容器四大部分組成，是利用落差原理實現對容器苗底部定時給水與施肥的灌溉方式。國內外較多研究表明，采用該系統栽培作物不僅可提高移栽成活率、減少勞動力成本、改變逆境條件下的生存環境，而且比傳統的噴灌、滴灌、漫灌方法節水40%～70%，并能減少環境污染，是一種非常符合現代需要的先進園藝、林業生產方式[11-14]。發達國家已大規模推廣使用潮水式底面灌溉營養液栽培系統，此方法不僅可大幅提高盆花品質，還可成批量生產用于出口創匯，大大節約了生產成本[15]。無土基質的配制、營養液的濃度及配方是以全自動潮水式灌施營養液法進行的容器栽培最重要的2個因素，而目前國內關于營養液濃度的研究較少。

在國內外相關研究的基礎上，采用潮水式循環灌溉系統對蝴蝶蘭“Taisuco Hatarot”進行栽培試驗。通過分析不同營養液濃度條件下蝴蝶蘭各項生長指標的變化，篩選出最適合蝴蝶蘭“Taisuco Hatarot”盆花栽培的營養液濃度，探討采用循環潮水式灌溉系統工業化生產蝴蝶蘭的可行性，以期為蝴蝶蘭最優營養液栽培模式的探索提供依據。

1材料與方法

試驗于2013年4月至2014年2月在浙江農林大學智能溫室、亞熱帶森林培育國家重點實驗室培育基地進行。

1.1材料

供試材料為20個月的蝴蝶蘭“Taisuco Hatarot”植株（鮮質量約為80 g），采用韓國園藝研究所蘭花栽培用營養液配方，栽培基質為水苔。

1.2方法

1.2.1灌溉方法及營養液pH值控制采用潮水式底面滲灌法，以定時器控制每次灌施時間（水泵運轉時間為5 min），每隔3～4 d自動灌施1次（圖1）。當盛水托盤內注滿營養液時，花盆利用盆內基質的毛細管作用將滲入盆底的營養液運輸至植株根部，營養液在盆中持續一段時間，使每盆植株充分吸收。采用H2SO4、NaOH調節營養液的酸堿度，當pH值上升時采用H2SO4中和，當pH值下降時采用NaOH中和，將pH值控制在5.5左右。

1.2.2試驗設計每個處理以40株作為重復，花盆口徑 15 cm、高12 cm，栽培基質為水苔。試驗以韓國園藝研究所蘭花栽培用營養液配方為基本配方，設4個處理，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 測定營養液的pH值、EC值，每月更換1次桶內營養液。采用5%水平的鄧肯氏新復極差方差分析法對試驗數據進行差異性分析。

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

1.2.4指標測定觀察并記錄最大葉面積、葉片數、開花特性、鮮質量、干質量、根系長度、根質量等生物量指標。分別采用HM-20E型pH值測定儀、CM-20E型EC值測定儀測定營養液和供試基質的酸堿度、電導度。采用紫外吸收法測定全氮含量，采用鉬酸銨比色法測定P含量，采用Z-6100型原子分光光度計以原子吸收法測定K、Ca、Mg含量[16]。

2結果與分析

2.1營養液pH值及EC值的變化

由不同濃度營養液pH值、EC值的變化（圖2）可知，6月、9月各濃度營養液的pH值均呈下降趨勢?？赡艿脑驗橹仓旮滴贞栯x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。營養液pH值于4月出現時高時低的現象，這可能與營養生長時期根系對NO-3等陰離子吸收較多有關。此外還觀察到，營養液濃度越高，則pH值變化越大，且下降幅度越大。營養液EC值的變化不明顯，這是由于每次灌注后營養液本身被植株吸收，余下部分循環收回，植株吸收營養元素的量占營養液中總含量的比例較小，對營養液濃度影響不大，僅在后期高濃度營養液上有所增高，這與高濃度營養液灌施下基質中鹽分的積累增加有關。

2.2營養液濃度對生物量的影響

由表1可知，采用S、3/2S處理后，新葉數和根長均無顯著性差異。植物根系是吸收營養元素的主要途徑之一，根系越茂盛，對營養元素的吸收能力越強。采用S處理后，植株的根數高達18.3條，明顯高于其他處理；1/2S處理略低，為 13.7條；3/2S、2S處理的根數僅為11.3、7.3條，S處理的根數是2S處理的2倍多。由圖3可知，采用1/2S濃度營養液處理后的根最長，達到31.1 cm。由于濃度過低，植株充分伸長，根系才能獲得更多營養物質。采用2S濃度營養液處理后，濃度過高從而抑制根的正常生長，根數、根長均明顯低于其他處理。采用S濃度營養液處理后，地上部分、地下部分的生長指標均較好。

葉面積的大小直接反映營養液濃度是否適于植株生長，濃度過高會對植株產生脅迫作用，抑制植株對營養元素的吸收，令植株長勢不好；濃度過低則不能保證植物正常生長所需的營養元素含量，導致植株生長發育不完全，造成植株矮小、觀賞品質不佳。由圖3可知，采用S濃度營養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營養液濃度對營養元素含量的影響

營養液處理6個月后，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個處理中含量最高的。隨著營養液濃度的上升，K、Ca含量也呈上升趨勢。根部各元素的含量均低于葉片，采用3/2S處理時，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，是由于高濃度營養液中陽離子含量大；高濃度營養液2S處理后，元素含量下降，可能是由于高濃度無機鹽對蝴蝶蘭產生鹽脅迫，造成植株根系死亡（表1），從而無法吸收營養（表2）。

營養液處理9個月后，葉片中N、K、Mg含量均隨營養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處理時最高。根部各元素的含量均低于葉片，N、P含量均隨營養液濃度的上升而升高（表3）。

將表2與表3比較可知，以4種不同濃度營養液處理蝴蝶蘭6、9個月后，植株內部的營養元素含量發生變化。隨著植株的生長，K含量在植株體內呈上升趨勢，可見植株從營養生長到生殖生長的轉變過程中對K的吸收增多。K在植株生殖生長期需求量較大，Ca、Mg含量則隨著植物生長而降低，可見從營養生長到生殖生長的過渡過程中，蝴蝶蘭對Ca、Mg的需求量逐漸減少。

2.4不同濃度營養液對開花特性的影響

由表4可知，營養液處理10個月后，開花所需時間、花朵數/花梗數、花梗分枝數量等幾項指標均隨營養液濃度的升高而升高；花期、花的大小則隨營養液濃度的升高而降低。其中，采用S、3/2S濃度的營養液處理后，開花所需時間、花期（d）、花的大小、花朵數/花梗數均未呈現顯著性差異。

由表4可知，低濃度營養液處理后，出花梗率表現出明顯優勢，1/2S處理時出花梗率高達98.5%，S處理達到 95.2%，2S處理最低，僅為40.0%。S處理后，花梗出現時間主要集中于9月、10月，而3/2S、2S處理后則在11月出現少量花梗。在花梗的長度、直徑指標中，較高濃度的營養液處理略占優勢，3/2S處理后花梗長度最大，達到87.4 mm；2S處理后花梗直徑最大，達到0.62 cm。

3結論與討論

合理的營養元素配比對蝴蝶蘭的生長發育及成花至關重要，同時也能提高其觀賞價值。

采用循環潮水式Ebb & Flow灌溉系統，以不同濃度營養液（1/2S、S、3/2S、2S）處理蝴蝶蘭“Taisuco Hatarot”，測定相關的生長及生理指標。結果表明，在營養生長階段，采用S濃度營養液處理后的植株根數明顯高于其他處理組，而采用2S濃度營養液處理后的植株根數、根長均明顯低于其他處理組，可能是由于基質中積累了較多無機鹽，對植物生長產生鹽脅迫作用。1/2S、S營養液處理下的死亡率最低，采用S營養液處理后，蝴蝶蘭地上部分及地下部分的生長指標均較好。

用S、3/2S濃度營養液處理后，植株葉數、根長、鮮質量等指標均未表現出顯著性差異。由死亡率可知，高濃度營養液對蝴蝶蘭的生長具有脅迫作用。植物根系所吸收的水分是含有一定溶質的溶液，對于固體基質和非固體基質的栽培，營養液濃度都是影響根系吸收的因素之一。營養液濃度越高，則陽離子含量越高，而營養液濃度過高會使離子被載體吸收運轉達到飽和狀態，影響植物對水分和養分的吸收。如果介質溶液的水勢比根系細胞的水勢低，反而會使植物體內原有水分通過質膜反滲透到介質中，使植物出現生理失水，導致萎焉和死亡[11，17]。在生殖生長階段采用S、3/2S營養液處理后，蝴蝶蘭開花所需時間、花期、花的大小、花朵數/花梗數等指標均無顯著性差異。采用1/2S、S營養液處理后花梗出現率最高，且花梗出現時間較早；采用3/2S、2S處理后花梗出現率較低，且花梗出現時間較晚，表明濃度過高抑制了花梗產生并延長了出花梗時間。

由不同生長階段蝴蝶蘭葉和根中大量元素的含量分析可知，N元素被稱為植物的生命元素，在蝴蝶蘭營養生長期的需求量較大，與植物的光合速率密切相關[18]。蘭花對N素缺乏較敏感，缺N時葉片發黃，下部葉片開始逐漸向上發展[19]。Kubota等認為，過量銨鹽使蝴蝶蘭的葉片數量減少并抑制根的生長[20]。本試驗結果表明，S、3/2S營養液中N元素的供應能滿足蝴蝶蘭對N元素的吸收。生殖生長階段對N元素的需求有所下降，而K元素在生殖生長階段作用顯著。Wang提出，蝴蝶蘭缺K時葉片會出現由下向上的黃變現象和紫色斑點，甚至在抽出花梗和開花后壞死[21]。在蝴蝶蘭開花期增施K肥可增加花枝數、開花數、花葶直徑、花朵直徑，高K可增加蝴蝶蘭的單枝開花數[22]，本試驗中蝴蝶蘭在生長后期的開花情況也驗證了K元素在生殖生長階段的作用。

采用循環潮水式Ebb & Flow灌溉系統，營養液濃度為S、3/2S時栽植蝴蝶蘭的生理指標測試結果相差不明顯，但考慮實用性和降低生產成本，營養液濃度S更適合基于循環潮水式Ebb & Flow灌溉系統的蝴蝶蘭盆栽。

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