基于Ebb&Flow灌溉系統的不同營養液組分對朵麗蝶蘭生長和開花的影響

付艷茹，安正弼，石杜娟，于 璇，黃玉婷，李海燕，崔永一

基于Ebb&Flow灌溉系統的不同營養液組分對朵麗蝶蘭生長和開花的影響

付艷茹1，安正弼2，石杜娟1，于 璇3，黃玉婷3，李海燕1，崔永一3

（1.浙江農林大學 風景園林與建筑學院，浙江 臨安 311300；2.吉林省延邊農業科學研究院，吉林 龍井133400；3.浙江農林大學 農業與食品科學學院，浙江 臨安311300）

采用Ebb&Flow灌溉系統對朵麗蝶蘭Doritaenopsis‘Labios’進行了栽培研究，并通過比較3種不同營養液對朵麗蝶蘭生物量積累及開花特性的影響，探討了采用潮汐灌溉系統對朵麗蝶蘭進行規模化栽培的可行性。結果顯示：循環潮水式Ebb&Flow灌溉系統可用于朵麗蝶蘭的規模化栽培。N3營養液（硝態氮115.5 mg·L－1，銨態氮7.0 mg·L－1；磷120.0 mg·L－1；鉀243.8 mg·L－1；鈣200 mg·L－1；鎂60.0 mg·L－1）有助于增加朵麗蝶蘭地上部分生物量的積累及花梗長度，其中氮和鉀的質量濃度為主要因素，且硝態氮更利于朵麗蝶蘭的吸收。圖1表5參22

園藝學；朵麗蝶蘭；營養液；Ebb&Flow灌溉系統；生長和開花

朵麗蝶蘭是朵麗蝶蘭屬Doritaenopsis植物的統稱，是由五唇蘭屬（也稱朵麗蘭屬）Doritis和蝴蝶蘭屬Phalaenopsis雜交而成的新屬，廣義上仍歸屬于蝴蝶蘭屬［1］。其花數多，花期長，花形飄逸，造型典雅，可作切花，也可作盆花，在鮮花市場頗受歡迎，市場份額已占到蝴蝶蘭總數的一半左右［2］，具有較高的觀賞價值和經濟價值。在蝴蝶蘭施肥灌溉方面的研究發現，到目前為止，國內蝴蝶蘭肥料主要以速溶性復合肥和傳統有機肥為主，針對不同品種甚至不同種并未有專門的肥料供選擇，且多采用葉面噴施和灌根的方式，不僅增加了蝴蝶蘭生產者和使用者的難度，還常因施肥不當對蝴蝶蘭造成根系腐爛、病蟲害滋生，甚至有種苗被燒死的現象［3］。同時，栽培蝴蝶蘭的基質一般為樹皮、水苔、椰殼、泥炭蘚等［4］，其透水性較強易造成礦質元素的流失和浪費，甚至會對環境造成不同程度的污染［5］。研制養分釋放速率與作物吸收規律相同步的緩/控釋肥已成為現代花卉農業的重點研究方向之一。蔣瑞萍等［6］研制出了適用于大多數蝴蝶蘭生長發育的花卉緩控釋放肥，實現了對蝴蝶蘭的長效施肥，但因蝴蝶蘭各品種間的營養生長特性和需肥規律不同，養分的釋放速度受溫度和包裹劑膜微孔的孔隙影響較大，很難實現控釋肥的釋放速度與植物需求完全吻合，且包裹劑價格偏高，降解周期長，還可能對基質造成二次污染［7］。此外，同步控水問題也有待解決。循環潮水式Ebb&Flow灌溉系統起源于設施栽培發達的荷蘭，是利用落差原理，實現對容器苗底部定時同時給水與施肥的灌溉方式，不僅操作簡便，省時省工，安全環保，還能節約水源，提高水分利用率和礦質元素吸收率，降低慘敗葉和病蟲害的發生［8－10］。目前，該系統已在多種作物上成功應用，而采用該系統對朵麗蝶蘭進行栽培目前尚未見系統研究。本試驗試圖采用此灌溉系統栽培朵麗蝶蘭，并通過比較3種不同營養液對朵麗蝶蘭生物量積累和開花特性的影響，探討采用該系統栽培朵麗蝶蘭的可行性，為深入開展朵麗蝶蘭Ebb&Flow灌溉系統的規模化栽培提供參考。

1 材料與方法

本研究于2013年3月－2014年1月在浙江農林大學智能溫室和亞熱帶森林培育國家重點實驗室培育基地進行。

1.1 試驗材料

植物材料為生長19個月，鮮質量約為80 g，長勢一致，以水苔為栽培基質的朵麗蝶蘭Doritaenopsis‘Labios’組培苗。營養液采用3種不同組分的營養液，其大量元素質量濃度如表1所示，微量元素采用通用成分。

表1 3種營養液中大量元素的質量濃度Table 1 Concentration of large number elements in three different nutrient solutions

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗方案設計 將大小均一，長勢一致的朵麗蝶蘭植株移栽到10 cm×10 cm的塑料透明營養杯中，并分成3組，45株·組-1，分別置于3個帶半圓形凹槽的栽培床上，采用循環潮水式Ebb&Flow灌溉系統進行自動澆灌施肥。時間設置為3 d灌溉1次，灌施5 min·次-1，且每次灌施前都要測定剩余營養液的pH值和電導率，并重新用硫酸和氫氧化鈉調節其pH值，保持pH 5.6，期間隨時移除栽培床上的植物干枯葉或其他雜物，保持栽培床干凈整潔，30 d更新1次營養液。處理期間測定不同處理組朵麗蝶蘭不同生長階段大量元素含量及生物量的變化，進而分析朵麗蝶蘭對營養元素的需求規律。

1.2.2 樣品的采集和處理 每次均于上午9:00采樣，并測定試驗材料的各項生理和形態指標。采樣時先將試驗材料從基質中小心取出，用自來水沖洗干凈，并用吸水紙將其表面水分吸干后稱鮮質量；再置于烘干箱中100℃殺青30 min后降溫至65℃緩慢烘干后稱干質量；后用粉碎機將樣品充分粉碎備用，以測定其中各大量元素的含量。1.2.3 各項指標的測定 用pH計（HM-20，ETOA，Japan）和電導率（EC）計（CM-20，ETOA，Japan）分別測定營養液的pH值和電導率；用電子天平秤量樣品的干質量和鮮質量；用米尺和細線測花梗的長度；用刻度尺測葉片長度和寬度后，計算新增加的葉面積。采用靛酚藍比色法（721型分光光度計，上海索域設備有限公司）測定全氮（N）質量濃度；鉬酸銨比色法測定磷（P）質量濃度；原子吸收法（Z-6100型原子分光光度計，Japan）測定鉀（K），鈣（Ca）和鎂（Mg）的質量濃度。

2 結果與分析

2.1 開花前不同營養液pH值和電導率的變化

選取開花前15 d內6次所測定的剩余營養液的pH值和電導率分別作圖（圖1）并分析其變化趨勢。由圖1可知：在開花前15 d內，從第3次測定即開花前第9天開始，3種不同營養液的pH值都呈現不同程度的下降趨勢。其中營養液N1的pH值下降幅度最大，N2其次，下降趨勢同N1，N3最小。比較3種營養液的成分，分析pH值變化程度不同的主要原因，推測可能與根系對氮元素的2種離子即硝態氮（NO3－）和氨態氮（NH4+）吸收比例有關。同時，3種營養液的電導率也從第3次測定開始均有不同程度的升高，其中營養液N1和N3的電導率變化程度較小，趨勢較平穩，而N2的電導率變化程度相對較大。推測原因可能與植株根系對可溶性離子的選擇性吸收程度隨朵麗蝶蘭營養生長旺盛和開花進程接近發生了一定的變化有關。

圖1 開花前不同營養液的pH和電導率變化Figure 1 Changes in pH and EC among three different nutrient solutions before inflorescence emergence

2.2 不同營養液對朵麗蝶蘭生物量積累的影響

2.2.1 不同營養液對朵麗蝶蘭營養生長階段生物量積累的影響 隨機分別選取經處理3個月處于營養生長階段的朵麗蝶蘭植株，5株·組-1，測定其生物量，包括新葉數、新增加葉面積、鮮質量和干質量。由表2可知，在3種不同組分營養液的處理下，朵麗蝶蘭營養生長階段的生物量都有不同程度的變化。其中用N3營養液處理的植株在新增加葉面積、植株鮮質量和干質量的地上部生物量積累均明顯高于用營養液N1和N2處理的材料。結合3種營養液的組分分析可知：營養液N3與N1和N2的主要區別在于其氮質量濃度較高，且主要為硝態氮。由此可推測：氮可能是影響朵麗蝶蘭營養階段生物量積累的主要因素之一，且硝態氮可能更利于其生長發育。

2.2.2 不同營養液對朵麗蝶蘭生殖生長階段生物量積累的影響 分別隨機選取經處理7個月處于生殖生長階段的朵麗蝶蘭植株，5株·組-1，測定其生物量，主要為鮮質量和干質量。由表3可知：朵麗蝶蘭生殖生長階段的生物量在營養液N3的處理下其鮮質量和干質量均顯著高于N1和N2處理下的材料。結合表2結果綜合比較可知：朵麗蝶蘭生殖生長階段生物量積累較營養生長階段均有所增加，且地上部分鮮質量增加較多。因鮮質量中水分含量相對較大，可推測N3營養液不僅能夠滿足朵麗蝶蘭不同生長階段對大量元素的需求，還可能更利于植株對水分的吸收。

表2 不同營養液對朵麗蝶蘭營養生長階段生物量積累的影響Table 2 Effects of different nutrient solutions on the biomass accumulation of Doritaenopsis‘Labios’during vegetative growth stage

表3 不同營養液對朵麗蝶蘭生殖生長階段生物量積累的影響Table 3 Effects of different nutrient solutions on the biomass accumulation of Doritaenopsis‘Labios’during reproductive growth stage

2.3 不同處理組朵麗蝶蘭營養生長階段和生殖生長階段葉和根中各大量元素差異

分別于營養液處理后3個月和7個月時，從每個處理組中隨機挑取5株測定其葉和根中大量元素（表4）。由表4可以看出：朵麗蝶蘭無論是在營養生長階段還是生殖生長階段，各大量元素在葉中的質量濃度均比根中的質量濃度高，且鉀的質量濃度明顯高于其他各大量元素。同時，各大量元素在所有處理組中的質量濃度顯示其在生殖生長階段均高于營養生長階段。結合圖1結果，綜合分析可知朵麗蝶蘭在生殖生長階段對各大量元素的選擇性吸收程度加大，推測剩余營養液在開花前期呈現pH值不斷下降，電導率不斷上升的趨勢可能與之有一定的關系。

表4 不同處理組朵麗蝶蘭葉和根中各大量元素的質量濃度Table 4 Contents of nutritional elements between in leaves and roots of different treated Doritaenopsis‘Labios’

2.4 不同營養液對朵麗蝶蘭開花特性的影響

表5為朵麗蝶蘭在3種不同營養液處理下的開花率、花梗長度和數量、單株花數與花徑等開花特性。由表5結果可以看出，試驗材料在3種不同組分營養液的處理下，均可正常開花，但營養液N3處理的植株花梗長度均顯著高于N1和N2，有助于提高朵麗蝶蘭的開花品質。

表5 不同組分營養液對朵麗蝶蘭開花特性的影響Table 5 Effects of different nutrient solutions on the flowering characteristics of Doritaenopsis‘Labios’

3 討論和結論

在花卉栽培中，簡易的灌溉施肥設施及合理的營養液配方對花卉大規模的生產尤為重要。本試驗發現朵麗蝶蘭在循環潮水式Ebb&Flow灌溉系統的栽培下均能正常生長開花，無爛根爛葉病蟲害發生，且該系統操作簡便，節水省肥，省時省工，可滿足大規模生產的需要。基于該系統，N3營養液對朵麗蝶蘭的生物量積累和開花特性均有不同程度的影響。

從朵麗蝶蘭不同階段的生物量積累及開花特性分析可知，營養液N3有助于增加朵麗蝶蘭的地上部分生物量積累和花梗長度。因蝴蝶蘭屬植物為景天酸代謝植物，是典型的喜酸性植物，最適宜的酸堿度為pH 5.6［11］，此外，電導率為營養液中可溶性離子的濃度，可以反映營養液中可溶性養分的總量。電導率過低則不足以維持植物正常生長，電導率過高則抑制植物生長，甚至造成鹽害。結合剩余營養液的pH值和電導率綜合分析可知，N3剩余營養液的電導率和pH值波動最小，較適宜朵麗蝶蘭的栽培。從朵麗蝶蘭不同生長階段葉和根中大量元素的含量分析，可知朵麗蝶蘭在生殖生長階段對各元素的需求量都較營養生長階段有所增加，且在整個生長階段對大量元素的需求量為鉀＞氮＞鈣＞鎂＞磷。由此發現：朵麗蝶蘭在整個生長階段對鉀的需求相對都較高，這與Li等［12］曾發現在蝴蝶蘭培養基中添加適當濃度的高氯酸鉀（KClO3）可提高蝴蝶蘭花的產量和品質的研究結果是一致的。Wang［13］曾提出缺鉀時蝴蝶蘭的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。Susilo等［14－16］曾對蝴蝶蘭中的儲存氮和外源氮在其體內不同階段、不同組織中的吸收和分配用氮的同位素15N進行了跟蹤標記，發現氮源的庫存在營養階段就已開始，且在新葉中的存儲量較大，生殖生長階段時，氮源的存儲量減小，以備外源氮素缺乏時，即將庫存的氮源轉移供開花使用，且平均分配到每個花器官中。有報道［17］蝴蝶蘭在氮素水平高的基質中長勢最好。磷則有助于增加干質量和提高株高，質量濃度為25～50 mg·L－1時即可供蝴蝶蘭正常生長［18］。在高磷高氮的情況下，隨著鉀質量濃度增大，蝴蝶蘭抽出的花莖長度變長變粗，花數增多，花徑變大，有助于提高花的品質［13］。當氮質量濃度較低時，即使高磷高鉀也會使蝴蝶蘭花數減少，但持續施用過高的氮肥，則會使抽梗時間延遲，尤其是在施用銨態氮肥時開花更晚［18］。當氮素用量較高（100 mg·L－1）時，硝態氮似乎優于銨態氮，原因是銨態氮不僅會抑制根系生長，還會影響葉片組織中氮的同化作用［19］。而硝態氮是一種儲藏形式的氮［20］，作為植物體內的信號分子，調控植物的生長發育［21］。此外，硝態氮和銨態氮吸收所需的最適酸堿度分別是pH 4.5～6.0和pH 6.7～7.0［22］。從3種不同營養液的組分可知，氮質量濃度高于100 mg·L－1，且營養液的初始pH 5.6，硝態氮可能更利于朵麗蝶蘭的吸收和生長發育。鈣和鎂等元素也是植物生長發育不可缺少的重要元素，但Wang等［17］在研究肥料和基質組成對蝴蝶蘭營養生長影響時提出高質量濃度的鎂會嚴重影響植物對鈣離子（Ca2＋）的吸收。

綜上所述，循環潮水式Ebb&Flow灌溉系統可用于朵麗蝶蘭的自動化、規模化和標準化栽培。N3營養液對朵麗蝶蘭各生長階段地上部分生物量的積累均明顯高于N1和N2。其中氮鉀質量濃度影響較大，且硝態氮更利于朵麗蝶蘭的吸收，但仍需進一步優化基于該系統栽培朵麗蝶蘭的生產體系。

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Growth and flowering of Doritaenopsis using Ebb&Flow subirrigation system with nutrient solutions

FU Yanru1,AN Zhengbi2,SHI Dujuan1,YU Xuan3,HUANG Yuting3,LI Haiyan1,CUI Yongyi3
（1.School of Landscape Architecture,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China;2.Agricultural Science Institute of Yanbian,Longjing 133400,Jilin,China;3.School of Agriculture and Food Science,Zhejiang A& F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China）

In this study，Doritaenopsis ‘Labios’plants were cultivated by automatically recirculating Ebb& Flow subirrigation system.Three different nutrient solution formulations of N1（NO3－-N:94.5 mg·L－1;NH4＋-N: 10.5 mg·L－1;P:60.2 mg·L－1;K:243.8 mg·L－1;Ca:180.0 mg·L－1;and Mg:60.0 mg·L－1）,N2（NO3－-N:94.5 mg·L－1;NH4＋-N:10.5 mg·L－1;P:144.0 mg·L－1;K:205.1 mg·L－1;Ca:239.6 mg·L－1;and Mg:63.3 mg·L－1）,and N3（NO3－-N:115.5 mg·L－1;NH4＋-N:7.0 mg·L－1;P:120.0 mg·L－1;K:243.8 mg·L－1;Ca:200 mg·L－1;and Mg: 60.0 mg·L－1）was used to study the effects on biomass accumulation and flowering characteristics.The results showed that all the three treatments of Doritaenopsis ‘Labios’plants could flowering.What’s more,the plants were treated with N3 nutrient solution performed better than N1 and N2 treatments,indicating that N3 nutrient solution was the most favorable for the growth of Doritaenopsis and can improve the qulity effectively.In addition,the study also showed that nitrate is more conductive for Doritaenopsis absorption.［Ch,1 fig.5 tab.22 ref.］

horticulture;Doritaenopsis;nutrient solution;Ebb&Flow subirrigation system;growth and flowering

S682.31

A

2095-0756（2015）02-0251-06

浙 江 農 林 大 學 學 報，2015，32（2）：251-256

Journal of Zhejiang A＆F University

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.02.012

2014-04-21；

2014-05-23

國家自然科學基金資助項目（30771762，31170658）；浙江省中青年學科帶頭人培養資助項目（2272000004）；浙江省留學回國人員科技擇優資助項目（2045200000）

付艷茹，從事朵麗蝶蘭的栽培及分子生物學研究。E-mail：fuyanru369842@163.com。通信作者：崔永一，教授，博士，從事蘭科植物品質改良、生理生化及分子生物學研究。E-mail：orchidcui@163. com