切花紅掌生產(chǎn)中替代花泥的基質(zhì)研究

楊克彬,孟凡志,郭先鋒

山東農(nóng)業(yè)大學林學院,山東 泰安 271018

紅掌(Anthurium adndraeanumHort.)為天南星科安祖花屬的多年生草本植物[1]，原產(chǎn)于南美洲熱帶雨林，其花色鮮艷，花形奇特，觀賞價值高，既盆栽觀賞，又廣泛應用于高檔切花生產(chǎn)，目前已成為國際市場上產(chǎn)值僅次于熱帶蘭的第二大宗熱帶花卉[2,3]。

關于紅掌栽培基質(zhì)的研究，國內(nèi)外多集中于盆栽以及組培苗出瓶馴化時基質(zhì)篩選以及混和基質(zhì)的研究，例如，高雷等、梁金鳳等、李美霞等和Libran等的研究[4-7]。然而對于切花紅掌栽培基質(zhì)的研究少有報道。切花紅掌的生產(chǎn)實踐則表明，若在切花栽培中采用混合基質(zhì)，由于各基質(zhì)孔徑和孔隙度不同，長時間使用極易造成基質(zhì)分層和含水量不均等問題，影響植株的生長發(fā)育。因此國內(nèi)外多采用單一基質(zhì)，主要為花泥，其結(jié)構疏松多孔，通氣透水，保水保肥，不易破碎，以此為基質(zhì)生產(chǎn)的紅掌切花品質(zhì)好、產(chǎn)量高。但近年來，花泥價格日趨昂貴，嚴重制約了紅掌的規(guī)?；a(chǎn)和繼續(xù)發(fā)展。因此篩選適宜切花紅掌栽培的經(jīng)濟型花泥替代基質(zhì)，對于降低切花紅掌生產(chǎn)成本、推動我國切花紅掌的規(guī)?；a(chǎn)具有非常重要的意義。

本研究以切花紅掌品種‘熱情’為試材，以花泥為對照，選擇3種單一基質(zhì)珍珠巖、陶粒和椰糠，研究不同基質(zhì)對切花紅掌生長發(fā)育的影響，以期篩選出適宜切花紅掌生長的經(jīng)濟適用的花泥替代基質(zhì)，為高效生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紅掌切花提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于山東農(nóng)業(yè)大學林學站改良型日光溫室進行。供試植物材料為紅掌切花品種‘熱情’(Anthurium adndraeanum‘Tropical’)，定植于不同基質(zhì)中，分別為花泥、珍珠巖、陶粒和椰糠，均購自泰安市?；|(zhì)使用前均以清水淋洗并采用緩沖液調(diào)節(jié)至弱酸性。種植槽規(guī)格為6 m×1.2 m×30 cm(長×寬×高)，定植株行距為15 cm×30 cm。每基質(zhì)3次重復。

除栽培基質(zhì)外，溫室內(nèi)其它環(huán)境條件及管理方式一致。溫度維持在25～29℃/17～20℃(晝/夜)；相對濕度為60～70%/80～90%(晝/夜)；白天光照強度控制在(650±100)μmol·m-2·s-1。采用荷蘭安祖公司推薦的AB營養(yǎng)液配方，花泥、珍珠巖和陶粒每日滴灌兩次，椰糠減半，每次2 min。

2015年2 月，待定植達16個月、品種的開花特性已經(jīng)完全穩(wěn)定后，進行各指標的測定。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 基質(zhì)理化性質(zhì)的測定 供試的4種基質(zhì)中，花泥塊邊長為3～4 cm，珍珠巖粒徑為3～5 mm，陶粒的粒徑為0.8～1.0 cm，椰糠的纖維長為2.5～3.5 cm?；|(zhì)的其它理化性質(zhì)參數(shù)包括容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度、EC值和pH值，均采用連兆煌和李式軍方法測定[8]，3次重復。

1.2.2 根系活力的測定 根系活力的測定采用TTC顯色法[9]，剪取選定植株的少量根尖混勻后重復測定3次。

中國十多年來的研發(fā)投入增速（20%）、投入總量（世界第2）和投入強度（翻了一番）都十分引人注目，且目前中國研發(fā)投入的兩大特點決定了研發(fā)投入總量仍具有很大的增長潛力：一是中國的研發(fā)強度只有2.12%（2017年），與很多創(chuàng)新型國家（地區(qū)）2.5%以上的水平差距較大，在GDP中高速增長的前提下，研發(fā)投入總量仍有很大增長空間；二是中國約75%的研發(fā)投入來自企業(yè)，這一比例超過市場經(jīng)濟高度發(fā)達的大多數(shù)西方國家（地區(qū)）。鑒于企業(yè)天然的逐利性，在企業(yè)研發(fā)投入占主體、企業(yè)平均研發(fā)投入強度還較低（不到2.8%）的情況下，中國研發(fā)投入增長的動能十分強勁。[2]

1.2.3 光合性能及葉綠素含量的測定 以選定植株的第1位功能葉(可采切佛焰苞下方的第1枚葉片，下同)為測定對象，采用CIRAS-2手提式光合測定儀測定凈光合速率，于晴天8：00～16：00進行，每隔2 h測定1次，每片葉重復測定3次。葉綠素含量的測定采用乙醇法[10]。

1.2.4 植株生長發(fā)育指標的測定 各處理隨機選擇10株植株進行生長發(fā)育指標的測定，包括：

（1）株高指從基質(zhì)表面到最高葉片葉柄頂端的距離[2]。

（2）葉片發(fā)育狀況包括鮮重、干重及葉面積。葉鮮重采用直接稱量法；葉干重則需于105℃殺青、80℃下烘至恒重后稱重[9]；葉面積則由LI-3000C葉面積儀測定。

1.2.5 植株生物量的測定 各處理隨機選定3株植株(要求帶有兩片成熟葉片和一支成熟可采切的花)測定地上部分和地下部分(包括氣生根)的干重，測定方法同1.2.4，并分別計算生物總量和根冠比。

1.2.6 切花品質(zhì)的測定 每個處理隨機選取6支成熟切花測定佛焰苞和花莖的觀賞品質(zhì)。具體觀測指標包括：

（1）佛焰苞的長度、寬度和色澤：長度指佛焰苞尖部至耳垂部的長度；寬度指佛焰苞最寬處的距離[11,12]；色澤采用Minolta CR300型色度計測定，每佛焰苞上均勻取3處位置測定，結(jié)果采用La*b*表示法。色澤的衡量由L、a*及飽和度決定：L代表亮度；a*代表紅色與青綠色相比的程度，a*越大表示佛焰苞越紅，而飽和度則由公式C=[(a*)2+(b*)2]0.5計算而獲得[13-15]。

（3）切花花莖的鮮重和干重：分別指帶花莖的佛焰苞鮮重和干重。測定方法同1.2.4。

1.2.7 切花產(chǎn)量的記錄 記錄2013年10月到2015年2月16個月之間不同基質(zhì)種植池中的可采切切花支數(shù)，再由此計算出單位面積的平均年產(chǎn)量。

1.2.8 綜合評價及數(shù)據(jù)處理 采用隸屬函數(shù)法求出切花綜合評價指標的隸屬函數(shù)值：X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，其中X為測定值，Xmax為該指標測定的最大值，Xmin為該指標測定的最小值。將不同基質(zhì)條件下，不同切花綜合評價指標的隸屬函數(shù)值進行累加，求其平均值，即為植株生長發(fā)育綜合評價指數(shù)，其值越大，說明植株生長情況越好[17,18]。通過綜合評價指數(shù)和基質(zhì)成本，篩選出最適替代基質(zhì)。

采用Microsoft Excel 2013軟件對數(shù)據(jù)進行處理和繪圖，采用SPSS 19.0(SPSS,Inc.)統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進行差異顯著性檢驗(LSD法，α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)理化性質(zhì)分析

基質(zhì)的容重在0.1～0.8 g·cm-3、總孔隙度為50～90%時，適宜植物生長[19]。表1顯示，4種基質(zhì)的通氣性和涵養(yǎng)能力盡管各有差異，但其容重及總孔隙度卻都在合理范圍，因此能滿足植物生長的需要。此外，切花紅掌的適宜基質(zhì)應為弱酸性至中性，EC值要求小于1000.00 μS·cm-1[1]，因此，4種基質(zhì)的基礎理化特性均符合要求。

表1 不同基質(zhì)的物理化學性質(zhì)Table 1 Physical and chemical characteristics of different substrates

2.2 不同基質(zhì)中的植株根系活力

由表2可知，4種基質(zhì)中植株的根系活力差異顯著。其中，花泥中最強，為1.08 mg·g-1·h-1；珍珠巖中其次，為0.85 mg·g-1·h-1，較花泥中低0.2 mg·g-1·h-1；而椰糠中最差，僅為0.48 mg·g-1·h-1。

表2 不同基質(zhì)中的紅掌根系活力Table 2 Root activity of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.3 不同基質(zhì)中的植株光合表現(xiàn)

根據(jù)圖1可知，4種基質(zhì)中紅掌植株的Pn變化趨勢一致，均呈單峰曲線。但根據(jù)其平均值，4種基質(zhì)中植株的日均Pn差異顯著，花泥中Pn最高，為5.61 μmol·m-2·s-1；珍珠巖次之，為5.09 μmol·m-2·s-1，但兩者之間無顯著差異；其它2種基質(zhì)中的日均Pn值均未超過5.00 μmol·m-2·s-1，尤其是椰糠中Pn最低，僅為3.83 μmol·m-2·s-1。花泥和珍珠巖中葉片葉綠素含量顯著高于其它基質(zhì)，即葉綠素的顯著性變化同日均Pn一致。這表明，葉片在花泥和珍珠巖中光合作用強，而葉綠素有助于植株進行光合作用。

表3 不同基質(zhì)下的紅掌葉片光合能力Table 3 Photosynthetic capacity of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.4 不同基質(zhì)中的植株的生長發(fā)育

表4顯示，不同基質(zhì)中植株的株高和葉片生長狀況差異顯著。但花泥、珍珠巖和陶粒中，無論是植株株高、還是葉片生長指標，3種基質(zhì)間均無顯著性差異，且株高均超過100 cm、葉片鮮重均大于25 g、葉面積均大于750 cm2，均顯著高于椰糠中相關指標。

表4 不同基質(zhì)中的植株生長發(fā)育狀況Table 4 Growth and development performance of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.5 不同基質(zhì)中的植株生物量

由表5可知，就生物總量、地上部分和地下部分生物量而言，椰糠中最低，其次為陶粒，而花泥和珍珠巖中則均顯著性地高，但兩者中的相關指標也存在高低差異：生物總量方面，珍珠巖＞花泥，其中干重差異不顯著；地下部分生物量方面，珍珠巖＞花泥，且差異顯著；地上部分生物量方面，花泥＞珍珠巖，但無顯著差異。這些差異性數(shù)據(jù)表明，在相同條件下，相對于陶粒和椰糠，花泥與珍珠巖中植株有有機營養(yǎng)物質(zhì)積累較多，而且根冠比數(shù)據(jù)也表明這些有機營養(yǎng)物質(zhì)被優(yōu)先分配運輸至地上部分。

表5 不同基質(zhì)中紅掌的生物量Table 5 The biomass of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.6 不同基質(zhì)中的切花品質(zhì)

2.6.1 佛焰苞品質(zhì) 佛焰苞是紅掌的主要觀賞器官，其大小和色澤均是重要品質(zhì)指標。根據(jù)表6，花泥和珍珠巖中佛焰苞大小顯著大于其它兩種基質(zhì)，但兩者之間無顯著差異，其佛焰苞平均長度和寬度均超過了18.00 cm和13.50 cm；陶粒中佛焰苞大小其次；而椰糠中最小，例如其佛焰苞平均長度僅為13.15 cm，顯著小于花泥和珍珠巖中的佛焰苞長度，分別小27.87%和27.67%。

根據(jù)表6還可知，佛焰苞色澤的3項關鍵指標(L、a*值和飽和度)在4種基質(zhì)間的差異均不顯著，說明不同基質(zhì)對紅掌佛焰苞亮度、紅色值及紅色飽和程度的影響甚微。

表6 不同基質(zhì)中佛焰苞的觀賞品質(zhì)Table 6 Spathe quality of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.6.2 花莖品質(zhì) 由表7可知，花莖長度方面，花泥、珍珠巖及陶粒間無顯著性差異，卻均顯著性高于椰糠，例如珍珠巖中花莖平均長度高達93.12 cm，高于椰糠中25.55%；比較花莖的粗度、硬度及切花的鮮重、干重等4個品質(zhì)指標，花泥和珍珠巖中差異不顯著，但卻顯著性高于陶粒和椰糠中相應指標。綜上可見，珍珠巖和花泥中佛焰苞和花莖品質(zhì)優(yōu)良。

表7 不同基質(zhì)中的花莖品質(zhì)Table 7 Peduncle quality of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.7 不同基質(zhì)中的切花產(chǎn)量

圖2比較了16個月內(nèi)(2013.10～2015.2)4種基質(zhì)中的切花產(chǎn)量?；嘀挟a(chǎn)量最高，為89.0支·m-2·a-1，其次為珍珠巖中，為84.6支·m-2·a-1，再次為陶粒中，為74.4支·m-2·a-1，椰糠中產(chǎn)量最低，為62.7支·m-2·a-1。其中，花泥和珍珠巖中產(chǎn)量差異不顯著，顯著高于其它2種基質(zhì)。

圖1 不同基質(zhì)中的紅掌的凈光合速率日變化Fig.1 Pn dynamicis of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

圖2 不同基質(zhì)中的切花產(chǎn)量Fig.2 Flower yield of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.8 綜合評價

綜合評價指數(shù)代表了植株在不同基質(zhì)中生長發(fā)育的綜合表現(xiàn)，可直觀地表現(xiàn)基質(zhì)是否適宜植株的生長以及適宜程度。綜合評價結(jié)果顯示，4種基質(zhì)的綜合評價指數(shù)分別為0.80、0.74、0.43和0.21，四者的關系為花泥＞珍珠巖?陶粒?椰糠。這也就意味著，與花泥相比，珍珠巖生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)切花紅掌的能力差別不大。生產(chǎn)上，花泥的原料成本約為800～1000元/m3，而珍珠巖的原料成本僅為150元/m3，因此，綜合考慮生長發(fā)育表現(xiàn)及成本因素，珍珠巖是切花紅掌的最適栽培基質(zhì)。

3 討論

長期以來，國內(nèi)外切花紅掌的生產(chǎn)主要采用花泥作為栽培基質(zhì)。但面對經(jīng)濟成本的壓力，尋求適宜的經(jīng)濟型替代基質(zhì)成為切花紅掌可持續(xù)發(fā)展的重要保障。紅掌為附生型多年生花卉，作為切花栽培，其經(jīng)濟壽命長達6～8年[20]，因此，本研究中除花泥外，還選用了兩種結(jié)構相對穩(wěn)定、通氣透水的無機基質(zhì)，即珍珠巖和陶粒；此外，還選用了一種質(zhì)地疏松、不易分解的有機基質(zhì)椰糠。通過不同基質(zhì)中各項生長發(fā)育指標的相互比較和綜合評價，篩選出珍珠巖作為切花紅掌栽培的花泥替代基質(zhì)。該研究結(jié)果對于切花紅掌栽培具有重要的理論指導價值和實踐推廣意義。

珍珠巖性質(zhì)穩(wěn)定，通透性及水汽平衡較好，且價格便宜，因此在園藝作物的無土栽培中廣泛應用[21]，例如西紅柿[22]和蘿卜[23]，但在切花紅掌生產(chǎn)中并不常見，僅近年來在國際知名紅掌生產(chǎn)企業(yè)荷蘭Anthura公司的小量試驗中有應用。本研究結(jié)果表明，珍珠巖作為切花紅掌的無土栽培基質(zhì)，其栽培效果并不亞于傳統(tǒng)基質(zhì)花泥，并且其成本低廉，具備優(yōu)良栽培基質(zhì)的開發(fā)潛力，因此在切花紅掌的栽培中具有重要推廣前景。但是值得注意的一點是，切花紅掌生長期較長，而珍珠巖經(jīng)過幾年的使用會逐漸風化，在使用中應注意保護和及時更新，避免影響其作用。

根據(jù)本研究結(jié)果，另外兩種基質(zhì)被淘汰。一種為椰糠，是一種用以園藝植物經(jīng)濟栽培和有機栽培的重要基質(zhì)，具有低成本、環(huán)保特點，因此被越來越廣泛地應用于替代基質(zhì)研究[24,25]，曾在紅掌栽培中有過應用或研究報道[2,14,15]，但是在本實驗中卻效果極差，可能是以下兩方面原因?qū)е轮仓臧l(fā)育不良。其一，紅掌為肉質(zhì)根喜排水良好的基質(zhì)，而本研究中采用的椰糠，持水孔隙度過大，在相對統(tǒng)一肥水管理策略下，即便肥水減半，椰糠中水分容然易過度積聚，從而引發(fā)透氣困難；其二，由于椰糠在使用過程中有大量離子釋放以及肥料中的鉀和鈉等離子，導致基質(zhì)中離子濃度(EC值)很高，即使定時清水沖洗，但依然會引起輕度的滲透逆境。此外，考慮到椰糠涵養(yǎng)能力高，我們在試驗設計時采用了水肥減半處理，這也可能對營養(yǎng)元素的供應造成一定影響，但根據(jù)我們的觀察，通透性差尤其是定植初期根系形成時，肥水集聚導致根系發(fā)育不良，應該是造成椰糠中生長發(fā)育障礙的主要原因。另一種為陶粒，同珍珠巖相似，也是一種結(jié)構穩(wěn)定、通氣透水、質(zhì)輕價廉的無機基質(zhì)，并且應用于多種花卉的無土栽培中[25]，在紅掌栽培中雖未見有任何研究報道和實際應用，但考慮到其顆粒較之于珍珠巖更大、型體美觀、且更不易分解變碎，可循環(huán)使用，因此本研究中將陶粒列為研究基質(zhì)。但是由于其持水孔隙度過小，通氣孔隙度相對較大，導致水肥略有不足，影響植株的生長發(fā)育。

此外，值得一提的是，本研究還首次建立了切花紅掌生長發(fā)育的綜合評價體系。雖然紅掌切花產(chǎn)品的商業(yè)價值和生產(chǎn)價值主要取決于其佛焰苞及花莖質(zhì)量、切花產(chǎn)量等指標[11]，但若采用單一指標[4]，則顯然不夠全面，不利于系統(tǒng)科學的綜合評價。本文采用模糊數(shù)學中的隸屬函數(shù)法，利用優(yōu)選出的生長發(fā)育指標形成綜合評級指數(shù)，為各基質(zhì)中紅掌的生長發(fā)育狀況作出準確的綜合評價，因此評價結(jié)果更加全面直觀。

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