基于Ebb&Flow灌溉系统的不同营养液组分对朵丽蝶兰生长和开花的影响

付艳茹，安正弼，石杜娟，于 璇，黄玉婷，李海燕，崔永一

基于Ebb&Flow灌溉系统的不同营养液组分对朵丽蝶兰生长和开花的影响

付艳茹1，安正弼2，石杜娟1，于 璇3，黄玉婷3，李海燕1，崔永一3

（1.浙江农林大学 风景园林与建筑学院，浙江 临安 311300；2.吉林省延边农业科学研究院，吉林 龙井133400；3.浙江农林大学 农业与食品科学学院，浙江 临安311300）

采用Ebb&Flow灌溉系统对朵丽蝶兰Doritaenopsis‘Labios’进行了栽培研究，并通过比较3种不同营养液对朵丽蝶兰生物量积累及开花特性的影响，探讨了采用潮汐灌溉系统对朵丽蝶兰进行规模化栽培的可行性。结果显示：循环潮水式Ebb&Flow灌溉系统可用于朵丽蝶兰的规模化栽培。N3营养液（硝态氮115.5 mg·L－1，铵态氮7.0 mg·L－1；磷120.0 mg·L－1；钾243.8 mg·L－1；钙200 mg·L－1；镁60.0 mg·L－1）有助于增加朵丽蝶兰地上部分生物量的积累及花梗长度，其中氮和钾的质量浓度为主要因素，且硝态氮更利于朵丽蝶兰的吸收。图1表5参22

园艺学；朵丽蝶兰；营养液；Ebb&Flow灌溉系统；生长和开花

朵丽蝶兰是朵丽蝶兰属Doritaenopsis植物的统称，是由五唇兰属（也称朵丽兰属）Doritis和蝴蝶兰属Phalaenopsis杂交而成的新属，广义上仍归属于蝴蝶兰属［1］。其花数多，花期长，花形飘逸，造型典雅，可作切花，也可作盆花，在鲜花市场颇受欢迎，市场份额已占到蝴蝶兰总数的一半左右［2］，具有较高的观赏价值和经济价值。在蝴蝶兰施肥灌溉方面的研究发现，到目前为止，国内蝴蝶兰肥料主要以速溶性复合肥和传统有机肥为主，针对不同品种甚至不同种并未有专门的肥料供选择，且多采用叶面喷施和灌根的方式，不仅增加了蝴蝶兰生产者和使用者的难度，还常因施肥不当对蝴蝶兰造成根系腐烂、病虫害滋生，甚至有种苗被烧死的现象［3］。同时，栽培蝴蝶兰的基质一般为树皮、水苔、椰壳、泥炭藓等［4］，其透水性较强易造成矿质元素的流失和浪费，甚至会对环境造成不同程度的污染［5］。研制养分释放速率与作物吸收规律相同步的缓/控释肥已成为现代花卉农业的重点研究方向之一。蒋瑞萍等［6］研制出了适用于大多数蝴蝶兰生长发育的花卉缓控释放肥，实现了对蝴蝶兰的长效施肥，但因蝴蝶兰各品种间的营养生长特性和需肥规律不同，养分的释放速度受温度和包裹剂膜微孔的孔隙影响较大，很难实现控释肥的释放速度与植物需求完全吻合，且包裹剂价格偏高，降解周期长，还可能对基质造成二次污染［7］。此外，同步控水问题也有待解决。循环潮水式Ebb&Flow灌溉系统起源于设施栽培发达的荷兰，是利用落差原理，实现对容器苗底部定时同时给水与施肥的灌溉方式，不仅操作简便，省时省工，安全环保，还能节约水源，提高水分利用率和矿质元素吸收率，降低惨败叶和病虫害的发生［8－10］。目前，该系统已在多种作物上成功应用，而采用该系统对朵丽蝶兰进行栽培目前尚未见系统研究。本试验试图采用此灌溉系统栽培朵丽蝶兰，并通过比较3种不同营养液对朵丽蝶兰生物量积累和开花特性的影响，探讨采用该系统栽培朵丽蝶兰的可行性，为深入开展朵丽蝶兰Ebb&Flow灌溉系统的规模化栽培提供参考。

1 材料与方法

本研究于2013年3月－2014年1月在浙江农林大学智能温室和亚热带森林培育国家重点实验室培育基地进行。

1.1 试验材料

植物材料为生长19个月，鲜质量约为80 g，长势一致，以水苔为栽培基质的朵丽蝶兰Doritaenopsis‘Labios’组培苗。营养液采用3种不同组分的营养液，其大量元素质量浓度如表1所示，微量元素采用通用成分。

表1 3种营养液中大量元素的质量浓度Table 1 Concentration of large number elements in three different nutrient solutions

1.2 试验方法

1.2.1 试验方案设计 将大小均一，长势一致的朵丽蝶兰植株移栽到10 cm×10 cm的塑料透明营养杯中，并分成3组，45株·组-1，分别置于3个带半圆形凹槽的栽培床上，采用循环潮水式Ebb&Flow灌溉系统进行自动浇灌施肥。时间设置为3 d灌溉1次，灌施5 min·次-1，且每次灌施前都要测定剩余营养液的pH值和电导率，并重新用硫酸和氢氧化钠调节其pH值，保持pH 5.6，期间随时移除栽培床上的植物干枯叶或其他杂物，保持栽培床干净整洁，30 d更新1次营养液。处理期间测定不同处理组朵丽蝶兰不同生长阶段大量元素含量及生物量的变化，进而分析朵丽蝶兰对营养元素的需求规律。

1.2.2 样品的采集和处理 每次均于上午9:00采样，并测定试验材料的各项生理和形态指标。采样时先将试验材料从基质中小心取出，用自来水冲洗干净，并用吸水纸将其表面水分吸干后称鲜质量；再置于烘干箱中100℃杀青30 min后降温至65℃缓慢烘干后称干质量；后用粉碎机将样品充分粉碎备用，以测定其中各大量元素的含量。1.2.3 各项指标的测定 用pH计（HM-20，ETOA，Japan）和电导率（EC）计（CM-20，ETOA，Japan）分别测定营养液的pH值和电导率；用电子天平秤量样品的干质量和鲜质量；用米尺和细线测花梗的长度；用刻度尺测叶片长度和宽度后，计算新增加的叶面积。采用靛酚蓝比色法（721型分光光度计，上海索域设备有限公司）测定全氮（N）质量浓度；钼酸铵比色法测定磷（P）质量浓度；原子吸收法（Z-6100型原子分光光度计，Japan）测定钾（K），钙（Ca）和镁（Mg）的质量浓度。

2 结果与分析

2.1 开花前不同营养液pH值和电导率的变化

选取开花前15 d内6次所测定的剩余营养液的pH值和电导率分别作图（图1）并分析其变化趋势。由图1可知：在开花前15 d内，从第3次测定即开花前第9天开始，3种不同营养液的pH值都呈现不同程度的下降趋势。其中营养液N1的pH值下降幅度最大，N2其次，下降趋势同N1，N3最小。比较3种营养液的成分，分析pH值变化程度不同的主要原因，推测可能与根系对氮元素的2种离子即硝态氮（NO3－）和氨态氮（NH4+）吸收比例有关。同时，3种营养液的电导率也从第3次测定开始均有不同程度的升高，其中营养液N1和N3的电导率变化程度较小，趋势较平稳，而N2的电导率变化程度相对较大。推测原因可能与植株根系对可溶性离子的选择性吸收程度随朵丽蝶兰营养生长旺盛和开花进程接近发生了一定的变化有关。

图1 开花前不同营养液的pH和电导率变化Figure 1 Changes in pH and EC among three different nutrient solutions before inflorescence emergence

2.2 不同营养液对朵丽蝶兰生物量积累的影响

2.2.1 不同营养液对朵丽蝶兰营养生长阶段生物量积累的影响 随机分别选取经处理3个月处于营养生长阶段的朵丽蝶兰植株，5株·组-1，测定其生物量，包括新叶数、新增加叶面积、鲜质量和干质量。由表2可知，在3种不同组分营养液的处理下，朵丽蝶兰营养生长阶段的生物量都有不同程度的变化。其中用N3营养液处理的植株在新增加叶面积、植株鲜质量和干质量的地上部生物量积累均明显高于用营养液N1和N2处理的材料。结合3种营养液的组分分析可知：营养液N3与N1和N2的主要区别在于其氮质量浓度较高，且主要为硝态氮。由此可推测：氮可能是影响朵丽蝶兰营养阶段生物量积累的主要因素之一，且硝态氮可能更利于其生长发育。

2.2.2 不同营养液对朵丽蝶兰生殖生长阶段生物量积累的影响 分别随机选取经处理7个月处于生殖生长阶段的朵丽蝶兰植株，5株·组-1，测定其生物量，主要为鲜质量和干质量。由表3可知：朵丽蝶兰生殖生长阶段的生物量在营养液N3的处理下其鲜质量和干质量均显著高于N1和N2处理下的材料。结合表2结果综合比较可知：朵丽蝶兰生殖生长阶段生物量积累较营养生长阶段均有所增加，且地上部分鲜质量增加较多。因鲜质量中水分含量相对较大，可推测N3营养液不仅能够满足朵丽蝶兰不同生长阶段对大量元素的需求，还可能更利于植株对水分的吸收。

表2 不同营养液对朵丽蝶兰营养生长阶段生物量积累的影响Table 2 Effects of different nutrient solutions on the biomass accumulation of Doritaenopsis‘Labios’during vegetative growth stage

表3 不同营养液对朵丽蝶兰生殖生长阶段生物量积累的影响Table 3 Effects of different nutrient solutions on the biomass accumulation of Doritaenopsis‘Labios’during reproductive growth stage

2.3 不同处理组朵丽蝶兰营养生长阶段和生殖生长阶段叶和根中各大量元素差异

分别于营养液处理后3个月和7个月时，从每个处理组中随机挑取5株测定其叶和根中大量元素（表4）。由表4可以看出：朵丽蝶兰无论是在营养生长阶段还是生殖生长阶段，各大量元素在叶中的质量浓度均比根中的质量浓度高，且钾的质量浓度明显高于其他各大量元素。同时，各大量元素在所有处理组中的质量浓度显示其在生殖生长阶段均高于营养生长阶段。结合图1结果，综合分析可知朵丽蝶兰在生殖生长阶段对各大量元素的选择性吸收程度加大，推测剩余营养液在开花前期呈现pH值不断下降，电导率不断上升的趋势可能与之有一定的关系。

表4 不同处理组朵丽蝶兰叶和根中各大量元素的质量浓度Table 4 Contents of nutritional elements between in leaves and roots of different treated Doritaenopsis‘Labios’

2.4 不同营养液对朵丽蝶兰开花特性的影响

表5为朵丽蝶兰在3种不同营养液处理下的开花率、花梗长度和数量、单株花数与花径等开花特性。由表5结果可以看出，试验材料在3种不同组分营养液的处理下，均可正常开花，但营养液N3处理的植株花梗长度均显著高于N1和N2，有助于提高朵丽蝶兰的开花品质。

表5 不同组分营养液对朵丽蝶兰开花特性的影响Table 5 Effects of different nutrient solutions on the flowering characteristics of Doritaenopsis‘Labios’

3 讨论和结论

在花卉栽培中，简易的灌溉施肥设施及合理的营养液配方对花卉大规模的生产尤为重要。本试验发现朵丽蝶兰在循环潮水式Ebb&Flow灌溉系统的栽培下均能正常生长开花，无烂根烂叶病虫害发生，且该系统操作简便，节水省肥，省时省工，可满足大规模生产的需要。基于该系统，N3营养液对朵丽蝶兰的生物量积累和开花特性均有不同程度的影响。

从朵丽蝶兰不同阶段的生物量积累及开花特性分析可知，营养液N3有助于增加朵丽蝶兰的地上部分生物量积累和花梗长度。因蝴蝶兰属植物为景天酸代谢植物，是典型的喜酸性植物，最适宜的酸碱度为pH 5.6［11］，此外，电导率为营养液中可溶性离子的浓度，可以反映营养液中可溶性养分的总量。电导率过低则不足以维持植物正常生长，电导率过高则抑制植物生长，甚至造成盐害。结合剩余营养液的pH值和电导率综合分析可知，N3剩余营养液的电导率和pH值波动最小，较适宜朵丽蝶兰的栽培。从朵丽蝶兰不同生长阶段叶和根中大量元素的含量分析，可知朵丽蝶兰在生殖生长阶段对各元素的需求量都较营养生长阶段有所增加，且在整个生长阶段对大量元素的需求量为钾＞氮＞钙＞镁＞磷。由此发现：朵丽蝶兰在整个生长阶段对钾的需求相对都较高，这与Li等［12］曾发现在蝴蝶兰培养基中添加适当浓度的高氯酸钾（KClO3）可提高蝴蝶兰花的产量和品质的研究结果是一致的。Wang［13］曾提出缺钾时蝴蝶兰的叶片会出现由下向上的黄变现象和紫色斑点，甚至在抽出花梗和开花后坏死。Susilo等［14－16］曾对蝴蝶兰中的储存氮和外源氮在其体内不同阶段、不同组织中的吸收和分配用氮的同位素15N进行了跟踪标记，发现氮源的库存在营养阶段就已开始，且在新叶中的存储量较大，生殖生长阶段时，氮源的存储量减小，以备外源氮素缺乏时，即将库存的氮源转移供开花使用，且平均分配到每个花器官中。有报道［17］蝴蝶兰在氮素水平高的基质中长势最好。磷则有助于增加干质量和提高株高，质量浓度为25～50 mg·L－1时即可供蝴蝶兰正常生长［18］。在高磷高氮的情况下，随着钾质量浓度增大，蝴蝶兰抽出的花茎长度变长变粗，花数增多，花径变大，有助于提高花的品质［13］。当氮质量浓度较低时，即使高磷高钾也会使蝴蝶兰花数减少，但持续施用过高的氮肥，则会使抽梗时间延迟，尤其是在施用铵态氮肥时开花更晚［18］。当氮素用量较高（100 mg·L－1）时，硝态氮似乎优于铵态氮，原因是铵态氮不仅会抑制根系生长，还会影响叶片组织中氮的同化作用［19］。而硝态氮是一种储藏形式的氮［20］，作为植物体内的信号分子，调控植物的生长发育［21］。此外，硝态氮和铵态氮吸收所需的最适酸碱度分别是pH 4.5～6.0和pH 6.7～7.0［22］。从3种不同营养液的组分可知，氮质量浓度高于100 mg·L－1，且营养液的初始pH 5.6，硝态氮可能更利于朵丽蝶兰的吸收和生长发育。钙和镁等元素也是植物生长发育不可缺少的重要元素，但Wang等［17］在研究肥料和基质组成对蝴蝶兰营养生长影响时提出高质量浓度的镁会严重影响植物对钙离子（Ca2＋）的吸收。

综上所述，循环潮水式Ebb&Flow灌溉系统可用于朵丽蝶兰的自动化、规模化和标准化栽培。N3营养液对朵丽蝶兰各生长阶段地上部分生物量的积累均明显高于N1和N2。其中氮钾质量浓度影响较大，且硝态氮更利于朵丽蝶兰的吸收，但仍需进一步优化基于该系统栽培朵丽蝶兰的生产体系。

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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 农 林 大 学 学 报，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

国家自然科学基金资助项目（30771762，31170658）；浙江省中青年学科带头人培养资助项目（2272000004）；浙江省留学回国人员科技择优资助项目（2045200000）

付艳茹，从事朵丽蝶兰的栽培及分子生物学研究。E-mail：fuyanru369842@163.com。通信作者：崔永一，教授，博士，从事兰科植物品质改良、生理生化及分子生物学研究。E-mail：orchidcui@163. com