切花紅掌生產中替代花泥的基質研究

楊克彬,孟凡志,郭先鋒

山東農業(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，目前已成為國際市場上產值僅次于熱帶蘭的第二大宗熱帶花卉[2,3]。

關于紅掌栽培基質的研究，國內外多集中于盆栽以及組培苗出瓶馴化時基質篩選以及混和基質的研究，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的研究少有報道。切花紅掌的生產實踐則表明，若在切花栽培中采用混合基質，由于各基質孔徑和孔隙度不同，長時間使用極易造成基質分層和含水量不均等問題，影響植株的生長發(fā)育。因此國內外多采用單一基質，主要為花泥，其結構疏松多孔，通氣透水，保水保肥，不易破碎，以此為基質生產的紅掌切花品質好、產量高。但近年來，花泥價格日趨昂貴，嚴重制約了紅掌的規(guī)?；a和繼續(xù)發(fā)展。因此篩選適宜切花紅掌栽培的經濟型花泥替代基質，對于降低切花紅掌生產成本、推動我國切花紅掌的規(guī)?；a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種單一基質珍珠巖、陶粒和椰糠，研究不同基質對切花紅掌生長發(fā)育的影響，以期篩選出適宜切花紅掌生長的經濟適用的花泥替代基質，為高效生產優(yōu)質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’)，定植于不同基質中，分別為花泥、珍珠巖、陶粒和椰糠，均購自泰安市?；|使用前均以清水淋洗并采用緩沖液調節(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3次重復。

除栽培基質外，溫室內其它環(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 基質理化性質的測定 供試的4種基質中，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?；|的其它理化性質參數(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。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 切花產量的記錄 記錄2013年10月到2015年2月16個月之間不同基質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)和基質成本，篩選出最適替代基質。

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 結果與分析

2.1 基質理化性質分析

基質的容重在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種基質的基礎理化特性均符合要求。

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

2.2 不同基質中的植株根系活力

由表2可知，4種基質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 不同基質中的植株光合表現(xiàn)

根據(jù)圖1可知，4種基質中紅掌植株的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?；嗪驼渲閹r中葉片葉綠素含量顯著高于其它基質，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 不同基質中的植株的生長發(fā)育

表4顯示，不同基質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)物質被優(yōu)先分配運輸至地上部分。

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

2.6 不同基質中的切花品質

2.6.1 佛焰苞品質 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，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種基質間的差異均不顯著，說明不同基質對紅掌佛焰苞亮度、紅色值及紅色飽和程度的影響甚微。

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

2.6.2 花莖品質 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優(yōu)良。

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

2.7 不同基質中的切花產量

圖2比較了16個月內(2013.10～2015.2)4種基質中的切花產量。花泥中產量最高，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，椰糠中產量最低，為62.7支·m-2·a-1。其中，花泥和珍珠巖中產量差異不顯著，顯著高于其它2種基質。

圖1 不同基質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 不同基質中的切花產量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中生長發(fā)育的綜合表現(xiàn)，可直觀地表現(xiàn)基質是否適宜植株的生長以及適宜程度。綜合評價結果顯示，4種基質的綜合評價指數(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，珍珠巖生產優(yōu)質切花紅掌的能力差別不大。生產上，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。

3 討論

長期以來，國內外切花紅掌的生產主要采用花泥作為栽培基質。但面對經濟成本的壓力，尋求適宜的經濟型替代基質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，還選用了兩種結構相對穩(wěn)定、通氣透水的無機基質，即珍珠巖和陶粒；此外，還選用了一種質地疏松、不易分解的有機基質椰糠。通過不同基質中各項生長發(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。該研究結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]，但在切花紅掌生產中并不常見，僅近年來在國際知名紅掌生產企業(yè)荷蘭Anthura公司的小量試驗中有應用。本研究結果表明，珍珠巖作為切花紅掌的無土栽培基質，其栽培效果并不亞于傳統(tǒng)基質花泥，并且其成本低廉，具備優(yōu)良栽培基質的開發(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)本研究結果，另外兩種基質被淘汰。一種為椰糠，是一種用以園藝植物經濟栽培和有機栽培的重要基質，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導致植株發(fā)育不良。其一，紅掌為肉質根喜排水良好的基質，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，也是一種結構穩(wěn)定、通氣透水、質輕價廉的無機基質，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。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。雖然紅掌切花產品的商業(yè)價值和生產價值主要取決于其佛焰苞及花莖質量、切花產量等指標[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，因此評價結果更加全面直觀。

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