不同營(yíng)養(yǎng)液配方及栽培基質(zhì)對(duì)蘭嶼肉桂幼苗生長(zhǎng)的影響*

黃稚清 胡思玲 柯碧英 吳 剛

（廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510520）

蘭嶼肉桂Cinnamomum kotoense屬于樟科樟屬常綠喬木，原產(chǎn)于我國(guó)臺(tái)灣省。其葉片亮綠、樹型美觀、耐陰、適應(yīng)能力強(qiáng)，是良好的的盆栽觀葉樹種和園景樹種[1]。植株能散發(fā)淡淡幽香，具有凈化空氣的作用。此外蘭嶼肉桂還具有極佳的藥用價(jià)值[2]。積極摸索蘭嶼肉桂優(yōu)質(zhì)苗的快繁技術(shù)對(duì)提升蘭嶼肉桂產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量尤其是園林應(yīng)用有重要作用。當(dāng)前研究蘭嶼肉桂栽培主要集中在播種繁殖，也有應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖蘭嶼肉桂的初步研究[3-4]。還未涉及蘭嶼肉桂水培方面的研究，因此本文旨在研究營(yíng)養(yǎng)液不同濃度和不同栽培基質(zhì)類型對(duì)肉桂水培生長(zhǎng)的影響，以便篩選出較好的水培營(yíng)養(yǎng)液配方，以期為蘭嶼肉桂優(yōu)質(zhì)苗快繁技術(shù)規(guī)程、優(yōu)質(zhì)栽培和提升蘭嶼肉桂品質(zhì)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及預(yù)處理

本實(shí)驗(yàn)所用的蘭嶼肉桂幼苗為1 a 生幼苗，2021 年9 月14 日購(gòu)買于廣州市陳村花卉世界，健康狀況良好，葉片濃綠，無(wú)病蟲害，主干通直，平均株高約為30 cm。

幼苗購(gòu)置后統(tǒng)一栽種于廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院森林培育實(shí)訓(xùn)大棚中使其充分適應(yīng)栽培地的環(huán)境。2021 年10 月14 日先將實(shí)驗(yàn)用的蘭嶼肉桂幼苗從土培改為水培，10 月14 日至11 月28 日期間全部幼苗均用清水水培，待植株充分適應(yīng)水培條件。自2021 年11 月29 日開始，根據(jù)分組添加營(yíng)養(yǎng)液和設(shè)置栽培基質(zhì)。預(yù)處理到實(shí)驗(yàn)期間溫度7.9～28.7 ℃，相對(duì)濕度48.8%～92.3%。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

通過(guò)查閱前人文獻(xiàn)，以霍格蘭和阿農(nóng)通用營(yíng)養(yǎng)液[5]為基本配方并不斷進(jìn)行調(diào)整，于2019—2020 年陸續(xù)開展一系列預(yù)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用了不同配方成分組合的營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行處理并觀察植株的生長(zhǎng)狀況。最后根據(jù)植株表現(xiàn)篩選出了2 個(gè)效果較好的配方，具體成分信息參照表1，營(yíng)養(yǎng)液分組名稱、濃度、水培基質(zhì)類型參照表2。根據(jù)配方提前配置好母液，每次更換營(yíng)養(yǎng)液時(shí)按比例稀釋并添加除藻劑，使用劑量為每10 L 水添加1 mL 除藻劑。

表1 不同營(yíng)養(yǎng)液配方的元素成分配方Table 1 Elemental formulation of different nutrient solutions

表2 不同營(yíng)養(yǎng)液配方的濃度與分組Table 2 Concentrations of different nutrient solution formulations and groups

營(yíng)養(yǎng)液水培實(shí)驗(yàn)從2021 年11 月29 日開始。共設(shè)置8 組實(shí)驗(yàn)組，1 組對(duì)照組則用等量的清水進(jìn)行水培。每組設(shè)置了9 株幼苗作為重復(fù)。依照確定好的配方分別裝入各組的水培容器中，對(duì)照組添加清水水培。參考陳永華等人[6]的水培處理方式，本實(shí)驗(yàn)采用定植籃進(jìn)行水培栽種，并在定植籃中加入栽培基質(zhì)固定植株。定植籃放置在盛有營(yíng)養(yǎng)液的玻璃杯中，營(yíng)養(yǎng)液的裝入量為淹沒(méi)定植籃中蘭嶼肉桂原有根部的1/2 處，其余部分暴露于空氣中（圖1）。將蘭嶼肉桂幼苗移植入自然光照條件下的溫室大棚內(nèi)栽植。至2022 年1 月15 日，取出所有水培植株并記錄各組的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量、根系和葉片生長(zhǎng)等數(shù)據(jù)。

圖1 水培定植示意Fig.1 Diagram of water planting

1.2.1 根系和葉片生長(zhǎng)測(cè)定方法 水培0 d 時(shí)，定植前先記錄每株幼苗當(dāng)前的根系生長(zhǎng)情況和葉片生長(zhǎng)情況，用小鋼尺測(cè)量植株高度。水培48 d 后從定植籃中取出幼苗，擦干幼苗表面水分，放置在空白紙上，清點(diǎn)幼苗新生根系條數(shù)、成熟葉片數(shù)目、新芽數(shù)，并用游標(biāo)卡尺測(cè)量最長(zhǎng)的根系長(zhǎng)度，用小鋼尺測(cè)量植株高度。

1.2.2 生長(zhǎng)量測(cè)定方法 于水培48 d 采集蘭嶼肉桂幼苗植株后，分別稱取地上部分、地下部分的鮮質(zhì)量。再將植株放入烘箱中，先105 ℃殺青30 min，再在80 ℃烘干至恒重，分別稱取地上部分、地下部分的干質(zhì)量。

1.2.3 水培營(yíng)養(yǎng)液的pH 和電導(dǎo)率測(cè)定方法 自2021 年11 月29 日開始每隔4 d 測(cè)定營(yíng)養(yǎng)液pH、電導(dǎo)率，后更換營(yíng)養(yǎng)液。更換后調(diào)整營(yíng)養(yǎng)液pH和電導(dǎo)率與原始值一致。營(yíng)養(yǎng)液pH 使用Ohaus Starter 3100 儀器進(jìn)行測(cè)定，電導(dǎo)率使用DDS-12D儀器進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

獲得的數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行整理分析，繪圖使用Origin 2018 繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方營(yíng)養(yǎng)液及營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)水培蘭嶼肉桂生長(zhǎng)的影響

2.1.1 根系生長(zhǎng) 2 個(gè)配方稀釋700 倍時(shí)進(jìn)行水培對(duì)促進(jìn)根系萌發(fā)的能力較差，900 倍濃度更有利于蘭嶼肉桂根系生長(zhǎng)。如表3 所示，經(jīng)過(guò)營(yíng)養(yǎng)液水培48 d 后，除了1-B 和2-B 處理組，其余各處理組的新根萌發(fā)數(shù)都超過(guò)了對(duì)照組。其中新根數(shù)最多的是2-A，新根條數(shù)均值為17.000±18.056。CK 的最長(zhǎng)根系長(zhǎng)度均值為3.967±2.388 cm，1-C、1-A、2- C 處理組的最長(zhǎng)根系長(zhǎng)度超過(guò)了CK。1-B 和2-B 處理組的最長(zhǎng)根長(zhǎng)度都較CK 的小。

表3 水培48 d 后不同配方營(yíng)養(yǎng)液及營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)水培蘭嶼肉桂根系生長(zhǎng)的影響Table 3 Root growth of C. kotoense seedlings with different nutrient solutions and different concentrations of formulations after water planting 48 days

2.1.2 莖干葉生長(zhǎng) 如表4 所示，對(duì)比開始營(yíng)養(yǎng)液水培0 d 和水培48 d 后的植株高度，各處理組的株高都有不同程度的增高，其中株高增幅最快的2-B，增幅最慢的是2-A，說(shuō)明配方2 稀釋700倍時(shí)對(duì)植株增高較好?？傮w而言各處理組的成熟葉片數(shù)相較于水培0 d 時(shí)都有不同程度的減少，對(duì)照組在水培0 d 和水培48 d 成熟葉片數(shù)目幾乎沒(méi)有變化。配方2 稀釋700 倍時(shí)最有利于植株，總體而言配方2 的成分相較于配方1 更有利于蘭嶼肉桂幼苗的新芽萌發(fā)。配方2 的不同濃度處理組的新芽數(shù)均多于CK 組，而配方1 不同濃度處理組的新芽數(shù)均低于CK 組，1-B 沒(méi)有新芽萌發(fā)。說(shuō)明可能配方2 相較于配方1 更有利于促進(jìn)蘭嶼肉桂幼苗萌發(fā)新芽。

表4 水培0 d 和48 d 后不同配方營(yíng)養(yǎng)液及營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)水培蘭嶼肉桂莖干葉生長(zhǎng)的影響Table 4 Stem and leaves growth of C. kotoense seedlings with different nutrient solutions and different concentrations of formulations at the beginning and after 48 days of water planting

2.1.3 生長(zhǎng)量 總體來(lái)看，2 個(gè)配方稀釋700 倍條件下更有利于蘭嶼肉桂地上部分有機(jī)物質(zhì)積累。如表5 所示，鮮質(zhì)量中，僅有2-B 的地上部分的鮮質(zhì)量高于對(duì)照組的質(zhì)量，地下部分中1-B、1-C、2-C 的鮮質(zhì)量低于對(duì)照組?？傰r質(zhì)量中也僅有2-B的質(zhì)量高于對(duì)照組質(zhì)量。在干質(zhì)量中，地上部分中僅有1-B 和2-B 的質(zhì)量高于對(duì)照組。干質(zhì)量地下部分中，配方1 的3 個(gè)濃度和配方2 的2-C 質(zhì)量均沒(méi)有超過(guò)對(duì)照組?？偢少|(zhì)量，除了1-B 和2-B外，其余均為超過(guò)對(duì)照組。

表5 水培48 d 后不同配方營(yíng)養(yǎng)液及營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)水培蘭嶼肉桂生長(zhǎng)量的影響Table 5 Biomass of C. kotoense seedlings with different nutrient solutions and different concentrations of formulations after 48 days of water planting

2.1.4 營(yíng)養(yǎng)液pH 和電導(dǎo)率 各組的營(yíng)養(yǎng)液pH 在水培48 d 期間無(wú)明顯的規(guī)律性，但每次測(cè)定時(shí)營(yíng)養(yǎng)液pH 都比調(diào)整pH 有所增大，呈堿性；各處理組的營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率變化總體趨勢(shì)大致都呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，且每次測(cè)定營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率時(shí)可見(jiàn)電導(dǎo)率比調(diào)整時(shí)有所下降。

如圖2 所示，水培過(guò)程中，1-A 的營(yíng)養(yǎng)液pH波動(dòng)較大的時(shí)間段在0～24 d，后趨于變化較為平穩(wěn)的狀態(tài)，在16 d 時(shí)達(dá)到峰值。1-B 和1-C 均在12 d 時(shí)達(dá)到峰值，1-B 也在40～48 d 時(shí)變化趨于穩(wěn)定。2-A 先呈波動(dòng)狀上升后又下降，2-B 總體變化趨勢(shì)為先增，在24 d 達(dá)到峰值又呈下降的趨勢(shì)。2-C 的總體變化趨勢(shì)為先增后降再增最后下降。

圖2 水培48 d 后不同配方營(yíng)養(yǎng)液及營(yíng)養(yǎng)液濃度處理下?tīng)I(yíng)養(yǎng)液pH 的變化Fig.2 pH of nutrient solutions with different nutrient solutions and different concentrations of formulations after 48 days of water planting

如圖3 所示，水培0 d 時(shí)剛添加營(yíng)養(yǎng)液時(shí)2-B濃度在幾個(gè)處理組里最高，為0.53 mS/cm。配方1中，1-B 和1-C 的電導(dǎo)率變化波動(dòng)較1-A 的大；配方2 中的3 個(gè)處理組在0～16 d 變化趨勢(shì)保持一致，測(cè)定的數(shù)值均值也較為接近。在48 d，各處理組的營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率都有了較為明顯的增高。除1-C外，各處理組均在32～36 d 時(shí)電導(dǎo)率達(dá)到最小值。

圖3 水培48 d 后不同配方營(yíng)養(yǎng)液及營(yíng)養(yǎng)液濃度處理下?tīng)I(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率的變化Fig.3 EC of nutrient solutions with different nutrient solutions and different concentrations of formulations after 48 days of water planting

2.2 不同栽培基質(zhì)對(duì)水培蘭嶼肉桂生長(zhǎng)的影響

2.2.1 根系生長(zhǎng) 使用陶粒作為栽培基質(zhì)對(duì)蘭嶼肉桂幼苗根系生長(zhǎng)效果最好。如表6 所示，處理組均使用配方2 的700 倍濃度處理并使用不同的栽培基質(zhì)，可以看到2-S-B 和2-T-B 處理組新根數(shù)目和最長(zhǎng)根系長(zhǎng)度不如2-B 的數(shù)目多，且明顯低于對(duì)照組CK（P＜0.01）。2-T-B 的新根數(shù)目要多于2-S-B，2-S-B 的最長(zhǎng)根系長(zhǎng)度要長(zhǎng)于2-T-B。這表明使用石塊和彩陶作為栽培基質(zhì)時(shí)，水培根系的生長(zhǎng)效果不如使用陶粒。

表6 水培48 d 后不同栽培基質(zhì)對(duì)水培蘭嶼肉桂根系生長(zhǎng)的影響Table 6 Root growth of C. kotoense seedlings with cultivating matrices after water planting 48 days

2.2.2 莖干和葉 總體而言，使用陶粒作為栽培基質(zhì)比石塊和彩陶更有利于水培蘭嶼肉桂幼苗莖干葉生長(zhǎng)。如表7 所示，處理組均使用配方2 的700 倍濃度處理并使用不同的栽培基質(zhì)，可以看到相比于0 d，48 d 時(shí)2-S-B 和2-T-B 處理組株高增幅都要大于CK，但低于2-B 的增幅。相比于石塊和彩陶，使用陶粒作為栽培基質(zhì)更有利于水培蘭嶼肉桂株高伸長(zhǎng)。使用彩陶作為栽培基質(zhì)的2-T-B成熟葉片在水培48 d 時(shí)略少于其他2 個(gè)處理組。2-S-B 和2-T-B 處理組新芽數(shù)都要低于CK 和2-B。

表7 水培48 d 后不同栽培基質(zhì)對(duì)水培蘭嶼肉桂莖干葉生長(zhǎng)的變化Table 7 Stem and leaves growth of C. kotoense seedlings with cultivating matrices at the beginning and after 48 days of water planting

2.2.3 生物量 使用陶粒作為栽培基質(zhì)對(duì)水培蘭嶼肉桂幼苗積累干物質(zhì)更有利，利于幼苗生長(zhǎng)，效果要優(yōu)于使用石塊和彩陶。如表8 所示，鮮質(zhì)量和干質(zhì)量中2-T-B 和2-S-B 的質(zhì)量均不如2-B，但2-S-B 地上部分質(zhì)量和總質(zhì)量要比2-T-B 的大，2-T-B 地下部分質(zhì)量則比2-S-B 的要大。在石塊和彩陶兩種基質(zhì)中，使用石塊作為栽培基質(zhì)對(duì)提高鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的地上部分質(zhì)量和總質(zhì)量效果更好，使用彩陶作為栽培基質(zhì)對(duì)提高鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的地下部分質(zhì)量效果更好。

表8 水培48 d 后不同栽培基質(zhì)對(duì)水培蘭嶼肉桂生物量的影響Table 8 Biomass of C. kotoense seedlings with cultivating matrices after 48 days of water planting

2.2.4 營(yíng)養(yǎng)液pH 和電導(dǎo)率 不同栽培基質(zhì)處理下?tīng)I(yíng)養(yǎng)液pH 隨著時(shí)間推移處于不斷波動(dòng)的狀態(tài)，沒(méi)有明顯規(guī)律性。如圖4 所示，2-S-B 在16 d 時(shí)pH達(dá)到峰值，2-T-B 的峰值在36 d 時(shí)，2-B 峰值在24 d 時(shí)且總體變化波動(dòng)較劇烈。

圖4 水培48 d 后不同栽培基質(zhì)處理下?tīng)I(yíng)養(yǎng)液pH 的變化Fig.4 pH of nutrient solutions with cultivating matrices after 48 days of water planting

不同栽培基質(zhì)的處理組均在32～36 d 時(shí)電導(dǎo)率有比較明顯下降，其余時(shí)間段變化沒(méi)有明顯規(guī)律性。如圖5 所示，2-S-B 在0-16d 總體變化趨較為平穩(wěn)，后期有緩慢下降后再有所上升，而2-T-B 則先下降后小幅度上升最后再緩慢下降。

圖5 水培48 d 后不同栽培基質(zhì)處理下?tīng)I(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率的變化Fig.5 EC of nutrient solutions with cultivating matrices after 48 days of water planting

3 結(jié)論與討論

水培法在促進(jìn)樹種繁殖和栽培方面已有一定研究和應(yīng)用[7-9]，本文應(yīng)用不同的營(yíng)養(yǎng)液配方及營(yíng)養(yǎng)液濃度，不同的栽培基質(zhì)探究上述因素對(duì)蘭嶼肉桂幼苗水培生長(zhǎng)的影響。其中，配方2 稀釋500倍處理下水培蘭嶼肉桂幼苗根系生長(zhǎng)效果最好，配方2 稀釋700 倍處理下莖干葉生長(zhǎng)效果總體最佳、生長(zhǎng)量最佳，配方2 稀釋900 倍處理下新芽萌發(fā)數(shù)目最多。總體而言使用配方2 進(jìn)行水培表現(xiàn)更好。各組營(yíng)養(yǎng)液pH 和電導(dǎo)率規(guī)律性不明顯。使用陶粒對(duì)促進(jìn)水培蘭嶼肉桂生長(zhǎng)明顯優(yōu)于石塊和彩陶。

綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，相對(duì)于對(duì)照組，2 個(gè)配方稀釋倍數(shù)500 倍和900 倍均能有效促進(jìn)根系生長(zhǎng)。配方1 營(yíng)養(yǎng)液稀釋900 倍時(shí)水培肉桂幼苗根系生長(zhǎng)最佳，配方2 營(yíng)養(yǎng)液稀釋500 倍時(shí)根系生長(zhǎng)效果最好。水培應(yīng)用配方1 對(duì)促進(jìn)植株增高更有效。各組的成熟葉片數(shù)在48 d 后相較于0 d 均有減少，這可能是水培過(guò)程中蘭嶼肉桂幼苗為適應(yīng)水培環(huán)境需要從外界獲取能量，但根系生長(zhǎng)跟不上獲取能量的速度，因而消耗老葉能量維持生長(zhǎng)。配方2 處理更有利于蘭嶼肉桂幼苗生長(zhǎng)量的積累。營(yíng)養(yǎng)液pH 和電導(dǎo)率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中波動(dòng)較大，各處理組表現(xiàn)均有所不同，營(yíng)養(yǎng)液pH 在實(shí)驗(yàn)后期變化趨于平緩。營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率反應(yīng)植株通過(guò)根系吸收養(yǎng)分和水分時(shí)與營(yíng)養(yǎng)液發(fā)生離子交換程度，一定程度上代表營(yíng)養(yǎng)液的營(yíng)養(yǎng)水平。張二震等[10]的研究表明營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率過(guò)低嚴(yán)重影響了苦苣Sonchussp.植株生長(zhǎng)從而影響其產(chǎn)量，部分較高濃度的處理組植株生長(zhǎng)仍比較健壯。另有研究表明，大量植物生長(zhǎng)所需的元素離子在偏酸性條件更容易被吸收，如含羞草Mimosa pudica在弱酸性的條件下生長(zhǎng)狀況最好[11]。本實(shí)驗(yàn)中水培蘭嶼肉桂各處理組電導(dǎo)率隨時(shí)間變化差異不大，大多在實(shí)驗(yàn)32～36 d 時(shí)達(dá)到電導(dǎo)率的最小值?？赡苡捎跔I(yíng)養(yǎng)液pH 在此時(shí)間段減小，促進(jìn)植物吸收營(yíng)養(yǎng)液中部分離子，導(dǎo)致電導(dǎo)率減小。另外植物在新陳代謝中可能也會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸，對(duì)營(yíng)養(yǎng)液pH 值和電導(dǎo)率產(chǎn)生影響，需要進(jìn)一步探討。

比較不同栽培基質(zhì)時(shí)，使用陶粒對(duì)促進(jìn)水培蘭嶼肉桂生長(zhǎng)明顯優(yōu)于石塊和彩陶，可能因?yàn)樘樟１砻嬗幸恍┛紫叮询B后也有很多縫隙，加上質(zhì)量相較于石塊和彩陶輕，有利于水培肉桂根系生長(zhǎng)和吸收營(yíng)養(yǎng)液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。相比之下，石塊和彩陶質(zhì)量較大，放置在定植籃堆疊后較為致密，沒(méi)有足夠的空間供蘭嶼肉桂幼苗生根和根系延伸。不同栽培基質(zhì)栽培下的肉桂幼苗營(yíng)養(yǎng)液pH波動(dòng)較大且沒(méi)有明顯的規(guī)律性，而電導(dǎo)率的變化則總體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。

另外，本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了水培基質(zhì)和容器中容易滋生大量雜藻，即使定期添加殺藻劑和清洗水培容器仍會(huì)有雜藻生長(zhǎng)。雜藻的存在可能會(huì)使植物代謝廢物增多，堆積在營(yíng)養(yǎng)液中并具有生理毒性，并可能誘發(fā)病菌大量繁衍，影響水培蘭嶼肉桂的生長(zhǎng)。而且這些有害物質(zhì)也可能會(huì)影響pH 和電導(dǎo)率測(cè)定時(shí)的準(zhǔn)確性。因此日后若投入實(shí)際生產(chǎn)，應(yīng)要不斷改進(jìn)配方和水培工藝，減少雜藻產(chǎn)生和有害物質(zhì)積累對(duì)水培蘭嶼肉桂的生長(zhǎng)影響。