切花红掌生产中替代花泥的基质研究

杨克彬,孟凡志,郭先锋

山东农业大学林学院,山东 泰安 271018

红掌(Anthurium adndraeanumHort.)为天南星科安祖花属的多年生草本植物[1]，原产于南美洲热带雨林，其花色鲜艳，花形奇特，观赏价值高，既盆栽观赏，又广泛应用于高档切花生产，目前已成为国际市场上产值仅次于热带兰的第二大宗热带花卉[2,3]。

关于红掌栽培基质的研究，国内外多集中于盆栽以及组培苗出瓶驯化时基质筛选以及混和基质的研究，例如，高雷等、梁金凤等、李美霞等和Libran等的研究[4-7]。然而对于切花红掌栽培基质的研究少有报道。切花红掌的生产实践则表明，若在切花栽培中采用混合基质，由于各基质孔径和孔隙度不同，长时间使用极易造成基质分层和含水量不均等问题，影响植株的生长发育。因此国内外多采用单一基质，主要为花泥，其结构疏松多孔，通气透水，保水保肥，不易破碎，以此为基质生产的红掌切花品质好、产量高。但近年来，花泥价格日趋昂贵，严重制约了红掌的规模化生产和继续发展。因此筛选适宜切花红掌栽培的经济型花泥替代基质，对于降低切花红掌生产成本、推动我国切花红掌的规模化生产具有非常重要的意义。

本研究以切花红掌品种‘热情’为试材，以花泥为对照，选择3种单一基质珍珠岩、陶粒和椰糠，研究不同基质对切花红掌生长发育的影响，以期筛选出适宜切花红掌生长的经济适用的花泥替代基质，为高效生产优质红掌切花提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于山东农业大学林学站改良型日光温室进行。供试植物材料为红掌切花品种‘热情’(Anthurium adndraeanum‘Tropical’)，定植于不同基质中，分别为花泥、珍珠岩、陶粒和椰糠，均购自泰安市。基质使用前均以清水淋洗并采用缓冲液调节至弱酸性。种植槽规格为6 m×1.2 m×30 cm(长×宽×高)，定植株行距为15 cm×30 cm。每基质3次重复。

除栽培基质外，温室内其它环境条件及管理方式一致。温度维持在25～29℃/17～20℃(昼/夜)；相对湿度为60～70%/80～90%(昼/夜)；白天光照强度控制在(650±100)μmol·m-2·s-1。采用荷兰安祖公司推荐的AB营养液配方，花泥、珍珠岩和陶粒每日滴灌两次，椰糠减半，每次2 min。

2015年2 月，待定植达16个月、品种的开花特性已经完全稳定后，进行各指标的测定。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 基质理化性质的测定 供试的4种基质中，花泥块边长为3～4 cm，珍珠岩粒径为3～5 mm，陶粒的粒径为0.8～1.0 cm，椰糠的纤维长为2.5～3.5 cm。基质的其它理化性质参数包括容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度、EC值和pH值，均采用连兆煌和李式军方法测定[8]，3次重复。

1.2.2 根系活力的测定 根系活力的测定采用TTC显色法[9]，剪取选定植株的少量根尖混匀后重复测定3次。

中国十多年来的研发投入增速（20%）、投入总量（世界第2）和投入强度（翻了一番）都十分引人注目，且目前中国研发投入的两大特点决定了研发投入总量仍具有很大的增长潜力：一是中国的研发强度只有2.12%（2017年），与很多创新型国家（地区）2.5%以上的水平差距较大，在GDP中高速增长的前提下，研发投入总量仍有很大增长空间；二是中国约75%的研发投入来自企业，这一比例超过市场经济高度发达的大多数西方国家（地区）。鉴于企业天然的逐利性，在企业研发投入占主体、企业平均研发投入强度还较低（不到2.8%）的情况下，中国研发投入增长的动能十分强劲。[2]

1.2.3 光合性能及叶绿素含量的测定 以选定植株的第1位功能叶(可采切佛焰苞下方的第1枚叶片，下同)为测定对象，采用CIRAS-2手提式光合测定仪测定净光合速率，于晴天8：00～16：00进行，每隔2 h测定1次，每片叶重复测定3次。叶绿素含量的测定采用乙醇法[10]。

1.2.4 植株生长发育指标的测定 各处理随机选择10株植株进行生长发育指标的测定，包括：

（1）株高指从基质表面到最高叶片叶柄顶端的距离[2]。

（2）叶片发育状况包括鲜重、干重及叶面积。叶鲜重采用直接称量法；叶干重则需于105℃杀青、80℃下烘至恒重后称重[9]；叶面积则由LI-3000C叶面积仪测定。

1.2.5 植株生物量的测定 各处理随机选定3株植株(要求带有两片成熟叶片和一支成熟可采切的花)测定地上部分和地下部分(包括气生根)的干重，测定方法同1.2.4，并分别计算生物总量和根冠比。

1.2.6 切花品质的测定 每个处理随机选取6支成熟切花测定佛焰苞和花茎的观赏品质。具体观测指标包括：

（1）佛焰苞的长度、宽度和色泽：长度指佛焰苞尖部至耳垂部的长度；宽度指佛焰苞最宽处的距离[11,12]；色泽采用Minolta CR300型色度计测定，每佛焰苞上均匀取3处位置测定，结果采用La*b*表示法。色泽的衡量由L、a*及饱和度决定：L代表亮度；a*代表红色与青绿色相比的程度，a*越大表示佛焰苞越红，而饱和度则由公式C=[(a*)2+(b*)2]0.5计算而获得[13-15]。

（3）切花花茎的鲜重和干重：分别指带花茎的佛焰苞鲜重和干重。测定方法同1.2.4。

1.2.7 切花产量的记录 记录2013年10月到2015年2月16个月之间不同基质种植池中的可采切切花支数，再由此计算出单位面积的平均年产量。

1.2.8 综合评价及数据处理 采用隶属函数法求出切花综合评价指标的隶属函数值：X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，其中X为测定值，Xmax为该指标测定的最大值，Xmin为该指标测定的最小值。将不同基质条件下，不同切花综合评价指标的隶属函数值进行累加，求其平均值，即为植株生长发育综合评价指数，其值越大，说明植株生长情况越好[17,18]。通过综合评价指数和基质成本，筛选出最适替代基质。

采用Microsoft Excel 2013软件对数据进行处理和绘图，采用SPSS 19.0(SPSS,Inc.)统计分析软件对数据进行差异显著性检验(LSD法，α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 基质理化性质分析

基质的容重在0.1～0.8 g·cm-3、总孔隙度为50～90%时，适宜植物生长[19]。表1显示，4种基质的通气性和涵养能力尽管各有差异，但其容重及总孔隙度却都在合理范围，因此能满足植物生长的需要。此外，切花红掌的适宜基质应为弱酸性至中性，EC值要求小于1000.00 μS·cm-1[1]，因此，4种基质的基础理化特性均符合要求。

表1 不同基质的物理化学性质Table 1 Physical and chemical characteristics of different substrates

2.2 不同基质中的植株根系活力

由表2可知，4种基质中植株的根系活力差异显著。其中，花泥中最强，为1.08 mg·g-1·h-1；珍珠岩中其次，为0.85 mg·g-1·h-1，较花泥中低0.2 mg·g-1·h-1；而椰糠中最差，仅为0.48 mg·g-1·h-1。

表2 不同基质中的红掌根系活力Table 2 Root activity of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.3 不同基质中的植株光合表现

根据图1可知，4种基质中红掌植株的Pn变化趋势一致，均呈单峰曲线。但根据其平均值，4种基质中植株的日均Pn差异显著，花泥中Pn最高，为5.61 μmol·m-2·s-1；珍珠岩次之，为5.09 μmol·m-2·s-1，但两者之间无显著差异；其它2种基质中的日均Pn值均未超过5.00 μmol·m-2·s-1，尤其是椰糠中Pn最低，仅为3.83 μmol·m-2·s-1。花泥和珍珠岩中叶片叶绿素含量显著高于其它基质，即叶绿素的显著性变化同日均Pn一致。这表明，叶片在花泥和珍珠岩中光合作用强，而叶绿素有助于植株进行光合作用。

表3 不同基质下的红掌叶片光合能力Table 3 Photosynthetic capacity of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.4 不同基质中的植株的生长发育

表4显示，不同基质中植株的株高和叶片生长状况差异显著。但花泥、珍珠岩和陶粒中，无论是植株株高、还是叶片生长指标，3种基质间均无显著性差异，且株高均超过100 cm、叶片鲜重均大于25 g、叶面积均大于750 cm2，均显著高于椰糠中相关指标。

表4 不同基质中的植株生长发育状况Table 4 Growth and development performance of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.5 不同基质中的植株生物量

由表5可知，就生物总量、地上部分和地下部分生物量而言，椰糠中最低，其次为陶粒，而花泥和珍珠岩中则均显著性地高，但两者中的相关指标也存在高低差异：生物总量方面，珍珠岩＞花泥，其中干重差异不显著；地下部分生物量方面，珍珠岩＞花泥，且差异显著；地上部分生物量方面，花泥＞珍珠岩，但无显著差异。这些差异性数据表明，在相同条件下，相对于陶粒和椰糠，花泥与珍珠岩中植株有有机营养物质积累较多，而且根冠比数据也表明这些有机营养物质被优先分配运输至地上部分。

表5 不同基质中红掌的生物量Table 5 The biomass of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.6 不同基质中的切花品质

2.6.1 佛焰苞品质 佛焰苞是红掌的主要观赏器官，其大小和色泽均是重要品质指标。根据表6，花泥和珍珠岩中佛焰苞大小显著大于其它两种基质，但两者之间无显著差异，其佛焰苞平均长度和宽度均超过了18.00 cm和13.50 cm；陶粒中佛焰苞大小其次；而椰糠中最小，例如其佛焰苞平均长度仅为13.15 cm，显著小于花泥和珍珠岩中的佛焰苞长度，分别小27.87%和27.67%。

根据表6还可知，佛焰苞色泽的3项关键指标(L、a*值和饱和度)在4种基质间的差异均不显著，说明不同基质对红掌佛焰苞亮度、红色值及红色饱和程度的影响甚微。

表6 不同基质中佛焰苞的观赏品质Table 6 Spathe quality of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.6.2 花茎品质 由表7可知，花茎长度方面，花泥、珍珠岩及陶粒间无显著性差异，却均显著性高于椰糠，例如珍珠岩中花茎平均长度高达93.12 cm，高于椰糠中25.55%；比较花茎的粗度、硬度及切花的鲜重、干重等4个品质指标，花泥和珍珠岩中差异不显著，但却显著性高于陶粒和椰糠中相应指标。综上可见，珍珠岩和花泥中佛焰苞和花茎品质优良。

表7 不同基质中的花茎品质Table 7 Peduncle quality of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.7 不同基质中的切花产量

图2比较了16个月内(2013.10～2015.2)4种基质中的切花产量。花泥中产量最高，为89.0支·m-2·a-1，其次为珍珠岩中，为84.6支·m-2·a-1，再次为陶粒中，为74.4支·m-2·a-1，椰糠中产量最低，为62.7支·m-2·a-1。其中，花泥和珍珠岩中产量差异不显著，显著高于其它2种基质。

图1 不同基质中的红掌的净光合速率日变化Fig.1 Pn dynamicis of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

图2 不同基质中的切花产量Fig.2 Flower yield of Anthurium andraeanum‘Tropical’in different substrates

2.8 综合评价

综合评价指数代表了植株在不同基质中生长发育的综合表现，可直观地表现基质是否适宜植株的生长以及适宜程度。综合评价结果显示，4种基质的综合评价指数分别为0.80、0.74、0.43和0.21，四者的关系为花泥＞珍珠岩≫陶粒≫椰糠。这也就意味着，与花泥相比，珍珠岩生产优质切花红掌的能力差别不大。生产上，花泥的原料成本约为800～1000元/m3，而珍珠岩的原料成本仅为150元/m3，因此，综合考虑生长发育表现及成本因素，珍珠岩是切花红掌的最适栽培基质。

3 讨论

长期以来，国内外切花红掌的生产主要采用花泥作为栽培基质。但面对经济成本的压力，寻求适宜的经济型替代基质成为切花红掌可持续发展的重要保障。红掌为附生型多年生花卉，作为切花栽培，其经济寿命长达6～8年[20]，因此，本研究中除花泥外，还选用了两种结构相对稳定、通气透水的无机基质，即珍珠岩和陶粒；此外，还选用了一种质地疏松、不易分解的有机基质椰糠。通过不同基质中各项生长发育指标的相互比较和综合评价，筛选出珍珠岩作为切花红掌栽培的花泥替代基质。该研究结果对于切花红掌栽培具有重要的理论指导价值和实践推广意义。

珍珠岩性质稳定，通透性及水汽平衡较好，且价格便宜，因此在园艺作物的无土栽培中广泛应用[21]，例如西红柿[22]和萝卜[23]，但在切花红掌生产中并不常见，仅近年来在国际知名红掌生产企业荷兰Anthura公司的小量试验中有应用。本研究结果表明，珍珠岩作为切花红掌的无土栽培基质，其栽培效果并不亚于传统基质花泥，并且其成本低廉，具备优良栽培基质的开发潜力，因此在切花红掌的栽培中具有重要推广前景。但是值得注意的一点是，切花红掌生长期较长，而珍珠岩经过几年的使用会逐渐风化，在使用中应注意保护和及时更新，避免影响其作用。

根据本研究结果，另外两种基质被淘汰。一种为椰糠，是一种用以园艺植物经济栽培和有机栽培的重要基质，具有低成本、环保特点，因此被越来越广泛地应用于替代基质研究[24,25]，曾在红掌栽培中有过应用或研究报道[2,14,15]，但是在本实验中却效果极差，可能是以下两方面原因导致植株发育不良。其一，红掌为肉质根喜排水良好的基质，而本研究中采用的椰糠，持水孔隙度过大，在相对统一肥水管理策略下，即便肥水减半，椰糠中水分容然易过度积聚，从而引发透气困难；其二，由于椰糠在使用过程中有大量离子释放以及肥料中的钾和钠等离子，导致基质中离子浓度(EC值)很高，即使定时清水冲洗，但依然会引起轻度的渗透逆境。此外，考虑到椰糠涵养能力高，我们在试验设计时采用了水肥减半处理，这也可能对营养元素的供应造成一定影响，但根据我们的观察，通透性差尤其是定植初期根系形成时，肥水集聚导致根系发育不良，应该是造成椰糠中生长发育障碍的主要原因。另一种为陶粒，同珍珠岩相似，也是一种结构稳定、通气透水、质轻价廉的无机基质，并且应用于多种花卉的无土栽培中[25]，在红掌栽培中虽未见有任何研究报道和实际应用，但考虑到其颗粒较之于珍珠岩更大、型体美观、且更不易分解变碎，可循环使用，因此本研究中将陶粒列为研究基质。但是由于其持水孔隙度过小，通气孔隙度相对较大，导致水肥略有不足，影响植株的生长发育。

此外，值得一提的是，本研究还首次建立了切花红掌生长发育的综合评价体系。虽然红掌切花产品的商业价值和生产价值主要取决于其佛焰苞及花茎质量、切花产量等指标[11]，但若采用单一指标[4]，则显然不够全面，不利于系统科学的综合评价。本文采用模糊数学中的隶属函数法，利用优选出的生长发育指标形成综合评级指数，为各基质中红掌的生长发育状况作出准确的综合评价，因此评价结果更加全面直观。

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