蝴蝶兰(Phalaenopsis aphrodite H.)因其花形奇特、花色艳丽、色泽丰富、花序整齐、花期长,素有“洋兰皇后”的美称,是目前世界上销售量最大的兰花品种,每年全球消费量已超过2.8亿株^[1]。蝴蝶兰也是江苏省目前产销量第一的盆栽花卉,据测算年产量已接近700万株,销售量近800万株^[2]。采用大规模工厂化栽培是蝴蝶兰产业迅速发展的决定性因素之一,而栽培过程主要围绕栽培基质和矿质营养进行,这两者是影响蝴蝶兰生长发育的关键因子^[3]。因此,栽培基质和肥水管理措施是蝴蝶兰相关研究的重要内容。

目前我国蝴蝶兰生产中多以水苔作为基质,其保水保肥性佳,可塑性强,便于组合盆栽,使用前经过消毒,一般无病虫害及杂草问题^[4]。但在实际生产中存在诸多弊端,如水苔的持水性较强,易酸化腐败,不利于根系发育;水苔供应短缺,价格连年攀升,而品质却参差不齐;水苔资源过度开采,对自然环境破坏大,造成资源枯竭;水苔基质不适于机械上盆操作和潮汐灌溉等^[5]。因此,寻找适合蝴蝶兰生理特性、便于生产操作、具有成本优势、适宜大规模商业应用的替代水苔基质成为当前国内蝴蝶兰生产中亟待解决的问题。近年来,国内外逐渐开始采用泥炭、椰壳、树皮、蔗渣、椰糠等单一或复合基质进行蝴蝶兰栽培生产^[6]。

不同花卉都具有特定的养分需求量与需求高峰期,合理施肥可以使植株生长健壮,枝叶茂盛,营养物质积累充分,提高花卉质量^[7]。缓释肥是一种通过养分的化学复合和物理作用,使有效养分随时间推移缓慢释放的肥料,具有肥效期长、利用率高、省时省工、环境友好等优点,对植物的生长、开花与成花品质有显著的促进作用,并且能够有效改善土壤理化性质,调节养分供应与吸收,是花卉产业中肥料研究的重要方向之一^[8]。目前蝴蝶兰的生产栽培主要选用易溶速效肥料,对缓释肥的种类、施用方法、施用效果与需肥规律等研究还较少。

本试验设置了不同基质材料(树皮、椰壳、泥炭、水苔)的不同处理组合,同时采用水溶肥、盆面缓释肥及水溶肥结合盆面缓释肥等不同施肥管理模式,分析不同处理下蝴蝶兰各项栽培性状指标差异,旨在筛选出替代或部分替代水苔的新型基质配比和最佳施肥方案,为蝴蝶兰生产应用提供技术支撑。

试验于2021年9月—2022年4月在江苏(南京)现代农业(花卉)科技综合示范基地玻璃温室进行。供试品种为蝴蝶兰品种富乐夕阳,来自江宁台创园南京林语花海花卉有限公司,挑选生长健壮、大小以及生长势基本一致的5.66 cm杯苗。栽培盆钵为硬杯透明塑料花盆,直径9 cm,高7.5 cm。供试基质有水苔(智利进口),粗椰壳(印度进口),泥炭(20~40 mm),树皮(9~12 mm)。供试肥料采用Peters花多多水溶肥花多多1号(N 20%、P₂O₅ 20%、K₂O 20%)与Osmocote奥绿肥315S号(N 15%、P₂O₅ 9%、K₂O 12%、2MGO、TE)。

采用栽培基质和施肥模式双因素随机区组试验,5种基质,3种施肥模式,共15个处理(表1),每处理20盆,3次重复。基质配方(体积比)为,1/2椰壳+1/2水苔(Z1),1/2椰壳+1/2泥炭(Z2),1/2树皮+1/2水苔(Z3),1/2树皮+1/2泥炭(Z4),水苔(Z5)。肥水管理模式为F1,花多多1号,EC值0.8~1.2 mS·cm^-1,1次肥1次水,见干即浇肥水;F2,奥绿肥315S号缓释肥,2 g·盆^-1,见干即浇清水;F3,花多多1号+奥绿肥315S号缓释肥(2 g·盆^-1),1次肥1次水,见干即浇肥水。

换盆前,水苔、树皮、粗椰壳等基质清水浸泡0.5 h,晾后备用,水苔以挤捏不出水为宜。2021年9月6日换盆,换盆时先垫少量基质于盆底,再用基质将根系包住,定植于盆中央,基质适度压紧,种植深度以根茎部与基质表面齐平为宜,基质面宜低于盆口约1.8 cm。

换盆后,不须浇水,以免烂根。换盆后新根未长出时,不可施肥,约1个月后,开始肥水试验。适宜温度22~30 ℃,湿度65%~75%,光照强度10 000~20 000 lx。其他管理措施同常规管理。

2022年3月29日,测定叶片数、叶展幅、倒二叶叶面积(长×宽×0.825,粗略计算叶片面积)、叶厚、根数、根长与根粗等指标;利用SPAD-502便携式叶绿素仪测定叶绿素相对含量。

利用Excel 软件和DPS 7.05统计软件对数据进行统计分析,采用Duncan新复极差法(5%显著水平)进行方差分析和多重比较。

由表2可知,不同栽培基质对蝴蝶兰叶片生长有显著影响。在Z5与Z2基质处理中,蝴蝶兰新生叶片数分别为2.98张和2.96张,显著高于Z3和Z4基质,与Z1基质(2.88张)之间差异不显著。Z2基质中叶展幅、叶面积和叶片厚度分别为30.33 cm、102.25 cm²和2.20 mm,均显著高于其他基质处理。Z4基质中的新生叶片数(2.53张)、叶展幅(28.02 cm)、叶面积(87.81 cm²)和叶片厚度(1.96 mm)均为最小。

由表3可看出,不同施肥模式下,蝴蝶兰叶片生长有显著差异。F3施肥模式下植株新生叶片数最多,为3.24张,其次为F2施肥模式(2.93张),F1施肥模式下新生叶片数最少,仅2.27张,3种施肥模式之间差异显著。F3和F2施肥模式下叶展幅分别为29.56 cm和29.49 cm,两者之间差异不显著,但与F1(27.10 cm)差异显著。F3施肥模式下叶片最厚,为2.19 mm,显著高于其他两种施肥模式;F2和F1施肥模式之间差异不显著。3种施肥模式对蝴蝶兰的叶面积影响差异不显著。

不同处理组合对蝴蝶兰叶片特征的影响显著(表4)。Z5F3、Z1F3与Z2F3三种处理蝴蝶兰的新生叶片数分别为3.44张、3.43张和3.41张,显著高于其他各处理;Z4F1处理下蝴蝶兰新生叶片数最少,为1.97张。Z2F2和Z2F3处理的叶展幅最高,分别为31.97 cm和30.71 cm,与其他处理间差异显著;Z1F1处理的叶展幅最小(26.01 cm)。Z2F2处理蝴蝶兰的叶面积最高,为104.93 cm²,与Z2F1(100.98 cm²)、Z2F3(100.83 cm²)和Z5F1(100.59 cm²)3个处理之间差异不显著,但显著高于其他处理;Z4F1处理下蝴蝶兰的叶面积为79.30 cm²,显著低于其他各处理。Z2F3处理蝴蝶兰的叶片最厚,为2.30 mm,其次为Z1F3、Z3F3与Z5F3处理;Z4F1处理叶片厚度显著低于其他处理,为1.79 mm。

由表2可看出,Z3基质根长最长,为22.26 cm,其次为Z2(22.19 cm)、Z5(21.87 cm)和Z1(21.27 cm),这4种基质处理间根长差异不显著,但均显著高于Z4基质(18.53 cm)。从根粗来看,Z1(6.07 mm)>Z5(5.98 mm)>Z2(5.85 mm)>Z3(5.73 mm)>Z4(5.21 mm),Z1与Z5基质之间差异不显著,但显著高于其他各基质处理。Z2基质中根数最多,为20.70 条,其次为Z5(20.26条),这两种基质处理的根数显著高于Z4基质(18.59 条),但与其他基质处理间差异不显著。

F1施肥模式下蝴蝶兰的根长最长,为24.38 cm,显著高于F2(20.40 cm)和F3(18.88 cm)施肥模式,F2和F3施肥模式间根长差异不显著。从根粗来看,F2(5.79 mm)>F3(5.77 mm)>F1(5.75 mm),但不同施肥模式对根粗影响不显著。从根数来看,F3施肥模式下根数最多,为20.73条,其次为F2施肥模式下的19.82条,F1施肥模式下根数最低,为18.98条;F3与F1根数差异显著,其余处理间差异不显著。

在不同组合处理下,蝴蝶兰根系发育存在显著差异(表4)。Z5F1处理根长最长,为27.77 cm,与Z3F1、Z1F1、Z2F2、Z2F1处理差异不显著,但显著高于其他各处理;Z4F3处理根长最短,为16.94 cm。从根粗来看,在Z5F2、Z1F2、Z2F1与Z1F1四种处理条件下,蝴蝶兰的根系显著最粗,分别为6.14、6.14、6.12与6.11 mm;在Z4F1与Z4F2处理条件下,蝴蝶兰根粗分别为5.14和5.07 mm,显著低于其他各处理。Z2F3处理的根数最多,为22.67条,显著高于Z3F1、Z1F1、Z2F1、Z4F1和Z4F2,而与其他处理间差异不显著;Z4F2处理的蝴蝶兰根数最少,为17.44条。

不同栽培基质对蝴蝶兰叶绿素相对含量有显著影响(图1中A)。Z5基质中蝴蝶兰叶绿素相对含量(SPAD)最高,为68.76,与Z3基质(66.69)差异不显著,但显著高于Z2(63.55)、Z4(59.37)和Z1(56.86)处理;Z1和Z4基质处理的叶绿素相对含量显著最低,但二者间差异不显著。

3种施肥模式下蝴蝶兰叶绿素相对含量差异显著(图1中B)。F3施肥模式下的叶绿素相对含量显著最高,为72.82;其次是F2施肥模式,叶绿素相对含量为65.49;F1施肥模式下的叶绿素相对含量显著最低,为50.82。

Z5F3与Z3F3处理下,蝴蝶兰叶绿素相对含量分别为80.58和79.41,与Z2F3处理(76.30)差异不显著,但显著高于其他各处理;Z1F1处理叶绿素相对含量最低,为45.95(表4)。

蝴蝶兰为肉质气生根,要求基质具有疏松、透气且保水保肥能力强等特性。蝴蝶兰栽培研究中主要采用水苔、泥炭、椰壳与树皮基质,这几种基质间存在互补性。水苔保水保肥性最好,但透气性不佳;泥炭具有良好的保水保肥性,透气性优于水苔,但不如椰壳与树皮;树皮透气性最好,但保水保肥能力差;椰壳具有较强的保水保肥性、适宜的排水性,其透气性仅次于树皮,但比树皮具有更多的养分^[9]。部分研究者探讨了不同基质配比效果,认为在基质种类与配比比例适宜的情况下,复合基质的理化性质会优于水苔基质,更适用于蝴蝶兰栽培^[10-11]。本试验结果显示,在1/2椰壳+1/2泥炭(Z2)基质处理中,蝴蝶兰叶片生长效果最好,叶展幅、叶面积与叶片厚度等指标均为最高,新生叶片数处于显著最高水平,叶绿素相对含量仅次于对照水苔(Z5)基质和1/2树皮+1/2水苔(Z3);根系发育情况较好,根数最多,根长处于显著最高水平,根系较粗。对照Z5水苔基质的栽培效果仅次于Z2处理,Z5处理虽叶绿素相对含量显著最高,根系发育状况较好,但叶展幅、叶面积与叶片厚度均显著低于Z2基质处理。目测结果也显示,Z2基质中蝴蝶兰的生长状况最佳,植株健壮,株形丰满,叶色浓绿,根系发达。可见Z2基质对蝴蝶兰植株的栽培效果最好,尤其对叶片生长的作用最为显著。这可能是因为椰壳与泥炭以1∶1体积比混合的基质能够综合泥炭与椰壳的优势,相对于纯水苔基质,既具有良好的保水保肥性,又增强了透气性与排水性,能够有效促进根系对水分、养分与氧气的吸收利用,利于植株生长发育。并且,椰壳含有较多的矿质元素,尤其钾、钙、镁等离子含量较高,对蝴蝶兰的叶片生长具有重要意义^[12]。除此之外,本研究还发现蝴蝶兰在Z4(1/2树皮+1/2泥炭)基质中生长发育情况最差,所测栽培性状指标均最低,说明树皮与泥炭以1∶1体积比混合基质的透气性虽显著提高,但保水保肥性太差,难以满足生长期蝴蝶兰水分与养分供给,不适合作为蝴蝶兰栽培基质。但是,有研究表明,树皮与泥炭的组合基质在蝴蝶兰叶片生长效果、根系发育情况与植株品质等方面均显著优于水苔基质^[13-14]。而本研究却得到相反的结论,可能是树皮与泥炭的混合比例,基质材料的来源、规格以及不同品种的生长特性不同导致。

目前蝴蝶兰生产栽培中主要施用速效水溶肥,其养分均衡,肥效快,能够短时间内解决植物快速生长期的营养需求,但同时也存在速效强,用量不当可能导致烧苗,难以在基质中长期保存以及价格较高等问题^[15]。适当增施缓释肥可以实现缓慢的营养释放,延长营养供应的时间,同时减少施肥次数,提高肥料利用率,促进植物生长发育^[16]。曹冰东等^[17] 在研究中发现,缓释肥在扶桑花生长量、叶绿素、叶面积和花径等方面的作用相较于速效肥有明显优势;龙江等^[18] 认为,适宜种类的缓释肥能显著提高香石竹的各项观赏性状指标,施肥效果优于常规施肥;张佳霞等^[19] 在蝴蝶兰缓释肥应用试验中发现缓释肥对蝴蝶兰的营养生长与成花品质均有显著的促进作用。从本试验结果可以看出,单施缓释肥(F2)的蝴蝶兰整体表现优于单施水溶肥(F1),表现为新生叶片数多,叶展幅和叶面积较大,叶色较绿,根数较多。由此可见,缓释肥对蝴蝶兰叶片生长及根系促发有重要影响,对蝴蝶兰整体生长发育的促进作用优于水溶肥,这与前人研究结果一致,主要由于缓释肥肥料包膜能够起到保护作用,减少养分流失,提高肥料利用率;并且缓释肥肥效长,能够保障肥料持续供应,使植株有效充分地利用养分^[17⇓-19]。缓释肥与水溶肥搭配施用的效果更佳,蝴蝶兰在水溶肥结合缓释肥施肥模式下(F3),新生叶片数、叶展幅、叶片厚度、叶绿素含量与根数等指标都高于单施缓释肥与单施水溶肥的处理。这可能是由于缓释肥在初期养分释放的速率较慢,一定浓度的速效水溶肥能够及时有效弥补植株对养分的吸收,保证良好的供肥状态。但在根长方面,单施水溶肥的效果显著优于其他处理;在叶面积与根粗方面,三种施肥模式的差异不显著。这种结果差异可能与缓释肥的施用部位、释放期、施用量及植物生长特性等因素有关,还需结合植物生长规律、需肥规律及肥料释放规律等进一步验证。

栽培基质与肥水条件之间存在交互作用,不同栽培基质会影响根系对水分与矿质营养的吸收,因此,要综合考虑不同基质与肥水管理条件下蝴蝶兰的各项栽培性状指标^[20]。结果显示,所测的8项指标中,Z2F3处理下有7项指标处于最高梯队,Z5F3处理有5项指标处于最高梯队,Z2F3处理的叶展幅和叶面积显著高于Z5F3处理,其他各项指标在两处理间的差异不显著;Z4F1处理的各项指标均处于低水平状态。由此可见,采用椰壳与泥炭以1∶1体积比混合基质同时施用缓释肥结合水溶肥的处理对蝴蝶兰生长发育的作用最为显著,是蝴蝶兰栽培应用的最佳栽培基质与施肥模式组合,其次为采用水苔基质同时施用缓释肥结合水溶肥的处理组合,栽培效果最差的是采用树皮与泥炭以1∶1体积比混合基质同时施用水溶肥的处理组合。

综合以上结果,栽培基质配比与施肥模式对蝴蝶兰的生长发育有重要影响。椰壳与泥炭以1∶1体积比混合的复合基质能够显著促进蝴蝶兰生长发育,其栽培效果优于水苔与其他复合基质处理,且基质再生性强,生态环保,大大降低生产成本,可部分代替水苔在蝴蝶兰生产中应用;缓释肥在蝴蝶兰栽培中的应用效果显著,对植株整体生长发育有显著促进作用,并且搭配适宜浓度的速效水溶肥能够显著增强肥效,适宜在蝴蝶兰基质栽培上推广使用。