不同營(yíng)養(yǎng)液配方對(duì)水培白蝴蝶合果芋的影響

過(guò) 聰，關(guān) 偉，曾祥國(guó)，韓永超，張慶華，王健蓉，向發(fā)云

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，武漢 430064）

白蝴蝶合果芋（Syngonium podophyllum cv.White Butterfly）又名銀白合果芋，屬天南星科合果芋屬，原產(chǎn)熱帶美洲。該品種株型矮小，葉色、葉形趣味性強(qiáng)，對(duì)甲醛、氨氣等氣體有很強(qiáng)的吸收能力，是典型的室內(nèi)觀葉植物［1，2］。白蝴蝶合果芋從苗齡起即可用于室內(nèi)觀賞栽培，一般觀賞高度為8 cm 左右，室內(nèi)應(yīng)用形式多樣，常見(jiàn)于桌面擺放和室內(nèi)幕墻綠化［3，4］。水培植物是一種清潔衛(wèi)生、節(jié)省空間、環(huán)保無(wú)污染的室內(nèi)養(yǎng)殖方式［5，6］。添加營(yíng)養(yǎng)液能滿足植物所需養(yǎng)分，進(jìn)一步提升水培效果，延長(zhǎng)觀賞期，是水培植物的關(guān)鍵。不同植物對(duì)水培營(yíng)養(yǎng)的配方要求不同，白蝴蝶合果芋在水培過(guò)程中常出現(xiàn)原有根系發(fā)黃掉落、葉片枯萎、停滯生長(zhǎng)，篩選適合白蝴蝶合果芋水培觀賞的營(yíng)養(yǎng)液配方對(duì)指導(dǎo)白蝴蝶合果芋室內(nèi)水培具有實(shí)際意義。通用型營(yíng)養(yǎng)液配方是前人多次試驗(yàn)的成果，是目前許多植物專用營(yíng)養(yǎng)液的改良基礎(chǔ)。如改良Hoagland 配方是由Hoagland 等［7］在1933 年開(kāi)發(fā)的水培營(yíng)養(yǎng)液配方［8］基礎(chǔ)上修訂形成，被廣泛應(yīng)用于各種植物的無(wú)土栽培試驗(yàn)中，是一種經(jīng)典配方；日本園試配方由日本興津園藝試驗(yàn)場(chǎng)開(kāi)發(fā)提出，適用于多種蔬菜作物，是一種通用配方［9］。隨著水培技術(shù)的完善和無(wú)土栽培設(shè)施的不斷完善，營(yíng)養(yǎng)液在各種觀賞植物中的改良與應(yīng)用至今仍然是研究熱點(diǎn)。研究顯示，改良Hoagland 配方下生長(zhǎng)的觀葉植物具有更大的干物質(zhì)積累［10］，北方地區(qū)溫室環(huán)境下使用觀葉植物通用營(yíng)養(yǎng)液配方的廣東萬(wàn)年青在葉色、葉長(zhǎng)、根系生長(zhǎng)、葉綠素含量和可溶性糖含量等指標(biāo)上較其他傳統(tǒng)配方表現(xiàn)更好［11］。而某些營(yíng)養(yǎng)液配方的低倍數(shù)稀釋液對(duì)部分觀葉植物的水培效果比原濃度溶液更好［12-14］。在水培條件下，合果芋屬植物去除有害氣體的能力有效提升［15］，水培的合果芋還有利于去除水體中的重金屬和有機(jī)化學(xué)物質(zhì)污染［16，17］。白蝴蝶合果芋組培后直接用于水培種植能節(jié)省中間成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前，常用水培營(yíng)養(yǎng)液由于專一性差，對(duì)白蝴蝶合果芋的生長(zhǎng)促進(jìn)作用不明顯。植物對(duì)大量和中量元素需求最大，以大中量元素為重點(diǎn)，開(kāi)發(fā)適合白蝴蝶合果芋組培苗的營(yíng)養(yǎng)液配方，將有利于開(kāi)發(fā)新的白蝴蝶合果芋水培產(chǎn)品，縮短其組培苗市場(chǎng)投放進(jìn)程。本研究分析比較了不同營(yíng)養(yǎng)液配方下白蝴蝶合果芋根系、株型和水培溶液的差異，以期篩選出更適合白蝴蝶合果芋組培苗水培生長(zhǎng)的大中量元素配方，為合果芋組培后直接出苗水培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

從生根培養(yǎng)基培養(yǎng)出來(lái)的白蝴蝶合果芋組培苗中選擇生長(zhǎng)健康、無(wú)病蟲(chóng)害且長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的植株，在流水下用軟毛刷將供試植株根部刷洗干凈，去除老根、爛根、病根，再將植株放入裝有少許清水的干凈培養(yǎng)瓶中靜置，期間每天給培養(yǎng)瓶換一次水。3 d后采用供試植株進(jìn)行水培試驗(yàn)。

試驗(yàn)中使用的四水硝酸鈣、硝酸鉀、磷酸二氫銨、七水硫酸鎂、磷酸二氫鉀、硝酸銨和硫酸鉀等化學(xué)藥品均為化學(xué)分析純。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

大中量元素水培營(yíng)養(yǎng)液選擇改良Hoagland 配方、日本園試配方、山崎三葉芹配方、華南農(nóng)大葉菜B 配方、觀葉植物通用配方5 種常見(jiàn)配方以及湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所自行調(diào)制植物營(yíng)養(yǎng)液配方，另設(shè)有清水對(duì)照（CK），各配方大中量元素含量如表1 所示。每個(gè)處理設(shè)6 個(gè)生物學(xué)重復(fù)。試驗(yàn)在室溫為26～28 ℃、相對(duì)濕度為70% 左右的室內(nèi)進(jìn)行。

觀察記錄7 種水培處理下白蝴蝶合果芋生長(zhǎng)情況和水培溶液的變化，進(jìn)而篩選出更適合用于白蝴蝶合果芋在組培后水培養(yǎng)殖的營(yíng)養(yǎng)液配方。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

試驗(yàn)中供試植株測(cè)定的生長(zhǎng)指標(biāo)項(xiàng)目包括8項(xiàng)，分別為最長(zhǎng)不定根根長(zhǎng)、長(zhǎng)于1.0 cm 的不定根數(shù)量、不定根上長(zhǎng)出的長(zhǎng)于0.5 cm 的側(cè)根數(shù)量、株高、冠幅、最大葉片葉長(zhǎng)、最大葉片葉寬、完全展開(kāi)葉片數(shù)；溶液測(cè)定的指標(biāo)項(xiàng)目包括3 項(xiàng)，分別為溶液的pH、電導(dǎo)率和植株耗水量。其中，大于1.0 cm 的不定根根數(shù)、大于0.5 cm 的側(cè)根根數(shù)以及完全展開(kāi)葉片數(shù)由人工計(jì)數(shù)；最長(zhǎng)不定根根長(zhǎng)、株高、冠幅采用30 cm 直尺測(cè)量；最大葉片葉長(zhǎng)和最大葉片葉寬采用得力高精度電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量；溶液的pH采用梅特勒-托利多FG2 便攜式pH 計(jì)（梅特勒-托利多，上海）檢測(cè)；溶液電導(dǎo)率采用梅特勒-托利多FG3 便攜式電導(dǎo)率儀（梅特勒-托利多，上海）檢測(cè)；植株耗水量采用50 mL 量筒測(cè)量前后數(shù)據(jù)后計(jì)算獲得。

表1 各營(yíng)養(yǎng)液配方成分含量 （單位：mg/L）

試驗(yàn)過(guò)程中每5 d 測(cè)量1 次各配方組合中供試植株的各個(gè)指標(biāo)數(shù)值，計(jì)算平均值與均值的標(biāo)準(zhǔn)誤；試驗(yàn)第n 天較試驗(yàn)前（第0 天）的供試植株生長(zhǎng)指標(biāo)增長(zhǎng)率，計(jì)算公式：

增長(zhǎng)率=（第n 天測(cè)量值-第0 天初始值）/第0天初始值×100%。

利用SPSS 數(shù)據(jù)分析軟件分析所測(cè)數(shù)據(jù)，各數(shù)據(jù)分組經(jīng)過(guò)正態(tài)分布檢測(cè)與方差齊性檢測(cè)后，進(jìn)行方差分析與多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 白蝴蝶合果芋不同指標(biāo)間的相關(guān)性

對(duì)白蝴蝶合果芋的根系、株型及溶液各性狀及檢測(cè)時(shí)間和處理之間進(jìn)行相關(guān)性分析，其中連續(xù)型數(shù)據(jù)間相關(guān)性用Pearson 相關(guān)系數(shù)，處理與各性狀指標(biāo)間的相關(guān)性使用Kendall 相關(guān)系數(shù)，時(shí)間與各性狀指標(biāo)間的相關(guān)性使用Spearman 相關(guān)系數(shù)。各性狀指標(biāo)相關(guān)性如表2 所示。各性狀指標(biāo)均與水培時(shí)間有顯著或極顯著相關(guān)性，其中僅與溶液pH 表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，與其他指標(biāo)均表現(xiàn)為正相關(guān)；與處理極顯著相關(guān)的性狀指標(biāo)有最大葉片的葉長(zhǎng)和葉寬及溶液pH 和電導(dǎo)率，與處理顯著相關(guān)的性狀指標(biāo)有不定根數(shù)、側(cè)根數(shù)及株高，而最長(zhǎng)不定根根長(zhǎng)、冠幅、展葉數(shù)及植株耗水量與處理間無(wú)顯著相關(guān)；相關(guān)性最高的是最大葉片葉長(zhǎng)與葉寬，相關(guān)系數(shù)為0.771。白蝴蝶合果芋根系與株型各性狀指標(biāo)之間均表現(xiàn)出顯著或極顯著相關(guān)性，說(shuō)明白蝴蝶合果芋在水培過(guò)程中根系與株型的發(fā)育基本一致。

表2 各性狀指標(biāo)間的相關(guān)性分析

2.2 不同配方下白蝴蝶合果芋的根系生長(zhǎng)

經(jīng)過(guò)30 d 水培生長(zhǎng)，白蝴蝶合果芋不定根有所伸長(zhǎng)，且有新的不定根長(zhǎng)出，側(cè)根增加明顯（表3）。方差分析結(jié)果表明，白蝴蝶合果芋最長(zhǎng)不定根增長(zhǎng)幅度較小，在水培第30 天時(shí)，除T3 處理與CK 外，其他各處理配方均未出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)；除T2、T5 處理外，其他處理的白蝴蝶合果芋不定根根數(shù)有顯著增加，在水培第30 天時(shí)，T1、T3、T4、T6 處理的增長(zhǎng)率均在100% 以上，CK 處理的不定根數(shù)增長(zhǎng)率為50%。不定根數(shù)的顯著增長(zhǎng)主要出現(xiàn)在水培第20～30 天，其中T6 處理在第10 天不定根數(shù)顯著增加，而增加率最高的是T3、T4 處理，第30 天時(shí)不定根數(shù)分別增加177%、182%。

白蝴蝶合果芋組培苗水培之前均沒(méi)有明顯側(cè)根出現(xiàn)，而經(jīng)過(guò)水培后，各配方下植株均不同程度出現(xiàn)側(cè)根生長(zhǎng)跡象。第30 天時(shí)，側(cè)根最多的為T6 處理，該配方下植株從水培第10 天開(kāi)始側(cè)根數(shù)顯著增加，第30 天時(shí)每個(gè)植株平均有21.5 條側(cè)根出現(xiàn)，而此時(shí)對(duì)照還處于每個(gè)植株平均有1.8 條側(cè)根的水平。促進(jìn)側(cè)根生長(zhǎng)的其次為T3 處理，其側(cè)根數(shù)在水培第20 天時(shí)顯著增加。

2.3 不同配方下白蝴蝶合果芋的株型生長(zhǎng)

不同處理配方下的白蝴蝶合果芋在株高上沒(méi)有顯著差異（圖1a）。白蝴蝶合果芋從開(kāi)始水培到水培第30 天之間株高處于相對(duì)穩(wěn)定緩慢增長(zhǎng)，第30天時(shí)白蝴蝶合果芋平均增長(zhǎng)率為11.4%，其中清水對(duì)照增長(zhǎng)5.8%，T4 處理下的植株幾乎沒(méi)有變化，而T5 處理下的植株株高增長(zhǎng)最多，達(dá)22.2%。

表3 各處理下白蝴蝶合果芋根系指標(biāo)變化趨勢(shì)及多重比較結(jié)果

各處理的白蝴蝶合果芋冠幅變化不一。經(jīng)過(guò)30 d 培養(yǎng)，植株總體表現(xiàn)為冠幅明顯增加，平均增長(zhǎng)率達(dá)62.7%，T1 增長(zhǎng)率最高，為103.2%，但組內(nèi)個(gè)體間差異較大。方差分析與多重比較結(jié)果顯示，除T5處理冠幅無(wú)顯著變化外，T1、T2、T3、T4、T6 和CK 處理前后冠幅增長(zhǎng)顯著，其中T3 和T6 處理白蝴蝶合果芋最為明顯（圖1b）。

經(jīng)30 d 水培后最大葉片的葉長(zhǎng)平均增長(zhǎng)33.5%，葉寬增長(zhǎng)25.1%，葉寬相對(duì)于葉長(zhǎng)變化較小。其中，T2 和T4 處理植株的葉長(zhǎng)、T1 和T6 處理的葉寬增長(zhǎng)均達(dá)到40% 以上。方差分析與多重比較結(jié)果顯示，CK 葉長(zhǎng)僅在第30 天時(shí)出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)，T1處理葉長(zhǎng)增長(zhǎng)不顯著，T6 處理葉片葉長(zhǎng)增長(zhǎng)最為顯著（圖1c）。CK、T3、T4 處理的葉寬均沒(méi)有顯著變化，而T1、T2、T5 和T6 處理的葉片葉寬均表現(xiàn)出顯著增長(zhǎng)，增長(zhǎng)基本出現(xiàn)在第25 天左右，其中T6 處理的葉寬在第20 天時(shí)出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)，且第25 天時(shí)較第20 天時(shí)增長(zhǎng)顯著（圖1d）。

經(jīng)過(guò)30 d 的培養(yǎng)，白蝴蝶合果芋絕大部分有新葉展出。第30 天時(shí)展葉數(shù)較第0 天時(shí)平均增長(zhǎng)71.2%，其中T1、T2 處理新葉展開(kāi)數(shù)增加不顯著，T3、T4、T5、T6 處理與CK 均較培養(yǎng)前展葉數(shù)有顯著增加，且新葉出現(xiàn)時(shí)間以第20～30 天時(shí)為主，其中T4 處理展葉數(shù)增加最顯著（圖1e）。

2.4 不同配方營(yíng)養(yǎng)液溶液的平衡能力與植株耗水量

由表4 可知，除CK 的初始溶液為中性以外，其他各處理溶液初始pH 均在5.5 以下，呈弱酸性，各溶液初始pH 從大到小依次為CK、T1、T4、T6、T2、T5、T3，30 d 內(nèi)，CK 的pH 的變化起伏不定，添加了營(yíng)養(yǎng)液的處理均表現(xiàn)出顯著酸化趨勢(shì)，明顯的酸化主要從水培第10 天開(kāi)始出現(xiàn)，除T1 外，其他各處理營(yíng)養(yǎng)液均從5.0 以上降至5.0 以下，第30 天時(shí)各處理液pH 除T1 維持在4.23 左右，其他處理均在4.0以下。

各處理溶液初始電導(dǎo)率從小到大依次為CK、T4、T5、T3、T1、T2、T6，其中CK 為清水對(duì)照，電導(dǎo)率最低，T3、T4、T5 處理電導(dǎo)率均在1 500 μS/cm 左右，T1、T2、T6 處理液的電導(dǎo)率均在2 200 μS/cm 以上。除T6 處理外，30 d 內(nèi)各處理營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率基本表現(xiàn)為先降低后升高，第30 天時(shí)有所回降的變化趨勢(shì)。

圖1 各處理下白蝴蝶合果芋株型相關(guān)性狀變化趨勢(shì)及多重比較結(jié)果

白蝴蝶合果芋在30 d 內(nèi)的總耗水量平均為41.7 mL，各處理平均總耗水量從高到低依次為T3、T2、T4、CK、T1、T5、T6，其中T3 處理平均總耗水量為48.7 mL，T6 處理平均總耗水量為35.6 mL，方差分析顯示各處理間平均總耗水量差距不顯著（P＞0.05）；不同處理組內(nèi)，耗水量變化趨勢(shì)不一，分析結(jié)果顯示耗水量的變化與時(shí)間極顯著相關(guān)（ρ=0.410，P＜0.01，表4），與處理方式無(wú)關(guān)。白蝴蝶合果芋均在處理第15 天時(shí)耗水量最少（除T4 外），第20 天或第25 天時(shí)耗水量最多。

3 小結(jié)與討論

研究表明，水培有利于葉類植物生長(zhǎng)［18］。隨著水培時(shí)間的延長(zhǎng)，白蝴蝶合果芋各性狀均表現(xiàn)出生長(zhǎng)跡象，說(shuō)明水培是一種能有效維持白蝴蝶合果芋小苗生長(zhǎng)的栽培方式。

白蝴蝶合果芋各方面的生長(zhǎng)發(fā)育相輔相成，不同比例營(yíng)養(yǎng)液配方的添加對(duì)植株各性狀的影響各異。從根系生長(zhǎng)指標(biāo)來(lái)看，營(yíng)養(yǎng)液的添加并不能有效促進(jìn)最長(zhǎng)不定根的伸長(zhǎng)，相比對(duì)照，大部分處理不定根反而沒(méi)有明顯伸長(zhǎng)；但添加營(yíng)養(yǎng)液后，能促進(jìn)新生不定根與側(cè)根的生長(zhǎng)。與清水對(duì)照相比，山崎三葉芹配方對(duì)不定根的新生有明顯促進(jìn)作用，調(diào)制配方對(duì)側(cè)根的促進(jìn)作用很明顯。而日本園試配方、改良Hoagland 配方與觀葉植物通用配方在根系上的表現(xiàn)均不及清水對(duì)照，這與部分植物的研究結(jié)果類似［19］。植株耗水量結(jié)果顯示，不定根的根數(shù)與耗水量的相關(guān)性稍強(qiáng)，調(diào)制配方下的平均總耗水量最小，而山崎三葉芹配方因?qū)Σ欢ǜ拇龠M(jìn)作用明顯，其配方下植株總耗水量最多。

表4 各處理下白蝴蝶合果芋耗水量及營(yíng)養(yǎng)液性質(zhì)變化

不同植物水生根的形成難易程度不同［20］。研究表明，根系總長(zhǎng)與根表面積的增長(zhǎng)都是促進(jìn)植物適應(yīng)靜止水培的主要表現(xiàn)之一［21，22］。白蝴蝶合果芋從組培瓶中出來(lái)時(shí)還未出現(xiàn)側(cè)根，因此在水培期間如果能快速促進(jìn)不定根新生和誘導(dǎo)側(cè)根生長(zhǎng)，將有利于促進(jìn)植株對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收，加快其生長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，調(diào)制配方與山崎三葉芹配方在促進(jìn)白蝴蝶合果芋根系方面有重要參考價(jià)值。

各處理下白蝴蝶合果芋的株高增長(zhǎng)不明顯，可能與研究觀測(cè)時(shí)間較短，以及與該品種的矮小特性有關(guān)。閆思華等［23］對(duì)5 種配方下的芹菜進(jìn)行了2個(gè)月的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)株高無(wú)顯著差異。白蝴蝶合果芋在水培種殖中能不斷展出新的葉片，多重比較結(jié)果表明，山崎三葉芹配方、華南農(nóng)大葉菜B 配方與調(diào)制配方能有效促進(jìn)植株展開(kāi)新葉。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，植株最大葉片葉長(zhǎng)與葉寬容易受營(yíng)養(yǎng)液配方影響。與對(duì)照相比，大部分營(yíng)養(yǎng)液配方均能促進(jìn)葉片葉長(zhǎng)、葉寬增長(zhǎng)，其中最為顯著的是調(diào)制配方，該配方同時(shí)對(duì)冠幅的促進(jìn)作用也很明顯。

溶液pH 與電導(dǎo)率的穩(wěn)定性是衡量營(yíng)養(yǎng)液穩(wěn)定性的主要標(biāo)準(zhǔn)之一。隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的不斷消耗以及根系的呼吸作用，水培溶液pH 會(huì)隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)出現(xiàn)酸化現(xiàn)象。研究中各營(yíng)養(yǎng)液處理組溶液酸化明顯，說(shuō)明溶液的酸堿度穩(wěn)定性有待進(jìn)一步加強(qiáng)。溶液電導(dǎo)率能反映營(yíng)養(yǎng)液中的離子含量。不同作物對(duì)溶液電導(dǎo)率的要求不同。溶液電導(dǎo)率過(guò)大會(huì)因水分吸收受限而抑制植株生長(zhǎng)，過(guò)低則養(yǎng)分含量不足，植株長(zhǎng)勢(shì)不佳［24］。通過(guò)電導(dǎo)率檢測(cè)來(lái)判斷流動(dòng)性水培作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收能力，并通過(guò)對(duì)營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)管理營(yíng)養(yǎng)液濃度［25-28］。試驗(yàn)結(jié)果中對(duì)植株根系和株型有良好促進(jìn)作用的華南農(nóng)大葉菜B 配方與調(diào)制配方電導(dǎo)率變化顯著，未來(lái)研究中可以利用這一特點(diǎn)管理其水培溶液條件。