全 文 ：石杜娟，安正弼，徐伟韦，等． 基于 Ebb ＆ Flow灌溉系统的不同浓度营养液对蝴蝶兰生长和开花的影响［J］． 江苏农业科学，2016，44(5):249 －252．
doi:10． 15889 / j． issn． 1002 － 1302． 2016． 05． 071
基于 Ebb ＆ Flow灌溉系统的不同浓度营养液
对蝴蝶兰生长和开花的影响
石杜娟1，安正弼3，徐伟韦4，王 春2，郑勇平2，崔永一1
(1．浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江临安 311300;2．森禾种业有限公司，浙江杭州 310000;
3．吉林省延边州农业委员会，吉林延吉 133000;4．浙江省慈溪市农业技术推广中心，浙江慈溪 315300)
摘要:采用循环潮水式 Ebb ＆ Flow灌溉营养液法栽培蝴蝶兰“Taisuco Hatarot”，设置 4 组不同浓度的营养液，标号
分别为 1 /2S、S、3 /2S、2S，研究其对蝴蝶兰生物量、营养元素分配规律、开花特性等生长发育相关指标的影响。结果表
明，经浓度为 1S的营养液处理后，植株的根数、叶片面积、植物体干质量、花梗产生至开花所需时间、花期、花数等指标
均优于其他处理组;营养液处理植株 6、9 个月后，植株体内 K元素的含量从营养生长到生殖生长过程中不断增高，Ca、
Mg元素的含量则在营养生长时期较高。由此表明，营养液浓度 S最适合基于 Ebb ＆ Flow灌溉系统的蝴蝶兰无土栽培。
关键词:蝴蝶兰;生长发育;营养液;潮水式循环栽培系统
中图分类号:S682． 310． 7 文献标志码:A 文章编号:1002 － 1302(2016)05 － 0249 － 04
收稿日期:2015 － 04 － 07
基金项目:国家自然科学基金(编号:30771762、31170658);浙江省花
卉新品种选育重大科技专项(编号:2012C12909 － 11 － 2)。
作者简介:石杜娟(1991—)，女，河南洛阳人，硕士研究生，主要从事
蝴蝶兰栽培生理及分子生物学研究。Tel:(0571)63718408;
E － mail:809141987@ qq． com。
通信作者:崔永一，博士，教授，硕士生导师，主要从事兰科植物品质
改良、生理生化及分子生物学研究。E － mail:orchidcui@ 163． com。
蝴蝶兰别称蝶兰，为兰科蝴蝶兰属多年生常绿附生草本
植物，原产于马来西亚等热带地区，我国台湾地区、菲律宾、爪
哇等地也有分布，是兰科植物中栽培最广泛、普及率最高的种
类之一，约有 50 种。蝴蝶兰一般于早春开花，其枝叶繁茂、花
朵硕大、颜色艳丽、形态独特、花期长久、结构精巧奇特，深受
广大栽培者欢迎和喜爱，是目前室内绿化、美化的新型观赏花
卉［1］。近年来，关于蝴蝶兰人工栽培的研究主要集中于设施
栽培、催花调控关键技术等方面［2 － 4］。目前，我国用于花卉的
肥料仍以速溶性复合肥为主，施肥不当、用肥过量常导致蝴蝶
兰烂根甚至全株死亡［5］。由于蝴蝶兰叶片宽大，传统浇灌方
式会造成叶片积水，不仅浪费水资源，还易引起软腐病的发
生;传统的管理方式使劳动力成本增加。
目前，蝴蝶兰的无土栽培基质主要有水苔、树皮、椰壳、泥
炭藓等［6］，这些基质在一定程度上能够影响其生长发育，但
矿质营养是影响其成花数量和质量的关键［7 － 8］。Wang 指出，
不同氮、磷、钾肥料配比对叶片数具有显著影响［9］。赵九州
等研究发现，蕾期施肥和基质类型是影响蝴蝶兰生长发育的
2 个关键因子［7］。杨少辉等验证了蝴蝶兰水培的可行性，探
讨 5 种营养液配方对蝴蝶兰水培生长的影响，并筛选出最佳
配方［10］。然而，目前还没有一套科学完整的蝴蝶兰营养液栽
培生产模式。
潮水式循环灌溉系统(recirculating ebb＆flow subirrigation
systems)起源于设施栽培发达的荷兰，由潮汐灌溉栽培床、营
养液循环系统、控制系统、栽培容器四大部分组成，是利用落
差原理实现对容器苗底部定时给水与施肥的灌溉方式。国内
外较多研究表明，采用该系统栽培作物不仅可提高移栽成活
率、减少劳动力成本、改变逆境条件下的生存环境，而且比传
统的喷灌、滴灌、漫灌方法节水 40% ～ 70%，并能减少环境污
染，是一种非常符合现代需要的先进园艺、林业生产方
式［11 － 14］。发达国家已大规模推广使用潮水式底面灌溉营养
液栽培系统，此方法不仅可大幅提高盆花品质，还可成批量生
产用于出口创汇，大大节约了生产成本［15］。无土基质的配
制、营养液的浓度及配方是以全自动潮水式灌施营养液法进
行的容器栽培最重要的 2 个因素，而目前国内关于营养液浓
度的研究较少。
在国内外相关研究的基础上，采用潮水式循环灌溉系统
对蝴蝶兰“Taisuco Hatarot”进行栽培试验。通过分析不同营
养液浓度条件下蝴蝶兰各项生长指标的变化，筛选出最适合
蝴蝶兰“Taisuco Hatarot”盆花栽培的营养液浓度，探讨采用循
环潮水式灌溉系统工业化生产蝴蝶兰的可行性，以期为蝴蝶
兰最优营养液栽培模式的探索提供依据。
1 材料与方法
试验于 2013 年 4 月至 2014 年 2 月在浙江农林大学智能
温室、亚热带森林培育国家重点实验室培育基地进行。
1． 1 材料
供试材料为 20 个月的蝴蝶兰“Taisuco Hatarot”植株(鲜
质量约为 80 g)，采用韩国园艺研究所兰花栽培用营养液配
方，栽培基质为水苔。
1． 2 方法
1． 2． 1 灌溉方法及营养液 pH 值控制 采用潮水式底面渗
灌法，以定时器控制每次灌施时间(水泵运转时间为 5 min)，
每隔 3 ～ 4 d自动灌施 1 次(图 1)。当盛水托盘内注满营养
液时，花盆利用盆内基质的毛细管作用将渗入盆底的营养液
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运输至植株根部，营养液在盆中持续一段时间，使每盆植株充
分吸收。采用 H2SO4、NaOH 调节营养液的酸碱度，当 pH 值
上升时采用 H2SO4 中和，当 pH值下降时采用 NaOH中和，将
pH值控制在 5． 5 左右。
1． 2． 2 试验设计 每个处理以 40 株作为重复，花盆口径
15 cm、高 12 cm，栽培基质为水苔。试验以韩国园艺研究所
兰花栽培用营养液配方为基本配方，设 4 个处理，分别为1 /2S
(EC，0． 9 mS /cm)、S (EC，1． 4 mS /cm)、3 /2S (EC，
1． 9 mS /cm)、2S(EC，2． 4 mS /cm)。栽培期间，每隔 3 ～ 4 d
测定营养液的 pH 值、EC 值，每月更换 1 次桶内营养液。采
用 5%水平的邓肯氏新复极差方差分析法对试验数据进行差
异性分析。
1． 2． 3 样品的采集与处理 选取相同叶龄的植株测定其生
理和形态指标，于每日相同时间取样。采样时先将试验材料
洗净，用吸水纸吸干表面水分，称其鲜质量;将样品置于
100 ℃ 恒温箱中杀青 0． 5 h，然后降温至 75 ℃，烘干后用粉碎
机将植物粉碎，混合均匀，以备测定矿质元素含量。
1． 2． 4 指标测定 观察并记录最大叶面积、叶片数、开花特
性、鲜质量、干质量、根系长度、根质量等生物量指标。分别采
用 HM －20E型 pH值测定仪、CM － 20E 型 EC 值测定仪测定
营养液和供试基质的酸碱度、电导度。采用紫外吸收法测定
全氮含量，采用钼酸铵比色法测定 P含量，采用 Z － 6100 型原
子分光光度计以原子吸收法测定 K、Ca、Mg含量［16］。
2 结果与分析
2． 1 营养液 pH值及 EC值的变化
由不同浓度营养液 pH 值、EC 值的变化(图 2)可知，6
月、9 月各浓度营养液的 pH值均呈下降趋势。可能的原因为
植株根系吸收阳离子多于阴离子，根分泌出的 H +多于 HCO －3
以维持电荷平衡，使根际 pH值下降。营养液 pH值于 4 月出
现时高时低的现象，这可能与营养生长时期根系对 NO －3 等阴
离子吸收较多有关。此外还观察到，营养液浓度越高，则 pH
值变化越大，且下降幅度越大。营养液 EC 值的变化不明显，
这是由于每次灌注后营养液本身被植株吸收，余下部分循环
收回，植株吸收营养元素的量占营养液中总含量的比例较小，
对营养液浓度影响不大，仅在后期高浓度营养液上有所增高，
这与高浓度营养液灌施下基质中盐分的积累增加有关。
2． 2 营养液浓度对生物量的影响
由表 1 可知，采用 S、3 /2S 处理后，新叶数和根长均无显
著性差异。植物根系是吸收营养元素的主要途径之一，根系
越茂盛，对营养元素的吸收能力越强。采用 S处理后，植株的
根数高达 18． 3 条，明显高于其他处理;1 /2S 处理略低，为
13． 7条;3 /2S、2S处理的根数仅为 11． 3、7． 3 条，S处理的根数
是 2S处理的 2 倍多。由图 3 可知，采用 1 /2S 浓度营养液处
理后的根最长，达到 31． 1 cm。由于浓度过低，植株充分伸
长，根系才能获得更多营养物质。采用 2S 浓度营养液处理
后，浓度过高从而抑制根的正常生长，根数、根长均明显低于
其他处理。采用 S浓度营养液处理后，地上部分、地下部分的
生长指标均较好。
叶面积的大小直接反映营养液浓度是否适于植株生长，
浓度过高会对植株产生胁迫作用，抑制植株对营养元素的吸
收，令植株长势不好;浓度过低则不能保证植物正常生长所需
的营养元素含量，导致植株生长发育不完全，造成植株矮小、
观赏品质不佳。由图 3可知，采用 S浓度营养液处理的蝴蝶兰
叶面积最大，其次为 3 /2S、1 /2S处理，2S处理的叶面积最小。
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表 1 处理 6 个月后营养液浓度对生物量积累的影响
处理 新叶数
叶面积
(cm2)
根数
(条)
根长
(cm)
鲜质量(g)
地上部分 根部 总数
死亡率
(%)
1 /2S 1． 9b 292． 4b 13． 7b 31． 1a 103． 0d 89． 7a 192． 7b 0． 0
S 2． 3a 349． 6a 18． 3a 29． 9a 134． 4b 79． 1a 214． 1a 0． 8
3 /2S 2． 4a 292． 8b 11． 3b 27． 8a 167． 0a 63． 2b 230． 2a 17． 1
2S 2． 5a 229． 3c 7． 3c 18． 7b 119． 2c 35． 0c 160． 8c 44． 4
注:同列数据后不同小写字母表示差异显著(P ＜ 0． 05)。下表同。
2． 3 营养液浓度对营养元素含量的影响
营养液处理 6 个月后，叶片中 Ca、Mg 含量在 S、3 /2S、2S
处理中不存在显著性差异，N、P、K 含量则在不同浓度处理中
表现出显著性差异。3 /2S 处理中 N、P、K 含量分别为 2． 12、
0． 33、3． 47，是 4 个处理中含量最高的。随着营养液浓度的上
升，K、Ca含量也呈上升趋势。根部各元素的含量均低于叶
片，采用 3 /2S处理时，除 Mg 外其他元素的含量均随浓度的
上升而升高。叶片中 N、P 含量及根部 N、P、K 含量较高，是
由于高浓度营养液中阳离子含量大;高浓度营养液 2S 处理
后，元素含量下降，可能是由于高浓度无机盐对蝴蝶兰产生盐
胁迫，造成植株根系死亡(表 1)，从而无法吸收营养(表 2)。
表 2 处理 6 个月后蝴蝶兰“Taisuco Hatarot”大量元素含量的变化
部位 处理
叶片中大量元素含量(%)
N P K Ca Mg
叶片 1 /2S 1． 45cy 0． 18de 2． 78bc 1． 66b 0． 49b
S 1． 50c 0． 20cd 3． 10b 2． 45a 0． 64a
3 /2S 2． 12a 0． 33a 3． 47a 2． 53a 0． 68a
2S 1． 79b 0． 28b 3． 48a 2． 77a 0． 66a
根部 1 /2S 1． 30c 0． 11e 1． 80e 1． 44b 0． 37b
S 1． 43c 0． 15e 2． 14d 1． 52b 0． 39b
3 /2S 1． 82b 0． 24c 2． 82bc 1． 73b 0． 42b
2S 1． 71b 0． 19d 2． 56c 1． 59b 0． 45ab
营养液处理 9 个月后，叶片中 N、K、Mg 含量均随营养液
浓度的升高而上升。N、P 含量在不同处理下呈显著性差异，
N含量随浓度的升高而升高，P含量在 3 /2S 处理时最高。根
部各元素的含量均低于叶片，N、P 含量均随营养液浓度的上
升而升高(表 3)。
表 3 处理 9 个月后蝴蝶兰“Taisuco Hatarot”大量元素含量的变化
部位 处理
叶片中大量元素含量(%)
N P K Ca Mg
叶片 1 /2S 1． 66dy 0． 15d 2． 92b 1． 66ab 0． 57c
S 1． 98c 0． 25c 4． 47a 1． 72a 0． 58c
3 /2S 2． 38b 0． 42a 4． 48a 1． 51ab 0． 77b
2S 2． 69a 0． 33b 4． 80a 1． 34bc 1． 17a
根部 1 /2S 1． 21f 0． 12d 1． 71c 1． 11c 0． 23d
S 1． 44e 0． 12d 1． 77c 1． 10c 0． 32d
3 /2S 2． 01c 0． 13d 2． 64b 1． 45ab 0． 35d
2S 2． 09c 0． 11d 2． 89b 1． 61ab 0． 31d
将表 2 与表 3 比较可知，以 4 种不同浓度营养液处理蝴
蝶兰 6、9 个月后，植株内部的营养元素含量发生变化。随着
植株的生长，K含量在植株体内呈上升趋势，可见植株从营养
生长到生殖生长的转变过程中对 K 的吸收增多。K 在植株
生殖生长期需求量较大，Ca、Mg 含量则随着植物生长而降
低，可见从营养生长到生殖生长的过渡过程中，蝴蝶兰对 Ca、
Mg的需求量逐渐减少。
2． 4 不同浓度营养液对开花特性的影响
由表 4 可知，营养液处理 10 个月后，开花所需时间、花朵
数 /花梗数、花梗分枝数量等几项指标均随营养液浓度的升高
而升高;花期、花的大小则随营养液浓度的升高而降低。其
中，采用 S、3 /2S浓度的营养液处理后，开花所需时间、花期
(d)、花的大小、花朵数 /花梗数均未呈现显著性差异。
由表 4 可知，低浓度营养液处理后，出花梗率表现出明显
优势，1 /2S处理时出花梗率高达 98． 5%，S处理达到 95． 2%，
2S处理最低，仅为 40． 0%。S 处理后，花梗出现时间主要集
中于 9 月、10 月，而 3 /2S、2S 处理后则在 11 月出现少量花
梗。在花梗的长度、直径指标中，较高浓度的营养液处理略占
优势，3 /2S处理后花梗长度最大，达到 87． 4 mm;2S处理后花
梗直径最大，达到 0． 62 cm。
3 结论与讨论
合理的营养元素配比对蝴蝶兰的生长发育及成花至关重
要，同时也能提高其观赏价值。
采用循环潮水式 Ebb ＆ Flow灌溉系统，以不同浓度营养
液(1 /2S、S、3 /2S、2S)处理蝴蝶兰“Taisuco Hatarot”，测定相
关的生长及生理指标。结果表明，在营养生长阶段，采用 S浓
度营养液处理后的植株根数明显高于其他处理组，而采用 2S
浓度营养液处理后的植株根数、根长均明显低于其他处理组，
可能是由于基质中积累了较多无机盐，对植物生长产生盐胁
迫作用。1 /2S、S营养液处理下的死亡率最低，采用 S营养液
处理后，蝴蝶兰地上部分及地下部分的生长指标均较好。采
—152—江苏农业科学 2016 年第 44 卷第 5 期
表 4 营养液浓度对蝴蝶兰“Taisuco Hatarot”开花特性的影响
处理
开花所
需时间
(d)
花期
(d)
花的大小(cm)
花径 长度
花朵
数 /花
梗数
花朵数
(朵)
花梗
分枝
数量
花梗出现率(%)
09 － 17 10 － 17 11 － 05 全部
死亡率
(%)
花梗质量
长度
(cm)
直径
(cm)
花梗数
(个)
1 /2S 82． 9b 8． 02a 9． 6a 8． 3a 8． 6b 9． 6b 1． 00a 24． 6 73． 9 — 98． 5 0． 0 64． 4c 0． 55d 1． 1a
S 83． 0b 78． 70a 8． 9b 7． 5b 10． 3a 13． 2ab 1． 15a 7． 4 87． 8 — 95． 2 0． 8 76． 2b 0． 57c 1． 3a
3 /2S 89． 2ab 69． 50a 8． 5b 7． 1b 10． 8a 17． 2a 1． 20a 8． 7 58． 8 4． 4 71． 9 17． 1 87． 4a 0． 59b 1． 6a
2S 98． 8a 54． 20b 7． 8c 6． 5c 11． 1a 16． 9a 1． 83a 2． 2 35． 6 2． 2 40． 4 44． 4 71． 3bc 0． 62a 1． 5a
用 S、3 /2S浓度营养液处理后，植株叶数、根长、鲜质量等指标
均未表现出显著性差异。由死亡率可知，高浓度营养液对蝴
蝶兰的生长具有胁迫作用。植物根系所吸收的水分是含有一
定溶质的溶液，对于固体基质和非固体基质的栽培，营养液浓
度都是影响根系吸收的因素之一。营养液浓度越高，则阳离
子含量越高，而营养液浓度过高会使离子被载体吸收运转达
到饱和状态，影响植物对水分和养分的吸收。如果介质溶液
的水势比根系细胞的水势低，反而会使植物体内原有水分通
过质膜反渗透到介质中，使植物出现生理失水，导致萎焉和死
亡［11，17］。在生殖生长阶段采用 S、3 /2S 营养液处理后，蝴蝶
兰开花所需时间、花期、花的大小、花朵数 /花梗数等指标均无
显著性差异。采用 1 /2S、S营养液处理后花梗出现率最高，且
花梗出现时间较早;采用 3 /2S、2S处理后花梗出现率较低，且
花梗出现时间较晚，表明浓度过高抑制了花梗产生并延长了
出花梗时间。
由不同生长阶段蝴蝶兰叶和根中大量元素的含量分析可
知，N元素被称为植物的生命元素，在蝴蝶兰营养生长期的需
求量较大，与植物的光合速率密切相关［18］。兰花对 N素缺乏
较敏感，缺 N 时叶片发黄，下部叶片开始逐渐向上发展［19］。
Kubota等认为，过量铵盐使蝴蝶兰的叶片数量减少并抑制根
的生长［20］。本试验结果表明，S、3 /2S 营养液中 N 元素的供
应能满足蝴蝶兰对 N 元素的吸收。生殖生长阶段对 N 元素
的需求有所下降，而 K元素在生殖生长阶段作用显著。Wang
提出，蝴蝶兰缺 K时叶片会出现由下向上的黄变现象和紫色
斑点，甚至在抽出花梗和开花后坏死［21］。在蝴蝶兰开花期增
施 K肥可增加花枝数、开花数、花葶直径、花朵直径，高 K 可
增加蝴蝶兰的单枝开花数［22］，本试验中蝴蝶兰在生长后期的
开花情况也验证了 K元素在生殖生长阶段的作用。
采用循环潮水式 Ebb ＆ Flow灌溉系统，营养液浓度为 S、
3 /2S时栽植蝴蝶兰的生理指标测试结果相差不明显，但考虑
实用性和降低生产成本，营养液浓度 S 更适合基于循环潮水
式 Ebb ＆ Flow灌溉系统的蝴蝶兰盆栽。
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