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   Pour-through (PT)介质溶液测定法应用于小花蕙兰栽培之研究(初报)






    摘 要

    小花蕙兰常因不同栽培环境及介质种类影响,其生长及开花至今尚无快速且方便的检测方法,可供农友施肥调整之参考。本研究目的为探讨介质溶液淋洗置换法(Pour-through;简称PT)应用于小花蕙兰施肥参考依据之可行性。由试验结果显示,施肥1 hr 后,以10 至100 ml 等不同蒸馏水量倾注,所收取PT淋洗液EC值及pH值无显著差异。于施肥1 hr 后,以50 ml 蒸馏水倾注,分别于第30 分钟至第2,880分钟等不同时间,所收集之PT淋洗液EC值无显著差异。于施肥1 hr 后,以二次蒸馏水、自来水、矿泉水商品等三种不同水源,等量50 ml 倾注,对收集的PT淋洗液EC值及pH值亦无显著影响。在施用相同肥料不同稀释倍数处理下,施肥后1 hr ,以蒸馏水50 ml倾注,经过30 分钟后,收取之PT淋洗液EC值及pH值在肥料不同稀释倍数处理间互有差异,且在相同肥料及稀释倍数处理下,于施肥后1hr 及24 hr收集之PT淋洗液,其EC值相近。又PT淋洗液EC值在不同国兰品种及不同栽培介质情况下,会呈现不同的反应。由以上结果显示,PT淋洗液可反应小花蕙兰之介质肥份,未来可建立适用于小花蕙兰之介质溶液淋洗置换法(PT) ,做为日后栽培业者施肥应用之参考。

    关键字:蕙兰、介质溶液淋洗置换法、施肥。

    前 言

    国兰是由兰科植物蕙兰属( Cymbidium ) 中的建兰( 或称四季兰;Cymbidium ensifolium (L.)Sw.) 、报岁兰( Cymbidium sinense (Jackson ex Andr.) Willd.) 、春兰( Cymbidium goeringii (Rchb.)Rchb.) 、寒兰( Cymbidium kanran Makino) 与九华兰( Cymbidium faberi Rolfe)等植物所组合成的统称(3)。国兰花型较小,与大花型的虎头兰有所区别,亦称为小花蕙兰,小花蕙兰花朵带清淡香气,花型优雅美丽,自古以来即是东方民族重要的观赏花卉,台湾各地栽培场内具有良好性狀的植株,便以分株方式大量栽培供应市场。   

    关税总局网站进出口统计资料2000~2010 年小花蕙兰每年出口量400~700 t ,外销金额约新台币2~3 亿元,为兰花类的第二位,仅次于蝴蝶兰,属于极有竞争力的农产品之一,并在国际贸易上已有相当好的基础(5)。惟大陆地区的竞争压力日渐增大,相较于大陆的花卉产业,本省业者具有较佳的生产技术和设备,在小花蕙兰的栽培生产过程中,环境因子及病虫害已可利用精密的温室设施严格控管,而肥培管理较难以标准化管理的一环(4),大量栽培生产下,快速、准确且简便之方法检验植株生长状态,监控品质并适当调整管理作业之内容,是为产业栽培上重要的关键技术。

    介质状况为肥培管理之最佳依据,为了解植物根部实际生长环境情形,过去有许多针对介质溶液检测方法之研究。其中,一种名为介质溶液淋洗置换法(Pour-through; 简称PT) 的介质溶液分析方法(10),可快速地了解植株所处营养环境。此方法在以水草栽培之蝴蝶兰已有三年的科学方法研究(1),PT为非破坏性、有效且方便之介质溶液测量方法,利用淋洗以置换介质溶液,最能反应植物实际生长环境,且不需额外增购贵重仪器,适宜推广(1)。然而台湾多以花生壳混合其它介质( 如碎石、椰块等) 栽种小花蕙兰,其理化性异于水草,能否将PT运用于小花蕙兰栽培管理尚待研究。为确立PT是否可应用于小花蕙兰之介质,进而订定其标准程序供肥培管理之参考,期能使小花蕙兰于大规模栽培下仍能维持均一之良好品质,提升产值。本试验分别对倾注水量、倾注水质、收取淋洗液时间进行试验,以供日后研究与栽培应用之参考。

    材料与方法

    试验国兰材料取自于台中区农业改良场埔里分场栽培二年之小花蕙兰,品种包括金针、山川、铁骨和太平洋,主要栽培介质为花生壳,混合少量碎石及蛇木屑,植株栽种于规格为5B ( Φ 15×15.2 cm)盆钵,每盆约6~8 芽株。本研究进行试验包括:

    不同倾注水量对Pour-through (PT) 应用之影响

    于5B盆之小花蕙兰施用花宝2 号肥料( 氮、磷酐、氧化钾含量20-20-20% ,加蒸馏水稀释1,000倍,每盆约施用100 ml 肥料稀释液) 后1 hr ,缓缓均匀倾注不同体积蒸馏水于盆栽表面,分别倾注10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 ml等蒸馏水,经过30分钟后,收集其淋洗液,并量测淋洗液之收集液体积、EC及pH值,每处理6 重复,采完全逢机试验设计,以得知在不稀释介质溶液浓度前提下,适宜倾注之水量。sadf不同取样时间对PT测试结果之影响

    于5B盆之小花蕙兰施用花宝2 号肥料( 氮、磷酐、氧化钾含量20-20-20% ,加蒸馏水稀释1,000倍,每盆约施用100 ml 肥料稀释液) 后1 hr ,分别于不同时间30、60、90、120、150、180 、210 、240 、300 、360 、420 、490 、1,440 (1 天) 及2,880 (2 天) 分钟,缓缓倾注蒸馏水50 ml 于盆栽表面,收取淋洗液,并量测淋洗液之收集液体积、EC及pH值,每处理6 重复,采完全逢机试验设计。其中1,440 (1 天) 及(2 天) 2,880 分钟由于试验时间较久,介质未能持续维持饱和的湿润状态,故于进行PT萃取前,先以少许蒸馏水使其较为湿润且水不自盆底滴出,待其平衡1 hr后,始倾注蒸馏水收取淋洗液检测。

    不同倾注水质对PT应用之影响

    以5B盆之小花蕙兰为材料,于介质浇水后呈现饱和状态时,分别以二次蒸馏水、自来水、矿泉水商品等三种不同水源倾注。倾注水量为50 ml,经过30分钟后,收集各处理之淋洗液,并量测淋洗液之收集液体积、EC及pH值,每处理6 重覆,采完全逢机试验设计。

    不同浓度施肥处理及淋洗周期对PT应用之影响

    以5B盆之小花蕙兰为材料,分别以花宝2 号( 氮、磷酐、氧化钾含量20-20-20%)加蒸馏水溶解成500 倍、1,000倍、2,000倍及4,000倍,每盆约施用100 ml肥料稀释液后,分别静置1 hr及24 hr,再缓缓倾注蒸馏水50 ml于盆栽表面,经过30分钟后,收集各处理之淋洗液,每处理6 重覆,采完全逢机试验设计。量测倾注水及淋洗液之EC及pH值,其中24 hr由于试验时间较久,介质未能持续维持饱和的湿润状态,故于进行PT萃取前,先以少许蒸馏水使其较为湿润且水不自盆底滴出,待其平衡1 hr 后,始倾注蒸馏水收取淋洗液检测。

    栽培介质与肥料试验对PT测试结果之影响

    以5B盆之小花蕙兰为材料,栽培介质为碎石和树皮等比例混合树皮、花生壳及椰纤等材料,栽培以液肥处理,花宝2 号( 氮、磷酐、氧化钾比例20-20-20)加蒸馏水溶解成500 倍、1,000倍、2,000倍及4,000倍,每周施用1 次100 ml ,持续处理2 年,于介质浇水后呈现饱和状态时,缓缓倾注50 ml 蒸馏水于盆栽表面,经过30分钟后,收集各处理之淋洗液,每处理6 重覆,采完全逢机试验设计,量测淋洗液之EC及pH值,以了解不同栽培介质及施肥浓度是否影响淋洗液浓度。

    结 果

    不同倾注水量对PT应用之影响

    由不同倾注水量试验结果显示( 表一) ,当增加倾注水量,收集之PT淋洗液体积亦随之增加,PT淋洗液之EC值在倾注水量10~100 ml 处理间虽无显著差异,但有随淋洗水量增加而降低的趋势。 PT淋洗液EC值为0.25 至0.50 dS·m-1;但倾注水量10及20 ml 时,PT淋洗液EC值偏高,推测倾注水量在超过30 ml 时,PT淋洗液EC值会有被稀释的现象。另于此试验PT淋洗液pH值分析结果显示( 表一),PT淋洗液之pH值无固定趋势,一般有机介质在栽培期间会因分解作用影响,而使PT溶液pH值产生变异,所以此pH值的变动差异特性,于PT溶液实际应用上可视为无意义(1)。  

    不同取样时间对PT测试结果之影响

    由不同取样时间对PT溶液收集量分析结果显示( 图一) ,于施用花宝2 号肥料( 氮、磷、钾含量20-20-20% ,加水稀释1,000倍) 1 hr后,缓缓倾注蒸馏水50 ml于盆栽表面,于30~2,880 分钟不同时间分别收集,其PT溶液体积略有变化,因倾注蒸馏水份会随着时间蒸散,所以PT淋洗液体积跟着时间增加会随之减少,其中在1,440 (1 天) 及2,880 (2 天) 分钟由于试验时间较长,虽然进行PT萃取前,先以少许蒸馏水使其较为湿润且水不自盆底滴出,但因未能维持饱和的湿润状态,所以收集液体积较少,分别是30.0 及26.3 ml。由不同取样时间对PT溶液EC值及pH值分析结果显示( 图二、图三),所收取之PT淋洗液EC值及pH值在不同取样时间处理间差异不显著。显然PT淋洗液EC值及pH值不会因取样时间不同而产生显著差异,亦即利用PT淋洗液在30~2,880 分钟不同时间内,EC值及pH值仍具有颇稳定的特性。  

    不同倾注水质对PT应用之影响

    由不同倾注水质的试验结果显示( 表二) ,二次蒸馏水、矿泉水商品、自来水等不同水源之EC值分别为0.001、0.017、0.180 dS·m-1,pH值分别为7.02 、6.74 、7.66 。当分别以上述不同水源于盆钵表面,倾注水量固定为50 ml ,经过30分钟后,收取之PT淋洗液之EC值及pH值在不同水源处理间均无显著差异,其PT淋洗液EC值约为0.22~0.30 dS·m-1,pH值约为6.8~7.2。显然使用干净的倾注水源,对PT淋洗液之EC值及pH值并无显著影响效应。

    不同稀释倍数施肥处理及淋洗周期对PT应用之影响本试验以花宝2 号肥料( 氮、磷、钾含量20-20-20%)分别加水稀释成500 倍、1,000倍、2,000倍及4,000倍,其稀释液肥的EC值分别是14.25、7.70 、4.06 、2.17 dS·m-1,pH值分别为6.78 、6.87 、6.92 及6.99 。当施肥后1 hr ,以蒸馏水50 ml 倾注,经过30分钟后,收取之PT淋洗液EC值及pH值在肥料不同稀释倍数处理间互有差异( 表三),其中PT淋洗液EC值,以肥料稀释倍数500 倍处理较高,其次为肥料稀释倍数1,000倍处理,以肥料稀释倍数2,000倍及4,000倍处理较低,且在较低的稀释倍数2,000及4,000倍处理间则无显著差异。当施肥后24 hr,以蒸馏水50 ml倾注,经过30分钟后,收取之PT淋洗液pH值在肥料不同稀释倍数处理间无显著差异,PT淋洗液EC值在肥料不同稀释倍数处理间则互有差异( 表三) ,其中施肥后1 hr 及24 hr收集之PT淋洗液EC值在不同处理间的变化趋势相似,显然施肥后不同时数对收集的PT淋洗液EC值无显著影响。

    栽培介质与肥料试验对PT应用之影响

    针对3 种不同品种( 山川、铁骨及太平洋),5 种栽培介质( 混合椰纤、碎石加树皮、花生壳、树皮及椰块) ,4 种花宝2 号稀释液(500 、1,000、2,000及4,000倍) ,每周施用1 次100 ml,持续处理2 年。由PT淋洗液EC值分析结果显示( 表四、表五、表六),在相同的介质下,随着肥料浓度愈高,其PT溶液EC值也愈高。比较不同品种,在山川品种以混合椰纤介质的PT溶液EC值最高,以碎石+ 树皮介质的PT溶液EC值较低( 表四) ;铁骨品种也是以混合椰纤介质的PT溶液EC值最高,以花生壳介质的PT溶液EC值较低( 表五);太平洋品种则以树皮介质的PT溶液较高,混合椰纤介质的PT溶液较低( 表六)。显然PT淋洗液EC值在不同国兰品种及不同栽培介质情况下,会呈现不同的反应。 

    讨 论

    EC为Electrical conductivity 之缩写,是指盐类( 例如硝酸铵) 于水中解离后的导电程度,测量溶液的EC值便可大致判断该溶液中离子浓度多寡。例如提高肥料浓度,肥料液的导电程度会跟着增加,EC值就会比较高,因此溶液EC值可视为判别溶液含有肥料成分之高低(6)。较谨慎的农业栽培业者一般会藉由量测肥液的EC值来确定肥料水浓度是否正确,以及多种肥料混合后营养的多寡,以免肥料过多造成植株根部受伤,或是过少不足够植物生长所需。然而,肥液本身的EC值并不等于植物根部所处环境的EC值。植物吸收营养,主要藉由根部所带离子与包裹介质表层之溶液( 称作介质溶液) 中的离子进行交换,交换后之离子再进入植株体内。栽培介质中有效的肥分,指的就是介质溶液中所含营养离子的多寡(8)。

    影响介质溶液之因子有很多:包括:植物根部对离子之排放与吸收、介质表面离子之吸附及溶解、介质中固态矿物多寡及可利用性、微生物及有机物质等生物性作用、栽培者的灌溉施肥操作等等(9)。这些因子均透过介质溶液达成一动态平衡。对介质EC值进行量测可得到以上众多因子彼此复杂且相互的影响后,最能代表植物根部所处环境营养状态之结果。依照原理的不同,介质检测方法可概略分为悬浮、饱和及置换三大类(7)。由于本研究各试验中PT溶液pH值变化较不具规则性,亦不甚稳定,其理论之探讨复杂,且处理间差异虽然显著,但标准差之数值却相当小,而且栽培介质在栽种过程中之pH值容易变动,于应用上可认定较无明确意义(1),故多未予多加讨论。

    综合本研究各试验结果,PT淋洗液EC值在倾注水量10~100 ml 处理间无显著差异( 表一) ,惟PT淋洗液之EC值随着倾注水量增加而有递减趋势,其中倾注水量10~20 ml处理之PT淋洗液量偏低、EC值偏高。一般PT淋洗液收集达到50 ml 以上,可方便进行各项化学性质分析,且可做为不同研究之比对,而在蝴蝶兰方面,学者建议60 ml做为10.5 cm盆材料之试验标准,而8.5 cm 盆材料选泽40 ml做为试验标准程序(1)。本试验倾注水量50 ml所收取之淋洗液体积为46ml,最接近学者所建议之50 ml(10)。由于一般研究皆于介质含水饱和时以PT方法进行萃取,故本试验建议适合之倾注水量50 ml,亦为介质含水饱和状态下之建议倾注水量,且选择倾注水量50 ml,实属安全不被稀释范围,且可做为不同研究之比对。另本研究于不同时间收集PT淋洗液之收集溶液量及EC值并无显著差异( 图一及图二),故以节省操作时间而论,收集30分钟内PT淋洗液是较理想的方法。在不同倾注水质对PT应用之影响试验中,使用二次蒸馏水、矿泉水商品、自来水等不同水源,其EC值分别为0.001、0.017、0.180 dS·m-1,结果对PT淋洗液EC值及pH值均无显著影响。因此,如以水质稳定度而论,蒸馏水做为倾注水是最佳选择,然于栽培业界实际应用,仍以选择易于取得且能够稳定供应之水源为宜。当以花宝2 号肥料( 氮、磷酐、氧化钾含量20-20-20%)分别加水稀释成500 倍、1,000倍、2,000倍及4,000倍,施肥后1 hr ,以蒸馏水50 ml 倾注,经过30分钟后,收取之PT淋洗液EC值及pH值在肥料不同稀释倍数处理间互有差异( 表三) ,又于施肥后1 hr 及24 hr收集之PT淋洗液EC值在不同处理间的变化趋势相似,显然施肥后1~24 hr 内收集的PT淋洗液EC值无显著影响。一般在施肥后短时间内,介质中肥料溶液尚未达到平衡,所以多数PT应用研究大都建90议施肥后1 hr ,再进行PT测试(1,10),较能反应出施肥的直接效应。研究指出Pour-through 经常做为肥料试验时监控介质状况的工具,于肥料试验期间以PT检测,介质溶液EC值随着肥料浓度的增加而上升,并随着时间的增加而增加;淋洗液pH则随着时间的增加下降,并且施肥浓度高者下降较快(2)。

    结 论

    综合本研究多项试验结果显示,于一定倾注水量范围内,不论倾注多少水,均不影响萃取之淋洗液营养浓度,且于适当水量之倾注水情况下,不论倾注水质为何,皆不影响PT淋洗液EC值变化趋势,再次显示在适当的操作下,PT淋洗液可忠实反应植株根部所处之介质溶液状态,显然介质溶液淋洗置换法(Pour-through; 简称PT)为一可靠之介质溶液检测技术。惟由于PT法应用在水草、泥炭土或树皮等不同栽培介质仍有所差异,而需部分修正(1,2,11)。本研究结果亦显示PT淋洗液EC值在不同国兰品种及不同栽培介质情况下,会呈现不同的反应。因此,日后应用PT法于小花蕙兰栽培时,有必要针对常用的栽培介质特性予以进一步研究探讨。


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