不同营养液配方对水培白蝴蝶合果芋的影响

过 聪，关 伟，曾祥国，韩永超，张庆华，王健蓉，向发云

（湖北省农业科学院经济作物研究所，武汉 430064）

白蝴蝶合果芋（Syngonium podophyllum cv.White Butterfly）又名银白合果芋，属天南星科合果芋属，原产热带美洲。该品种株型矮小，叶色、叶形趣味性强，对甲醛、氨气等气体有很强的吸收能力，是典型的室内观叶植物［1，2］。白蝴蝶合果芋从苗龄起即可用于室内观赏栽培，一般观赏高度为8 cm 左右，室内应用形式多样，常见于桌面摆放和室内幕墙绿化［3，4］。水培植物是一种清洁卫生、节省空间、环保无污染的室内养殖方式［5，6］。添加营养液能满足植物所需养分，进一步提升水培效果，延长观赏期，是水培植物的关键。不同植物对水培营养的配方要求不同，白蝴蝶合果芋在水培过程中常出现原有根系发黄掉落、叶片枯萎、停滞生长，筛选适合白蝴蝶合果芋水培观赏的营养液配方对指导白蝴蝶合果芋室内水培具有实际意义。通用型营养液配方是前人多次试验的成果，是目前许多植物专用营养液的改良基础。如改良Hoagland 配方是由Hoagland 等［7］在1933 年开发的水培营养液配方［8］基础上修订形成，被广泛应用于各种植物的无土栽培试验中，是一种经典配方；日本园试配方由日本兴津园艺试验场开发提出，适用于多种蔬菜作物，是一种通用配方［9］。随着水培技术的完善和无土栽培设施的不断完善，营养液在各种观赏植物中的改良与应用至今仍然是研究热点。研究显示，改良Hoagland 配方下生长的观叶植物具有更大的干物质积累［10］，北方地区温室环境下使用观叶植物通用营养液配方的广东万年青在叶色、叶长、根系生长、叶绿素含量和可溶性糖含量等指标上较其他传统配方表现更好［11］。而某些营养液配方的低倍数稀释液对部分观叶植物的水培效果比原浓度溶液更好［12-14］。在水培条件下，合果芋属植物去除有害气体的能力有效提升［15］，水培的合果芋还有利于去除水体中的重金属和有机化学物质污染［16，17］。白蝴蝶合果芋组培后直接用于水培种植能节省中间成本，提高经济效益。目前，常用水培营养液由于专一性差，对白蝴蝶合果芋的生长促进作用不明显。植物对大量和中量元素需求最大，以大中量元素为重点，开发适合白蝴蝶合果芋组培苗的营养液配方，将有利于开发新的白蝴蝶合果芋水培产品，缩短其组培苗市场投放进程。本研究分析比较了不同营养液配方下白蝴蝶合果芋根系、株型和水培溶液的差异，以期筛选出更适合白蝴蝶合果芋组培苗水培生长的大中量元素配方，为合果芋组培后直接出苗水培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

从生根培养基培养出来的白蝴蝶合果芋组培苗中选择生长健康、无病虫害且长势相对一致的植株，在流水下用软毛刷将供试植株根部刷洗干净，去除老根、烂根、病根，再将植株放入装有少许清水的干净培养瓶中静置，期间每天给培养瓶换一次水。3 d后采用供试植株进行水培试验。

试验中使用的四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸二氢铵、七水硫酸镁、磷酸二氢钾、硝酸铵和硫酸钾等化学药品均为化学分析纯。

1.2 试验设计

大中量元素水培营养液选择改良Hoagland 配方、日本园试配方、山崎三叶芹配方、华南农大叶菜B 配方、观叶植物通用配方5 种常见配方以及湖北省农业科学院经济作物研究所自行调制植物营养液配方，另设有清水对照（CK），各配方大中量元素含量如表1 所示。每个处理设6 个生物学重复。试验在室温为26～28 ℃、相对湿度为70% 左右的室内进行。

观察记录7 种水培处理下白蝴蝶合果芋生长情况和水培溶液的变化，进而筛选出更适合用于白蝴蝶合果芋在组培后水培养殖的营养液配方。

1.3 数据统计与处理

试验中供试植株测定的生长指标项目包括8项，分别为最长不定根根长、长于1.0 cm 的不定根数量、不定根上长出的长于0.5 cm 的侧根数量、株高、冠幅、最大叶片叶长、最大叶片叶宽、完全展开叶片数；溶液测定的指标项目包括3 项，分别为溶液的pH、电导率和植株耗水量。其中，大于1.0 cm 的不定根根数、大于0.5 cm 的侧根根数以及完全展开叶片数由人工计数；最长不定根根长、株高、冠幅采用30 cm 直尺测量；最大叶片叶长和最大叶片叶宽采用得力高精度电子数显游标卡尺测量；溶液的pH采用梅特勒-托利多FG2 便携式pH 计（梅特勒-托利多，上海）检测；溶液电导率采用梅特勒-托利多FG3 便携式电导率仪（梅特勒-托利多，上海）检测；植株耗水量采用50 mL 量筒测量前后数据后计算获得。

表1 各营养液配方成分含量 （单位：mg/L）

试验过程中每5 d 测量1 次各配方组合中供试植株的各个指标数值，计算平均值与均值的标准误；试验第n 天较试验前（第0 天）的供试植株生长指标增长率，计算公式：

增长率=（第n 天测量值-第0 天初始值）/第0天初始值×100%。

利用SPSS 数据分析软件分析所测数据，各数据分组经过正态分布检测与方差齐性检测后，进行方差分析与多重比较。

2 结果与分析

2.1 白蝴蝶合果芋不同指标间的相关性

对白蝴蝶合果芋的根系、株型及溶液各性状及检测时间和处理之间进行相关性分析，其中连续型数据间相关性用Pearson 相关系数，处理与各性状指标间的相关性使用Kendall 相关系数，时间与各性状指标间的相关性使用Spearman 相关系数。各性状指标相关性如表2 所示。各性状指标均与水培时间有显著或极显著相关性，其中仅与溶液pH 表现为负相关，与其他指标均表现为正相关；与处理极显著相关的性状指标有最大叶片的叶长和叶宽及溶液pH 和电导率，与处理显著相关的性状指标有不定根数、侧根数及株高，而最长不定根根长、冠幅、展叶数及植株耗水量与处理间无显著相关；相关性最高的是最大叶片叶长与叶宽，相关系数为0.771。白蝴蝶合果芋根系与株型各性状指标之间均表现出显著或极显著相关性，说明白蝴蝶合果芋在水培过程中根系与株型的发育基本一致。

表2 各性状指标间的相关性分析

2.2 不同配方下白蝴蝶合果芋的根系生长

经过30 d 水培生长，白蝴蝶合果芋不定根有所伸长，且有新的不定根长出，侧根增加明显（表3）。方差分析结果表明，白蝴蝶合果芋最长不定根增长幅度较小，在水培第30 天时，除T3 处理与CK 外，其他各处理配方均未出现显著增长；除T2、T5 处理外，其他处理的白蝴蝶合果芋不定根根数有显著增加，在水培第30 天时，T1、T3、T4、T6 处理的增长率均在100% 以上，CK 处理的不定根数增长率为50%。不定根数的显著增长主要出现在水培第20～30 天，其中T6 处理在第10 天不定根数显著增加，而增加率最高的是T3、T4 处理，第30 天时不定根数分别增加177%、182%。

白蝴蝶合果芋组培苗水培之前均没有明显侧根出现，而经过水培后，各配方下植株均不同程度出现侧根生长迹象。第30 天时，侧根最多的为T6 处理，该配方下植株从水培第10 天开始侧根数显著增加，第30 天时每个植株平均有21.5 条侧根出现，而此时对照还处于每个植株平均有1.8 条侧根的水平。促进侧根生长的其次为T3 处理，其侧根数在水培第20 天时显著增加。

2.3 不同配方下白蝴蝶合果芋的株型生长

不同处理配方下的白蝴蝶合果芋在株高上没有显著差异（图1a）。白蝴蝶合果芋从开始水培到水培第30 天之间株高处于相对稳定缓慢增长，第30天时白蝴蝶合果芋平均增长率为11.4%，其中清水对照增长5.8%，T4 处理下的植株几乎没有变化，而T5 处理下的植株株高增长最多，达22.2%。

表3 各处理下白蝴蝶合果芋根系指标变化趋势及多重比较结果

各处理的白蝴蝶合果芋冠幅变化不一。经过30 d 培养，植株总体表现为冠幅明显增加，平均增长率达62.7%，T1 增长率最高，为103.2%，但组内个体间差异较大。方差分析与多重比较结果显示，除T5处理冠幅无显著变化外，T1、T2、T3、T4、T6 和CK 处理前后冠幅增长显著，其中T3 和T6 处理白蝴蝶合果芋最为明显（图1b）。

经30 d 水培后最大叶片的叶长平均增长33.5%，叶宽增长25.1%，叶宽相对于叶长变化较小。其中，T2 和T4 处理植株的叶长、T1 和T6 处理的叶宽增长均达到40% 以上。方差分析与多重比较结果显示，CK 叶长仅在第30 天时出现显著增长，T1处理叶长增长不显著，T6 处理叶片叶长增长最为显著（图1c）。CK、T3、T4 处理的叶宽均没有显著变化，而T1、T2、T5 和T6 处理的叶片叶宽均表现出显著增长，增长基本出现在第25 天左右，其中T6 处理的叶宽在第20 天时出现显著增长，且第25 天时较第20 天时增长显著（图1d）。

经过30 d 的培养，白蝴蝶合果芋绝大部分有新叶展出。第30 天时展叶数较第0 天时平均增长71.2%，其中T1、T2 处理新叶展开数增加不显著，T3、T4、T5、T6 处理与CK 均较培养前展叶数有显著增加，且新叶出现时间以第20～30 天时为主，其中T4 处理展叶数增加最显著（图1e）。

2.4 不同配方营养液溶液的平衡能力与植株耗水量

由表4 可知，除CK 的初始溶液为中性以外，其他各处理溶液初始pH 均在5.5 以下，呈弱酸性，各溶液初始pH 从大到小依次为CK、T1、T4、T6、T2、T5、T3，30 d 内，CK 的pH 的变化起伏不定，添加了营养液的处理均表现出显著酸化趋势，明显的酸化主要从水培第10 天开始出现，除T1 外，其他各处理营养液均从5.0 以上降至5.0 以下，第30 天时各处理液pH 除T1 维持在4.23 左右，其他处理均在4.0以下。

各处理溶液初始电导率从小到大依次为CK、T4、T5、T3、T1、T2、T6，其中CK 为清水对照，电导率最低，T3、T4、T5 处理电导率均在1 500 μS/cm 左右，T1、T2、T6 处理液的电导率均在2 200 μS/cm 以上。除T6 处理外，30 d 内各处理营养液电导率基本表现为先降低后升高，第30 天时有所回降的变化趋势。

图1 各处理下白蝴蝶合果芋株型相关性状变化趋势及多重比较结果

白蝴蝶合果芋在30 d 内的总耗水量平均为41.7 mL，各处理平均总耗水量从高到低依次为T3、T2、T4、CK、T1、T5、T6，其中T3 处理平均总耗水量为48.7 mL，T6 处理平均总耗水量为35.6 mL，方差分析显示各处理间平均总耗水量差距不显著（P＞0.05）；不同处理组内，耗水量变化趋势不一，分析结果显示耗水量的变化与时间极显著相关（ρ=0.410，P＜0.01，表4），与处理方式无关。白蝴蝶合果芋均在处理第15 天时耗水量最少（除T4 外），第20 天或第25 天时耗水量最多。

3 小结与讨论

研究表明，水培有利于叶类植物生长［18］。随着水培时间的延长，白蝴蝶合果芋各性状均表现出生长迹象，说明水培是一种能有效维持白蝴蝶合果芋小苗生长的栽培方式。

白蝴蝶合果芋各方面的生长发育相辅相成，不同比例营养液配方的添加对植株各性状的影响各异。从根系生长指标来看，营养液的添加并不能有效促进最长不定根的伸长，相比对照，大部分处理不定根反而没有明显伸长；但添加营养液后，能促进新生不定根与侧根的生长。与清水对照相比，山崎三叶芹配方对不定根的新生有明显促进作用，调制配方对侧根的促进作用很明显。而日本园试配方、改良Hoagland 配方与观叶植物通用配方在根系上的表现均不及清水对照，这与部分植物的研究结果类似［19］。植株耗水量结果显示，不定根的根数与耗水量的相关性稍强，调制配方下的平均总耗水量最小，而山崎三叶芹配方因对不定根的促进作用明显，其配方下植株总耗水量最多。

表4 各处理下白蝴蝶合果芋耗水量及营养液性质变化

不同植物水生根的形成难易程度不同［20］。研究表明，根系总长与根表面积的增长都是促进植物适应静止水培的主要表现之一［21，22］。白蝴蝶合果芋从组培瓶中出来时还未出现侧根，因此在水培期间如果能快速促进不定根新生和诱导侧根生长，将有利于促进植株对养分和水分的吸收，加快其生长。由此可见，调制配方与山崎三叶芹配方在促进白蝴蝶合果芋根系方面有重要参考价值。

各处理下白蝴蝶合果芋的株高增长不明显，可能与研究观测时间较短，以及与该品种的矮小特性有关。闫思华等［23］对5 种配方下的芹菜进行了2个月的观测发现株高无显著差异。白蝴蝶合果芋在水培种殖中能不断展出新的叶片，多重比较结果表明，山崎三叶芹配方、华南农大叶菜B 配方与调制配方能有效促进植株展开新叶。相关性分析结果显示，植株最大叶片叶长与叶宽容易受营养液配方影响。与对照相比，大部分营养液配方均能促进叶片叶长、叶宽增长，其中最为显著的是调制配方，该配方同时对冠幅的促进作用也很明显。

溶液pH 与电导率的稳定性是衡量营养液稳定性的主要标准之一。随着营养物质的不断消耗以及根系的呼吸作用，水培溶液pH 会随培养时间延长出现酸化现象。研究中各营养液处理组溶液酸化明显，说明溶液的酸碱度稳定性有待进一步加强。溶液电导率能反映营养液中的离子含量。不同作物对溶液电导率的要求不同。溶液电导率过大会因水分吸收受限而抑制植株生长，过低则养分含量不足，植株长势不佳［24］。通过电导率检测来判断流动性水培作物对营养元素的吸收能力，并通过对营养液电导率进行精准调节管理营养液浓度［25-28］。试验结果中对植株根系和株型有良好促进作用的华南农大叶菜B 配方与调制配方电导率变化显著，未来研究中可以利用这一特点管理其水培溶液条件。