设施栽培金钗石斛不同时期环境、生长、营养及品质特性＊

刘海林，李 杰，叶广英，王再花(广东省农业科学院环境园艺研究所，广东省园林花卉种质创新综合利用重点实验室，广州 510640）

金钗石斛（Dendrobium nobile) 为兰科石斛兰属植物，是中国传统名贵中药材，主要分布于贵州、四川、广西、广东等地区[1-2]，富含生物碱、多糖等活性物质，其中石斛多糖具有提高免疫力、抗氧化、降血糖、抗白内障、降血压等多种功效[3-9]，药用价值极高。2020 年，金钗石斛叶、花食品安全地方标准在贵州发布，这将使金钗石斛在医药、食品、日化等领域应用更为广泛，加上它也是花卉市场的重要畅销品种，可见市场潜力很大。据报道石斛多糖含量与其药效存在一定关系，而多糖含量与其产地、年龄或栽培管理条件有关[10-12]。除较高的药用价值外，金钗石斛也有非常高的观赏价值，花色艳丽，形态优美，花期3～5 月[13-14]，环境温度与其花芽分化密切相关。金钗石斛的生长和品质都与施肥水平密切相关[15]，但有关其设施栽培条件下不同时期的生长、营养元素和品质变化规律研究鲜见报道。因此，本文通过检测设施环境条件和金钗石斛不同时期的生长和N、P、K、Ca、Mg 营养元素及多糖含量的动态变化规律，为金钗石斛精准栽培和品质调控提供理论参考。

材料与方法

试验材料及环境

供试材料为健康且生长一致的金钗石斛12 月龄苗，即出瓶后栽培了12 个月（图1），株高15～20 cm，茎粗1.3～1.4 mm，7～8 片叶。栽培基质为松树皮与椰糠体积比6:4，栽培用上口直径8 cm、下口直径5.4 cm、高8 cm 的营养杯。夏秋季采用黑色遮阳网遮阳70%～80%，其他季节遮阳50%～60%。试验在广东省农业科学院环境园艺研究所白云基地水帘大棚内进行，试验时间为2019 年7 月～2020 年3 月。

图1 金钗石斛12 月龄苗

试验方法及指标测定

营养液的配制及施用方法

营养液配制方法参考Hoagland’s 营养液配方，每周喷施1 次营养液，喷到杯底刚刚滴水为止。

样品处理与指标测定

样品采集及处理：每2 个月采集1 次植株地上部分的茎和叶，每个重复随机采10 株，重复3 次。样品经105 ℃杀青30 min，60 ℃烘干至质量恒定，粉碎后过60 目筛，保存于干燥箱中备用。

叶片营养元素含量测定：全氮检测参照LY/T 1269-1999《森林植物与森林枯叶层全氮的测定》（3.2 蒸馏法）；P 元素检测参照GB5009.87-2016《食品安全国家标准食品中磷的测定》；K 元素检测参照GB5009.91-2017《食品安全国家标准食品中钾、钠的测定》；Ca 元素检测参照GB5009.92-2016《食品安全国家标准食品中钙的测定》；Mg 元素检测参照GB5009.241-2017《食品安全国家标准食品中镁的测定》。

茎多糖含量测定：参照《中华人民共和国药典》苯酚－硫酸法[3]。以相应试剂作空白，利用UV-2550 分光光度计在486 nm波长下测定样品的吸光度。以葡萄糖（分析纯）为标准品，绘制标准曲线。

设施环境监测：采用北京科百宏业科技有限公司环境监测系统实时跟踪监测空气温度、相对湿度等数据信息。

数据分析

试验数据用Excel 进行统计分析，利用SPSS 23 软件进行方差分析。

结果与讨论

设施环境温湿度变化情况及开花状况

由环境监测系统监测的环境数据（图2）可知，2019 年7 月底～2020 年3 月底，种植金钗石斛设施大棚内的温湿度呈现一定规律性变化。夏秋季7 月底～10 月，棚内平均温度为26.6 ℃，平均湿度为66.2%；11 月平均温度为20.3 ℃，平均湿度为71%，植株开始停止生长；进入冬季12 月～ 次年1 月，棚内温度急剧下降，平均温度为16.6 ℃，平均湿度为80.6%，此时为低温花芽分化的关键时期；2～3 月气温回升，棚内平均温度为19.4℃，平均湿度为78.6%，此时为花芽发育和花正常开放关键时期。

金钗石斛组培苗一般在出瓶移栽后2 年左右开花，而栽培1 年半也有少量开花现象，但开花数较少。研究发现3 月上旬温度回暖时，部分试材正常开花（图3）。环境监测结果显示该设施栽培环境与金钗石斛开花人工处理环境条件基本一致。据报道金钗石斛成熟苗（24 月龄）放在人工气候箱16 ℃/10 ℃，12 h/12 h（昼/ 夜）和自然光照下，低温处理一个月后，再将金钗石斛放到大棚内（棚内20～25 ℃）继续培养可诱导开花[16-17]。而春石斛品种‘Snow King’在10～18 ℃冷库下处理2～6 周，湿度为65%，光强为350 µmol/(m2•s)，再移到温度20 ℃/5 ℃（昼/ 夜），湿度65%温室中，均能正常开花[18]。笔者报道过春石斛品种‘Carmen’经高山（海拔650 m）低温和植物生长调节剂处理后可明显诱导其提前开花，增加开花量[19]。检测结果将为金钗石斛的精准花期调控提供环境参数。

叶片矿质元素含量变化规律

从图4 可知，7 月底～ 次年3 月，金钗石斛叶片Ca 和Mg 含量呈现先显著上升、继而下降再上升的趋势，而N、P、K 三者的含量在不同月份也存在显著变化。N 含量11 月底比7 月底显著提高，达16.5 g/kg，随后下降。P 含量9 月底比7月底显著升高，达最高（19.95 mg/kg），随后下降，至次年3 月底降至最低（17.41 mg/kg）。K 含量也在9 月底达最高（22.58 g/kg），随后逐渐下降，至次年3 月底显著降低，为14.41 g/kg。说明7～11 月主要为金钗石斛营养生长，对N 需求比较高，而前期7～9 月假鳞茎成熟期对P 和K的需求也比较高。Ca 含量变化规律前期与K 相似，9 月底达最高（28.5 g/kg），随后显著下降，至次年3 月底再出现显著回升。Mg 含量变化趋势与Ca 相似，9 月底其含量最高（4.7 g/kg），其次为11 月底，随后急剧下降，至次年3 月底出现显著回升。

综上所述，9～11 月，植物体内N、P、K含量较高，此阶段石斛生长变缓慢，休止叶形成，并转向生殖生长阶段，说明金钗石斛假鳞茎成熟和营养积累期对大量元素需求大；11 月底至次年1 月，P 含量明显下降。此外，9 月底植物体内K、Ca、Mg 含量显著高于其他时期，随后逐渐下降，说明此阶段假鳞茎成熟的关键时期对K、Ca、Mg 的需求也比较高。值得注意的是11 月底～ 次年1 月，其他元素含量总体下降，而P、K 含量依然处于较高水平，说明植株处在花芽萌动和分化时期，对P、K 的需求比较高。可见，金钗石斛上述5 种营养元素随着生长发育的不同阶段变化显著，说明不同生育期内对不同养分元素需求有所差异，且各种营养元素含量存在不同程度的拮抗关系[20]。3 月底比1月底，P、K 元素含量显著降低，Ca、Mg 元素含量显著升高，可能与植株花发育及新芽的萌孽有关[21]。因此，生产上可依据营养元素的变化规律增减用量，从而实现金钗石斛设施栽培环境下合理、精准施肥。

金钗石斛多糖含量的变化情况

7 月～ 次年3 月份金钗石斛茎多糖含量存在显著差异（图5）。7 月底～9 月底，变化不显著，11 月底达最高（21.12%），显著高于其他时期，随后快速下降，至3 月底降至3.42%。据报道钙含量与多糖含量呈极显著负相关[22]，研究发现1～3 月，金钗石斛茎多糖含量显著降低，而Ca元素含量显著升高（图4）。由于金钗石斛在广州的开花时间为3～4 月，比四川合江金钗石斛的花期提前1 个多月，该结果与颜寿等[12]检测的2 年生金钗石斛茎多糖含量在2 月最高（17.32%）的结论有所不同，因为合江2 月的金钗石斛生长状况与广州11 月底金钗石斛的生长状况相近，可见金钗石斛多糖含量与品种、气候环境等因素密切相关。

图4 不同月份金钗石斛叶矿质元素含量的变化情况

图5 金钗石斛不同时期多糖含量

结论

试验结果表明，7 月～ 次年3 月，金钗石斛生长可分为3 个小阶段。第1 阶段：7～10 月，设施大棚内平均温度为26.6 ℃，平均湿度为66.21%，金钗石斛叶片中N、P、K、Ca 和Mg含量整体较高。第2 阶段：11 月，棚内温度开始下降（20.3℃），湿度上升（71%），金钗石斛植株进入休眠期。叶片N 元素含量较高，其他元素含量降低，此时植物所需营养较少，多糖含量不断积累，在11 月底达最高。第3 阶段：12 月～ 次年3 月，此阶段为花芽分化和花发育期。其中12 月～ 次年1 月，外界气温明显降低，棚内平均温度为16.6℃，平均湿度为80.6%。1 月底，P、K 含量依然处于较高水平，说明P、K 在花芽分化期间需求比较高；2～3 月气温回升，棚内平均温度为19.84℃，平均湿度为78.6%。3 月底，N、Ca、Mg 含量升高，而P、K 含量明显降低，说明花开放和新芽萌孽过程中对N、Ca、Mg 需求较高。