干热河谷区铁皮石斛生长动态及施肥技术研究

时间：2024-05-28

潘宏兵，代沙，蒋祺，顾国栋，唐平，兰海，陈云清

(1.四川省攀枝花市农林科学研究院，四川攀枝花 617061；2.四川省攀枝花市同丰斛农业开发有限公司，四川攀枝花 617061)

潘宏兵1，代沙1，蒋祺1，顾国栋1，唐平1，兰海1，陈云清2

(1.四川省攀枝花市农林科学研究院，四川攀枝花 617061；2.四川省攀枝花市同丰斛农业开发有限公司，四川攀枝花 617061)

为掌握攀西干热河谷区铁皮石斛大棚种植施肥技术，开展了不同施肥处理对铁皮石斛生长情况、产量、多糖含量的影响研究。结果表明：1～9月，铁皮石斛株高和鲜重逐渐增加，第四季增加趋于平坦，略有降低；蘖芽数随时间不断增加，冬春萌发蘖芽数占全年总蘖芽数的65%，新抽茎条生长期集中在二、三季度；铁皮石斛植株生长性状之间存在明显相关性。对不同施肥处理下铁皮石斛的8个主要生长性状进行主成分分析，提取了2个主成分，累计方差贡献率达85.01%，构造综合评价模型F= 0.544 0×Z1+0.306 1×Z2，可综合反映铁皮石斛植株的生长性状；不同施肥处理下，铁皮石斛生长状况综合评分CK最低(-2.236 6)，处理3的F值1.689 1为最高，即根肥用腐熟油枯，叶面肥用石斛专用液体有机肥的施肥方法效果最佳。

攀西干热河谷；铁皮石斛；施肥；生长性状；主成分分析

铁皮石斛又名黑节草，是多年生兰科附生草本植物[1]，常附生于密林树干或岩石上，是我国传统的中药材。现代药理证明铁皮石斛具有滋阴清热、益胃生津、增强机体免疫力、降血糖血脂、抗氧化等作用，被列为“九大仙草”之首，在民间具有“救命仙草”的美誉[2-5]。其新鲜或干燥茎入药，是我国常用的中成药的原料。随着对铁皮石斛药效成分的研究，以及生活水平的提高，保健养身等意识的增强，铁皮石斛供求矛盾增大，野生资源急剧下降，大棚种植铁皮石斛具有极大的发展空间。从20世纪90年代初开始，我国浙江、云南、广东等地开展了铁皮石斛人工种植研究，并取得了成功，设施仿生栽培模式适用于浙江、云南、广东、安徽、江苏、四川等铁皮石斛适栽区域[6]。铁皮石斛自然条件下生长较慢，适量适时的提供养分能提高生长速度。栽培中常施用有机肥，但施用有机肥过量会产生植株品质下降、基质板结[7]。现阶段对于铁皮石斛种植基质的筛选、栽培方式、棚内种植环境的调控有一些研究[8-11]，对铁皮石斛大棚栽培技术具有一定的指导。但针对干热河谷区铁皮石斛设施栽培技术和可参考的施肥技术较少。攀枝花地处攀西干热河谷区，气候独特，气候垂直差异显著，在中山有野生铁皮石斛的分布，但河谷区比较温暖，降雨量少而集中，对攀西干热河谷区铁皮石斛大棚种植施肥技术开展研究，以期指导攀西地区铁皮石斛大棚种植的施肥技术。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地设在攀枝花市同丰斛农业开发有限公司啊喇乡铁皮石斛种植基地8号种植大棚，地理坐标为101°43′22″E、26°19′57″N，海拔1450m。

1.2 试验材料

栽种时间一年的铁皮石斛植株(种植株行距12cm×15cm)；羊粪、油枯、有机碳菌肥(功能菌≥0.2亿/g、有机质≥45%、有效氮(EC)≥5%，福建省诏安县绿洲生化有限公司生产)；石斛专用液体有机肥(N≥4%、P≥0.3%、K≥1.6%、有机质≥20%，上海时科生物科技有限公司生产)；金溢田腐植酸水溶性肥(含N≥9%、P≥6%、K≥20%、黄腐酸≥6%、腐殖酸≥8%、微量元素≥3%，山东创新科技腐殖酸科技有限公司生产)。

1.3 试验方法

研究不同根肥、叶面肥组合施肥方法对铁皮石斛生长及有效成分含量的影响，试验设置7个处理(见表1)，采用单因素随机区组试验，试验重复3次，每个小区2m2，共21个小区。试验各处理根肥在2015年1月23日一次性施完，羊粪用量0.5kg/m2，油枯用量0.5kg/m2，碳菌肥用量0.5kg/m2。试验各处理叶面肥在2015年2～12月之间喷施，每2周喷施1次，用量为石斛专用肥500倍液、腐植酸500倍液。

表1 铁皮石斛施肥处理因素表

注：“-”代表不施肥。

1.4 数据测定和处理

从各小区随机抽取10丛铁皮石斛作为一个样品，测定株高(cm)、茎粗(mm)、蘖芽数(个)、叶数(片)、鲜重(g)、产量(kg/m2)、叶面积(cm2)、粗多糖含量(%)，每季度末测定一次铁皮石斛相关生长数据。从每丛植株选最粗茎测茎粗；从每丛植株的老熟茎中上部取叶片；用叶面积测量仪(YMJ-CH)测量叶面积；取植株10cm以上老熟茎条去叶称鲜重测产量，用苯酚—浓硫酸法测鲜茎条多糖含量[12]。用Excel 2016进行数据整理、作图，用SAS 9.3统计分析软件进行方差分析、主成分分析，并建立综合评价模型。

2 结果与分析

2.1 铁皮石斛生长动态变化

2.1.1 株高生长变化铁皮石斛主要采取无性克隆繁殖，一般按丛植[13]。试验以植株最高茎条作为植株(丛)株高数据，图1为不同施肥处理铁皮石斛株高生长动态变化，第一季度至第三季度铁皮石斛株高逐渐增加；第四季度，株高增加趋于平坦，略有降低。铁皮石斛植株株高生长变化主要集中在二、三季度，其中三季度生长最快，植株长至全年最高；四季度铁皮石斛植株株高变化不大，冬季茎条生长封顶，植株积累养分增长茎粗。处理3施肥情况下，铁皮石斛株高增长最大；即根肥使用油枯，叶面肥使用石斛专用肥，铁皮石斛株高增加最大。

图1 铁皮石斛株高生长变化

2.1.2 茎粗生长变化图2为不同施肥处理下铁皮石斛茎粗生长动态变化。不施肥处理的铁皮石斛茎粗随时间呈现降低再增加再降低的趋势，各施肥处理变化不一致。进行施肥试验的铁皮石斛为种植一年半的植株，一季度铁皮石斛封顶，养分积累，茎粗生长快，且达到最大；二季度为干热气候，铁皮石斛茎粗减小，主要受植株脱水和新芽生长、花开放影响；三季度为湿热气候，处理6和CK茎粗小幅反弹增加，其他处理茎粗均略为减小；四季度茎粗持续减小，原因是老茎条将养分供给新茎条生长，新茎条生长进入封顶期，新茎条仍比老茎条细。

图2 铁皮石斛茎粗生长变化

2.1.3 蘖芽生长变化铁皮石斛蘖芽主要由上年生或当年生茎条基部腋芽萌发形成，蘖芽数是植株生长重要指标之一。从图3可知，蘖芽数呈现随时间逐渐增加的趋势。铁皮石斛植株不同季节均能萌发蘖芽，一季度植株萌发蘖芽数最多，约占全年萌发蘖芽数的40%，其次是二、四季度，约占全年萌发蘖芽数的25%，三季度植株萌发蘖芽数最少，约占全年萌发蘖芽数的10%；一、二季度萌发蘖芽多来自上一年秋冬季老熟茎条，三、四季度萌发蘖芽多来当年生长茎条。

图3 铁皮石斛蘖芽生长变化

2.1.4 鲜重生长变化图4为铁皮石斛鲜重生长变化，植株鲜重生长变化趋势与株高生长变化趋势相近。一季度铁皮石斛植株鲜重增长较慢，主要是蘖芽萌发生长增加植株鲜重；二、三季度植株鲜重呈现快速增加，生长至全年最重，主要是蘖芽生长发育成健壮茎条增加植株鲜重；四季度植株植株鲜重略降低，主要是老叶和病叶脱落降低植株鲜重。

图4 铁皮石斛鲜重生长变化

2.2 不同施肥处理对铁皮石斛种植的影响

所有施肥处理均能不同程度增加铁皮石斛植株的株高、叶数、产量和粗多糖，各处理间差异均不显著。施肥对铁皮石斛茎粗的影响，处理1显著高于处理4，其他处理间茎粗差异不显著。处理1、3、5茎粗均高于对照CK，处理2、4、6茎粗均低于对照CK，即石斛专用液体有机肥比腐殖酸水溶肥更利于促进石斛茎粗的增加。

处理6蘖芽数少于对照CK，且显著低于处理3、4，其他处理蘖芽数均高于对照CK，但差异不显著；处理4叶面积小于对照CK，且显著小于处理3，其他处理叶面积均高于对照CK，但差异不显著；施肥对铁皮石斛鲜重的影响，处理1、3、4鲜重显著高于对照CK，其他处理间鲜重差异不显著，其中处理3鲜重最大，为49.98g/丛。

2.3 铁皮石斛性状间相关性分析

铁皮石斛植株性状之间存在明显的相关性(表3)。产量与鲜重显著正相关，与株高极显著正相关；鲜重与茎粗、蘖芽数、叶数呈极显著正相关。茎粗与叶面积极显著正相关，与叶数显著负相关；蘖芽数与株高极显著负相关，与叶数极显著正相关；叶数与茎粗和株高显著负相。增加叶面积能提高铁皮石斛鲜重，有利于增加其产量；产量与鲜重、茎粗、蘖芽数等多个指标具有相关性，且互相影响，利用单一指标很难评价施肥对铁皮石斛植株生长效果，宜采用多指标综合评价。

表2 不同施肥处理对铁皮石斛种植的影响

注：同列中不同英文小写字母表示在差异达到显著水平，P≤0.05；数据为平均值±标准差。

表3 铁皮石斛农艺性状相关系数表

注：*表示相关性在0.05水平上差异显著,**表示相关性在0.01水平上差异显著。

2.4 不同施肥处理对铁皮石斛生长性状指标的综合分析

不同施肥处理对铁皮石斛种植的影响分析表明，生长性状指标间存在相关性，对不同施肥处理的反应有所不同，用各个单项指标来评价每个处理的优劣，具有很大的难度。因此，需要探索出一种能够包容每个单项质量指标信息的综合评价指标，而主成分分析具有这一功能。主成分分析法是一种把原来多个指标化为几个相互独立的综合指标的方法，以每个主成分的方差贡献率作为权数来构造综合评价函数，以综合评价函数值作为衡量指标。

对不同施肥处理铁皮石斛植株的8个主要生长性状指标进行主成分分析，结果表明(表4和表5)：第一主成分的特征值为4.3524，方差贡献率为54.40%；第二主成分的特征根为2.4486，方差贡献率为30.61%，是仅次于第一主成分的重要主成分。其它主成分的贡献率分别为8.88%，5.29%，0.59%，0.23%，依次明显减少。前2个主成分的累积方差贡献率为85.01%，大于累积贡献率的85%，基本包含了所测指标的全部信息，因此可以用这2个主成分因子铁皮石斛生长指标选择的综合指标。第一主成分表达式是Z1=0.2023X1+0.4453X2+0.3099X3+0.2788X4+0.3558X5+0.4580X6+0.4345X7+0.2486X8，第二主成分表达式是Z2=-0.5084X1-0.2007X2+0.3819X3+0.4992X4-0.3216X5+0.1419X6-0.2392X7+0.3541X8。

表4 主成分分析结果

表5 因子载荷量

由于主成分较多，单一主成分难以对各施肥处理生长性状的优劣做出客观的判断[14]。因此选取的第一、第二主成分的方差贡献率α1、α2作为权数，构造综合评价模型F=α1×Z1+α2×Z2，即F=0.5440×Z1+0.3061×Z2。由于主成分为综合变量且相互独立，用主成分值作为选择利用的指标，可较准确地了解各性状的综合表现。由表5知，综合评分排序为处理3>处理4>处理1>处理2>处理5>处理6>CK，CK综合评分-2.2366为最低，处理3综合评分1.6891为最高，即根肥用油枯加叶面肥用石斛专用液体有机的施肥方法对铁皮石斛植株生长效果最好。

表6 不同施肥处理的主成分得分和综合得分

3 讨论与结论

铁皮石斛生长动态变化观察结果表明，铁皮石斛茎条在秋冬季生长封顶，次年不及时采收，受茎基部抽生蘖芽和攀西干热河谷区干旱气候影响，易脱水使茎粗变细，在一季度茎条生长至最粗。铁皮石斛植株周年均能萌发蘖芽，冬春萌发蘖芽生长期相对较长，且占全年总蘖芽数的65%，在攀西干热河谷地区种植铁皮石斛培养冬春蘖芽生长对提高产量极其重要；二、三季度植株株高和鲜重增长较快，四季度植株株高、鲜重增长略降低，说明新抽生茎条生长期集中在二、三季度。

施肥可以提供植株生长所需的矿质元素，有利于铁皮石斛生长，同时对矿物元素和叶绿素的含量和酶活性等产生影响，影响光合作用、促进植株长高，蘖芽增多，叶面积增大，鲜重、产量和粗多糖含量增加[15]。研究结果与孔德栋[16]、薛敏[17]、白美发[18]等研究结果大致相同，同时脱水间接提高了植株鲜茎条粗多糖含量。腐植酸盐能够使得移植后的红槭树吸水增加，腐殖酸能够促进根的生长及侧根的形成，也能促进根系活力，从而提高根的有效吸收面积和吸收能力。叶面喷施腐殖酸会引起叶绿素含量的增加，从而导致光合作用增强，增加干物质的积累[19]。本试验中腐殖酸减少了铁皮石斛的茎粗的减少，说明腐殖酸能够增加铁皮石斛抗旱性，有利于干物质积累。使用石斛专用液体有机肥比腐殖酸水溶肥更能提高铁皮石斛抗旱性，对抑制植株脱水有效果。

铁皮石斛生长性状间存在明显相关性，不同施肥处理对各生长性状指标影响不一样，很难用单一或多个性状指标评价不同施肥处理方法优劣。本研究对不同施肥处理铁皮石斛植株主要生长性状指标进行主成分分析，提取主成分因子，以每个主成分的方差贡献率作为权数来构造综合评价函数。结果处理3综合评分最高，为1.6891，认为该施肥技术最适合铁皮石斛种植。处理3在株高、蘖芽、叶面积、鲜重、产量方面最高，同时在茎粗、叶数和粗多糖方面较好，即使用腐熟油枯和石斛专用液体有机肥能有效提高铁皮石斛产量和品质。研究表明将主成分分析用于铁皮石斛施肥技术研究，能简化选择程序，同时避免了性状间的相关性对选择效果的影响。使用有机肥能显著提高铁皮石斛的生长特性和多糖含量[16]，腐熟油枯和石斛专用液体有机肥有机质含量均较高，使用后能显著促进铁皮石斛生长，改善品质。铁皮石斛加快速生长时间为二、三季度，期间可追施一次速效肥，促进植株生长，但使用速效肥含氮量不能偏高，施用过高浓度氮肥明显抑制春石斛茎粗生长，叶形成滞后，假鳞茎成熟明显推迟[20]。

攀西干热河谷区种植铁皮石斛，建议选用腐熟油枯作为根肥，在开春后一次性施用，干油枯用量100～150kg/667m2，叶面肥用石斛专用液体有机肥500～800倍液，每2周喷施1次。此外，在二、三季度期间可追施1次含氮量不偏高的速效肥。

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