Effects of Six Different Foliage Fertilizers on Growth and Quality of <i>Dendrobium nobile</i> Cultivating under Forest in Hainan, China

LIU Ying; CHEN Qing; LIANG Xiao; WU Chunling

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2021.10.020

2021 , Vol. 42 >Issue 10: 2898 - 2903

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2021.10.020

Plant Cultivation, Physiology & Biochemistry

Effects of Six Different Foliage Fertilizers on Growth and Quality of Dendrobium nobile Cultivating under Forest in Hainan, China

LIU Ying ¹^,² ,
CHEN Qing ^,¹^,²^,^* ,
LIANG Xiao ¹^,² ,
WU Chunling ¹^,²

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1. Environment and Plant Protection Institute, China Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Pests Comprehensive Governance for Tropical Crops, Ministry of Agriculture and Rural Affairs / Hainan Engineering Research Center for Biological Control of Tropical Crops Diseases and Insect Pests, Haikou, Hainan 571101, China
2. Hainan Key Laboratory for Biosafety Monitoring and Molecular Breeding in Off-Season Reproduction Regions, Sanya, Hainan 572000, China

*CHEN Qing,E-mail： chqingztq@163.com。

Received date: 2020-12-03

Request revised date: 2021-02-01

Online published: 2021-11-25

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Abstract

In order to select suitable types of leaf fertilizer, promote the growth and improve the quality of Dendrobium nobilis, the effects of three chemical leaf fertilizers and three organic leaf fertilizers on the growth and quality of D. nobilis were studied by spray treatment. All fertilizer treatments increased tiller number, leaf number, stem section number, stem diameter and the plant height of D. nobilis, fresh weight, dry weight, FW/DW ratio and chlorophyll content in different degrees, but also improved the polysaccharides and total alkaloid content, thus spraying the leaf fertilizer could promote the growth and quality of D. nobilis. Among the three chemical fertilizers, the performance of promoting the growth and improving the quality of Wosheng was better than that of potassium dihydrogen phosphate, followed by Bihu. Compared with the control group, the stem diameter, fresh weight, dry weight, SPAD value, polysaccharide and total alkaloid content of D. nobilis were significantly increased after spraying Wosheng, and the growth rate was 21.87%, 35.68%, 39.50%, 7.96%, 15.01% and 9.89%, respectively. Among the three organic fertilizers, the performance of promoting the growth and improving the quality of potassium fulvic acid was better than that of Duligao, followed by Haidaosu. Compared with the control group, potassium fulvic acid significantly increased the stem diameter, fresh weight and dry weight of D. nobilis by 20.68%, 28.39% and 34.50%, respectively. Therefore, Wosheng and potassium fulvic acid significantly improved the growth and quality of D. nobile and could be used as foliar fertilizer for D. nobile cultivating under forest in Hainan.

Key words： Dendrobium nobile Lindl.; foliage fertilizers; growth; quality

Cite this article

LIU Ying , CHEN Qing , LIANG Xiao , WU Chunling . Effects of Six Different Foliage Fertilizers on Growth and Quality of Dendrobium nobile Cultivating under Forest in Hainan, China[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2021 , 42(10) : 2898 -2903 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.10.020

金钗石斛（Dendrobium nobile Lindl.）为兰科石斛属多年生附生草本植物,因其特殊的生存环境和卓越的滋补功效具有较高的药用价值^[1],也属兰科主要的观赏花卉植物。近年来,由于需求量的增加,人工栽培石斛越来越多^[2]。海南独特的生态环境和丰富的火山石资源,仿野生种植金钗石斛种植面积逐年增加。金钗石斛自然生长速度较慢,适时适量地进行施肥有利于促进生长和改良品质,近年来国内对金钗石斛的报道多集中在组培技术^[3]、基质选择^[4]、栽培模式^[5,6]、水分光照^[7,8]等因素对金钗石斛生长和品质的影响研究^{[3,4,5,6,7,8]},少量关于金钗石斛施肥研究的报道集中在盆栽石斛或在棚内苗床栽培石斛。漆小雪等^[9]报道菜籽麸、花生麸、桐麸发酵液和复合肥喷施盆栽石斛对金钗石斛生物学性状、SPAD值和石斛碱含量产生不同的影响;薛敏等^[10]报道沼液喷施棚栽石斛显著促进金钗石斛幼苗的生长和药用成分含量,目前尚未见有不同类型肥料对林下栽培金钗石斛生长和品质影响的相关报道。因此,本研究采用常用的3种化学肥料和3种有机肥料对金钗石斛进行叶面喷施,研究6种叶面肥对其生长和品质的影响,为海南金钗石斛产业的健康可持续发展提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 材料与试剂试验在海口琼山区龙塘镇新民委员会玉里村金钗石斛基地进行,种苗为金钗石斛组培苗,栽培时间2018年10月,栽培方式为林下贴石栽培,栽培密度按照30 cm×30 cm的间距栽种,遮阴度55%~70%。石斛碱、D-无水葡萄糖（中国食品药品检定研究院）;沃生（中量元素水溶肥,拜耳作物科学中国有限公司）;碧护（0.136%赤·吲乙·芸可湿性粉剂,德国阿格福菜农林环境生物技术股份有限公司）;磷酸二氢钾（潍坊泰达农化有限公司）;杜高活力藻（有机水溶肥,深圳市杜高生物新技术有限公司）;海岛素（5%氨基寡糖素水剂,海南正业中农高科股份有限公司）;黄腐酸钾（山东瑞普生物科技有限公司）。

1.1.2 仪器与设备 UV-5500型紫外分光光度计（上海元析仪器有限公司）;BSA224S型电子分析天平（赛多利斯）;FE22-Meter型数显pH计（梅特勒-托利多）;Legend Mach 1.6R型离心机（赛默飞世尔）;BA310C型电热恒温水浴锅（雅马拓）。

1.2 方法

1.2.1 试验设计试验共设7个处理：（A）沃生2000倍液;（B）碧护20 000倍液;（C）磷酸二氢钾1000倍液;（D）杜高活力藻1000倍液;（E）海岛素1000倍液;（F）黄腐酸钾1000倍液;（G）对照处理不施肥（CK,喷洒清水）,每处理重复3次,共21个小区,每重复30 m²。用背负式电动喷雾器（SX-MD16E-2,市下控股有限公司）喷雾,用水量45 L/667 m²。试验阶段2019年4月—2020年3月,每月喷施1次,共喷施12次,最后一次施肥后隔1个月进行样品采集,试验期间所有处理栽培管理条件一致,各小区除喷洒试验设计叶面肥外,没有喷施其他肥料。

1.2.2 样品采集每小区随机5点取样,每点收集3丛进行测定。测量统计每丛石斛的分蘖数、叶片数,最长芽株高、茎节数,用游标卡尺测量金钗石斛的最大直径部位,使用SPAD-502便携式叶绿素仪测定植株叶片的叶绿素含量后,剪取金钗石斛地上部茎叶,测其鲜重后洗净、晾干、剪碎,90 ℃杀青15 min后,50 ℃烘干,称重,研磨放置样品瓶中待用^[9]。

1.2.3 多糖测定苯酚-硫酸比色法,供试品溶液制备、标准曲线制备及多糖含量测定参照敖娇等^[11]的方法。其中以葡萄糖浓度为横坐标、吸光度（490 nm）为纵坐标绘制标准曲线,得回归方程为：Y = 0.0133X - 0.0316（r = 0.9975）,葡萄糖18.09~70.25 μg/mL与吸光度的线性关系良好。

1.2.4 石斛总生物碱酸性染料比色法,供试品溶液制备、标准曲线制备及总生物碱含量测定参照敖娇等^[11]的方法。其中以石斛碱浓度为横坐标、吸光度（620 nm）为纵坐标绘制标准曲线,得回归方程为：Y = 0.1466X - 0.0254（r = 0.9946）,石斛碱1.39~7.93 μg/mL与吸光度的线性关系良好。

1.3 数据处理

采用Excel 2019软件进行数据处理,结果以平均值±标准差（mean ± SD）表示,试验数据利用DPSv9.01软件进行Duncan’s新极复差检验。

2 结果与分析

2.1 不同叶面肥对金钗石斛生长特性的影响

由表1可知,施用不同肥料后金钗石斛单丛分蘖数均有所增加,其中沃生、黄腐酸钾、碧护处理组分别为3.8、3.8、3.7个分蘖数,显著高于对照组（2.7个分蘖数）。施用不同肥料后金钗石斛叶片数均有所增加,其中黄腐酸钾、沃生处理组分别为11.6、11.2片叶,显著高于对照组（8.4片叶）,同时茎节数也均有增加,其中沃生、碧护、黄腐酸钾、磷酸二氢钾处理组分别为8.7、8.5、8.3、8.2个茎节,显著高于对照组（6.1个茎节）。6种肥料处理组之间金钗石斛分蘖数和茎节数没有显著差异,而黄腐酸钾对叶片数的影响显著高于碧护;3种化学肥料中,沃生对金钗石斛单丛分蘖数、叶片数、茎节数的促进作用优于其他2种肥料,而有机肥料中黄腐酸钾优于其他2种肥料。

表1 不同施肥下金钗石斛单丛分蘖数、叶片数、茎节数

Tab. 1 Different foliage fertilizers on tiller number per clump, leaf number and stem section number of D. nobile

叶面肥 Foliage fertilizer	单丛分蘖数 Tiller number per clump	叶片数 Leaf number	茎节数 Stem section number
沃生	3.8±0.4^a	11.2±1.8^ab	8.7±0.8^a
碧护	3.7±0.5^a	9.0±0.5^bc	8.5±0.8^a
磷酸二氢钾	3.2±0.4^ab	10.4±0.9^abc	8.2±0.9^a
杜高活力藻	3.1±0.6^ab	9.3±0.8^abc	7.7±1.0^ab
海岛素	3.2±0.6^ab	10.0±1.4^abc	7.9±1.0^ab
黄腐酸钾	3.8±0.2^a	11.6±0.9^a	8.3±1.5^a
对照	2.7±0.4^b	8.4±1.4^c	6.1±0.8^b

	注：数据为平均值±标准差;不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: The data are mean±SD; Different lowercase letters mean significant difference among treatments (P<0.05).

由表2可知,施用不同肥料后金钗石斛鳞茎粗度均有所增加,其中沃生、黄腐酸钾、磷酸二氢钾处理组显著高于对照组,茎粗增长率分别达21.87%、20.68%和12.92%。6种肥料中沃生促进茎粗生长显著高于碧护、杜高活力藻和海岛素,黄腐酸钾促进茎粗生长显著高于碧护和海岛素;3种化学肥料中,沃生促进茎粗生长作用优于其他2种肥料,而有机肥料中黄腐酸钾优于其他2种肥料。施用不同肥料后金钗石斛株高均有所增加,其中施用碧护处理显著高于对照组,株高增长率达40.35%,沃生和黄腐酸钾处理组株高增长率也分别达到30.92和26.54%。对金钗石斛株高的促进作用6种肥料之间没有显著差异,3种化学肥料中,碧护对株高的促进作用优于其他2种肥料,而有机肥料中黄腐酸钾优于其他2种肥料。

表2 不同施肥下金钗石斛生长特性

Tab.2 Different foliage fertilizers on stem diameter and plant height of D. nobile

叶面肥 Foliage fertilizer	茎粗 Stem diameter/mm	茎粗增长率 Stem diameter growth rate/%	株高 Plant height/cm	株高增长率 Stem diameter growth rate/%
沃生	6.13±0.23^a	21.87	19.9±3.9^ab	30.92
碧护	5.44±0.22^cd	8.08	21.3±3.9^a	40.35
磷酸二氢钾	5.68±0.49^abc	12.92	17.6±2.4^ab	15.79
杜高活力藻	5.53±0.34^bcd	9.94	18.2±3.8^ab	19.74
海岛素	5.31±0.29^cd	5.57	17.2±1.7^ab	13.38
黄腐酸钾	6.07±0.14^ab	20.68	19.2±2.7^ab	26.54
对照	5.03±0.32^d		15.2±2.3^b

	注：数据为平均值±标准差;不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: The data are mean±SD; Different lowercase letters mean significant difference among treatments (P<0.05).

2.2 不同叶面肥对金钗石斛生物量的影响

由表3可知,施用不同肥料后金钗石斛单丛鲜重均有所增加,其中沃生、黄腐酸钾、磷酸二氢钾处理组显著高于对照组,单丛鲜重增长率分别达35.68%、28.39%和27.60%。6种肥料中沃生对鲜重促进作用显著高于海岛素;3种化学肥料中,沃生对鲜重促进作用优于其他2种肥料,而有机肥料中黄腐酸钾优于其他2种肥料。施用不同肥料后金钗石斛单丛干重均有所增加,其中沃生、黄腐酸钾、磷酸二氢钾处理组显著高于对照组,干重增长率分别达39.50%、34.50%和29.17%。6种肥料中沃生对干重的影响显著高于碧护、杜高活力藻和海岛素,黄腐酸钾显著高于碧护和海岛素;3种化学肥料中,沃生促进干重作用优于其他2种肥料,而有机肥料中黄腐酸钾优于其他2种肥料。施用不同肥料后金钗石斛干鲜比均有所增加,但与对照相比差异不显著,6种肥料对金钗石斛的干鲜比没有显著影响。

表3 不同施肥下金钗石斛单丛鲜重、单丛干重和干鲜比

Tab. 3 Different foliage fertilizers on fresh weight per clump, dry weight per clump and FW/DW ratio of D. nobile

叶面肥 Foliage fertilizer	单丛鲜重 Fresh weight per clump/g	鲜重增长率 Fresh weight growth rate/%	单丛干重 Dry weight per clump/g	干重增长率 Dry weight growth rate/%	干鲜比 FW/DW ratio
沃生	17.4±0.8^a	35.68	2.79±0.25^a	39.50	0.161^a
碧护	13.9±2.5^abc	8.33	2.20±0.24^cd	9.83	0.158^a
磷酸二氢钾	16.3±1.7^ab	27.60	2.58±0.32^abc	29.17	0.158^a
杜高活力藻	14.2±2.6^abc	10.94	2.25±0.33^bcd	12.33	0.158^a
海岛素	13.1±0.5^bc	2.60	2.14±0.15^cd	7.17	0.163^a
黄腐酸钾	16.4±2.6^ab	28.39	2.69±0.18^ab	34.50	0.164^a
对照	12.8±1.0^c		2.00±0.16^d		0.157^a

	注：数据为平均值±标准差;不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: The data are mean±SD; Different lowercase letters mean significant difference among treatments (P<0.05).

2.3 不同叶面肥对金钗石斛叶片SPAD值的影响

SPAD值可以反映叶片当前叶绿素的相对含量。由表4可知,施用不同肥料后金钗石斛叶片SPAD值均有所增加,其中沃生处理组显著高于对照组,叶片SPAD值增长率为7.96%。6种肥料中沃生对金钗石斛叶片SPAD值的影响显著高于碧护和海岛素;3种化学肥料中,沃生对提高金钗石斛叶片叶绿素含量优于其他2种肥料,而有机肥料中黄腐酸钾优于其他2种肥料。

表4 不同施肥下金钗石斛叶片SPAD值

Tab. 4 Different foliage fertilizers on blade SPAD value of D. nobile

叶面肥 Foliage fertilizer	叶片SPAD值 Blade SPAD value	叶片SPAD值增长率 SPAD value growth rate/%
沃生	47.9±1.6^a	7.96
碧护	44.6±1.0^b	0.45
磷酸二氢钾	46.8±1.4^ab	5.48
杜高活力藻	45.7±0.7^ab	3.00
海岛素	44.9±1.6^b	1.20
黄腐酸钾	45.9±1.6^ab	3.45
对照	44.4±1.3^b

	注：数据为平均值±标准差;不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: The data are mean±SD; Different lowercase letters mean significant difference among treatments (P<0.05).

2.4 不同叶面肥对金钗石斛多糖含量的影响

由表5可知,施用不同肥料后金钗石斛多糖含量均有所增加,其中沃生、磷酸二氢钾处理组显著高于对照组,多糖含量增长率分别达15.01%、11.69%。6种肥料中沃生对金钗石斛多糖含量的影响显著高于碧护和黄海岛素;3种化学肥料中,沃生对提高金钗石斛多糖含量的作用优于其他2种肥料,而有机肥料中黄腐酸钾优于其他2种肥料。

表5 不同施肥下金钗石斛多糖含量

Tab. 5 Different foliage fertilizers on polysaccharides content of D. nobile

叶面肥 Foliage fertilizer	多糖含量 Polysaccharides content/(mg·g^-1 )	多糖含量增长率 Polysaccharides content growth rate/%
沃生	43.9±4.2^a	15.01
碧护	39.0±1.3^bc	2.01
磷酸二氢钾	42.7±1.6^ab	11.69
杜高活力藻	40.1±2.3^abc	4.89
海岛素	39.2±1.1^bc	2.71
黄腐酸钾	41.9±2.6^abc	9.77
对照	38.2±1.0^c

	注：数据为平均值±标准差;不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: The data are mean±SD; Different lowercase letters mean significant difference among treatments (P<0.05).

2.5 不同叶面肥对金钗石斛总生物碱含量的影响

由表6可知,施用不同肥料后金钗石斛总生物碱含量均有所增加,其中沃生处理组显著高于对照组,总生物碱含量增长率为9.89%。6种肥料中沃生对金钗石斛总生物碱含量的影响显著高于碧护;3种化学肥料中,沃生提高金钗石斛总生物碱含量的作用优于其他2种肥料,而有机肥料中黄腐酸钾优于其他2种肥料。

表6 不同施肥下金钗石斛总生物碱含量

Tab. 6 Different foliage fertilizers on total alkaloid content of D. nobile

叶面肥 Foliage fertilizer	总生物碱含量 Total alkaloid content/(mg·g^-1 )	生物碱含量增长率 Total alkaloid content growth rate/%
沃生	4.30±0.10^a	9.89
碧护	3.93±0.24^b	0.51
磷酸二氢钾	4.19±0.15^ab	7.08
杜高活力藻	4.10±0.20^ab	4.94
海岛素	4.15±0.11^ab	6.22
黄腐酸钾	4.19±0.19^ab	7.16
对照	3.91±0.22^b

	注：数据为平均值±标准差;不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: The data are mean±SD; Different lowercase letters mean significant difference among treatments (P<0.05).

3 讨论

3种化学肥料中,沃生促进金钗石斛生长和改善金钗石斛品质优于磷酸二氢钾,其次是碧护。碧护（赤霉素含量0.135%,吲哚乙酸含量0.000 52%,芸薹素内酯含量0.000 31%）作为一种植物生长调节类的叶面肥对西洋参、枸杞等药材生长和产量有明显的促进作用^[12,13],本研究中碧护处理组除株高增长率高于其他肥料处理组外,其他生长指标和品质改善效果低于沃生和磷酸二氢钾,可能与碧护诱导石斛产生大量的细胞分裂素和维生素E,而其他营养元素无法及时补给有关。沃生作为一种中量元素水溶肥料（Ca+Mg≥190 g/L,N≥190 g/L,Cu+Fe+Mn+Zn+B为4~ 6 g/L）,含有Ca、Mg、N及少量微量元素,而磷酸二氢钾（P₂O₅为51.5%,K₂O为34%）主要包含P、K 2种元素,沃生促进金钗石斛生长和改善金钗石斛品质优于磷酸二氢钾可能与金钗石斛生长过程中的养分需求相关,薛敏等^[14]研究结果表明合理的氮磷钾配比才能够明显促进金钗石斛幼苗产量和品质的提高,因此探明金钗石斛生长发育的养分需求才是合理使用肥料的关键因素。

3种有机肥料中,黄腐酸钾促进金钗石斛生长和改善金钗石斛品质优于杜高活力藻,其次是海岛素。黄腐酸钾是一种纯天然矿物质活性钾元素肥,黄腐酸钾内含微量元素、稀土元素、植物生长调节剂,其既能为植物生长提供必须的钾元素,又可调节作物体内的代谢活动,增强作物对营养物质的吸收转化及合成,在提高桃树根系活力和促进树势健壮方面效果明显^[15,16],可缓解渗透胁迫来提高烟苗的抗旱性^[17],可提高中性致香物质含量来改善烟草品质^[18]。黄腐酸钾促进金钗石斛生长和改善金钗石斛品质优于杜高活力藻和海岛素,可能与黄腐酸钾中黄腐酸和钾元素的协同增效作用优于杜高活力藻的肥效,而海岛素更加侧重于诱导植物体内产生生物酶和糖信号,提高自身对外界的免疫力,从而实现作物的抗病、减害有关^[19]。

叶绿素是植物光合过程中吸收光能的色素,其含量的多少直接影响光合作用的光能利用,而N、Mg、Fe、Mn、Cu或Zn在叶绿素合成中起关键作用^[20]。沃生、黄腐酸钾和磷酸二氢钾肥料处理组因具有特定营养元素或微量元素,喷洒后叶片叶绿素含量高于其他肥料从而进一步促进金钗石斛的生长和品质改善,试验结果与张之鹏等^[21]的一致。多糖和石斛总生物碱含量是金钗石斛最重要的功效成分和品质评价指标,其在金钗石斛体内含量的高低直接影响到药材质量,本研究中施用6种叶面肥均可以促进金钗石斛生长和改善品质,与漆小雪等^[9]、薛敏等^[10]报道添加不同类型肥料可促进金钗石斛生长和改善品质的研究结果相似。

4 结论

本研究选取的6种叶面肥,沃生、碧护、磷酸二氢钾为化学肥料,杜高活力藻、黄腐酸钾、海岛素为有机肥料,从施肥效果看,所有施肥处理均增加了金钗石斛的分蘖数、叶片数、茎节数、茎粗和株高,不同程度提高了金钗石斛的鲜重、干重、干鲜比和叶绿素含量,同时施肥也能提高金钗石斛多糖和总生物碱含量,因此喷施叶面肥有利于促进金钗石斛生长和改善金钗石斛品质。3种化学肥料中,沃生促进金钗石斛生长和改善金钗石斛品质优于磷酸二氢钾和碧护,3种有机肥料中黄腐酸钾优于杜高活力藻和海岛素,沃生和黄腐酸钾对金钗石斛生长和品质改善明显,可以作为海南林下栽培金钗石斛的叶面肥。本试验中6种叶面肥都是单一浓度和施肥频率进行试验,因此,下一步需要在施肥浓度和施肥频率,以及在金钗石斛不同生育期施肥等方面进行多因素设计,进一步研究叶面肥对金钗石斛的喷施效果。

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