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蝴蝶兰对氮磷碳养分吸收利用的变化规律

作者：

吕捷指导教师：

谷凤

（安徽农业大学林学与园林学院合肥230036）

摘要：

通过对蝴蝶兰各个月份生长过程中根和叶的氮磷碳等元素含量的测量，分析得出蝴蝶兰对各个元素的吸收利用随时间推移的变化规律。

实现生产过程中对氮磷碳的精确控制，提高氮磷碳等养分的吸收利用率，实现经济效益和科学生产。

蝴蝶兰进入正常生长后，干物质逐渐增多，且前期增长缓慢，随后迅速增长，后期又逐渐减缓，增长曲线接近S型。

蝴蝶兰在栽培31—58d的施肥量为794.68—808.59g/m3水；59—301d的施肥量为827.15—833.33mg/m3水；301d以后的施肥量为831.01—833.33mg/m3水，每周施肥1次。

关键字：

蝴蝶兰氮磷碳养分利用率精确控制

蝴蝶兰于1750年发现，已发现七十多个原生种，大多数产于潮湿的亚洲地区。

在中国台湾和泰国、菲律宾、马来西亚、印度尼西亚等地都有分布。

其中以台湾出产最多。

是著名的切花种类，蝴蝶兰是单茎性附生兰，茎短，叶大，花茎一至数枚，拱形，花大，因花形似蝶得名。

其花姿优美，颜色华丽，蝴蝶兰属于切花种类，花姿婀娜，颜色高雅繁多形状像蝴蝶所以名叫蝴蝶兰，是一种单茎性附生兰，茎较多短，也没有假珠茎，短茎只是在基部，而叶子却很大也很厚，形状是椭圆形的长达50多厘米，花朵也较大，是热带兰中的珍品，被人们称作“兰中皇后”，甚得人们的喜爱，因此在世界各地广为栽培。

现代农业特别注意发展精确施肥，研究各类肥料的理化性状和农艺评价,在土壤中的行为,对植物的营养性;建立以有机,无机肥料合理分配为中心的施肥制以及建立电子计算机作物施肥决策与咨询系统,推行定量化配方施肥新技术。

现代生物技术通过对蝴蝶兰生长过程对氮磷碳等养分的吸收利用情况进行分析，决策出蝴蝶兰的精确管理措施，降低生产成本，有效避免资源浪费，降低因施肥除虫对环境造成的污染。

走“精确施肥”的科学之道，才能从根本上解决植物健康生长，提高单位面积产量和品质的问题。

“精确施肥”就是根据植物的各个阶段所需的养分给足它的需求就行，不能是营养过剩，也不能让植物吃不饱。

不仅浪费，还回给土壤带来危害。

营养不全，也会造成产量不高，品质下降到问题精准施肥的主要特点：

合理施用化肥，降低生产成本，减少环境污染；减少和节约水资源；节本增效，省工省时，优质高产；使蝴蝶兰的物质营养得到合理利用，保证了植株的产量和质量。

精确控制施肥是为适应集约化、规模化程度高的作物生产系统可持续发展而提出的，其边际效应与经营规模成正相关，带动精确施肥的发展是结合中国国情发展的有效途径。

1.实验材料与方法

1.1试验材料

试验地点：

芜湖大浦农业园温室内进行，温室内配备Argus环境自动控制系统，

材料：

蝴蝶兰，红色品种‘红宝石’，具2片叶，生长健壮一致，根系完整，刚出瓶的蝴

蝶兰组培苗；

基质：

水苔

用盆：

选1.7、2.5、3.5寸的塑料盆，

肥料：

花多多（N：

P：

K=20:

10:

20），每周施肥一次，使用倍数为1200倍，配制833g/m3水

于2012年2月上盆，移入装好基质的1.7寸的塑料盆中，上盆后充分淋洗基质，根据生长情况先后移入2.5、3.5寸塑料盆，开始养分控制实验。

1.2生物量及对水分、养分吸收利用的变化规律试验设计与指标测定

取样时间和方法：

分幼苗期、生长旺盛期、开花期、花后期取样，具体在栽培每个月取一次样，共计2年24次，每次随机选取10株，设3次重复。

分别测定全株、根系和叶片的鲜重、干重以及组织中全氮、全磷和全钾的含量，进入花期后，增加统计花蕾数量、开花数量、花的直径等累加后用于统计分析。

烘干样品用浓H2SO4-H2O2消解，以连续流动分析仪测全氮含量，钒钼黄比色法测全磷含量，火焰分光光度法测全钾含量。

1.3数据分析：

采用excel制图，SAS9.2方差分析。

用logistic方程回归，得到干物质、N、P累计吸收量回归方程。

换算出各个时期的施肥量，建立蝴蝶兰精准的肥料控制量。

二．结果与分析

2.1蝴蝶兰生长发育的阶段性和干物质累计吸收量变化规律

以栽培天数为横坐标，分别以蝴蝶兰干重和鲜重累为纵坐标，作蝴蝶兰鲜重和干物质累计曲线。

蝴蝶兰进入正常生长后，干物质逐渐增多，且前期增长缓慢，随后迅速增长，后期又逐渐减缓，增长曲线接近S型。

表1不同月份的干物质和鲜重

时间（d）

鲜重（g）

干重（g）

1-60

150.385

10.2182

60-105

185.102

11.0657

105-175

262.399

14.5906

175-225

170.294

9.2083

225-285

139.511

9.2083

285-305

131.027

8.3153

305-365

87.749

8.0149

把相邻二次测定之间的时间用一个生长发育阶段表示,分别用1、2、3、4、5、6、7表示表示1~60、60~105、105~175、175~225、225~285、285~305和305~305d的7个发育阶段,将后一次测定的蝴蝶兰的鲜重和干重分别减去前一次的测定值,得到鲜重和干重的增加量的变化趋势。

可以看出,蝴蝶兰鲜重和干重的增加均表现出明显的阶段性变化,其中鲜重的增长在第2、3、4阶段的增加量明显大于第1、5、6、7阶段,表明蝴蝶兰在栽培60~105d左右生长速度较快,1~60和105~170d生长速度相对较慢,前期主要表现为上盆后缓苗和低速生长,后期主要表现为花芽分化和开花,中期则主要是营养器官的快速生长。

干重的阶段性变化与鲜重的变化略有差异,在第2、3阶段的增加量最大,第1、4阶段的增加量相差不大,第5、6、7阶段的增加量最小,表明蝴蝶兰在栽培1~60d干物质积累速度相对较慢,60~105d左右干物质积累速度较快,105d以后积累速度减缓,175d以后则迅速减小,干物质增加量的阶段性变化与蝴蝶兰对营养元素尤其是氮、磷、碳元素的吸收和利用有关。

图1蝴蝶兰鲜重和干重的阶段增加量

将蝴蝶兰干物质累计变化曲线用Logistic方程回归，蝴蝶兰干物质累计量回归方程：

y=18.4037/[1+e（4.0449-0.0588x）]R2=0.9965

（1）

式中y为干物质累计量（g）或，x为栽培天数（d）。

对方程

（1）分别进行三阶求导，得到蝴蝶兰干物质累计量变化曲线的拐点：

蝴蝶兰在栽培60d之前处于干物质累计的前慢期，105d之后处于干物质累计的后慢期，60—90d为干物质快速累计时期。

2.2蝴蝶兰（全株）P元素积累吸收量的动态变化规律

蝴蝶兰（全株）P元素吸收积累的动态变化体现了蝴蝶兰对于P元素的吸收随着生长时间变化而变化。

磷对植物营养有重要的作用。

植物体内几乎许多重要的有机化合物都含有磷。

磷在植物体中的含量仅次于氮和钾，一般在种子中含量较高。

磷在植物体内参与光合作用、呼吸作用、能量储存和传递、细胞分裂、细胞增大和其他一些过程。

表2不同月份P元素的含量

生长时间

叶（%）

根（%）

全株（%）

1月

1.203

0.389

1.592

2月

2.234

1.873

4.107

3月

2.674

2.382

5.056

4月

3.127

3.612

6.739

5月

3.476

4.367

7.843

6月

4.213

5.321

9.534

7月

4.331

5.987

10.318

8月

5.378

6.342

11.720

9月

5.698

7.231

12.920

10月

6.339

7.897

14.236

11月

6.422

8.311

14.733

12月

7.378

8.789

16.167

图2不同月份蝴蝶兰（全株）P元素积累吸收量的动态变化

由（图2）知，蝴蝶兰在一年的生长过程中对于P元素的吸收量随着月份增加吸收量逐渐增加，且吸收的量并不是很大。

其全株吸收P元素在1.592%~16.167%。

叶的平均吸收量在3.467%~4.334%，根的平均吸收量在5.789%~6.736%，随着月份的增加，吸收P元素呈现缓慢上升趋势。

叶和根磷含量与全株平均磷含量呈正相关。

蝴蝶兰磷元素累计吸收量回归方程：

y=0.0630/[1+e（5.2355-0.0613x）]R2=0.9987

（2）,式中y为对磷素的累计吸收量（g/株，）x为栽培天数（d）。

2.3蝴蝶兰（全株）N元素积累吸收量的动态变化规律

氮是植物体内维生素和能量系统的组成部分。

对植物生长发育的影响是十分明显的。

氮素的丰缺与叶子中叶绿素含量有密切的关系。

表3不同月份N元素的含量

时间

叶%

根%

全株%

1月

3.036

3.739

6.775

2月

3.467

4.672

8.139

3月

4.678

5.901

10.579

4月

5.425

6.234

11.659

5月

6.879

7.321

14.200

6月

7.732

8.324

16.056

7月

8.721

9.321

18.042

8月

9.988

10.322

20.310

9月

10.823

11.432

22.255

10月

12.323

12.435

24.758

11月

13.782

13.421

27.203

12月

14.223

13.232

27.455

图3不同月份蝴蝶兰（全株）N元素积累吸收量的动态变化

（图3）蝴蝶兰在一年的生长过程中对于N元素的吸收量随着月份增加吸收量逐渐增加，且吸收的量也比较大。

其全株吸收N元素在6.775%~27.455%。

叶的平均吸收量在6.467%~7.334%，根的平均吸收量在8.789%~10.736%，全株N元素也出现相应的增加。

其中3到11月份增加较大，11月之后增加放缓。

蝴蝶兰吸收N元素进入稳定期，叶和根氮含量与全株平均氮含量呈正相关。

蝴蝶兰氮元素累计吸收量回归方程：

y=0.8105/[1+e（4.8178-0.0601x）]R2=0.9961,（3）式中y为对氮元素的累计吸收量（g/株，）x为栽培天数（d）。

2.4不同月份蝴蝶兰（全株）C元素积累量的动态变化规律

C元素几乎参与了植物体内所有大分子物质的代谢过程。

通常是以碳水化合物的形式存在，既是能量的贮存物质，又是合成其他物质的原料。

表4不同月份C元素的含量

时间

叶%

根%

全株%

1月

30.231

32.313

62.544

2月

31.344

33.452

64.792

3月

32.423

34.673

67.026

4月

33.354

35.672

69.026

5月

34.787

36.762

71.549

6月

35.788

37.322

73.112

7月

36.631

38.521

75.152

8月

37.212

39.461

76.673

9月

38.312

40.228

78.414

10月

39.234

42.102

81.336

11月

40.422

43.121

83.543

12月

43.311

44.312

87.623

图4不同月份蝴蝶兰（全株）C元素积累量的动态变化

（图4）蝴蝶兰在一年的生长过程中对于C元素的吸收量随着月份增加吸收量逐渐增加，且吸收的量很大。

其全株吸收C元素在40.236%~59.786%。

叶的平均吸收量在33.467%~34.334%，随着月份的增加，叶片吸收C元素呈现增加趋势。

根的平均吸收量在35.789%~38.736%，随着月份的增加，根吸收C元素也出现相应的增加。

叶和根碳含量与全株平均碳含量呈正相关。

蝴蝶兰C元素累计量回归方程：

y=0.3433/[1+e（5.3632-0.0658x）]R2=0.9990（4），式中y为对氮元素的累计吸收量（g/株，）x为栽培天数（d）。

2.5不同月份蝴蝶兰（全株）P元素吸收增量的动态变化

图5不同月份蝴蝶兰（全株）P元素吸收增量的动态变化

（图5）蝴蝶兰在全年的生长过程中对于P元素的吸收变化比较大，呈波折变化规律。

变化的幅度在0-4倍多，在生长的初期几个月中，变化比较大，所以1月-2月变化比较大，是因为蝴蝶兰需要吸收大量的P元素，积累量迅速增加，促使细胞分裂，生长发育。

2月以后变化大体平均，然后变化又小了，需要大量体内参与光合作用、呼吸作用、能量储存和传递、细胞分裂、细胞增大和其他一些过程。

到了年末，蝴蝶兰生长生长缓慢，吸收量下降，变化趋缓。

对方程（3）进行三阶求导，得到P元素的累计吸收量变化曲线的拐点,蝴蝶兰在栽培207d之前处于磷元素吸收的前慢期，336d之后处于磷元素吸收的后慢期，207—336d为磷元素快速吸收时期.

2.6不同月份蝴蝶兰（全株）N元素吸收增量的动态变化

图6不同月份蝴蝶兰（全株）N元素吸收增量的动态变化

（图6）蝴蝶兰在全年的生长过程中对于N元素的吸收变化比较大，呈波折变化规律。

变化的幅度在0-4倍多，且各月变化比较平均，在生长的初期几个月中，变化比较大，是因为蝴蝶兰需要吸收大量的N元素，植物需要大量氮。

氮素对植物生长发育的影响是十分明显的。

当氮素充足时，植物可合成较多的蛋白质，促进细胞的分裂和增长积累量迅速增加，在蝴蝶兰生长的后期，吸收N元素变小，变化也小了。

对方程（3）进行三阶求导，得到氮元素的累计吸收量变化曲线的拐点,蝴蝶兰在栽培62d之前处于氮元素吸收的前慢期，213d之后处于氮元素吸收的后慢期，62—213d为氮元素快速吸收时期。

311天后又进入快速吸收期。

2.7不同月份蝴蝶兰（全株）C元素增量动态变化分布

（图7）蝴蝶兰在全年的生长过程中对于C元素的吸收变化比较大，呈波折变化规律。

变化的幅度在0-5倍多，在生长的初期几个月中，变化比较大，是因为蝴蝶兰需要吸收大量的C元素，构成生物膜、细胞核、细胞质的重要组分。

几乎参与了植物体内所有大分子物质的代谢过程。

通常是以碳水化合物的形式存在，既是能量的贮存物质，又是合成其他物质的原料。

蝴蝶兰C元素的吸收变化随植物的生长发育一起变化。

对方程（4）进行三阶求导，得到C元素的累计吸收量变化曲线的拐点：

蝴蝶兰在栽培59d之前处于C元素累计的前慢期，59—112d为C元素快速累计时期，之后处于C元素累计的平稳期。

2.8蝴蝶兰养分利用率变化规律

分别将蝴蝶兰氮、磷累计吸收量与累计施入量相比，得到各测定时期氮、磷的利用率。

用二次多项式拟合，得到：

蝴蝶兰氮肥利用率随栽培时间变化的方程：

y=-4.5000E-03x2+0.9086x-6.1844R2=0.8247（5）

蝴蝶兰磷肥利用率随栽培时间变化的方程：

y=-7.0000E-04x2+0.1602x-3.0566R2=0.8948（6）

将栽培天数为31、32、33、……、150d分别代入方程（5）—方程（6），模拟出栽培过程中每天的氮、磷利用率，再按照蝴蝶兰氮、磷元素累计吸收的3个阶段，求出各段的平均值，计为该阶段的平均氮、磷利用率。

设不同时期最高的肥料利用率的数值代表该肥耦合方案的最高值，换算出各个时期的施肥量如下：

蝴蝶兰在栽培31—58d的施肥量为794.68—808.59g/m3水；59—301d的施肥量为827.15—833.33mg/m3水；301d以后的施肥量为831.01—833.33mg/m3水，每周施肥1次。

2.9不同月份蝴蝶兰P元素、N元素、C元素根和叶的分配规

图8不同月份蝴蝶兰P元素根和叶的分配规律

图9不同月份蝴蝶兰N元素根和叶的分配规律

图10不同月份蝴蝶兰C元素根和叶的分配规律

（图8）蝴蝶兰在全年的生长过程中P元素的吸收量比较平均，叶的吸收量平均在5%左右，根的吸收量平均在6%左右。

都呈阶梯增加，初期叶吸收P元素多，后期根吸收多于叶。

其中在生长的前期过程中根的吸收量要高于叶的吸收量，而在生长的后期叶的吸收量要高于根，这是因为磷在植物体内参与光合作用、呼吸作用、能量储存和传递、细胞分裂、细胞增大和其他一些过程。

磷能促进早期根系的形成和生长，提高植物适应外界环境条件的能力，所以前期根吸收量大些。

（图9）蝴蝶兰在全年的生长过程中N元素的吸收量比较平均，叶的吸收量平均在6%左右，根的吸收量平均在8%左右。

叶要比根的吸收量大。

其中根的吸收量要比叶的吸收量小，叶的吸收量在蝴蝶兰的生长过程中前期比后期多，而根的吸收量全年比较平均。

蝴蝶兰吸收N元素植物可合成较多的蛋白质，促进细胞的分裂和增长。

（图10）蝴蝶兰在全年的生长过程中C元素的累计比较平均，叶的累计平均在40%左右，根的累计平均在38%左右。

叶要比根的吸累计大。

其中根的吸收量要比叶的吸收量小，叶的吸收量在蝴蝶兰的生长过程中前期比后期多，而根的吸收量全年比较平均。

蝴蝶兰吸收C元素植物可构成生物膜、细胞核、细胞质的重要组分。

3.结论与讨论

3.1结论

蝴蝶兰在栽培31—58d的施肥量为794.68—808.59mg/m3水；59—301d的施肥量为827.15—833.33mg/m3水；301d以后的施肥量为831.01—833.33mg/m3水，每周施肥1次。

蝴蝶兰在生长过程中对于P、N、C元素的吸收比较旺盛，叶的吸收量要比根大些。

蝴蝶兰在全年生长过程中需要吸收大量的营养，其中在生长的前期对于矿物元素吸收量较大，所以要特别注意运用科学方法精确控制施肥，使蝴蝶兰可以更好的生长。

蝴蝶兰在全年的生长过程中P元素的吸收量平均每月在7%左右。

N元素的吸收量每月平均在15%左右，C元素的吸收量每月平均在65%左右。

通过测量各元素在每月根和叶的精确含量可以实施精确控制施肥。

3.2讨论

蝴蝶兰在生长过程中对于氮磷碳等元素的吸收变化情况是呈交替变化的，一般在春季和夏季吸收量比较旺盛。

同时叶要比根的吸收量要大。

蝴蝶兰的氮元素活跃，不容易在土壤累积，因此对于氮肥来说需要经常施用。

磷、钾施入土壤中后除被作物吸收外，主要在土壤累积，长期大量施用将逐渐增加土壤养分含量，进而减少需求，磷钾需求比例要下降。

同时有利于蝴蝶兰生产过程中精确控制施肥，植物精确控制施肥是现代生物农业的重要方向，研究各类肥料的理化性状和农艺评价,在土壤中的行为,对植物的营养性;建立以有机,无机肥料合理分配为中心的施肥制以及建立电子计算机作物施肥决策与咨询系统,推行定量化配方施肥新技术.走“精确施肥”的科学之道，从根本上解决植物健康生长，提高单位面积产量和品质的问题。

“精确施肥”就是根据植物的各个阶段所需的养分给足它的需求就行。

现代生物技术通过对蝴蝶兰生长过程对氮磷碳等养分的吸收利用情况进行分析，决策出蝴蝶兰的精确管理措施，降低生产成本，有效避免资源浪费，降低因施肥除虫对环境造成的污染。

因此针对氮磷钾养分元素要区别对待，对于氮素来说，要不断调控其在土壤中的含量，对于磷钾来说考虑其肥料后效，注意其在土壤中的累积，防止造成过量精准施肥的主要特点：

合理施用化肥，降低生产成本，减少环境污染；减少和节约水资源；节本增效，省工省时，优质高产；使蝴蝶兰的物质营养得到合理利用，保证了植株的产量和质量。

精确控制施肥是为适应集约化、规模化程度高的作物生产系统可持续发展而提出的，其边际效应与经营规模成正相关，带动精确施肥的发展是结合中国国情发展的有效途径。

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1191-1200

PhalaenopsisonNitrogenandPhosphorusNutrientAbsorptionChangesofCarbonUtilization

Author:

LvJieTutor:

GuFeng

（Collegeofforestryandlandscapearchitecture.AnhuiAgricultureUniversity.Hefei230036）

Abstract:

TroughthemeasurementofthegrowthofPhalaenopsiscarbonintheprocessofnitrogenandphosphorusinrootandleafofthecontents,analysisofvariouselementsoftheabsorptionandutilizationofPhalaenopsisvariationwithtime.Toachieveprecisecontrolofnitrogenphosphorusandcarbonintheproductionprocess,improvetheutilizationrateofnitrogenandphosphorusincarbonandnutrientabsorption,toachieveeconomicandscientificproduction.

Keywords:

mothorchidnitrogenandphosphorusandcarbonnutrientutilizationnccuracycontrol

致谢：

感谢谷老师和同学对我的指导帮助，我的这篇毕业论文的完成，首先应当归功于指导老师谷凤老师。

她无论是在野外考察、实验过程，室内资料整理还是在论文的撰写等各个方面都给予了大量的指导和帮助，令我不但完成了