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http://bse2.nchu.edu.tw/new_page_16.htm
























中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠


 
 

蝴蝶蘭在盆花價格中居於首位。但是由於生產過剩,在2008年價格急劇的下跌。在未來低品質的產品將被逐出市場,只有高品質的蝴蝶蘭開花株才有利潤可言。此篇文章由個人於國外演講之英文稿件整理成中文文稿。文章之主題即是討論生產高品質蝴蝶蘭的基本概念。詳細之應用技術並未在此篇文章中列舉。


一.    蝴蝶蘭各器官的特性


蝴蝶蘭的重要生長器官是根部,葉部與花梗


1.根部


根部的功用包括固定植物於介質之中,吸收水分與吸收養份。蝴蝶蘭的根部具有葉綠素因此其自然顏色是綠色。根部為灰白色或黯褐色即表示根系不健康。根部具有光合作用與同化作用的能力。因此根部最適合的環境是被高濕水氣所包圍,而不是浸泡在水中。


肥份溶解於水中無法為根部所直接吸收。根部吸收養份是藉由空氣中的水氣內所含的肥份。因此適合蝴蝶蘭的介質其條件是有能力供應根部水分,空氣與養份。


盆器如果是透明狀,陽光就能透過盆器的周壁以提供根部光合作用所需能量,因此健康的根系顏色的亮綠色。


2.葉部


蝴蝶蘭最主要的器官是葉片。葉片具有光合作用能力以進行固碳作用,有同化作用之功能以貯存碳源。葉片能夠直接吸收肥份。花梗與花朵所需要的養份是由葉片供應。根部需要的碳源有一大部份也是由葉片提供。


3.花梗


花梗自然的顏色是綠色,代表蝴蝶蘭的花梗如同葉片與根部也能夠進行光合作用。但是花梗自己產生的養份仍然不足以促成花梗全面發展,供應花苞更是不足。因此花梗與花苞的碳源也需要葉片供應。


蝴蝶蘭的碳源與養份的分配優先次序十分特殊。根部具有優先權,其分配次序為根,葉,花梗,花朵。


在開花階段如果根部受傷,根部與其他器官爭奪養份。花苞是養份分配次序的最後,因此花苞即容易自植株上方掉落。蘭花處於營養生長狀態時,如果根部因為介質鹽份累積而受傷,葉片最下位葉的養份將被根部奪取,導致葉片轉為黃色,而最後即脫落。有些品種夜溫高即加速呼吸作用,在高夜溫的環境,白日固碳量無法彌補夜間的銷耗,因此新葉自下位葉奪取養份,造成下位葉脫落。這即是俗稱的長一葉、掉一葉


二.    營養生長與生殖生長兩者共存


蘭花的發展階段通常分成營養生長與生殖生長。植物處於營養生長階段在於進行生長與發展。植物處於生殖生長階段,即是進行抽梗與開花。對許多蘭花而言,兩個階段的區分十分明顯。以文心蘭為例,在營養生長階段,葉片產生養份後儲存於偽莖之內。在生殖生長階段開始後,葉片並再進行光合作用。花梗與花苞需要的養份自偽莖獲取。


蝴蝶蘭的特殊習性是具有營養生長與生殖生長並存的特別階段。植株自組織培養苗階段生長至可催梗階段此為營養生長。成熟植株進行低溫處理,在花梗萌生至35公分長度,此為生殖生長階段。在此階段,蝴蝶蘭的葉片並不進行光合作用。花梗養份來自單莖與葉片原來累積之養份。在抽梗的花梗到達一定長度,完成花芽分化之後,兩階段同時進行。花梗持續增長,花苞開始形成,此為生殖生長階段。葉片進行光合作用進行固碳,碳源輸送至花梗與花苞,此為營養生長階段。換言之,在開花階段,需要葉片進行光合作用持續供應乾物質至花梗與花苞。


因此在開花階段的微氣候調節與肥培管理十分重要。葉片必需維持於最適當的日夜溫度。光量與光周期也是一樣重要。肥份的供應需要正確。葉片才能累積乾物質再輸送至花梗與花苞以確保開花品質。


三.    影響蝴蝶蘭開花品質的因子


1.遺傳因子


   蝴蝶蘭的開花遺傳因子包括花朵顏色,形狀,大小,數目,梗數,花梗是否分叉,花梗長度等。


2.健康狀態


   蝴蝶蘭在低溫催梗之前必需達到足夠的成熟度 (1)。植株必需儲存足夠  的乾物質。植株無病害,無蟲害,無病毒,無藥害,根部無鹽份累積。


3.環境因子


   環境因子包括葉部的日溫,夜溫,相對溼度,光周期與光量等。根部的水分、溫度、與肥份等。這些環境因子都必須保持於最適當的狀態。根部環境是由盆器、介質與管理技術等因子相互影響。管理技術又包括灌溉、施肥、換盆與疏盆等工作。根部環境與影響因子之關連性將以另一篇文章討論。


遺傳因子,健康狀態與環境因子三者也是相互關連。遺傳因子決定了蘭花所能表現的最極致品質。以小白花P. amabilis為例,如果此蘭花植株成熟度足夠(營養累積足夠),低溫催梗與開花環境都是適當,此蘭株的開花表現至少是二十朵小白花。然而如果植株不成熟,或是受到病害或蟲害傷害,或是溫度或光量不適合,花朵數目則將減少。由於遺傳因子的影響,再成熟的植株,再好的開花環境,P. amabilis仍然是小白花,都無法使花朵尺寸增加為中型花。


 


溫度除外的環境因子如果都是維持適當,日夜溫度對開花品質的影響介紹如下:


3.1.營養生長階段與生殖生長階段,兩時期溫度的差異


兩階段的溫度差異影響了抽梗的時間與花梗的數目。以Dtps"滿天紅"小紅花品種為例,在營養生長階段,其適當的日夜溫度為28/24。如果催梗日夜溫度為25/20℃,其抽梗表現為100%單梗。如果催梗日夜溫度為23/20℃,其抽梗表現為60%單梗,40%雙梗。在2018℃抽梗環境,此蘭苗的抽梗表現為100%雙梗。


3.2.開花階段的日夜溫度


抽梗開花階段白日與夜間溫度的差別簡稱日夜溫差。日夜溫差增加,花梗變長(2)。日夜溫差減少,催梗開花時期日夜溫度接近,花梗變短。


3.3.開花階段的白日溫度


在抽梗開花時期,白日溫度如果接近或甚至高於栽培時期的日溫,在花梗上方將有葉片長出,通常稱為" keiki’s "(3)。雖然日溫未高於栽培時間之日溫,但是仍然高於此品種適宜的溫度,過高日溫對於開花品質的影響是第一個花苞的位置將增高,所有花苞在花梗末端聚生,花苞與花苞的間距則是縮短(4)。花朵的鮮麗色則將褪色,花梗分叉數目降低。


3.4.開花時期的夜間溫度


開花時期夜溫如果高於此品種的適合夜溫,花朵數目減少,花朵尺寸變小。


 


四.    蝴蝶蘭品種特性的多樣化


根據Floricultura公司的栽培手冊,蝴蝶蘭適當的環境如下表所示。      



























1.  Floricultura公司的栽培手冊中蝴蝶蘭適當的環境



 



日溫



夜溫



光量



營養生長



28



26



4000-6000lux



低溫催梗



20



18



7000-8000 lux



開花



23



20



7000-8000 lux



然而蘭花栽培者很容易發現並不是所有品種在表一的環境中都可得到高品質的開花株。


在荷蘭的蝴蝶蘭溫室,可以看到不同品種的蝴蝶蘭其葉片轉成紅色或是暗紅色(5)。表示在相同光量環境對一些品種光量仍然太高。在日夜溫28/26的栽培溫度下,有些品種仍然抽梗開花(6)。有些品種在低溫催梗環境(日夜溫20/18)仍然無法抽梗(7)。這些品種特殊習性可由蝴蝶蘭原生種分佈地區其氣候的多樣性加以解釋。


 


五.    蝴蝶蘭生理特性的分類


1.依據栽培時期的日夜溫度


以目前的商業化品種,可區分成七大類。


A.31-33 / 25-26, 例如 V3, P. Sogo Yukidian


B.28-30 / 24-25, 例如  P. amabilis


C.28-30 / 21-22, 例如  D. Queen Beer


D.24-25 / 20-21, 例如  P. Taipei Gold


E. 21-22 / 18-19, 例如  P. Fortune Saltzman


F.30-32 / 21-22, 例如  D. Sin-Yuan Golden Beauty


荷蘭蝴蝶蘭溫室所設定的溫度為日溫28℃,夜溫26℃。因此上述的AB品種適合此國家。


2.依據光量


由於生長階段的不同,蝴蝶蘭需求的光量也不同。大苗的光量需求都是高於小苗。以大白花V3為例,不同栽培階段不同的光量需求如表二所示。



















2. 大白花V3於不同栽培階段不同的光量需求



4.0 ''



25000 lux



3.0 ''



18000 lux



2.0 ''



10000 lux



組織培養苗(子瓶)



5000 lux



溫度與光量因子對蝴蝶蘭開花品質的影響以V3品種為例加以說明。如圖8所示,此大白花具有三梗,多花之開花表現。此品種在台灣南部屏東縣進行栽培。栽培的日夜溫度為32/26℃與高光量(25,000lux)。在催梗階段,蘭苗被送到催花冷房,日夜溫度為23/18,光量為28000lux。健康成熟的植株可開出三梗,大花的美麗開花株


相同的品種於8月以海運運輸到美國紐約洲。此地區溫室環境維持於日夜溫度22/26。光量最高值為16,000lux。在此環境下,植株的光合作用能力低,累積乾物質不足以供應抽梗開花之需要。溫室內部環境因為季節變化逐漸降低,蝴蝶蘭受到低溫刺激開始抽梗。但是由於環境的不適合,開花品質無法符合市場需求(9)


由上述例子,不得不強調蝴蝶蘭品系生理特性的多樣性。由此可解釋許多台灣育出的蝴蝶蘭品種在台灣開花性狀良好,但是送交到外國栽培,許多品種反而無法表現出好的開花品質。


 


六.    如何測試各蝴蝶蘭品種之生理特性


有許多方法可以測試各蝴蝶蘭品種之生理特性,例如台灣蘭界都以多年經驗累積。國際上蘭花公司通常在不同環境之溫室內觀察生長狀態。中興大學生物系統工程研究室則是以同化箱量測並且配合生長模式以進行研究。


 


 











1. 蝴蝶蘭在低溫催梗之前必需達到足夠的成熟度



  











2. 抽梗開花階段日夜溫差增加花梗則變長



  











3. 蝴蝶蘭的" keiki’s "現象



  











4. 過高日溫使得第一個花苞的位置增高,所有花苞在花梗末端聚生,花苞與花苞的間距則是縮短



  











5. 不同品種的蝴蝶蘭其葉片轉成紅色或是暗紅色



  











6. 在日夜溫28/26℃的栽培溫度下,有些品種仍然抽梗開花



  











7. 在低溫催梗環境(日夜溫20/18)有些品種仍然無法抽梗



  











8. 美麗的大白花,V3, P. Sogo Yukidian



  











9. 由於環境的不適合,在美國東北地區V3開花品質無法符合市場需求



 


溫室作物感測與環控的新進技術


 














近年來,發展成功的溫室作物感測技術是在溫室內部作物的生長區域以現地即時方式量測作物生長狀況,並以無線傳遞方式傳送至中央管理室。管理者藉由這些資訊進行判斷。目前已商業化的感測系統以荷蘭Grow Lab公司最為完整,其產品共有5項,分別介紹如下。近年來商業話的新型電腦環控系統則為Hoogendoorn公司的產品,以節省能源為主題。


一、Sensiplant


此種感測系統的感測器是介質水分計,使用原理為時間區域反射法(Time-domain ReflectoryTDR)。感測元件直接插入盆栽介質之內。感測訊號再傳輸至Sensiplant主機。主機以無線傳遞將水分訊號傳送至中央管理系統。


Sensiplant本身整體尺寸接近一個5吋盆盆器。可自由放置於溫室各區域,放置的數目是沒有局限。放置的個數越多,代表取樣點數越多,樣本盆器內水分值也更有代表性。


二、Plantivity


此感測系統類似一根金屬棒,可以放置於植物上方。進行感測時,感測元件發射高頻螢光,再直接接收自葉片回饋的訊號。由前後能量之比例可以換算植物葉片吸收光能進行光合作用的能力,也可以以此代表作物活力。量測的數據以無線傳遞至中央管理室,可以以表格顯示或是以圖形表示。由作物活力數據與溫室內部微氣候數據,可以判別作物是否遭受應力,因此可依此進行環控調節或是改變給水施肥作業。


Plantivity的感測訊號需要因作物別進行校正。目前已完成番茄與玫瑰花兩種作物。Grow Lab公司正在研究蝴蝶蘭與Gerbera兩種植物。


三、植物溫度相機(Plant temperature camera


許多溫室的環控策略是以內部氣溫為控制依據。然而在氣溫低於設定值,而植物葉片溫度合乎要求的情況下,如果還是利用熱水管進行加溫動作,此方式浪費了能源。在傍晚使用節能布調節也有類似的問題。外界大氣溫度降低速率不大,但是內部葉片溫度因長波熱輻射而降溫快速。以大氣溫度為基準用以調整內節能布的動作,在時間點上則有延誤現象。


新型的植物溫度相機利用近紅外線原理量測葉片溫度。葉片溫度與空氣溫度同時紀錄。例如在白日陽光充足,葉片因蒸散作用因而其溫度可低於大氣溫度。由葉溫與氣溫比較,可以使得溫室微氣候調節更加合理。而且依據大氣溫度,葉片溫度與相對濕度,可以計算蒸氣壓差。因此可藉此判別葉片能否與周圍環境進行能量交換。如果葉片無法執行此功能,葉溫將增高,而且將會處於熱應力狀態。


目前開發的植物溫度相機為上空懸掛式,可固定於溫室任何位置。其量測訊號也是藉由無線傳遞,送達中央管理系統。


四、WET感測器


在溫室作物栽培中,適當的給水與給肥是管理作業最難進行的項目。時間與數量難以精確掌握。管理人員通常以感覺或觀察以決定給水給肥的時間與數量。而近年內開發完成的攜帶式WET感測器則是用以協管理人員直接量測盆栽介質中的水分與導電度(EC)。


使用WET感測器以量測盆栽內部水分時,盆器的介質體積需大於500c.c.。含水量以0~100% 的範圍表示。由連續量測的數據可以判斷介質的水分是呈現出增加或是減少。


WET感測器也可用於量測介質的鹽分含量,俗稱電導度。另外也具有溫度量測功能。過高的介質溫度則促使微生物繁殖,因此介質溫度的量測與控制也是管理作業的一個重要項目。


WET感測器可用於量測的介質包括堆肥、壤土、沙土、椰纖等。使用方式可以直接插入介質,或是埋於介質,或放在堆肥內部。


WET感測器的訊號可以以特製的接收器直接讀出,也可以藉由電路介面及軟體與電腦連結,在電腦上直接讀出與紀錄。


五、Aqua Manager


Aqua Manager是一種感測系統,可以量測介質內部水分含量與溫度。一組完整的Aqua Manage 系統包括介質水分感測元件、溫度感測元件、作業軟體、訊號無線驅動與傳輸元件、與各種連結介面。介質水分量測值以0~100%表示,用以判別是否需要進行灌溉作業,也可以藉此瞭解介質內部水分的增減變化,此種介質水份感測元件其作用原理為時間區域反射法,容易維護。與傳統張力計相互比較,可節省大量的維護人力。


由於Aqua Manager之訊號為無線驅動與傳輸,因此可放置於活動植床或配合作物同時輸送。


六、環控電腦新發展


Hoogendoorn公司新近發展的環控技術,除了具備傳統環控電腦以模式計算配合外界大氣環控變化,再執行環控策略之作業方式。新進之技術包括:


1.栽培區地圖


在電腦螢幕上,有直接顯示各溫室栽培區的微氣候資料與作物生長狀況,因此使用者可以自螢幕上直接改變溫室內環境設定值,或是直接進行環控設備的執行動作。所有的作業動作也是加入紀錄以提供以後的回溯參考。


2.便捷的電腦連線


使用者在管理室以外的任何地點,都可以利用網路與環控電腦連線,藉以執行與在公司辦公室進行的相同作業技術。


3.能源節省新策略


能源節省新策略包括避免極端的微氣候調節。不再單純的依據大氣狀態進行環控,而是依據溫室內溫度、光量與葉溫等之累積量進行微氣候設定值之調節。例如第一天外界溫度高,溫室內溫度設定可提高2℃。第2天外界溫度低,溫室內氣溫設定可降低2℃。因此可節省溫度控制之能源。


另一個能源節省方式是利用氣象預報數據,依據未來一週的氣候預測值,逐日調整溫室內部溫度與光量的設定值。此種節省能源又能維持作物生產品質之雙重目標,都是藉助已發展完成的作物生長模式。


上述介紹的荷蘭新進發展感測系統與環控設備,其相關網址如下:


1.      www.Letsgrow.com


2.      www.Hoogendoorn-uk.com


 
 


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