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蝴蝶蘭栽培介質

蝴蝶蘭栽培介質的物理性質
中興大學生物系統工程研究室 陳加忠
台灣蝴蝶蘭產業使用的介質以水苔(Sphagnum Moss俗稱水草)為主。近年來水苔也逐漸推廣應用至其他蘭花。水苔最大的特點是保水能力,因此一次澆水即可停止數日不用再進行灌溉作業。也由於此保水性能,許多消費買者在居家照顧時常常因為經常澆水而導致根系長久浸泡於水中,因而缺氧爛根。對於業餘栽培者而言,蝴蝶蘭常被〝泡死〞而很少〝乾死〞,主要的原因即是水苔良好的保水性。而水苔的耐擠壓性對於組盆工作又是一大幫助。柔軟耐壓的水苔可配合盆器內部空間調整成各種角度。這是日本蘭界使用水苔的一個主因,而台灣蝴蝶蘭栽培使用水苔也是來自日本。
天下沒有完美的介質,水苔也不例外。與其他介質比較,水苔的缺點是易壓實的緊密性,易腐敗性與纏繞性。由於其結構物性隨使用時間而腐壞,容易造成生長於其內部的根系死亡。因為其纏繞特性因此在裸根作業時容易因拉扯而傷害根系。
荷蘭蘭花產業使用樹皮(Pine Bark)種植蝴蝶蘭,此介質最大的特點是裸根作業十分容易。栽培二吋苗的容器只要輕輕搖動介盤,樹皮介質就鬆動而輕易的起取出二吋幼苗而不損壞根系。在移植作業中,也因為樹皮的物理特性而容易以機械輸送與充填,因此其移植作業勞力需求量不大。
隨著東亞地區蝴蝶蘭栽培面積的擴大,水苔的每年使用量也為之增大。除了日本與台灣,新興的栽培地區例如韓國與中國大陸也使用大量的水苔。日後水苔的供應與需求能否平衡?有限的生產面積能否應付逐年增加的需求量?因此在台灣地區有些蘭園已開始進行樹皮栽培的試驗。
水苔栽培與樹皮栽培最大的不同是什麼?通俗的說法是水苔保水性好,通氣性差。樹皮恰好相反,通氣性好而保水性差。但是在栽培應用上不是以此通俗話語即可,而是以精確的數據說明兩者而不同。此外樹皮的種類繁多,也不能以一個〝樹皮〞名詞代表一切。不同樹種,不同產地的樹皮,其物理與化學性質都有顯著不同。
理想的蝴蝶蘭介質是什麼?解答在於蝴蝶蘭的根系要求環境是什麼?植物根系的基本功能是支撐植株,吸收水分、養份與空氣的氧氣。蝴蝶蘭移植在軟盆內,因此基本的支撐作物功能已不是問題。根系原本是氣生根,因此除了水分、養分,更需要可以透過氧氣的環境,換言之,根部最佳環境是具有高相對濕度的環境而不是浸泡在水中。此外蝴蝶蘭根系直徑比其他的蘭科作物粗大,密度較稀疏,與介質接觸面積相對較小,因此介質的保水性與肥料保持能力要更好。
理想的蝴蝶蘭介質物理條件如下:
1.介質與介質之間具有空隙,容易通氣。
2.介質本身吸水性良好,能夠迅速吸收水分。
3.介質本身保水性良好,能夠逐漸的釋放出水氣。
4.介質本身容易保持肥份,逐漸釋放給予根部。
由上述條件可知,水苔並不能滿足這些條件。水苔具有良好的吸水能力與保持水分能力,但是結構容易因擠壓而壓實,降低通氣能力。此問題在台灣則以上緊下鬆的方式加以克服。在軟盆中底部除了加裝保麗龍顆粒,並且減少水草底部壓實程度,使得蝴蝶蘭根部有更大的通氣空間。
採用樹皮栽培進行蝴蝶蘭已是未來的趨勢,但是並不代表將全面取代水苔。水苔的保水能力在蝴蝶蘭的栽培歷程是一種不可或缺的介質。引入樹皮栽培,由於介質物理特性與化學特性的差異,栽培技術中給水給肥作業都是需要調整,環控作業中相對濕度的控制也需要改變。因此如何選用適合蝴蝶蘭的樹皮介質而且調整管理技術此即是栽培者的考驗。
對於新技術的適用,台灣蘭花學術界主要以經驗嘗試法進行研究。此研究方法是直接進行栽培作業,而觀察此種新介質,新技術或新藥劑對植株生長的影響。此種方式即是俗稱的嘗試錯誤法(trial and error),自嘗試中歸納可行的技術。以圖1和圖2為例,此是台灣兩家蘭園以來自紐西蘭的樹皮與大陸樹皮的栽培結果。而圖1的蝴蝶蘭的根部與葉片比例尚稱均勻,而圖2的蝴蝶蘭根系旺盛而與葉片面積不成比例。
為了縮短介質選用的嘗試時間,另一種研究方式是自介質基本物性開始研究,再以物性基本數據資料評估是否適用於蘭花栽培。有關介質的物理性質基本研究程序如下:
1.定義介質的物理特性。
2.建立介質物性檢測的標準作業程序。 
3.量測介質的物理特性,建立資料,尤其是重覆試驗的平均值與標準差。
4.進行各種介質的物理特性比較。
中興大學BSE研究室即依據此方式建立數種介質的物理特性資料。使用的介質包括新水草與舊水草,三種紐西蘭樹皮,一種大陸樹皮(圖3與圖4)。相關的研究結果介紹如下:有關介質化學特性的內容則以另篇文章介紹。
一、介質通氣與吸水性量測方法
此方法採用Ball Publishing所出版”A Grower’s Guide to Water, Medium, and Nutrition for Greenhouse Crops”此書的第5章。作者為Willam C. Fonteno。此章節內容介紹兩種介質物性的量測方法。
第一個方法為美國北卡羅納大學提出的Porometer技術。
第二個方法為近似法(Approximate method)。
事實上,只要精確的執行近似法每一個的步驟,兩種方法量測的結果十分接近。此篇研究即以近似法為主。
物性量測作業程序:
水苔(俗稱水草)或是樹皮的物性量測標準作業程序如下:
1.以3.5吋軟盆,底部排水口以膠帶或其他填塞工具加以密封,密閉性代表確定水分無法滲出。軟盆的容積(總體積)可以以承置的水分總重量加以計算(VP)。
2.將待測介質放置於軟盆內,直到完全填滿。放入的介質體積與軟盆體積(Vm)相同(Vm=Vp)。
3.緩慢的加入水分,直到介質飽和不再吸收水分。水分不可過滿而溢出軟盆之 外,也不能造成介質浮起而流到軟盆外面。
4.靜置15分鐘,如果水面低下代表介質需要持續加水,則再添加水分至介質飽和,而維持軟盆表面水位整齊。
5.紀錄所加入的水重(Wadd)。
6.自軟盆底部撕去膠帶或移除填塞物,使水分自軟盆滴落,滴落的水分加以收集並稱重(Wdrop),此水分滴落時間通常需要維持1小時以上。
7.自軟盆內取出介質加以稱重(W1) 。
8.潮濕的介質放置烘箱內,以70-80℃,烘乾36小時以上,最後的乾燥的介質重量為W2。
介質物性的定義與計算方式:
1.總孔隙度(Total porosity, TP):
代表在一定體積的介質所能夠加入的水量(吸水量),此數值代表此代表吸水能力,也可以用以評估通氣性能。
TP = (加入的水重(Wadd)/介質體積(Vm))*100﹪
2.介質納水能力(Container capacity, CC)
代表一定容積的介質可以吸收的水量
CC = ( (潮濕介質重-乾燥介質重)/(介質體積) )*100﹪=((W1-W2)/Vm)*100%
3.介質含水率(moisture content, MC)
MC = ((潮濕介質重-乾燥介質重)/潮濕介質重)*100﹪= ((W1-W2)/W1)*100﹪
4.空氣空隙率(Air space, AS)
代表空氣的空隙量
AS = (滴落水重/介質體積)*100%=(Wdrop/Vm)*100﹪
5.介質容積密度(Bulk density, BD),單位為g/cc
BD = 介質乾燥後重/介質體積= W2/Vm
6.吸水比(Water adsorptivity, WA)
代表每一單位重量的介質所能吸收的水分重量比例。
WA = ((W1-W2)/W2)
介質保水性量測方法
介質放置於已知重量的容器內,逐次加水至飽和狀態,稱重後再放入烘箱內進行乾燥作業,在一定的溫度與相對濕度環境條件下,於不同時間逐次量測其重量變化。在達到重量平衡狀態後,取出介質以70-80℃,36小時烘乾技術量測其含水率。再以所有不同乾燥時間下的量測重量計算樹皮乾基含水率。以乾基含水率為縱座標,乾燥時間為橫座標,即可繪製完成介質乾燥特性曲線。由特性曲線以計算乾燥速率,乾燥速率愈低保水性愈好。
1以紐西蘭樹皮栽培的蝴蝶蘭
介質物性的意義
上述7項介質物性可區分其物性意義如下:
A、吸水能力
1.吸水比(WA):每一單位重量的介質所能吸水水份重量之比値。WA愈大代表吸水能力愈高。
2.介質納水能力(CC):一定容積的介質可以吸水的水量。CC值愈大代表吸水能力愈好。
3.介質含水率( MC):代表介質的濕基含水率,與吸水能力相關,含水率愈高吸水力愈好。
4.總孔隙度(TP): 一定體積內含有的介質所能吸水的水量。TP值愈大,吸水能力愈好,吸收的水分代表介質的吸水量與介質的孔隙之間的容納水量。也因此可以代表介質的空隙狀態。
2. 以大陸樹皮栽培的蝴蝶蘭
B、通氣性質
1. 空氣空隙率(AS),代表介質的空隙量。AS愈大,介質通氣性愈好。
2. 總孔隙度(TP):可以表示介質的空隙狀態,也可代表通氣能力。
C、保水性質
介質乾燥曲線的乾燥速率代表保水性能。乾燥速率愈大,保水性愈差。
介質物性測定結果與栽培特性
四種介質通氣與吸水性能的量測數據如表一。由表一的介質通氣性與吸水性等物理特性資料可以發現水苔具有最佳的吸水性。每單位質量所能吸收的水份是紐西蘭樹皮的10-11倍。來自中國大陸的樹皮吸水性顯著低下。對介質納水能力(CC)的比對,使用過的水苔與紐西蘭水草相近。乾燥後的孔隙度水苔也優於紐西蘭樹皮,大陸樹皮則更低。而在通氣性比較方面,水苔與兩型樹皮並無極大差別。
3. 物性量測使用的介質
新水草與舊水草
以通氣性而言,水苔,紐西蘭樹皮與大陸樹皮有相似的介質空隙率。以吸水性而言,水苔最佳,紐西蘭樹皮稍低,但是大陸樹皮極差。以單位質量的吸水能力而言,也是水苔最大。在保水性能方面,水苔最好,大陸樹皮最差。
由乾燥特性曲線(圖5與圖6)則可看出水苔與樹皮的保水特性。水苔在最初飽和階段,含水率高達2500-3000﹪。7天的乾燥時間,含水率仍能維持於200-300﹪。紐西蘭樹皮在飽和階段含水率為170-230﹪,4天的乾燥時間降低為70-150﹪。來自大陸的樹皮其含水率在2天之內,自飽和狀態的70﹪降低至30﹪。代表其保水性極低。對於蝴蝶蘭介質而言,其保水能力與保肥能力極為相關。
4. 物性量測使用的介質:
三種紐西蘭樹皮
一種大陸樹皮
由這些介質物理特性的比較可知,水苔的通氣性不低於樹皮,但是由於吸水性能良好因此容易造成通氣不良。水苔於栽培時通氣性不良是過度擠壓與過度給水的結 果,太多水分的圍繞根團因此容易造成空氣缺乏。過度頻繁的澆水作業因而造成根系腐爛。大陸樹皮保水性能差,通氣性則尚可。以紐西蘭樹皮與大陸樹皮栽培的蝴 蝶蘭大苗,其葉部與根部的比例有顯著的不同(圖1與圖2), 而這些生長特性的差異,由介質物性以可以找到答案。大陸樹皮通氣性良好,種植的蝴蝶蘭根系發育也良好。但是保水與保肥能力不佳,影響了葉片的發育。蘭園沿 用以往與水苔栽培相同的管理方式,使用紐西蘭樹皮所種植的蝴蝶蘭植株生長性狀仍然無法水苔相比。但是這不是代表此種樹皮絕然不適用於蝴蝶蘭栽培。而是需要 調整管理技術與增加配方成份。調整的依據可由介質物理性質與化學性質的測定資料開始。
5. 二種水苔與樹皮的乾燥特性曲線

6. 三種樹皮的乾燥特性曲線
水苔不是完美的介質,對機械作業而言此材料難以處理。因此荷蘭蘭花產業採用易於機械化的樹皮材料。樹皮樹種繁多,進行物性分析可以進行材料初步篩選作業, 因此不需要浪費大量物力與栽培成本直接進行栽培試驗,更可以縮短實驗時間。使用介質除了考慮物理特性,也要觀察其他化學特性,有關化學物性之研究再以另篇 文章為說明。
各種介質的物性資料
 吸水能力

通氣性
吸水比(WA)
介質納水(CC)
含水率(MC)
總空隙率(TP) 
空氣空隙率(AS)
新水草
17.1
37.0
94.5
93.5
58.1
使用後
水草
17.7
29.1
95.5
93.1
65.1
No.5樹皮(9-12mm)
1.50
27.2
60.1
82.1
54.9
No.8樹皮(3-6mm)
1.57
30.5
61.0
78.0
47.5
No.9 樹皮(6-9mm)
1.28
23.9
56.2
75.4
51.9
大陸樹皮
0.53
13.7
34.7
67.0
53.3

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可以參考以下的影片


簡易鐘型潮汐開關
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