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优良彩叶植物花叶芋品种引进、创新利用和林下栽培技术研究工作总结

作者:巫志坚 刘金梅  文章来源:梅州市农科院花卉室 | 更新时间:2017-12-27 10:00:29

  为贯彻落实省委、省政府“十三、五”规划关于创新驱动发展战略,推动农业科技创新和农业产业转型升级,加快农业新成果、新品种、新技术的转化应用,促进现代农业发展,广东省农业厅组织成立广东省现代农业科技创新联盟。2016年,梅州市人民政府和广东省农业科学院共建广东省农业科学院梅州分院,优良彩叶植物花叶芋品种引进、筛选与创新利用这个项目是落实“院地合作”内容之一,也是广东省现代农业科技创新联盟建设广东省现代农业产业技术体系花卉创新团队项目之一。项目实施地点在梅州市农业科技创新中心内。

  通过项目的实施,项目承担单位与广东省农业科学院环境园艺研究所,对新型优良彩叶植物花叶芋进行了系统的研究,引进、筛选出适合梅州地区园林应用的品种资源2个;利用收集的资源,采用杂交育种技术,获得了变异丰富的杂交F1代后代群体,总结出后代群体的性状分离规律;采用无性系优良变异单株筛选技术,选育出具有自主知识产权的‘碧血丹心花叶芋’新品种,通过了广东省专家组现场鉴定;建立了适用于梅州地区花叶芋林下套种栽培技术;并将这一技术应用于观光农业,进行了优质种苗的示范种植和推广应用,取得了显着的社会、经济和生态效益。现将项目实施的主要内容和取得的成效总结报告如下:

  一、引进、筛选出适合梅州地区园林应用的优良花叶芋品种

  花叶芋原产于拉丁美洲的热带雨林和赤道地区,大多种类分布于巴西亚马逊热带雨林,长于雨林开阔地或溪流旁。经过近150多年不断选育,培育出2000多个品种,目前市场流通品种有90多个,大面积生产应用的品种有50多个。在观赏性状方面不断改良,选育出了叶片白色、红色、粉色、黄色、紫色等色彩丰富的优良品种;在光照适应性方面,筛选出了能耐日晒和耐荫品种;在抗病方面,选育出了一些抗细菌性叶斑病品种和抗茎腐病品种。这些新优品种的推出,扩大了花叶芋的应用范围。

  在欧美国家,花叶芋用于取代传统草花,广泛应用于主题公园、花坛、花境和花带的景观营造,色彩明快而富有特色。我国从上世纪80年代开始引进,一直局限于室内盆栽生产和应用,且品种老旧,对品种特性的调查和了解尚属空白,特别在室外应用方面一直没有开展相关的研究。因此项目组率先从美国引进适合园林应用的品种资源,对其光照适应性、抗病性、分枝习性、耐寒、耐热等重要性状进行调查(详见表1),筛选出适合梅州地区园林应用的品种2个,分别为‘福利达花叶芋’(图1)和‘红星花叶芋’(图2)。其中‘福利达花叶芋’为红色系列品种,观赏效果好,色彩明快、鲜艳喜庆,为阔心形叶,中等株型,分芽多,生长势强,观赏期为8个月,从4月至11月,观赏效果最佳时期为4月至7月,适合种在稀疏乔木下,营造出红色条带和色块景观。‘红星花叶芋’为花斑叶系列品种,主脉红色,整个叶面布满白色斑点,观赏性状独特,株型高大,分芽多,生长势强,观赏期为8个月,适合种在稀疏乔木下,营造出斑叶条带或色块景观。

  表1 花叶芋品种资源的性状调查表

中文名

拉丁学名

株高

叶宽

叶长

叶柄

长度

叶片

质地

分枝

习性

光适

应性

生长势

观赏

效果

福利达

花叶芋

Caladium×hortulanum ‘Freida Hemple’

35

16

28

35

纸质

喜半

遮荫

白鹭

花叶芋

C.‘Candidum’

45

19

32

44

纸质

中等

喜半

遮荫

中等

红星

花叶芋

C.‘Red Flash’

48

23

35

47

纸质

喜半

遮荫

泰美

花叶芋

C.‘Thail Beauty’

29

9

18

28

革质

耐阳光直射

中等

  注:测量单位为厘米。

  图1 福利达花叶芋                       图2 红星花叶芋

image001.jpgimage003.jpgIMG_0606 

  二、总结出杂交后代的遗传规律并选育出自主知识产权的新品种

  2.1采用杂交育种技术,获得了变异丰富的杂交F1代后代群体,总结出后代群体的性状分离规律。

  采用阔心形叶品种C11为母本,披针形叶品种C22为父本进行杂交,对其F1代群体的性状分离进行研究。结果表明:在观赏性状方面,根据叶形,F1代群体分为阔心形和披针形2个组群,分离比率为1:1。根据叶色,分为4个组群(图3),分离比率为3:2:2:1,第1组群,整个叶片粉色至红色,叶色更加鲜艳;第2组群叶片中间粉色至白色斑点;第3组群,叶片中间红色,外围绿色;第4组群,整个叶片绿色,主脉红色。母本的主脉色为红色,父本为白色,获得的杂交后代主脉色为红色和绿色,分离比率为3:1(表2),绿色主脉与斑点色紧密连锁。母本的叶柄色为褐色,父本为粉色,杂交后代的叶柄均为红色。在数量性状方面,F1代的芽数、叶片数、块茎数和块茎直径表现为中亲优势,其中芽数和叶片数表现为高亲优势(表3)。因此,采用Cal.11和Cal.22作为亲本,产生的杂交后代变异丰富,可从中筛选出叶色更鲜艳、块茎产量更高、叶片数和芽数更多的优选单株。

  图3 花叶芋杂交F1代组群的叶部性状特征

image005.jpg    


  表2 花叶芋杂交F1代性状分离比率

性状

杂交后代植株数目

分离

比率

X2

P

叶形

披针形


阔心形






60


56


1:1

0.14

0.75~0.5

主脉色

绿色


红色






89


27


3:1

0.18

0.75~0.5

叶色

粉色或红色

中间粉色至白色斑点

中间红色,

外围绿色

绿色





45

27

28

16

3:2:2:1

0.38

0.75~0.5

  表3 花叶芋亲本及杂交F1代主要数量性状分析

样品

性状

参数

株高

cm

叶长

cm

叶宽

cm

叶柄长

cm

叶柄粗

mm

块茎

直径

mm

块茎高

叶片数

芽数

块茎数

父本(♂)

/

12.5

14.4

10.7

8.9

5.4

20.8

27.3

3.7

1.0

1.4

母本(♀)

/

43.2

31.2

22.8

42.7

7.9

38.5

36.9

2.4

1.0

1.0

中亲值

/

27.8

22.8

16.7

25.8

6.6

29.7

32.1

3.0

1.0

1.2

F1

均值

26.7

20.5

13.2

21.5

5.9

32.6

30.7

5.7

2.0

1.4

F1

偏差

6.3

3.2

2.5

6.5

1.1

10.2

5.5

3.7

1.1

0.5

F1

变异

系数

38.6

26.9

26.4

42.7

24.9

39.0

19.1

80.1

72.8

56.2

F1

最大值

50.5

31.5

19.5

46.7

10.1

68.3

43.2

26.0

8.0

4.0

F1

最小值

9.3

7.5

6.3

7.9

2.7

12.4

19.0

2.0

1.0

1.0

F1

中亲

优势(%)

-4.1

-10.2

-21.1

-16.7

-10.8

10.1

-4.3

89.3

100.0

14.9

F1

高亲

优势(%)

-38.2

-34.5

-42.0

-49.7

-24.6

-15.2

-16.8

56.6

100.0

-1.5

  2.2采用无性系优良变异单株筛选技术,选育出具有自主知识产权的‘碧血丹心花叶芋’新品种,通过了广东省专家组现场鉴定。

  ‘碧血丹心花叶芋’(图4,5)是以‘福利达花叶芋’为亲本,从其组织培养再生植株中选择变异单株,经组培快繁选育而成。梅州市农业科技创新中心为其中的一个试验点,通过多年多点试验结果表明,其遗传性状稳定一致,植株生长势强,块茎盆栽6个月的平均株高33.4厘米、冠幅36.1厘米,单株分芽数5.6个、叶片数12.8片;叶柄较直立、长30.7厘米,直径6.6毫米、颜色为紫黑色、长短较一致,叶片圆形、基部心形、顶部钝尖、中间红色,红色部分占整个叶面的86%,主脉红色,叶长15.3厘米、宽12.7厘米、厚3.8毫米;观赏期为8个月。种植表现抗病性较强。

  ‘碧血丹心花叶芋’属于红色系列花叶芋品种,与对照品种‘福利达花叶芋’相比,植株矮小更整齐,叶片更圆、质地更硬,叶色更红,叶柄更粗壮。适宜我省设施栽培。于2017年6月11日通过了广东省种子管理站组织的品种现场鉴定。

 图4‘碧血丹心花叶芋’群体性状表现        图5‘碧血丹心花叶芋’植株

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  为落实广东省现代农业科技创新联盟建设内容,2015年广东省农业科学院环境园艺研究所与梅州市农业科学研究所(梅州市农业科学院)联合在梅州市农业科技创新中心进行了花叶芋新品种适应性栽培技术研究,并于2016年8月从单位合作上升为省级项目内容。结合梅州山多地少的特点,通过三年的试验开展,总结出一套花叶芋林下栽培技术。  三、建立了适用于梅州地区林下套种的花叶芋栽培技术

  3.1播前准备

  3.1.1林木的选择

  根据花叶芋生长所需光照强度为5万LUX,适合与幼龄经济林木或遮光率低的树种如辣木(图6)、樱花、梅花、桂花、茶花等套作。

  3.1.2选地

  忌连作,轮作时忌禾本科玉米等,最好为地瓜和花生等。选择水源充足,易排易灌,土层深厚,疏松透水富含有机质的沙质壤土。

  3.1.3整地

  冬至前后撒施75~100kg/亩生石灰,深翻 40cm晒田。种植前要进行碎土,做到深挖细刨。碎土前将底肥均匀撒入田间,以便在碎土的同时将底肥均匀搅拌到泥土中,得以提高肥力。

  3.1.4起厢

  使用改进型双厢种植步骤,按厢底宽120cm,厢面宽90cm,厢高40cm,厢沟宽80cm,整成龟背形高厢。一厢内分部为A、B两行,由厢面两边各进15cm为A、B两行的种植点,挖长25cm×宽25cm×深20cm的种植穴,前后株距40cm。A行与B行的种植点呈品字型分布。

  3.1.5选种种植

  在4月中下旬谷雨时节种植为宜,亩植1600株左右,选用单株重40g左右、圆球形、饱满均匀、柄短、顶芽充实红润、健壮无病虫斑和未受机械损伤的仔芋作种芋。一般亩用子芋量70-80kg,种芋进行消毒。每穴种植一棵仔芋、上盖2cm厚细土。

  3.2田间管理

  3.2.1温度

  花叶芋块茎的生物学零度为5℃。花叶芋块茎能忍受10℃低温3天以上,但在10℃~16℃下存放10天就会延迟叶片萌发,叶片数量减少。温度低于17℃时间较长就会损伤块茎。脱盆之后,将其放在温度较高的栽培床上就会加速叶片萌发。基质温度为23℃~24℃,湿度90%为最适宜的萌发条件。同时要保持良好的通风条件。

  在田间栽培过程中,研究表明在32℃的温度条件下,比在21℃或27℃温度条件下植株生长质量要高,而27℃是最适宜的温度。温度长期低于1℃时,生长旺盛的植株会受到寒害并进入休眠。一般情况下,适宜的夜温是17℃~21℃,日温是27℃~30℃。

  3.2.2光照

  光照不足会导致小叶、叶柄变短和植株质量下降。光照过强会导致叶绿素增多从而造成叶片着色减少。强光还会造成植株矮小和小叶。采用遮阴网40%~60%所形成的光照强度1000勒克斯最为适宜。

  3.2.3水分

  花叶芋植株应该保持潮湿,但不能太湿。如果基质变干,植株萎焉,就会发生永久性伤害,块茎会进入休眠。如果浇水过多,根和块茎就会腐烂。在成品苗上市之前可以减少浇水频率以增强植株硬度。

  3.2.4养分

  花叶芋不喜欢高养分,不用经常施肥,一般在生长期施少量氮肥,勤施薄施,过多氮肥会导致形成过多的叶绿素,叶色变绿,观赏性状变差。适量施用过磷酸钾,可加强叶片着色,增强观赏效果。

  3.2.5株高控制

  使用B9或多效唑能控制植株高度,但需要配合实施降低栽培密度、减少遮荫、减少浇水频率、适当的去顶芋和选择较小的块茎等措施。多效唑应当在芽已经出现而叶片还未长出时使用。B9在叶片已经长出后叶面施用。B9至少施用3次,每隔5~7天用1次。

  3.2.6病虫害防治

  3.2.6.1病害防治

  花叶芋的病害主要是软腐病和疫病,只要采取三年以上轮作栽培、在无病田块选留健壮株芋、农事操作减少机械损伤等措施,就基本能够控制。一般播种前用50%多菌灵可湿性粉剂500~1000倍液喷淋种芋以灭菌防病。特殊情况,于发病初期,选用77%氢氧化铜可湿性粉剂500倍或72%农用链霉素可溶性粉剂4000倍液喷雾防治软腐病;选用58%甲霜灵·锰锌可湿性粉剂500~800倍或50%福美双可湿性粉剂500~800倍液喷雾防治疫病。

  3.2.6.2虫害防治

  花叶芋在整个生育期内虫害发生率极低,一般不用化学药物防治。特殊情况,当芋头蚜虫、红蜘蛛等害虫发生,并达到防治指标时,可用50%抗蚜威可湿性粉剂1500倍、50%辛硫磷乳油1000倍或10%吡虫啉可湿性粉剂2000倍液喷雾防治。

  3.3采收

  选择霜降前后,待全株茎叶变黄枯萎时,晴朗天气采收,田间晒晾5h后除净泥土,剔除病、虫害块茎,分级,在田间装入通风透气的筛筐后,转移到10~15℃以上遮雨、通风处保存。采收时应小心轻放,尽量做到无机械损伤。

  3.4贮藏

  花叶芋一般每年都要经过一段休眠期,当叶片开始凋谢时要控制空气湿度,以便块茎干燥或伤口愈合,这时块茎可以被贮藏到下一次栽植。块茎休眠的必要条件目前还没有完全明确,经过休眠贮藏的块茎的植株比没有经过休眠的生长表现好。贮藏期通常为6周,栽植时间一般不要早于1月份。块茎贮藏温度不低于21℃,空气湿度要在75%以下。在湿热环境下(尤其在夏季),花叶芋可在4~8周内完成生长。

  6 花叶芋与辣木林下套种栽培模式

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  四、进行了优质种苗的示范种植与推广应用

  目前,全国的室内观叶植物销售量达7000万盆,应用和消费稳定增长,特别是近几年由于观叶植物净化室内空气的环保理念的推广,人们对观叶植物室内应用又得到重视。彩色观叶植物能满足消费者求新求异的心理,是当前观叶植物产业的热点和亮点,目前在国际市场上也属新开发的观叶植物类别,在我国还很少,远远不能满足产业发展和市场需求,具有广阔的市场前景。以彩叶类占观叶植物的1/3消费量计,需2000万盆以上。由于其性状的独特,观赏价值更高,市场价格比同类绿叶品种高3~5倍,具有很好的经济价值。花叶芋的一些品种能适应全日光照条件,在热带亚热带地区用于花坛、花境绝不逊色于草花植物,观赏期比草花植物长,可降低园林维护费用,园林应用潜力大,可大大带动生产规模的提高,预计园林应用每年需求可达1亿株以上,室内及园林需求产值达10亿元以上。

  花叶芋属植物(CaladiumVent.)属天南星科,又名彩叶芋,原产南美热带地区,叶色变化非常丰富,有红色、粉色、白色、紫色等,艳丽夺目,是彩色基因最为丰富的彩叶植物之一,观赏效果是无花胜有花。花叶芋是观叶植物开发较早的观叶植物之一,由于观赏性状优良、丰富多彩,是欧美国家非常受欢迎的观叶植物之一,主要用于庭院装饰和室内观赏应用。但由于花叶芋喜热带气候,适应性与抗病性较弱,栽培管理要求较高,应用受限,所以多作为高档观叶植物,产业规模一直不大。

  美国佛罗里达是世界花叶芋育种中心,培育了大量花叶芋品种。特别是近十多年来,通过杂交、诱变和多倍体技术,在花叶芋光照适应性、抗病性方面进行了改良提高。选育出一批能在全光照下生长,抗病,株型好,生长势强的新品种。现在在美国佛罗里达州种植面积,仅块茎生产面积就达9000亩,产值约2千5百万美元,供应着全球95%的块茎。在应用方面,除作盆栽外,由于抗病性和抗逆性提高,广泛应用于花坛、花镜,建设具有热带特色的园林景观,并取代草花,降低成本和管理。

  基于此,项目组引进和学习美国的先进技术,在国内开展花叶芋品种开发利用和推广应用。

  4.1产品开发的利用

  4.1.1盆栽

  花叶芋主要用于盆栽生产,除单独作盆栽外,还可将不同色系的品种搭配,拼成时下流行的组合盆栽,五彩缤纷的叶色为百变组合提供了非常好的素材。比如将白色系列品种配置于中心位置,周围栽种红色系列等色彩绚丽的品种,可营造出色彩对比鲜明的视角效果,或中间栽种白色系列品种,紧挨着栽种粉色品种,最外围种植红色品种,营造一种色彩渐变的效果等。此外,花叶芋的块茎容易通过水培诱导出根,长出的根多且呈嫩白色,配以潇洒飘逸的叶片,是根叶俱美的水培盆栽植物。50度打顶110#2IMG_20160602_172724_HDR

  7福利达花叶芋的盆栽应用

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  花叶芋主要采用块茎繁殖,可根据块茎的大小进行分类,选择合适大小的花盆进行上盆。种植花叶芋时应选择在春季霜冻过后夜温高于 18℃时栽种,花叶芋生长的适宜温度为 24℃,相对湿度为 90%。喜疏松肥沃排水良好的沙质土壤,pH 值为 6.0~6.5,块茎覆土厚度为 4 ~ 6cm。一些顶端优势较强的品种,在上盆前需采用去除顶芽的方法,来促进周围侧芽的萌发,使株形紧凑饱满。

  4.1.2园林应用

  近年来,随着花叶芋抗病性和抗逆性的提高和一些耐阳光直射新品种的推出,扩大了花叶芋的应用范围,这些新品种可大面积种植于室外,布置花坛花境,或孤植点缀其他绿叶植物,具有观赏期长的特点,既经济又美观,与草花相比,大大降低了园林维护成本和管理费用,还可营造出绚丽的热带亚热带园林景观。

  8福利达花叶芋的园林应用

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  4.1.3切叶

  花叶芋的叶形、叶色和叶片大小的变化都极其丰富,非常适合作切叶。其中适宜作切叶的品种主要有红 色 系 列 的‘Red Ruffles’、‘FreidaHemple’、‘Red Frill’,粉色系列的‘Fannie Munson’、‘Rose bud’,白色系列的 ‘Mount Everest’、‘WhiteWing’、 ‘White Queen’、 ‘Candidum’。切叶时选取尚未完全展开的叶片,从叶柄基部切取。花叶芋切叶对乙烯敏感,可先用抗乙烯剂硫代硫酸银 (STS) 或纳米银(Nano Silver)处理,延长瓶插寿命。摆放环境的温度不得低于 19℃,适宜温度为 23℃~ 25℃。

  五、社会效益:

  5.1.1在农业厅、省农科院的指导下,通过省、市科技人员的共同努力,探索出了一套整合全省农业科技资源,贯彻落实省委、省政府“十三、五”规划关于创新驱动发展战略,推动农业科技创新和农业产业转型升级,加快农业新成果、新品种、新技术的转化应用,促进现代农业发展的路线图。

  5.1.2花叶芋为新型优良彩叶植物,应用于室外,色彩丰富多样、耐高温高湿、园林养护成本低、观赏期长,取代传统草花,用于大规模色块或七彩条带景观的营造,带动梅州观光旅游业的发展。

  5.1.3花叶芋与辣木等经济树木进行林下套种,是集农业种植、农产品加工和农业生态观光旅游的产业,融贯第一、二、三产业于一体,符合国家所提倡的绿色发展理念,为农民增收开辟新的途径。

  5.1.4通过对花叶芋品种资源、新品种选育和栽培生产技术进行系统研究,可提升梅州花卉研究水平,推动梅州花卉产业的发展和增强市场竞争力。

  5.1.5花叶芋色彩绚丽明快,吉祥喜庆,在室内摆放可让人身心愉悦,室外用于花坛、花境和花带景观营造和环境美化,形成独具特色和极高观赏价值的彩叶花坛、花境,提高人居环境中园林景观的观赏性和宜居效果。