葉綠素螢光與植生指數 於花卉生產上之應用 張育森、張采依、謝妤渱、吳俊偉 臺灣大學園藝暨景觀學系 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 葉綠素螢光與植生指數 於花卉生產上之應用 張育森、張采依、謝妤渱、吳俊偉 臺灣大學園藝暨景觀學系 Dept. of Horticulture & Landscape Architecture, National Taiwan University 1

要如何得知植株的生育狀況呢？

以非破壞性方式進行植物生育狀態量測 光譜儀tec5 監控式葉綠素螢光儀Monitoring-PAM 3

談談近期的三個試驗 育苗容器型式對屋頂綠化植物品質的影響 羅勒栽培密度試驗 繁星花氮素試驗

以45 × 30cm之框架為一單位面積進行拍攝，所拍攝的照片，利用Sigmascan Pro 5.0計算植物覆蓋的面積。 育苗容器型式對屋頂綠化植物品質的影響 目的：了解不同育苗容器型式對苗木品質的影響。 試驗時間：2011.09.17~ 2011.11.30 (10/30定植後，連續下雨3~4週) 試驗地點：園藝分場、臺灣大學造園館 試驗方法： 參試材料為薄荷、繁星花、麒麟花、越橘葉蔓榕和怡心草之幼苗，分別定植於「3寸盆」、「育苗盤」、「植栽槽」(當代模矩化植物苗盆，45 cm × 30 cm)中。以泥炭苔、3號蛭石、3號真珠石之體積比例1:1:1為栽培介質，厚度為8cm。 調查項目： 植株存活率、株高、葉片厚度、葉綠素計讀值、Fv/Fm 、 NDVI 、覆蓋率、景觀效果。 0級 → 植株枯死 1級 → 植株受傷程度3/4以上 2級 → 植株受傷程度3/4 3級 → 植株受傷程度1/2~3/4 4級 → 植株受傷程度1/2 5級 → 植株受傷程度1/4~1/2 6級 → 植株受傷程度1/4 7級 → 植株受傷程度1/10~1/4 8級 → 植株受傷程度1/10 9級 → 植株生長良好且覆蓋性強 常態性差異化植生指數 (NDVI)是以紅光/近紅外光反射作為計算因數。NDVI測量範圍是從 -1 至 1，值越高表示植物越健康。 NDVI = (R740－R660) / (R740＋R660) 以45 × 30cm之框架為一單位面積進行拍攝，所拍攝的照片，利用Sigmascan Pro 5.0計算植物覆蓋的面積。

3吋盆種植 植栽墊 植栽槽 3吋盆須脫盆種植，耗時約5min/m2。 育苗盤苗（植栽毯）則約需 3min/m2。 植栽槽定植後則即可擺放。 3吋盆苗存活率較低 72% 存活率表現上，除了薄荷外，其他植物皆無缺株的現象；薄荷利用植栽槽方式種植具有100%的存活率(圖1)，而3吋盆育苗方式卻只有72%，此結果顯示植栽槽提前育苗可提高植物的存活。 圖. 定植期間，不同育苗型式對薄荷存活率之影響 Fig. 1. Effect of seedling type in Mentha spicata’s survival percentage during planting. 6

育苗容器型式試驗： 相較於3吋盆移植方式，繁星花和薄荷利用植栽槽方式種植，其生育表現上較佳，雖運輸、成本較高，但較不會傷害植株根系。 表 . 不同育苗容器型式對三種植物其株高、葉片厚度、葉綠素計讀值、常態性差異 化植生指數(NDVI)及景觀效果之影響。 Table 4. Plant height, leaf thickness, SPAD-502 values, normalised difference vegetation index (NDVI) and visual effect exhibited by three plant species for two seedling types of 3-inch pot and planting container. Seedling types Plant height (cm) Leaf thickness (mm) SPAD-502 values NDVIz Visual effect 綠薄荷 Mentha  sppiperita 3-inch pot 10.4 0.46 28.3 0.620 3.0 planting container 16.0 0.43 31.4 0.664 6.1 Significance (t test) ** NS * 繁星花 Pentas lanceolata 20.4 0.41 31.5 0.686 5.4 21.4 0.45 35.5 0.707 5.8 麒麟花 Euphorbia milii 12.4 0.53 48.9 0.776 7.3 13.0 0.51 0.759 6.8 育苗容器型式試驗： 相較於3吋盆移植方式，繁星花和薄荷利用植栽槽方式種植，其生育表現上較佳，雖運輸、成本較高，但較不會傷害植株根系。 zNDVI = (R740－R660) / (R740＋R660). NS, *, ** Nonsignificant or significant at P ≦ 0.05, 0.01, respectively.(n=5) 7

植栽槽變動幅度較小，呈現穩定生長的狀態。 綠薄荷 圖 . 不同育苗容器型式對三種 植物其葉綠素螢光值和景觀 效果之影響。 Fig. 2. Fv/Fm and visual effect exhibited by three plant species for two seedling types of 3-inch pot and planting container. 繁星花 植栽槽變動幅度較小，呈現穩定生長的狀態。 繁星花、薄荷以植栽槽生育表現較佳。 麒麟花 紅色線條代表3吋盆苗 8

越橘葉蔓榕在目測分級上無差異，但生育表現上以植栽槽>植栽毯> 3吋盆移植。 表 . 不同育苗容器型式對兩種植物其株高、葉片厚度、葉綠素計讀值、常態化差異 植生指標及景觀效果之影響。 Table 5. Plant height, leaf thickness, SPAD-502 values, normalised difference vegetation index (NDVI) and visual effect exhibited by two plant species for two seedling types of 3-inch pot, planting container and vegetation mat. 越橘葉蔓榕在目測分級上無差異，但生育表現上以植栽槽>植栽毯> 3吋盆移植。 Seedling types Plant height (cm) Leaf thickness (mm) SPAD-502 values NDVI Visual effect 越橘葉蔓榕Ficus vaccinioides 3-inch pot 4.9 a 0.42 a 51.2 a 0.778 a 8.3 a Planting container 4.4 a 0.44 a 51.5 a 0.764 a 7.6 a vegetation mat 4.26 a 50.1 a 0.761 a 8.1 a 怡心草Tripogandra cordifolia 8.2 b 0.62 a 19.9 a 0.488 a 8.4 a 11.1 a 0.48 b 13.7 b 0.486 a 6.5 c 10.4 a 0.55 b 12.6 b 7.6 b 越橘葉蔓榕在目測分級上無差異，但生育表現上以植栽生長座>植栽毯> 3吋盆移植。 怡心草因生長快速，定植後各處理表現無明顯差異，且植栽毯、 植栽槽處理後，植株已無足夠空間生長，導致部分下位葉掉落，葉綠素螢光、目測分級下降。 怡心草因生長快速，定植後各處理表現無明顯差異， 3吋盆植株外觀表現較佳。 zNDVI = (R740－R660) / (R740＋R660). yMean separation within columns by LSD test at P ≦ 0.05. (n=5) 9

怡心草則以3寸盆種植較佳。 越橘葉蔓榕其植栽槽Fv/Fm逐漸下降。 紅色線條代表3吋盆苗 越橘葉蔓榕 怡心草 圖 . 不同育苗容器型式對三種植物其葉綠素螢光值和景觀效果之影響。 Fig. 3. Fv/Fm and visual effect exhibited by two plant species for two seedling types of 3-inch pot, planting container and vegetation mat.

綠薄荷 越橘葉蔓榕 85.1% 36.3% 繁星花 怡心草 怡心草生長快速，定植四週後，覆蓋率已由 36.3%增加至 85.1%，因此植栽槽和植栽毯於定 植後已無足夠空間生長，故以 3 寸盆移植方式種植為佳。 怡心草生長快速，定植四週後，覆蓋率已由 36.3%增加至 85.1%，因此植栽槽和植栽毯於定植後已無足夠空間生長，故以 3 寸盆移植方式種植為佳。 圖 4. 不同育苗容器型式對五種 植物其覆蓋率之影響。 Fig. 4. Coverage rate exhibited by five plant species for two or three seedling types of 3-inch pot, planting container and vegetation mat. 圖 . 不同育苗容器型式對五種 植物其覆蓋率之影響。 Fig. 4. Coverage exhibited by five plant species for two seedling types of 3-inch pot, planting container and vegetation mat. 麒麟花 麒麟花 11

育苗容器型式對屋頂綠化植物品質的影響 試驗結果 繁星花和薄荷利用植栽槽種植，生育表現較佳。 越橘葉蔓榕生育表現：植栽毯 = 3寸盆移植>植栽槽。 怡心草生長快速，定植後各處理表現無明顯差異，且植栽毯、 植栽槽處理後，植株已無足夠空間生長，導致部分下位葉掉落，葉綠素螢光、目測分級下降。 由結果建議屋頂綠化植栽育苗可使用植栽槽或植栽毯方式提前育苗 ，除省時外，植株生長表現亦佳，較不傷根。然此新方法仍有成本、運輸等問題待克服。 可利用植栽槽、植栽毯進行生產，若生長較快、適應能力較強的植物種類，因成本考量， 建議可用3寸盆移植方式。 12

羅勒栽培密度試驗 試驗設計 3*3 cm 138株/床、(plant/m2) 養液配方 6*6 cm 栽培密度 養液濃度 非循環式水耕槽、光週12/12HR、室溫/水溫 25 ℃、RH 60%~80%、光強度150 μmoles·m−2·s−1、CO2 濃度 600 ppm、養液pH 5.8~6.5 13

羅勒栽培密度試驗-結果 3*3 cm 138株/床 6*6 cm 60株/床 9*9 cm 35株/床 移植 7天 移植14天 移植21天 移植 7天 移植14天 移植21天 圖、密度試驗(III)：3*3、6*6及9*9 cm栽培密度對檸檬(L)、甜沙拉羅勒(S)之生長調查。 14

植株生長勢：9 cm > 6 cm > 3cm →隨密度提升減少生長勢 羅勒栽培密度試驗-結果 表、密度3*3 cm、6*6 cm、9*9 cm對台中場配方(T)栽培之檸檬羅勒(L)與甜沙拉羅勒(S)生長比較。 Spp. D. cm 株高 cm 莖徑 mm 節數 上鮮重 g 下鮮重 g 上乾重 g 下乾重 g L 3 30.21b 3.27c 5.6b 8.88b 2.88b 0.52b 0.15b 6 25.51b 3.92b 6.0b 12.25b 6.21ab 0.71b 0.26b 9 37.80a 5.36a 7.4a 34.21a 14.13a 2.36a 0.50a *** * LSD0.05 5.445 0.627 0.59 10.433 8.595 0.567 0.229 S 26.68b 3.06c 4.4b 8.39b 1.92b 0.48c 0.14b 26.99b 4.40b 4.8b 12.71b 6.11ab 1.04b 36.65a 5.15a 6.9a 22.71a 10.06a 1.63a 0.42a ** 4.902 0.475 0.57 5.497 4.667 0.454 0.147 3*3 cm= 9cm2·plant-1=1111 plant·m-2 6*6 cm= 36cm2·plant-1= 278 plant·m-2 9*9 cm= 81cm2·plant-1= 123 plant·m-2 植株生長勢：9 cm > 6 cm > 3cm →隨密度提升減少生長勢 15

羅勒栽培密度試驗-結果 單株葉面積、單株葉鮮重、CMR、NDVI：9 cm > 6 cm > 3cm →與密度呈負相關 表、密度3*3 cm、6*6 cm、9*9 cm對台中場配方(T)栽培之檸檬羅勒(L)與甜沙拉羅勒(S)生長比較。 Spp. D. cm 葉面積 cm2 總葉面積 cm2·m-2 葉鮮重 g 總葉鮮重 g·m-2 NO3- ppm CMR Fv/Fm NDVI L 3 180.58b 200644.4 3.91b 4344.4 2166.9a 27.83b 0.790ab 0.601b 6 275.56b 76544.4 6.70b 1861.1 1625.1a 28.48b 0.816a 0.704a 9 766.23a 94595.1 13.30a 1642.0 1548.8a 32.41a 0.781b 0.609b *** NS LSD0.05 235.404 3.103 809.736 2.743 0.0211 S 192.4c 213777.8 4.64c 5155.6 1710.1a 29.08b 0.804a 0.611a 321.2b 89222.2 7.66b 2127.8 2096.2a 31.16ab 0.813a 0.619a 550.2a 67921.0 12.65a 1561.7 1156.7b 33.94a 0.809a 0.615a ** 112.256 2.688 611.209 3.118 0.0093 0.0235 單株葉面積、單株葉鮮重、CMR、NDVI：9 cm > 6 cm > 3cm →與密度呈負相關 NO3-： 9 cm < 6 cm < 3cm →與密度呈正相關 16

密度3 cm有最佳總葉面積及葉鮮重，但植株明顯徒長且脆弱 羅勒栽培密度試驗-結果 表、密度3*3 cm、6*6 cm、9*9 cm對台中場配方(T)栽培之檸檬羅勒(L)與甜沙拉羅勒(S)生長比較。 Spp. D. cm 葉面積 cm2 總葉面積 cm2·m-2 葉鮮重 g 總葉鮮重 g·m-2 NO3- ppm CMR Fv/Fm NDVI L 3 180.58b 200644.4 3.91b 4344.4 2166.9a 27.83b 0.790ab 0.601b 6 275.56b 76544.4 6.70b 1861.1 1625.1a 28.48b 0.816a 0.704a 9 766.23a 94595.1 13.30a 1642.0 1548.8a 32.41a 0.781b 0.609b *** NS LSD0.05 235.404 3.103 809.736 2.743 0.0211 S 192.4c 213777.8 4.64c 5155.6 1710.1a 29.08b 0.804a 0.611a 321.2b 89222.2 7.66b 2127.8 2096.2a 31.16ab 0.813a 0.619a 550.2a 67921.0 12.65a 1561.7 1156.7b 33.94a 0.809a 0.615a ** 112.256 2.688 611.209 3.118 0.0093 0.0235 密度3 cm有最佳總葉面積及葉鮮重，但植株明顯徒長且脆弱 17

羅勒栽培密度試驗-結果 NO3-濃度和栽培密度成正比，可能與高密度遮蔭嚴重有關 →與Caruso(2007)研究相符 表、密度3*3 cm、6*6 cm、9*9 cm對台中場配方(T)栽培之檸檬羅勒(L)與甜沙拉羅勒(S)生長比較。 Spp. D. cm 葉面積 cm2 總葉面積 cm2·m-2 葉鮮重 g 總葉鮮重 g·m-2 NO3- ppm CMR Fv/Fm NDVI L 3 180.58b 200644.4 3.91b 4344.4 2166.9a 27.83b 0.790ab 0.601b 6 275.56b 76544.4 6.70b 1861.1 1625.1a 28.48b 0.816a 0.704a 9 766.23a 94595.1 13.30a 1642.0 1548.8a 32.41a 0.781b 0.609b *** NS LSD0.05 235.404 3.103 809.736 2.743 0.0211 S 192.4c 213777.8 4.64c 5155.6 1710.1a 29.08b 0.804a 0.611a 321.2b 89222.2 7.66b 2127.8 2096.2a 31.16ab 0.813a 0.619a 550.2a 67921.0 12.65a 1561.7 1156.7b 33.94a 0.809a 0.615a ** 112.256 2.688 611.209 3.118 0.0093 0.0235 NO3-濃度和栽培密度成正比，可能與高密度遮蔭嚴重有關 →與Caruso(2007)研究相符 18

建議6*6 cm為最佳栽培甜羅勒及檸檬羅勒之栽培密度 羅勒栽培密度試驗-結果 表、密度3*3 cm、6*6 cm、9*9 cm對台中場配方(T)栽培之檸檬羅勒(L)與甜沙拉羅勒(S)生長比較。 Spp. D. cm 葉面積 cm2 總葉面積 cm2·m-2 葉鮮重 g 總葉鮮重 g·m-2 NO3- ppm CMR Fv/Fm NDVI L 3 180.58b 200644.4 3.91b 4344.4 2166.9a 27.83b 0.790ab 0.601b 6 275.56b 76544.4 6.70b 1861.1 1625.1a 28.48b 0.816a 0.704a 9 766.23a 94595.1 13.30a 1642.0 1548.8a 32.41a 0.781b 0.609b *** NS LSD0.05 235.404 3.103 809.736 2.743 0.0211 S 192.4c 213777.8 4.64c 5155.6 1710.1a 29.08b 0.804a 0.611a 321.2b 89222.2 7.66b 2127.8 2096.2a 31.16ab 0.813a 0.619a 550.2a 67921.0 12.65a 1561.7 1156.7b 33.94a 0.809a 0.615a ** 112.256 2.688 611.209 3.118 0.0093 0.0235 建議6*6 cm為最佳栽培甜羅勒及檸檬羅勒之栽培密度 19

Nitrogen concentration (mM) 繁星花氮素試驗 目的：氮肥施用最適量及生理形態指標之探討 方法：施用不同濃度氮肥如0 mM, 4 mM, 8 mM, 16 mM與24 mM 測量參數：氮素含量、株高乾重、葉綠素螢光與反射光譜 Chemical composition Nitrogen concentration (mM) N0 0 mM N4 4 mM N8 8 mM N16 16 mM N24 24 mM NH4NO3 2 4 8 12 MgSO4．7H2O 1 CaCl2．2H2O K2SO4 3 Ca(H2PO4) Composition of major elements (mM) for nitrogen concentration modified from Johnson’s solution.

N0 N4 N8 N16 N24

繁星花氮素含量與地上部乾重之關係 15％ 2.70% 3.60% 地上部乾重 g Leaf N ( %, w/w ) 地上部飽和乾重時之氮濃度： 3.60%， 以地上部飽和乾重下降15%之氮濃度為臨界濃度，則臨界濃度為2.70(%, w/w)。

3.60% 3.60% 2.70% 2.70% 3.60% 3.60% 2.70% 2.70% Nitrogen content (%) 建議範圍CHL：0.52-0.61 建議範圍CMR：33-46 0.52 0.61 33 46 Chlorophyll meter reading, CMR CHL(R750-R705)/(R750+R705-2*R445) Nitrogen content (%) 3.60% 3.60% 2.70% 2.70% 建議範圍CHL NDVI：0.45-0.52 建議範圍 NDVI：0.60-0.66 0.45 0.52 0.60 0.66 CHL NDVI(R750 – R705)/(R750 + R705) NDVI(R760 - R550)/(R760 + R550) →可利用植生指數代替氮素量測，且效果亦比CMR好

繁星花株高乾重 →以地上部乾重而言，N16為施肥上限，Dickson quality index亦最高

繁星花株高乾重 →N16之植株葉數較多，外觀較矮壯

繁星花葉綠素螢光 →N8之植株ETR、F與Y值較高

繁星花葉綠素螢光 →N8之植株qP值較高、qN較低

繁星花葉綠素螢光 →N8之植株Y(NO)與F0較高，NPQ與Y(NPQ)較低

繁星花葉綠素螢光 →N8之植株Fm與Fv’/Fm’值較高

繁星花氮素試驗結論 1.氮素濃度：地上部飽和乾重時之氮濃度為 3.60%，以地上部飽和乾重下降15%之氮濃度為臨界濃度，則氮肥施用臨界濃度為2.70(%, w/w)。 反射光譜建議範圍 CMR：33-46 CHL(750-705)/(750+705-2*445)：0.52-0.61 CHL NDVI(R750 – R705)/(R750 + R705)：0.45-0.52 NDVI(R760 - R550)/(R760 + R550)：0.60-0.66 2.株高乾重：以地上部乾重而言，施用氮素16 mM為施肥上限，Dickson quality index亦最高，此時植株較矮壯，葉數較多。(較偏向營養生長) 3.葉綠素螢光：處理氮素8 mM下之植株之葉綠素螢光表現較佳，此時開花狀況亦較好。如ETR、△F/Fm’、qP、Fm與Fv’/Fm’ 值較高; qN與NPQ較低。 (較偏向生殖生長)

結論 可利用植栽槽、育苗盤(植栽毯)進行生產，若生長較快、適應能力較強的植物種類，因成本考量，建議可用3寸盆移植方式。 建議6*6 cm為最佳栽培甜羅勒及檸檬羅勒之栽培密度。 繁星花地上部飽和乾重時之氮濃度為 3.60%，以地上部飽和乾重下降15%之氮濃度為臨界濃度，則氮肥施用臨界濃度為2.70(%, w/w)。非破性植生指數及其範圍如：CMR：33-46；CHL(750-705)/(750+705-2*445)：0.52-0.61 ； CHL NDVI(R750 – R705)/(R750 + R705)：0.45-0.52 ； NDVI(R760 - R550)/(R760 + R550)：0.60-0.66 。施用氮素8 mM下之植株之葉綠素螢光表現較佳，此時開花狀況亦較好。如ETR、△F/Fm’、qP、Fm與Fv’/Fm’ 值較高; qN與NPQ較低。

簡報完畢、敬請指教 32 32