蝴蝶兰的栽培生理环境与温室环境调控
一、前言
在台湾兰花产业的发展史中，业者的经验与学术研究界仿佛是互不相关的领域，各人各有其活动天地。而业者的栽培技术是由经验长期累积得来。在固定的栽培地点，对于熟悉的自有品种，经年累月的观察，因而得以了解此品种的栽培方式。此种经验累积法造就兰花业界中的大师级人物。种植时间愈久、愈用心，经验愈丰富，技术愈高。
此种经验累积加上家族式的传承，或是同行之间技术互相交流，即成为台湾兰花技术之主流。此种知识的累积方式却存在一个问题：只适用特定的地点、特定的品种。台湾业者常常体验如下的话语：“会种大白花不一定会种红花”，“能够种好红花，种白花则不出色”。由此也可了解台湾大苗外销海外严重存在的问题。台湾栽培者的经验，对国外买主不能适用，国外买方对台湾兰花大苗的主要不满即是在此：“无法提供适合的栽培技术，品质不稳定，成品不整齐”。
在2004年的海外市场，日本兰界对大苗的需求量愈来愈大，但是由于品质的要求提高，国内能够提供的大苗数量因而减少，造成销日数量的缩减，另一部份原因是荷兰产品的进入。在美国本土，荷兰人在佛罗里达州的大苗生产地已开始大量供货。荷兰所凭藉的是其售后服务，能够提供完整的技术给予下游的大苗购买者。面对海外的竞争，台湾蝴蝶兰产业若要再升级则必须具有完整的技术，而技术不能只来自经验。完整的技术必须有生理知识为基础，而且必须能够量化，能够以精确的数据代表作物栽培的生理需求条件。有此种完整性、有生理基础、有量化数据的栽培技术，才能够提高出成率，能够掌控产期，才能在各地依据当地气候特性，调整其管理技术。完整的栽培技术包括纵向的生产流程，包括横向各阶段的管理作业。生产流程自育种、选种开始，自组培苗、小、中、大苗、抽梗、开花、装箱运输至展示销售等阶段。管理作业则有移植换盆、水草杀菌处理、水质处理、灌溉施肥、病虫害防治与温室微气候调节等。
二、栽培环境与蝴蝶兰生理
蝴蝶兰栽培所需要的生理知识包括光合作用、呼吸作用、蒸散作用、养分摄取、分配与分化、开花控制、环境逆境影响等。栽培时环境的物理因子与化学因子都会影响其生理反应。以荷兰兰花公司栽培技术为例，依温度需求将栽培过程区分成如下阶段，每阶段最适合的日温与夜温并不尽相同。
1 .组培苗母瓶与中母瓶阶段
2 .组培苗发根苗
3 .小苗与大苗
4 .抽梗
5 .开花
6 .包装运输
7 .展示销售
8 .观赏
对于产品开花的品质而言，首先着重成熟株营养累积，而环境对开花品质的影响目前的应用技术介绍如下：
1 .大苗成熟株栽培温度与催梗温度相差愈大，抽梗数目愈多。
2 .开花阶段，日夜温度相差愈大，花梗愈长。日温愈高，自基部至第一花序的花梗长度愈长，花序排列长度逐渐缩小。夜温愈低，花朵数目愈多。
三、兰花栽培使用温室的目的
使用温室的目的是改善内部微气候，依发展阶段可说明如下：
1 .保护作物：因此温室最初使用的目的在于能够抗风、挡雨与遮荫。
2 .维持生长环境：使用风扇与水墙，使夏季温度可维持30℃以下。使用加温机，使冬季温度可维持在18℃以上。
3 .依据品种特性，维持不同栽培温度：例如高温品种日夜温设定为32℃/26℃，低温品种则控制于24℃/20℃。
4 .进行整合性的环境控制：温室环控可有其多重目的，例如给水施肥时与通风作业配合。以环境控制产生不利病虫繁殖的微气候协助病虫害防治。以防虫网设施配合病虫害整合防治计划。
四、温室披覆材料、环控设备与环控性能
温室结构与披覆材料对于内部光量、光质都有显著影响。三角形或圆形屋顶对阳光各有不同的折射率。披覆材料中玻璃、PC浪板(小圆浪或小角浪)或塑胶布对光质分布也有影响。遮荫材料中遮荫网与节能布更影响了光量与光质。光量的改变间接影响温室内部的温湿度。
温室内部微气候的调节设备与技术依环境因子说明如下：
(一) 温度：
1 .加温：温室密闭之温室效应，加温机。
2 .降温：自然通风，机械通风，蒸散冷却(水墙或喷雾)，冷气机。
(二) 湿度：
1 .加湿：喷雾、地面洒水等。
2 .除湿：加温、通风，或使用除湿机。
(三) 光量：
1 .遮光：使用遮荫网、黑幕等。
2 .补光：人工光源。
在台湾亚热带气候中，温室内部微气候调节最耗费能源，使用成本最高的项目有两种：
1 .夜间降温：台湾夜间相对湿度高，降低夜间温度的唯一方法是使用冷气机。
2 .增加光量与延长光期：唯一可用的方法是使用人工光源，但是购置成本与能源成本十分昂贵。
由此可知，台湾温室环境调节最大的问题是夜间降温与补光。
五、蝴蝶兰的生理特性
依据国内320个蝴蝶兰品种其栽培生理研究结果，得到资料如下：
(一) 以温度分类，最适合的日夜温可分成七型：
1 .32-34℃/25-27℃
2 .30℃/25℃
3 .28℃/24℃
4 .27-28℃/21-22℃
5 .24-25℃/20-21℃
6 .22℃/18℃
7 .29-30℃/20-21℃
国内品种以前五型为主，第六型为低温品种，第七型为白日高温但是夜间对22℃以上高温敏感的品系，此品种栽培环境需求日夜温差大。
(二) 以光周期区分
1 .低光期：8-10小时
2 .10-12小时
3 .12-13小时
4 .长光期：14-15小时
(三) 以光量区分
1 .强光，大苗栽培期可高达30,000 lux，开花期可高达35,000 lux。
2 .弱光，不超过15,000 lux。
3 .不敏感型
由上述资料可知，蝴蝶兰品系的复杂性造就其栽培环境的差异。但其温度适应范围(非适合温度或最佳温度) 为白日28℃，夜间18℃。在此范围内，所有品系能够维持生长。而台湾夏天气候高湿，利用水墙降温的降温极限为27-28℃。由于此种温度范围的巧合，造就台湾的温室能够提供各式蝴蝶兰的成长。这是一种巧合，也可说是天佑台湾兰业。在冬天，兰界使用加温机进行加温的控温低温极限是18℃。这是多年经验得到的结果，完全合乎蝴蝶兰的生理需求。
此种以兰花生理需求与栽培环境的相互配合，生产技术在荷兰兰花公司则已建立完整的资讯。其温室环境的设定条件如下：
1 .栽培期(小、大苗)：日夜温度27℃/27℃，光量10,000 lux ~ 12,000 lux。
2 .抽梗期：20/18℃，光量10,000 ~ 12,000 lux。
3 .开花期：21-22℃/19-20℃，光量15,000 lux。
4 .前处理期(自温室移出，装箱之前2日)：20℃，光量3,000 ~ 5,000 lux。
5 .装箱运输期：15℃，在36小时内完成。
6 .销售展示期：20℃，光量维持2,000 ~ 3,000 lux，展售时间5天。
7 .观赏期：20℃，观赏期为2个月。
自栽培期至开花期的光周期为14小时，相对湿度60-80％RH。
六、蝴蝶兰生理研究法
(一) 民间兰园
民间业者以时间、以经验累积而得到属于自己兰园自己品系的栽培经验，这是台湾兰花产业的发展基础，也是多年奋斗的成果。但是对于不同的品种，在不同的地点不见得能够适用。而且对于不断育成的品种，又需要多少时间才能建立经验？国内大苗送到海外，即出现国内经验无法适用海外的问题。在国内南部兰园，也见到如下的现象：其栽培经验为大白花，在同一温室内种植大白花与线条花，日夜温度维持29℃/27℃。大白花健壮良好，线条花则因夜间高温，引起泌露现象而得到严重的灰霉病。这即是代表对一种品种的经验，不能直接应用到其他品种。
(二)传统学术界
学术界传统的研究方式是以经验观察法，对于过程的变化不加以观察与解释，只有以最后的结果加以量测记录，配合统计技术中最简易的t检定或使用变方分析配合邓肯式分析进行比较。这种研究方式常见的问题如下：
1 .以不同的条件(例如施肥量或温度)进行试验，其他的影响条件(如光量、水分)是否维持固定，是否维持于适用范围？
2 .设定的条件其分隔点是否合理。以日本爱知教育大学对于蝴蝶兰光周期需求研究为例，其分隔设定条件为0、6、12、18小时。0与6小时光照时间明显不足，18小时则是太多，因此此教授的研究结论就断定蝴蝶兰最佳光周期为12小时。此研究的问题在于忽略了10小时与14小时两条件。因此无法了解蝴蝶兰最适光期还有10小时或是14小时。
再以国内兰花栽培温度研究为例，数十年来研究者的实验设计都是不变，日夜温条件为35/30℃，30/25℃，25/20℃与20/15℃。最高温条件(35/30℃)其夜温太高，最低温条件(20/15℃)则日温太低，当然不适合亚热带的品系。因此以蝴蝶兰为例，研究结果其最佳条件一定为30/25℃，但是32/26℃，28/24℃等品系就被忽略。再以文心兰而言，25/20℃则为其唯一结果，但是对南西、蜜糖等品系，25/20℃则不见得是最佳条件。因此以不恰当的设定条件则不能得到正确的结果。
七、蝴蝶兰生理需求与栽培技术的发展
以生理知识为基础，可以减少以经验获取技术所需的时间，也可以减少不正确资讯的影响。一些由生理需求知识而开发完成的技术说明如下：
(一) 软盆材料不透明、半透明或是透明
日本的兰园其蝴蝶兰容器主要是瓦盆或是黑色软盆，国内传统以半透明白色盆为主。荷兰原来使用白色盆，自2001年后，全面改用透明盆器，原因如下：
以德国学术研究，蝴蝶兰根系具有叶绿素，可进行光合作用，可以自给自足。因此根系如果成长良好，即不需要自叶片或单茎夺取养分。因而叶片养份主要移至单茎，单茎养份可完全做为开花之用。此外根系最好的水环境是有水气而不是水分。由此生理研究结果，盆器必须透明与光滑。透明使阳光通过，根系可行光合作用。材质光滑，使根系不易附着，因此生长成盘旋状，在有限空间内生成最多的根系，而且留驻于根部不易受伤。介质中树皮的选用则是要求能迅速吸水，而可以逐渐释出水气。
国内自2002年后透明软盆逐渐普遍，此发展背景是如何？请业界细思。
(二) 浇水施肥要在早上或是下午？
生理研究显示蝴蝶兰在适当环境下，其光合作用生理并非纯CAM型，而是C3型。尤其在每日下午的光合作用效应，气孔打开，CO2自大气直接进入气孔。另一方面植物固碳与固氮能力可同时进行，因此最佳的施肥时间也是每天下午。在合适的环境下，蝴蝶兰气孔打开，进行C3光合作用，也是叶面施肥的最好时机。只要能够配合通风作业，即能避免病害机会。
传统经验为何强调早上浇水？在以前的兰花设施未有通风设备，只有在白日早上浇水，藉由整天的阳光蒸散叶面水分。在温室环控设备具全时，则不必顾虑此问题。
(三) 夜间施用二氧化碳
对于蝴蝶兰光合作用固碳能力而言，每日下午的光合作用速率远远超过夜间的二氧化碳吸收率。因此在夜间施加二氧化碳其效果并不显著，只有浪费金钱。荷兰业者在开始量产蝴蝶兰后，温室内即不施用二氧化碳。然而日本许多兰界至今仍然使用工业界纯二氧化碳。在台湾的研究结果，也已显示在夜间施用二氧化碳对蝴蝶兰成长并无帮助。
(四) 蝴蝶兰栽培温度与催花作业
在兰花开花生理的研究结果可以发现兰花品种之间有截然不同的表现。蝴蝶兰植株要经过一段低温期才有花梗生成。文心兰则不需经过此低温处理。对蝴蝶兰抽梗作业而言，善用环境低温温度不但可以产生花梗，更可以控制花期。不同品种的蝴蝶兰其最佳栽培日夜温度并不相同，但是只要确定其最佳栽培温度，就可以决定催梗作业所需要的日夜温度上限，也可以以此定出花梗生成长度5公分后，进入开花阶段所需要的环境温度。以传统大白花为例，栽培最适日夜温度为28℃/24℃，催出花梗所需温度为24℃/20℃以下。如果温室内部日夜温控制在24℃与20℃以下，由累积低温量又可计算抽梗率与所需时间的关系。由此抽梗作业成为可控制、可预期的行为。
由生理需求温度即可反推抗开花温度。以上述大白花为例，只要白日温度为26℃以上，夜温22℃以上，即可避免抽出花梗。
在国内花期调节作业中，往往以经验累积管理方式。但是在品种改变或是大气大环境与往年不同，以往的经验则不见得适用。许多不容易催出花梗的品系其实为低温品系。对开花作业敏感的品系，反而是高温品系。国内大白花品种中催花容易的品系以V3最有名。由其栽培生理与开花作业之关系可再讨论如下：
在大白花中，V3品种其开花敏感性最为显著。由栽培生理需求即可说明此事实。V3品种在栽培时期其最佳日夜温度为32-33℃/25-27℃，抽梗时春化温度为白日28℃以下，夜间23℃以下。换言之，只要白日低于28℃，夜间低于23℃，就开始累积低温而抽梗，此即是其开花敏感性的主因。
此品种的优点是容易以日夜高温促使成熟，到日本再进行低温催花。在日本大气22℃/18℃的催花环境，由于与原先栽培温度差异很大，自然形成两梗或三梗。但是由于其温度敏感性，当裸根送到美国加州后，在重新包覆水草而尚未恢复活力时，即容易因大气环境低温而迅速抽梗，造成品质的低落。
(五)佛罗里达州的荷兰兰花品种
荷兰的栽培技术一向强调27℃的日夜恒温，高夜温的目的在于避免春化现象以控制开花期。但是在美国东南角，夏天要使用冷气机才能维持27℃的日温，因此能源需求大、成本高。使用工程技术可以人定胜天，可以控制温度，但是在高温高湿地区，栽培27℃之品种，付出的代价是能源与金钱。这即是荷兰兰花产业的破绽。
八、蝴蝶兰生理需求与生产专业区
台湾蝴蝶兰品种繁多，其最佳栽培环境需求条件也不相同。而温室环控中成本最高的作业是降低夜温与延长光照，因此以蝴蝶兰不同的需求条件配合各地之自然气候特点，台湾蝴蝶兰的生产区即可加以区隔。以一些常见的品种举例如下：
1 .对于喜好高温的某些大白花品种，日夜温度为32-33℃/25-27℃，光周期要求14-15小时，最佳地点自然是屏东地区。
2 .适温的一些大白花品系，温度条件28℃/24℃，光周期为12-13小时，又需要强光量，因此台南县麻豆、后壁等省台1线两侧地区是最佳地点。
3 .对适温的一些大红花品种，温度28℃/24℃，光周期10-11小时，低光量即可，嘉义与云林平地地区最适合。
4 .一些双梗、中轮花品种，栽培温度为28℃/22℃，光周期要求14-15小时，强光量。在云林、嘉义与台南的沿海地区，即是适合栽培区。
5 .有些黄花其适合温度为25℃/21℃，光期11-12小时，低光量。在阿里山区、嘉义梅山山区都适合栽培。
除了国内生产，国外基地也可依此配合。大苗外销有裸根或带水草，在海外生产作业各有恢复期，催梗期与开花期之区隔。因此台湾蝴蝶兰海外市场的成功关键点在于如何依据当地的气候与当地大苗各阶段需求环境，相互配合进行品种的选择。
九、栽培技术必须自基本生理知识开始
在1995年前，荷兰温室工程的教科书，主要涵盖三部份：1 .温室微气候，
2 .温室结构与设备，3 .温室环控设备。教科书需要的基本学理包括了物理学，热力学，机械原理与电机控制。1996年新版的教科书增加第一部份作物生理学。旧版的三大部份移后成二、三、四部份。再新增第五部份为作物生理、栽培技术与工程技术的整合性配合。由此开始荷兰的温室工程师，除了具备物理、机械与电学背景，必须再具备作物生理学的学识能力。
荷兰自1997年开始发展兰花产业，在2003年底其平均水准已超过台湾。在5年内的进展十分惊人。而其学术背景即来自此作物生理与工程技术的相互配合。
在近十余年，植物生理学与传统学理已有显著的不同。近年来生理学已结合数学模式与量测技术，因此现今的植物生理学已添加许多定量描述的公式。作物栽培研究已不再只是采用经验观察法，必须加上以生理学理背景的量化公式、数学建模与生理现象的感测。反观台湾农业学术界，在此逐渐脱节落后。
过去的业者以时间与耐力，累积经验为台湾兰花产业立下基础。学术界要如何在此基础上走得更多、更快，再将基础研究结果转化成实用的技术？在国际竞争下，时间是如此急迫，如果不能藉由作物生理知识结合环控，温室环控的意义也不大。只是维持可以成长的环境，而不是最佳的环境，更不能进行计划生产。如果不能藉由作物生理研究加速栽培技术的进步，台湾兰花产业优势最后则只剩下了育种与选种。
