• No results found

Developing Water Quality and Storage Standards for Cut Rosa Stems and Postharvest Handling Protocols for Specialty Cut Flowers.

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2020

Share "Developing Water Quality and Storage Standards for Cut Rosa Stems and Postharvest Handling Protocols for Specialty Cut Flowers."

Copied!
138
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

ABSTRACT 

REGAN, ERIN MATILDA.  Developing Water Quality and Storage Standards for Cut Rosa  Stems and Postharvest Handling Protocols for Specialty Cut Flowers.  (Under the direction of  Dr. John M. Dole.) 

Cut  Rosa  ‘Freedom’,  ‘Charlotte’,  and  ‘Classy’  stems  were  subjected  to  solutions  of  various pH and electrical conductivity levels created by adding NaCl, Na2SO4, or CaCl2 to a 

base  solution:  Floralife  Professional;  distilled  water;  or  solutions  of  HCl,  H2SO4,  NaCl, 

Na2SO4, or NaOH.  The solution that produced the longest vase life had a low pH, 3.5 to 4.0, 

and an EC of 1.0 dSžm ­1 .  The average vase life of stems placed in a 1.0 dSžm ­1 vase solution  was 13.9 d. 

(2)

2.9 d, at 30ºC for 36 h.  ‘Classy’ stems had the longest vase life, 9.3 d, at 1ºC for 24 h, and  shortest, 5.8 d, at 30ºC for 48 h. 

In  the  Association  of  Specialty  Cut  Flower  Growers  National  Cut  Flower  Trial  Program,  stems  of  promising  cultivars  were  pretreated  with  either  a  commercial  hydrating  solution or DI water and placed in either  a commercial holding solution or DI water.  Over  six years, the vase lives of 88 cultivars representing 38 cut flower genera were tested.  While  there  was  cultivar  variation  within  each  genus,  patterns  of  postharvest  responses  emerged.  The  largest  category,  with  35  cultivars  in  the  following  genera,  responded  positively  to  a  holding  preservative:  Acidanthera,  Adenophora,  Antirrhinum,  Campanula,  Capsicum,  Celosia,  Dianthus,  Digitalis,  Echinacea,  Eustoma,  Helianthus,  Heptacodium,  Heuchera,  Leucanthemum, Lobelia,Physostegia, Rudbeckia, and Trachelium. 

(3)
(4)

Developing Water Quality and Storage Standards for Cut Rosa Stems and  Postharvest Handling Protocols for Specialty Cut Flowers 

by 

Erin Matilda Regan 

A thesis submitted to the Graduate Faculty of  North Carolina State University 

in partial fulfillment of the  requirements for the Degree of 

Master of Science 

Horticultural Science  Raleigh, North Carolina 

2008  APPROVED BY: 

_______________________________  ________________________________ 

Dr. Sylvia M. Blankenship  Dr. John M. Dole 

Chair of Advisory Committee 

(5)

ii  BIOGRAPHY 

(6)

ACKNOWLEDGEMENTS 

(7)

iv  TABLE OF CONTENTS 

LIST OF FIGURES...  vii 

LIST OF TABLES ... viii 

CHAPTER 1.  LITERATURE REVIEW...  1 

Rosa­ Water Quality...  1 

Soluble salts (EC)...  2 

pH ...  2 

Elements...  2 

Standardized vase solution...  3 

Rosa­ Time Temperature Studies...  3 

New Cuts­ Preliminary Studies...  6 

New Cuts ...  6 

Ethylene sensitivity ...  7 

Cold storage duration...  7 

Pretreatments...  8 

Vase solutions and substrates...  8 

Commercial preservatives...  8 

Literature Cited ...  10 

CHAPTER 2. DETERMINING OPTIMUM PH AND EC LEVELS FOR EXTENDED  VASE LIFE OF CUT ROSA ‘FREEDOM’, ‘CHARLOTTE’, AND ‘CLASSY’ ...  14 

Abstract...  15 

Introduction...  15 

Soluble salts (EC)...  16 

pH ...  16 

Elements...  16 

Standardized vase solution...  17 

Materials and Methods ...  18 

EC 1 ...  18 

EC 2 ...  18 

EC 3 ...  19 

EC 4 ...  20 

pH buffered ...  20 

pH cultivars ...  21 

pH/EC interaction...  22 

Results ...  22 

(8)

EC 3 ...  23 

EC 4 ...  24 

pH buffered ...  25 

pH cultivars ...  25 

pH/EC interaction...  27 

Discussion...  27 

Conclusion ...  32 

Literature Cited ...  34 

CHAPTER 3. DETERMINING STORAGE TEMPERATURE EFFECTS OF CUT  ROSA ‘FREEDOM’, ‘CHARLOTTE’, AND ‘CLASSY’...  54 

Abstract...  55 

Introduction...  56 

Materials and Methods ...  58 

Time­temperature preliminary study...  58 

Fluctuating temperatures...  59 

Constant storage temperature...  60 

Results ...  61 

Time­temperature preliminary study...  61 

Fluctuating temperatures...  61 

Constant storage temperature...  62 

Discussion...  63 

Conclusion ...  65 

Literature Cited ...  66 

CHAPTER 4. EVALUATING POSTHARVEST ATTRIBUTES OF NEW  CUT FLOWERS  ...  74 

Abstract...  75 

Introduction...  76 

Materials and Methods ...  77 

Results and Discussion ...  78 

General trends and recommendations by genus...  86 

Conclusion ...  91 

Literature Cited ...  92 

(9)

vi 

Pretreatments...104 

Vase solutions and substrates...104 

Commercial preservatives...104 

Materials and Methods ...105 

Cut stem production ...105 

Ethylene sensitivity ...106 

Cold storage duration...106 

Pretreatments and storage ...107 

Sucrose pulses ...107 

Vase solutions and substrates...107 

Commercial preservatives...108 

Control solutions ...108 

Results ...108 

Ethylene sensitivity ...108 

Cold storage duration...108 

Pretreatments and storage ...109 

Sucrose pulses ...109 

Vase solutions and substrates...109 

Commercial preservatives...109 

Control solutions ...109 

Discussion...110 

Conclusion ...112 

(10)

LIST OF FIGURES 

DETERMINING OPTIMUM PH AND EC LEVELS FOR EXTENDED VASE LIFE OF  CUT ROSA‘FREEDOM’, ‘CHARLOTTE’, AND ‘CLASSY’ 

Figure 1. Effect of vase solution, EC, and floral preservative on postharvest 

characteristics ofRosa ‘Freedom’.  EC 2……. ...  36  Figure 2. Effect of vase solution, EC, and chemical on postharvest characteristics of 

Rosa ‘Freedom’. EC 3...  39  Figure 3. Effect of EC on postharvest characteristics ofRosa ‘Freedom’, ‘Classy’, 

and ‘Charlotte’.  EC 4...  41  Figure 4. Effect of vase solution and pH on postharvest characteristics ofRosa 

‘Freedom’. pH buffered...  46  Figure 5. Effect of vase solution and pH on postharvest characteristics ofRosa 

‘Freedom’, ‘Charlotte’, and ‘Classy’.  pH cultivars...  48  Figure 6. Effect of vase solution, pH, EC, and chemical on postharvest characteristics 

of Rosa ‘Freedom’.  pH/EC interaction...  51 

DETERMINING  STORAGE  TEMPERATURE  EFFECTS  OF  CUT  ROSA  ‘FREEDOM’,  ‘CHARLOTTE’, AND ‘CLASSY’ 

Figure 1.  Box temperature of ‘Freedom’ rose stems stored at various temperature 

regimes for 48 h as recorded by TL­20 data loggers...  68  Figure 2. Effect of fluctuating temperatures on postharvest characteristics ofRosa 

‘Freedom’. Time­temperature fluctuating...  69  Figure 3. Effect of storage regiment on postharvest characteristics ofRosa 

(11)

viii  LIST OF TABLES 

EVALUATING POSTHARVEST ATTRIBUTES OF NEW CUT FLOWERS  Table 1. The stage at which each of the species was harvested and criteria by which 

the vase life of each species was terminated...  93  Table 2. Effects of hydrator (hyd.) and holding (hold.) solutions on six years of new 

cut flower trials. ...  95  Table 3. Cultivars on which neither hydrator nor holding solutions had an effect...  98  Table 4. Number of genera and cultivars whose response to floral preservatives fits 

the indicated categories.  Cultivars can fit more than one category...100 

POSTHARVEST HANDLING PROCEDURES OFMATTHIOLA INCANA ‘VIVAS BLUE’  Table 1. Effect of ethylene blockers on postharvest characteristics ofMatthiola incana 

‘Vivas Blue’.. ...116  Table 2. Effect of ethylene blockers on postharvest characteristics ofMatthiola incana 

‘Vivas Blue’.. ...117  Table 3. Effect of cold storage and duration on postharvest characteristics ofMatthiola  incana ‘Vivas Blue’...118  Table 4. Effect of cold storage and duration on postharvest characteristics ofMatthiola  incana ‘Vivas Blue’...119  Table 5. Effect of pretreatments and storage on postharvest characteristics ofMatthiola  incana ‘Vivas Blue’...120  Table 6. Effect of pretreatments and storage on postharvest characteristics ofMatthiola  incana ‘Vivas Blue’...121  Table 7. Effect of sucrose pulses on postharvest characteristics ofMatthiola incana 

(12)

Table 8. Effect of sucrose pulses on postharvest characteristics ofMatthiola incana 

‘Vivas Blue’ ...123  Table 9. Effect of vase solutions and substrates on postharvest characteristics of 

Matthiola incana‘Vivas Blue’ ... 124  Table 10. Effect of vase solutions and substrates on postharvest characteristics of 

Matthiola incana‘Vivas Blue’ ...125  Table 11. Effect of vase solutions on postharvest characteristics ofMatthiola incana 

(13)

1  LITERATURE REVIEW 

The cut flower industry is strong, but postharvest handling continues to be a concern.  The work presented in this thesis supports the cut flower industry through extending the vase  life  of  cut  Rosa  and  establishing  optimum  postharvest  handling  procedures  for  new  cut  flowers.    Specifically,  examined  are  water  quality  issues  as  well  as  storage  duration  and  temperature  for  cut  Rosa,  the  use  of  hydrators  and  holding  solutions  for  new  specialty  cut  flowers, and postharvest handling procedures forMatthiola incana‘Vivas Blue’. 

Rosa­ Water Quality 

(14)

“drawing  distilled  water  through  stem  segments  progressively  decreased  the  rate  of  conductance  and  that  this  phenomenon  can  be  eliminated  by  using  tap  water  or  a  dilute  osmoticum.”    Van  Meeteren  et  al.  (2001)  continued  to  question  “the  predictive  value  of  experiments  using  deionized  water”  and  speculated  that  positive  effects  could  be  overestimated.  Furthermore, floral preservatives and other additives had variable effects on  vase  life  dependent  on  the  water  qualities.    In  decarbonized  water,  the  concentration  of  Chrysal Professional could be reduced from the commercially recommended 10.0 gžL ­1 down  to 2.5 to  5.0  gžL ­1 when  compared  to  Chrysal  Professional  in  tap  water  and  still  obtain  the  same cut flower longevity (Brecheisen et al., 1995). 

Soluble salts  (EC). Longevity can  be  increased with the use of  KCl,  KNO3,  K2SO4, 

Ca(NO3)2, and NH4NO2 (Halevy and Mayak, 2001).  However, Neumaier et al. (1999) found 

that NaCl decreased vase life at concentrations greater than 20 mM NaCl in tap water. 

pH.  Water  with  a  low  pH  is  taken  up  more  easily  by  cut  flowers  than  water  with  a  higher  pH.    A  pH  of  approximately  3.5  is  considered  most  beneficial  because  it  deters  the  growth  of  harmful  microbes  (Gast,  2000;  Reid  and  Kofranek,  1980).    Reduced  microbe  contamination leads to reduced stem plugging and increased vase life. 

(15)

3  anthocyanins,  and  improves  water  uptake  (Halevy  and  Mayak,  1981).    For  these  reasons  Al2(SO4)3  is  commonly  found  in  floral  preservatives  (Halevy  and  Mayak,  1981).    Other 

elements such as copper, nickel, and zinc are useful germicides (van Meeteren, 2001; Halevy  and  Mayak,  1981).    In  contrast,  a  low  level  of  potassium  increased  the  frequency  of  bent  neck  in  roses,  while  fluoride  concentrations  higher  than  5  ppm  were  detrimental  to  roses  (Halevy and Mayak, 1981). 

Standardized  vase  solution.  With  all  the  information  on  specific  elements,  little  has  been  concisely  stated  about  a  beneficial  combination  of  ions.    Van  Meeteren  (2001)  suggested  a  solution  of  CuSO4 (0.005  mM)  +  CaCl2 (0.7  mM)  +  NaHCO3 (1.5  mM)  as  a 

standardized  laboratory  “tap  water”.    The  optimum  pH,  electrical  conductivity  (EC),  and  nutrient  combination  need  to  be  established  for  cut  flowers,  especially  Rosa,  allowing  for  development of a standardized laboratory “tap water”. 

The  objectives  of  this  study  were  to  characterize  the  effects  of  water  EC,  pH,  and  elemental composition on Rosa vase life to develop a standardized water.  This water would  simulate  water  quality  used  commercially  and  in  the  consumer’s  home,  allowing  experimental results to better reflect real world conditions. 

Rosa­ Time Temperature Studies 

(16)

produced  in  locations  that  necessitate  the  use  of  air  transportation  to  reach  customers.  Mwangi and Bhattacharjee (2003) inform us that “when transported by air, cut flowers…are  usually subject to fluctuating ambient temperatures”.  In a diagram depicting the cold chain  for  the  international  shipment  of  unrooted  cuttings,  Faust  et  al.  (2006)  illustrates  the  wide  temperature range that can occur (45 to 90ºF) as well as temperature peaks (60ºF, 22 to 23 h  after harvest).  Each step of the chain is an opportunity for poor temperature management to  occur.    Halevy  and  Mayak  (1981)  warned  that  temperature  variations  should  be  kept  to  a  minimum.  Even short exposures to high temperatures can significantly reduce the longevity  of cuts (Reid and Kofranek, 1980).  At high temperatures, buds open unacceptably fast or fail  to open enough (Nell and  Leonard, 2005; Hu et al., 1994; Halevy  and Mayak,  1981).  Nell  and  Leonard  (2005)  state  that,  although  cultivar  dependent,  inadequate  flower  opening  occurred when storage temperatures were 10ºC compared to 2 and 6ºC.  One exception was  ‘Charlotte’, which experienced the greatest flower opening at 10ºC (Nell and Leonard, 2005).  Cut  flowers  respired  up  to  25  times  faster  at  higher  temperatures  (20ºC)  than  at  recommended (0.5ºC) storage and transport temperatures (Reid and Kofranek, 1980).  Proper  handling  recommendations  include  storing  roses  at  0.5ºC  for  no  longer  than  2  weeks  (dry  storage) (Hardenburg et al., 1986). 

(17)

5  environment.  Thus, the flowers may appear to be high quality, but have a short vase life due  to improper shipping and handling. 

Time  temperature  indicators  are  “small  measuring  devices  that  show  a  time­  temperature  dependent,  easily,  accurately  and  precisely  measurable  irreversible  change  that  mimics  the  change  of  a  target  attribute  undergoing  the  same  time  variable  temperature  exposure” (Guiavarc’h et al., 2004).  The devices record the temperature history over  a  set  amount of time (Singh and Wells, 1986).  An irreversible change in the device occurs when it  is  exposed  to  a  period  of  temperatures  above  a  given  limit.    The  change  is  based  on  mechanical,  chemical,  enzymatic,  or  microbiological  systems  and  can  be  seen  as  a  mechanical  deformation,  color  development,  or  color  change  (T.  Labuza,  personal  communication).  By using time­temperature indicators, customers would be able to review  the  transportation  conditions  and  determine  if  problems,  especially  high  temperatures,  occurred during shipping. 

(18)

New Cuts­ Preliminary Testing 

Each  year  a wide  variety of  new cultivars and  species are evaluated  in the National  Cut  Flower  Trial  Programs,  administered  by  North  Carolina  State  University  and  the  Association  of  Specialty  Cut  Flower  Growers  (ASCFG).  These  new  cultivars  are  tested  at  approximately 50  locations  in the United States and Canada, providing  valuable production  and marketing information.  However, postharvest life, a key component of a successful cut  flower  cultivar,  is  not  included  in  the  trial  program.    In  response,  a  two  stage  postharvest  evaluation program has been developed to screen large numbers of taxa. 

In  stage  one,  stems  of  promising  cultivars  from  the  National  Trial  Program  are  pretreated  with  either  a  commercial  hydrating  solution  or  DI  water  and  placed  in  either  a  commercial holding solution or DI water.  To date, the vase life of 88 cultivars representing  38 cut flower genera have been tested.  The objective of this multi­year study is to identify  patterns of postharvest responses among the different genera. 

New Cuts

If  a  specific  cultivar  appears  particularly  promising,  but  there  has  not  been  a  great  deal of research conducted with the cultivar or genus, the cultivar undergoes studies (Stage 2)  to provide growers, wholesalers, and retailers with the  information required to handle  large  amounts of the new product. 

(19)

Matthiola  ‘Asanami’  (Yamonouchi  and  XinZhen,  2000),  ‘Rubin’  (Nowak  and  Rudnicki,  1975),  and  ‘Chohong’  (Song  et  al.,  1996).    Studies  with  cut  Rosa  L.  have  shown  that  cultivars  may  vary  in  vase  life  and  optimum  postharvest  handling  procedures  (Nell  and  Leonard, 2005). 

Ethylene  sensitivity.    When  exposed  to  ethylene  at  rates  as  low  as  100  parts  per  billion, cut stems of sensitive species abscise  buds,  leaves, and  flowers; abort buds; rapidly  senesce;  experience  epinasty;  and  have  a  decreased  vase  life  (Dole  et  al.,  2005).    Silver  thiosulfate (STS) and 1­methylcyclopropene (1­MCP) are two common anti­ethylene agents  that  are  effective  in  increasing  the  vase  life  of  Matthiola.    Some  studies  showed  that  STS  resulted in longer vase life than 1­MCP (Dole and Wilkins, 2005; Dole et al., 2005; Celikel  and  Reid, 2002);  yet others stated the results are  comparable (Serek et al., 1995).  Work  is  needed to determine which product is more effective in increasing vase life and to determine  the optimum application rates. 

(20)

Pretreatments.  Pretreatments  are  short­term  treatments  (generally  24  h  or  less)  implemented  shortly  after  harvest  to  increase  the  longevity  of  cut  stems  (Nowak  and  Rudnicki, 1990).  Examples of pretreatments include placing the stems in hot water (100ºF)  or  a  5 to  20%  sucrose  solution,  or  exposing  the  stems  to  an  anti­ethylene  compound  (Dole  and  Wilkins,  2005).    Sucrose  in  the  pulsing  solution  may  increase  the  rate  and  number  of  buds  opening,  improve  petal  coloration,  and  extend  vase  life  (Sacalis,  1993;  Nowak  and  Rudnicki, 1990; Halevy and Mayak, 1979). Concentrations of 5 to 20% sucrose are typically  used (Dole and Wilkins, 2005) for a duration of a few hours to 2 d. 

Vase solutions and substrates. A  variety of vase  solution and substrate options exist  for cut stems.  Floral preservatives are typically used by consumers to extend cut flower vase  life.  The floral foam substrate typically used in the floral arrangement may decrease vase life  when compared to stems placed in solution (Neumaier et al., 1999). 

Commercial preservatives.  The use of preservatives considerably increases the vase  life  of  cut  Matthiola  (Celikel  and  Reid,  2002).    Typically,  hydrators  contain  an  acidifier  and/or  an  anti­microbial  agent  and  are  used  to  increase  water  uptake  (Dole  and  Wilkins,  2005).  Holding solutions contain similar compounds to hydrators, but also include sucrose to  provide  carbohydrates  and  encourage  flower  opening.    Hydration  solutions  do  not  contain  sucrose as flower opening is not beneficial or needed in some species, such as cut Rosa, and  sucrose may decrease water uptake. 

(21)
(22)

Literature Cited 

Amin, E. and M.E. Hashem. 1984. Handling of rose cut flowers for export from Egypt, with  reference to temperature, pulsing and preservatives.  Ann. Agr. Sci. 29 (2): 903­915.  Armitage, A.M. and J. M. Laushman. 2003. Specialty cut flowers. 2 nd ed. Timber Press, 

Portland, Ore. 

Brecheisen, S., H.P. Haas, and R. Rober. 1995. Influence of water quality and chemical  compounds on vase life of cut roses. Acta Hort. 405: 392­400. 

Celikel, F. G. and M. S. Reid. 2002. Postharvest handling of stock (Matthiola incana).  HortScience 37: 144­147. 

Dole, J.M., W.C. Fonteno, and S.M. Blankenship. 2005. Comparison of silver thiosulfate  with 1­methycyclopropene on 19 cut flower taxa. Acta Hort. 682: 949­953. 

Dole, J.M. and H. F. Wilkins. 2005. Floriculture: principles and species. 2 nd ed. Prentice Hall,  Upper Saddle River, N.J. 

Faust, J.E., A.L. Enfield, S.M. Blankenship, and J.M. Dole. 2006. Postharvest, p. 145­152.  In:  J.M.  Dole  and  J.L.  Gibson.  Cutting  propagation:  a  guide  to  propagating  and  producing floriculture crops. Ball Publishing, Batavia, Ill. 

Gast, K.L.B. 2000. Water quality: why it is so important for florists. Ext. Publ. MF­2436.  Kansas State Univ. 

(23)

11  Guiavarc’h, Y.P., A.M. van Loey, M.E. Hendrickx. 2005. Extended study on the influence of 

z value(s) of single and multicomponent time­temperature integrators on the accuracy  of quantitative thermal process assessment. J. Food Protection 68 (2): 384­395.  Halvey, A. H. and S. Mayak. 1979. Senescence and postharvest physiology of cut flowers, 

Part I. pp.204­236. In: J. Jancik (ed.). Hort. Rev., Vol. 1. AVI Publishing Company,  Westport, Conn. 

Halvey, A. H. and S. Mayak. 1981. Senescence and postharvest physiology of cut flowers,  Part 2. pp.204­236. In: J. Jancik (ed.). Hort. Rev., Vol. 1. AVI Publishing Company,  Westport, Conn. 

Hardenburg, R.E., A.E. Watada, C.Y. Wang. 1986. The commercial storage of fruits, 

vegetables,  and  florist  and  nursery  stocks.  U.S.  Dept.  Agr.,  Agr.  Hdbk.  No.  66  (revised), pp. 75­91. 

Hu, Y., M. Doi, and H. Imanishi. 1994. Improving the longevity of cut roses by cool and wet  transport. J. Jpn. Soc. Hort. Sci. 67 (5): 681­684. 

Kamataka. 2003. Chemically fortified solutions to enhance the longevity of cut rose cv.  Arjun. J. Agr. Sci. 16 (2): 324­326. 

(24)

Mwangi, M. and S.K. Bhattacharjee. 2003. Influence of pulsing and dry cool storage on  postharvest life and quality of ‘Noblesse’ cut roses. J. Ornamental. Hort. 6 (2): 126­  129. 

Nell, T. A. and R. T. Leonard. 2005. The effect of storage temperatures on Colombian grown  rose varieties. Acta Hort. 669: 337­342. 

Neumaier, D., H.P. Haas, and R. Roeber. 1999. Longevity of cut flowers as influenced by  water quality and floral foam. Acta Hort. 482: 77­81. 

Nowak, J. and R.M. Rudnicki. 1975. The effect of "Proflovit­72" on the extension of vase  life of cut flowers. Prace Instytutu Sadownictwa w Skierniewicach, B  1:173­179.  Nowak, J. and R.M. Rudnicki. 1990. Postharvest handling and storage of cut flowers, florist 

greens, and potted plants. Timber Press, Portland, Ore. 

Palanikumar, S. and S.K. Bhattacharjee. 2001. Effect of wet storage on postharvest life and  flower quality of cut roses. J. Ornamental. Hort. 4(2): 87­90. 

Pompodakis, N.E., L.A. Terry, D.C. Joyce, D.E. Lydakis, and M.D. Papadimitriou. 2005.  Effect of seasonal variation and storage temperature on leaf chlorophyll fluorescence  and vase life of cut roses. Postharvest Biol. Technol. 36: 1­8. 

Reid, M.S. and A.M. Kofranek. 1980. Postharvest physiology of cut flowers. Chronica Hort.  20 (2): 25­27. 

Sacalis, J.N. 1993. Cut flowers: prolonging freshness. 2 nd ed. Ball Publishing, Batavia, Ill.  Serek, M., E.C. Sisler, and M.S. Reid. 1995. Effects of 1­MCP on the vase life and ethylene 

(25)

13  Singh, R.P. and J.H. Wells. 1986. Keeping track of time and temperature. Meat Processing 

25 (5): 41­42,46­47. 

Song, C.Y., C.S. Bang, K.Y. Huh, and J.S. Song. 1996. Effects of preservatives and cold  storage on vase  life and quality of  cut hybrid stock (Matthiola  incana). J.  Agri. Sci.  38: 598­603. 

Teklic, T., N. Parakzikovic, V. Vukadinovic. 2003. The influence of temperature on flower  opening, vase life, and transpiration of cut roses and carnations. Acta Hort. 624: 405­  411. 

Van Meeteren, U., A. van Gelder, W. van Imperen, and C. Slootweg. 2001. Should we 

reconsider the use of deionized water as control vase solutions? Acta Hort. 543: 257­  264. 

(26)

Determining  Optimum  pH  and  EC  Levels  for  Extended  Vase  Life  of  Cut  Rosa  ‘Freedom’,  ‘Charlotte’, and ‘Classy’ 

Erin M. Regan 1 and John M. Dole 

Department of Horticultural Science, North Carolina State University, Raleigh, NC 27614 

Received  for  publication  _____.    Accepted  for  publication  ______.    We  gratefully  acknowledge  funding  and  plant  material  from  Dole  Fresh  Flowers  and  support  from  the  floriculture  research  technicians,  Ingram  McCall  and  Diane  Mays,  as  well  as  graduate  students Emma Locke, Erin Possiel, and J.B. Clark IV. 

(27)

Abstract 

Cut ‘Freedom’, ‘Charlotte’, and ‘Classy’ roses were subjected to solutions of various  pH  and  EC  levels  created  by  adding  NaCl,  Na2SO4,  or  CaCl2 to  a  base  solution:  Floralife 

Professional;  distilled  water;  or  solutions  of  HCl,  H2SO4,  NaCl,  Na2SO4,  or  NaOH.  The 

solution that produced the longest vase life had a low pH, 3.5 to 4.0, and an EC of 1.0 dSžm ­ 

.    The  salt  that  resulted  in  the  longest  vase  life  was  Na2SO4,  but  all  tested  salts  provided 

acceptable  results.    The  average  vase  life  of  cut  Rosa  stems  placed  in  a  1.0  dSžm ­1 vase  solution  was  13.9  d  and  the  minimum,  5  d,  was  recorded  for  a  ‘Freedom’  rose  in  either  distilled  water  or  a  H2SO4 solution.  ‘Freedom’  stems  were  more  prone  to  rot  and  loss  of 

pigment, but less affected by high EC.  While stems of ‘Charlotte’ and ‘Classy’ experienced  a maximum of only 7% rot and loss of pigment, ‘Freedom’ reached 87% rot and 80% loss of  pigment.  At  4.0  dSžm ­1 ,  the  vase  life  of  ‘Classy’  dropped  1.8  d  from  2.0  dSžm ­1 whereas  ‘Freedom’ and ‘Charlotte’ only declined by 1.0 and 0.5 d, respectively. 

Introduction 

(28)

deionized  or  distilled  water  would  be  used  as  the  experimental  control  to  obtain  more  consistent results (van Meeteren et al., 2001).  However, the use of purified waters  in a  lab  setting  is  problematic  because  it  does  not  reflect  physiological  conditions  in  the  plant  or  standard  commercial  practices  in  the  industry.    Van  Meeteren  (2001)  stated  that  “drawing  distilled  water  through  stem  segments  progressively  decreased  the  rate  of  conductance  and  that  this  phenomenon  can  be  eliminated  by  using  tap  water  or  a  dilute  osmoticum.”    Van  Meeteren continued to question “the predictive value of experiments using deionized water”  and  speculated  that  positive  effects  could  be  overestimated  (van  Meeteren,  2001).  Furthermore,  floral  preservatives  and  other  additives  had  variable  effects  on  vase  life  dependent  on  the  water  qualities.    In  decarbonized  water,  the  concentration  of  Chrysal  Professional could be reduced from the commercially recommended 10.0 gžL ­1 

down to 2.5  to 5.0 gžL ­1 when compared to Chrysal Professional in tap water and still obtain the same cut  flower longevity (Brecheisen et al., 1995). 

Soluble salts  (EC). Longevity can  be  increased with the use of  KCl,  KNO3,  K2SO4, 

Ca(NO3)2, and NH4NO2 (Halevy and Mayak, 2001).  However, Neumaier et al. (1999) found 

that NaCl decreased vase life at concentrations greater than 20 mM NaCl in tap water. 

pH.  Water  with  a  low  pH  is  taken  up  more  easily  by  cut  flowers  than  water  with  a  higher  pH.    A  pH  of  approximately  3.5  is  considered  most  beneficial  because  it  deters  the  growth  of  harmful  microbes  (Gast,  2000;  Reid  and  Kofranek,  1980).    Reduced  microbe  contamination leads to reduced stem plugging and increased vase life (Gast, 2000). 

(29)

show  the  presence  of  aluminum,  particularly  aluminum  sulfate,  significantly  increased  cut  flower  longevity  (Kamataka,  2003;  Amin,  1984;  Halevy  and  Mayak,  1981).    Aluminum  reduces transpiration by inducing stomatal closure, reduces bent neck and wilting, stabilizes  anthocyanins,  and  improves  water  uptake  (Halevy  and  Mayak,  1981).    For  these  reasons  Al2(SO4)3  is  commonly  found  in  floral  preservatives  (Halevy  and  Mayak,  1981).    Other 

elements such as copper, nickel, and zinc are useful germicides (van Meeteren, 2001; Halevy  and  Mayak,  1981).    In  contrast,  a  low  level  of  potassium  increased  the  frequency  of  bent  neck  in  roses,  while  fluoride  concentrations  higher  than  5  ppm  were  detrimental  to  roses  (Halevy and Mayak, 1981). 

Standardized  vase  solution.  With  all  the  information  on  specific  elements,  little  has  been  concisely  stated  about  a  beneficial  combination  of  ions.    Van  Meeteren  (2001)  suggested  a  solution  of  CuSO4 (0.005  mM)  +  CaCl2 (0.7  mM)  +  NaHCO3 (1.5  mM)  as  a 

standardized  laboratory  “tap  water”.    The  optimum  pH,  electrical  conductivity  (EC),  and  nutrient  combination  need  to  be  established  for  cut  flowers,  especially  Rosa,  allowing  for  development of a standardized laboratory “tap water”. 

(30)

Materials and Methods 

EC  1.  Cut  stems  of  Rosa  ‘Freedom’  were  received  from  Dole  Fresh  Flowers  (Colombia, South America) and held overnight in a 2ºC cooler.  In the morning, roses were  unpacked and sorted into ten groups of fifteen stems, according to stem caliper.  Stems were  cut  to  45  cm,  labeled,  and  placed  in  the  treatments.    NaCl  was  added  to  distilled  water  at  0.297, 0.590, 1.181, or 2.360 gžL ­1 

to create solutions with a final EC of 0.5, 1.0, 2.0, or 4.0  dSžm ­1 , respectively, or to distilled water plus 10 mL∙L ­1 Floralife Professional (pH 3.7, EC  0.40 dSžm ­1 ; Floralife, Walterboro, SC) at 0.101, 0.400, 1.001, or 2.0 gžL ­1 to create solutions  with a final EC of 0.5, 1.0, 2.0, or 4.0 dSžm ­1 , respectively.  Distilled water or distilled water  plus  Floralife  Professional  at  10  mL∙L ­1 controls  were  included.    A  replication  consisted  of  three stems per vase and each treatment was replicated five times.  Vases were arranged in a  completely  randomized  design  and  placed  in  a  postharvest  environment  at  68+4 o F  under  approximately 200 ftc light for 12 h/d.  One stem in each vase was weighed for the initial wet  weight.    Data  collected  included  vase  life,  termination  wet  and  dry  weight  for  each  stem,  water  uptake,  reasons  for  termination,  degree  of  openness  (tight=  1,  medium=  2,  open=  3,  very open= 4), and final solution pH and EC.  Reasons for termination, including petal wilt,  crisping, bluing, browning, or pigment loss;  bent neck, or stem rot, were recorded as either  present or not present.  Data were analyzed using analysis of variance (SAS Institute, Cary,  NC) and means were separated using Tukey’s multiple­comparison procedure at P≤0.05. 

(31)

were cut to 45 cm, labeled, and placed in the treatments.  NaCl was added to distilled water  at  0.145,  0.294,  0.441,  0.590,  1.181,  1.476,  1.774,  2.070, or  2.455  gžL ­1 to  create  solutions  with  a  final  EC  of 0.25,  0.5,  0.75,  1.0,  2.0,  2.5, 3.0,  3.5,  or  4.0  dSžm ­1 ,  respectively,  or  to  distilled water plus 10 mL∙L ­1 Floralife Professional at 0.100, 0.402, 1.067, or 2.535 gžL ­1 to  create solutions with a final EC of 0.5, 1.0, 2.0, or 4.0 dSžm ­1 , respectively.  Distilled water  or tap  water  controls  were  included.    Tap  water  had  a  pH  of  6.82  and  EC  of  0.27  dSžm ­1 

.  Element levels significant for this research included: Ca at 7.66 ppm, Cl at 16.0 ppm, Na at  41.8  ppm,  and  S  at  22.8  ppm.  A  replication  consisted  of  three  stems  per  vase  and  each  treatment was replicated five times.  Vases were arranged in a completely randomized design  and placed in a postharvest environment at 68+4 o F under approximately 200 ftc light for 12  h/d.  One  stem  in  each  vase  was  weighed  for  its  initial  wet  weight.    Data  collected  and  analyzed were the same as in experiment EC 1. 

EC  3.  Cut  stems  of  Rosa  ‘Freedom’  were  received  from  Dole  Fresh  Flowers  (Colombia, South America) and  held overnight  in a 2ºC cooler.  Roses were unpacked and  sorted into fourteen groups of fifteen stems, according to stem caliper.  Stems were cut to 45  cm, labeled, and placed in the treatments.  NaCl was added to distilled water at 0.253, 0.534,  1.067,  or  2.201  gžL ­1 to  create  solutions  with  a  final  EC  of  0.5,  1.0,  2.0,  or  4.0  dSžm ­1 ,  respectively.  Na2SO4 was added to distilled water at 0.293, 0.663, 1.328, or 2.884 gžL ­1 to 

create solutions with a final EC of 0.5, 1.0, 2.0, or 4.0 dSžm ­1 , respectively.  CaCl2 was added 

to distilled water at 0.295, 0.581, 1.184, or 2.668 gžL ­1 to create solutions with a final EC of  0.5, 1.0, 2.0, or 4.0 dSžm ­1 

(32)

Vases  were  arranged  in  a  completely  randomized  design  and  placed  in  a  postharvest  environment at 68+4 o F under approximately 200 ftc light for 12 h/d.  One stem in each vase  was  weighed  for  its  initial  wet  weight.    Data  collected  and  analyzed  were  the  same  as  in  experiment EC 1. 

EC  4.  Cut  stems  of  Rosa  ‘Freedom’,  ‘Classy’,  and  ‘Charlotte’  were  received  from  Dole  Fresh Flowers (Colombia,  South America) and  held overnight in a 2ºC cooler.  In the  morning,  roses  were  unpacked  and  sorted  into  six  groups  of  fifteen  stems  per  cultivar,  according to stem caliper.  Stems  were cut to 45 cm,  labeled, and placed  in the treatments.  NaCl  was  added  to  distilled  water  plus  10  mL∙L ­1 Floralife  Professional  at  0.297,  0.590,  1.181, or 2.360 gžL ­1 to create solutions with a final EC of 0.97, 1.57, 2.70, or 4.75 dSžm ­1 ,  respectively.  Tap  water  or  distilled  water  plus  Floralife  Professional  at  10  mL∙L ­1 controls  were  included.    A  replication  consisted  of  three  stems  per  vase  and  each  treatment  was  replicated five times.  Vases were arranged in a completely randomized design and placed in  a postharvest environment at 68+4 o F under approximately 200 ftc light for 12 h/d.  One stem  in  each  vase  was  weighed  for  its  initial  wet  weight.    Data  collected  and  analyzed  were  the  same as in experiment EC 1. 

pH  buffered.  Cut  stems  of Rosa  ‘Freedom’  were  received  from  Dole  Fresh  Flowers  (Colombia, South America) and  held overnight in a 2ºC cooler.  Stems were unpacked and  sorted into seven groups of  fifteen  stems, according to stem  caliper.  Stems were cut to 45  cm,  labeled,  and  placed  in  distilled  water  amended  with  a  citrate­borate­phosphate  buffer  plus 1) HCl (0.83 mL∙L ­1 of 12.1 N HCl), 2) H2SO4 (8.3 mL∙L ­1 of 1 N H2SO4), 3) NaCl (0.33 

(33)

amendments).  The  citrate­borate­phosphate  buffer  was  made  from  0.367  g  sodium  phosphate,  0.377  g  sodium  citrate  2­hydrate,  and  0.487  g  sodium  borate  10­hydrate  in  1  L  distilled water.  The two acidic treatments, HCl and H2SO4, resulted in a target pH of 3.2; the 

basic treatment, NaOH, to a target pH of 8.2; and the neutral treatments, NaCl and Na2SO4, 

to a target pH of 6.5.  Distilled or tap water controls were included.  A replication consisted  of three stems in a vase and each treatment had five replications.  Vases were arranged in a  completely  randomized  design  and  placed  in  a  postharvest  environment  at  68+4 o F  under  approximately 200 ftc light for 12 h/d.  One stem in each vase was weighted for its initial wet  weight.  Data collected and analyzed were the same as in experiment EC 1. 

pH cultivars. Cut stems of Rosa ‘Freedom’, ‘Classy’, and  ‘Charlotte’ were received  from Dole Fresh Flowers (Colombia, South America) and held overnight in a 2ºC cooler.  In  the  morning,  the  roses  were  unpacked  and  sorted  into  seven  groups  of  fifteen  stems  per  cultivar, according to stem caliper.  Stems were cut to 45 cm, labeled, and placed in distilled  water  amended  with  a  citrate­borate­phosphate  buffer  plus  1)  HCl,  2)  H2SO4,  3)  NaCl,  4) 

Na2SO4, or 5) NaOH as indicated in the previous experiment.  The two acidic treatments, HCl 

and H2SO4, resulted in a target pH of 3.2; the basic treatment, NaOH to a target pH of 8.5; 

and the  neutral treatments, NaCl and Na2SO4, to a target pH of 6.6.  Both a distilled or tap 

(34)

pH/EC  interaction.  Cut  stems  of  Rosa  ‘Freedom’  were  received  from  Dole  Fresh  Flowers  (Colombia,  South  America)  and  held  overnight  in  a  2ºC  cooler.  In  the  morning,  roses  were  unpacked  and  sorted  into  twelve  groups  of  fifteen  stems,  according  to  stem  caliper.  Stems were cut to 45 cm, labeled, and placed in the treatments.  HCl solutions were  created by making the HCl solution described in the pH studies above then adding NaCl at 0,  0.34,  0.957, or  1.500 gžL ­1 to  produce  solutions  with  an  EC  of 1.3,  2.0,  3.0, or  4.0 dSžm ­1 

,  respectively.  H2SO4 solutions were created by making the H2SO4 solution described above in 

the pH studies then adding NaCl at 0, 0.367, 0.943, or 1.520 gžL ­1 to produce solutions with  an EC of 1.3, 2.0, 3.0, or 4.0 dSžm ­1 , respectively.  Distilled water solutions were created by  adding NaCl at 0.633, 1.053, 1.617, or 2.033 gžL ­1 to produce solutions with an EC of 1.3,  2.0, 3.0, or 4.0 dSžm ­1 

, respectively.  The two acidic treatments, HCl and H2SO4, resulted in a 

target pH of 3.3, while the distilled water had an initial pH of 5.4.  A replication consisted of  three  stems  in  a  vase  and  each  treatment  had  five  replications.  Vases  were  arranged  in  a  completely  randomized  design  and  placed  in  a  postharvest  environment  at  68+4 o F  under  approximately 200 ftc light for 12 h/d.  One stem in each vase was weighted for its initial wet  weight.  Data collected and analyzed were the same as in experiment EC 1. 

Results 

EC 1 & 2. Results from the expanded EC range were similar to the EC 1 study.  The  longest vase  life,  15.7 d, was obtained with a  vase solution containing a  floral preservative  and  having an initial EC of 1.0 dSžm ­1 

(35)

without a preservative, 7.8 to 12.9 d.  Vase life curvalinearly increased up to a maximum of  12.9 d in water initially at 0.5 dSžm ­1 and up to 15.7 d in preservative initially at 1.0 dSžm ­1  and  decreased  with  increasing  EC.    Water  uptake  decreased  with  increasing  EC  and  was  greater when a preservative was used; peaking at 93.0 mL at 0.5 dSžm ­1 in water only and at  103.0  mL  in  water  with  preservative  at  1.0  dSžm ­1 .    Neither  preservative  nor  EC  had  a  significant  effect  on  initial  or  termination  wet  weights  or  weight  change,  which  averaged  29.4,  23.5,  or  5.9  g,  respectively.    Termination  dry  weight  increased  with  increasing  EC,  reaching 7.0 g at 4.0 dSžm ­1 . 

The occurrence of bent neck reached 100% at an initial solution EC of 3.0 dSžm ­1 , but  was only 33% at 1.0 dSžm ­1 (Figure 1).  A floral preservative decreased bent neck to nearly  0%.  Crispy edge  increased quadratically with  increasing EC and was greater  when a  floral  preservative  was  used.    Pigment  loss  and  flower  opening  were  greatest  in  solutions  containing a preservative.  Bluing decreased to 20% in water initially at 3.5 dSžm ­1 , but was  consistently 100% with a floral preservative.  The incidence of rot decreased with increasing  EC,  reaching  a  minimum  of  0%  with  water  initially  at  3.0  and  3.5  dSžm ­1 and  13%  with  a  preservative at 4.0 dSžm ­1 

.  Petal browning was not affected by treatment and averaged 31%.  EC  3.  The  longest  vase  life,  15.5  d,  was  obtained  with  an  initial  EC  of  1.0  dSžm ­1 

from Na2SO4 (Figure 2).  Vase solutions created with CaCl2 and NaCl initially at 1.0 dSžm ­1 

also produced long vase lives.   Vase life curvalinearly increased up to a maximum of 15.5,  14.8,  and  14.7  d  in  water  with  Na2SO4,  NaCl,  and  CaCl2 at  1.0  dSžm ­1 ,  respectively,  and 

(36)

life.    Neither  salt  composition  nor  EC  had  a  significant  effect  on  initial  or termination  wet  and dry weights or weight change, which averaged 31.3, 23.8, 5.3, or 7.5 g, respectively. 

Petal wilt, crispy edge,  brown petal, and rot  did  not differ  significantly  between the  various salt types or EC levels and averaged 95, 71, 21, or 29% (Figure 2).  Loss of pigment  was  quadratically  related  to  EC  and  peaked  at  60%  in  a  solution  of  CaCl2 initially  at  4.0 

dSžm ­1 

.    However,  NaCl  and  Na2SO4 produced  a  maximum  pigment  loss  of  33  or  25%, 

respectively.    Rot  was  most  prevalent,  87%,  for  stems  placed  in  a  CaCl2  vase  solution 

initially at 4.0 dSžm ­1 .  Stems placed in solutions containing either NaCl or Na2SO4 had the 

most  bent  neck  at  the  high  and  low  EC  rates,  93%  at  4.0  dSžm ­1 and  57%  at  0.5  dSžm ­1 ,  respectively.    However,  stems  placed  in  solutions  containing  CaCl2 had  decreased  rates  of 

bent neck as the EC increased, with a minimum of 7%. 

EC  4.  The  longest  vase  lives,  16.7  and  15.1  d,  were  obtained  with  ‘Freedom’  and  ‘Charlotte’  stems  in  an  initial  vase  solution  EC  of  1.0  dSžm ­1 (Figure  3).    However,  the  longest  vase  life  for  ‘Classy’,  16.6  d,  was  obtained  with  an  initial  vase  solution  EC  of  0.5  dSžm ­1 .  Vase life increased curvalinearly with increasing EC for ‘Freedom’, ‘Charlotte’, and  ‘Classy’  up  to  the  maximum  indicated  above,  then  decreased  with  increasing  EC.    Water  uptake peaked at 172, 153, and 156 mL when stems were placed  in 0.5, 0.5, and 0 and 2.0  dSžm ­1 EC water for ‘Freedom’, ‘Charlotte’, and ‘Classy’, respectively.  Initial or termination  wet  and  dry  weights  or  weight  change  were  not  affected  by  treatment  and  averaged  25.9,  20.0, 4.6, or 5.9 g, respectively. 

(37)

of flower opening, 1.80, 1.40, and 1.47 for ‘Freedom’, ‘Charlotte’, and ‘Classy’, respectively.  ‘Classy’  experienced  only  53%  crispy  edge  and  ‘Charlotte’  only  67%  when  placed  in  tap  water, while 93% of ‘Freedom’ stems in tap water were damaged.  Similarly, only 47, 73, or  87% of ‘Classy’, ‘Charlotte’, or ‘Freedom’ stems exhibited bluing in tap water.  ‘Charlotte’  experienced  significantly  less  brown  petal  than  the  other  cultivars,  with a  minimum  of  0%  with tap water at solution initially at 1.0 dSžm ­1 

.  ‘Freedom’  had significantly  more rot and  pigment  loss  than  the  other  cultivars,  peaking  at  87%  at  4.0  dSžm ­1 and  80%  at  0  dSžm ­1 .  Petal wilt was unaffected by treatment and averaged 92%. 

pH buffered.  The low pH solutions, HCl and H2SO4, produced the longest vase lives, 

at  11.2  and  10.5  d, respectively  (Figure  4).   Initial  or termination  wet  and  dry  weights  and  weight change were  not affected by pH or chemical and averaged 29.8, 24.2, 5.5, or 5.5 g,  respectively.    Water  uptake  was  proportional  to  vase  life,  reaching  a  maximum  of  143  mL  with the HCl solution. 

Solutions  containing  H2SO4,  Na2SO4,  and  NaOH  experienced  100%  bent  neck 

(Figure 4).  Chemical solutions were as low as 0% for both bluing and loss of pigment.  The  degree  of  openness  and  prevalence  of  rot,  crispy  edge,  bluing,  and  brown  petal  increased  with increasing vase life, ranging from 1.20 to 2.40, 0 to 100%, 13 to 100%, 0 to 100%, and  0 to 53%, respectively.  Petal wilt was unaffected by treatment and averaged 87%. 

pH cultivars. The longest vase lives for ‘Freedom’, ‘Charlotte’, and ‘Classy’ were all  obtained  with  distilled  and  tap  water,  11.2  and  10.9,  10.5  and  10.7,  and  9.9  and  9.7  d,  respectively (Figure 5).  Of the chemical solutions, H2SO4 resulted in the longest vase life for 

(38)

curvalinearly increased up to a maximum of 11.2, 10.7, and 9.9 d at a pH of 4.0, 6.6, and 4.0,  for  ‘Freedom’,  ‘Charlotte’,  and  ‘Classy,  respectively,  and  decreased  with  increasing  pH.  Water  uptake followed the same trend as  vase  life, peaking at 158  mL  for ‘Freedom’ at an  initial pH of 3.5.  Water uptake was significantly less at an intial pH of 8.5 for ‘Freedom’ and  ‘Charlotte’  (121.0  and  70.0  mL,  respectively)  but  not  ‘Classy’  (67.0  mL).    The  pH  did  not  have  a  significant  effect  on  initial  or  termination  wet or  dry  weights,  or  weight  change  for  any of the cultivars and averaged 27.5, 21.2, 4.9, or 6.2 g, respectively. 

Bluing  occurred  most  frequently  with  either  distilled  or  tap  water  for  all  cultivars  (Figure 5).  ‘Freedom’, ‘Charlotte’, and ‘Classy’ experienced 80 to 93%, 67 to 87%, and 33  to 40% bluing, respectively with water compared to lows of 7, 0, and 0%, respectively with  chemical  solutions.    All  cultivars,  in  all  treatments  had  a  high  occurrence  of  bent  neck,  ranging  from  73  to  100%,  with  the  exception  of  ‘Charlotte’  in  a  NaOH  solution  at  27%.  ‘Classy’  stems  had  a  higher  prevalence  of  brown  petal,  reaching  73%,  than  the  other  two  cultivars which only had a maximum of 20%.  Petal wilt and loss of pigment were unaffected  by  treatment  and  averaged  99  and  2%,  respectively.  ‘Freedom’  stems  experienced  significantly  more rot than the other  cultivars, up to 47%, compared to a maximum of only  13% in the other two cultivars.  However, cut ‘Freedom’ stems in vase solutions containing  sodium only had 13% rot.  ‘Classy’ flowers opened the most of all cultivars, reaching a rating  of  2.53  out  of  4.00  in  a  NaOH  vase  solution.    ‘Freedom’  flowers  opened  the  most  when  placed in a H2SO4 solution, 1.87 rating.  ‘Charlotte’ flowers opened poorly in all treatments, 

(39)

pH/EC interaction. The longest vase life, 14.6 d, was obtained with distilled water at  an intial EC of 1.0 dSžm ­1 and decreased linearly as EC increased (Figure 6).  When vase life  was plotted against EC, distilled water had a slope of ­1.71.  HCl and H2SO4 had slopes of ­ 

0.84  and  ­0.21,  respectively  (data  not  presented).  The  flatter  slope  of  the  acidic  solutions  indicates  that  the  vase  life  of  stems  placed  in  a  low  pH  solution  did  not  decrease  as  EC  increased  as  drastically  as  stems  placed  in  water  of  a  higher  pH.    Water  uptake  was  proportional  to  vase  life  and  peaked  at  185  mL  of  distilled  water  with  an  initial  EC  of  1.0  dSžm ­1 .    Neither  pH  nor  EC  had  a  significant  effect  on  initial  or  termination  wet  and  dry  weights, or weight change and averaged 25.8, 18.6, 4.5, or 7.1 g, respectively. 

Stems  placed  in  distilled  water  had  significantly  less  bent  neck,  ranging  from  20  to  67%,  at  all  levels  of  EC,  when  compared  to  chemical  solutions,  ranging  from  80  to  100%  (Figure 6).  At an intial EC of 1.0 and 2.0 dSžm ­1 , stems in distilled water experienced more  loss of pigment when compared with HCl and H2SO4, 33 and 13% versus 0% and 0 to 7%, 

respectively.  ‘Freedom’ stems experienced significantly more rot than the other cultivars, a  maximum of 47% compared to nearly 0% for ‘Classy’ and ‘Charlotte’.  Bluing, brown petal,  and stage of openness all decreased linearly with increasing EC.  Petal wilt and crispy edge  were unaffected by treatment and averaged 96 and 55%, respectively. 

Discussion 

An intial EC of 1.0 dSžm ­1 consistently resulted in the longest vase life.  Regardless of  starting solution, salt added, or cultivar, stems placed  in 1.0 dSžm ­1 

(40)

vase solutions.  All stems placed in 1.0 dSžm ­1 

vase solutions had adequate opening; all but  two treatments opened more than “medium”, which was a rating of 2 (Figure 3). 

In the experiments where tap water (0.26 dSžm ­1 ) was used as a control, it produced  results  most  similar  to  the  0  dSžm ­1 distilled  water  than  to  a  0.5  dSžm ­1 solution  of  NaCl,  CaCl2, or Na2SO4 (Figures 1, 2, and 3).  The concentrations of Ca, Cl, and Na in the tap water 

were closer to 0 than to the 0.5 dSžm ­1 

counterparts.  In tap water, the concentrations were as  follows: 7.66 ppm Ca, 16.0 ppm Cl, and 41.8 ppm Na.  In a 0.5 dSžm ­1 solution the element  concentrations  were  as  follows:  107  ppm  Ca,  181  ppm  Cl,  and  117  ppm  Na.    The  lower  concentrations of elements  in the tap water  may  explain the similarity  in response  between  the tap and distilled waters.  The tap water has many other elements, such as B, Cu, Fe, K,  Mg,  Mn,  P,  and  Zn,  that  may  negatively  affect  vase  life  and  were  not  included  in  the  laboratory amended water.  From this, we can deduce that there may be an elemental effect in  addition to an EC effect.  This elemental effect should be further investigated. 

As stated earlier, the components that comprise tap water and the EC vary across the  United  States.    The  Environmental  Protection  Agency  (EPA)  has  only  “non­enforceable  guidelines” for electrical conductivity as it affects cosmetics, not water safety (EPA, 2008).  This means that the EC can fluctuate widely across the country without consequences for the  facilities providing the water.  The EPA’s guidelines specify a maximum of 500 mgžL (0.71  dSžm ­1 )  total  dissolved  solids.    However,  many  water  sources  have  higher  levels:  College  Station, Texas at 0.75 dSžm ­1 ; San Diego, California at 0.82 dSžm ­1 ; and Madison, Wisconsin  up to 0.93 dSžm ­1 

(41)

control treatment.  The studies presented here determined an optimum EC of 1.0 dSžm ­1 

, yet  none of the cities surveyed had tap water with an EC that high.  A standard formula based on  distilled or deionized water would be more consistent and useful. 

Determining  the  optimum  pH  is  more  difficult  than  EC.    Commercial  recommendations  state that a pH of 3.5  is  best (Gast, 2000; Reid and  Kofranek, 1980), but  the studies presented here show an optimum range from 3.5 to 5.4 (Figures 4 and 5).  In the  pH/EC  interaction  experiment,  an  intial  pH  of  5.4  was  optimum,  but  in  the  pH  buffered  experiment, which used the same cultivar, 5.4 resulted in the shortest vase life (Figures 4 and  6).  The general trend, however, is a lower pH provides a longer vase life.  In particular, high  pH  levels reduced  vase  life to 3.6 d for ‘Charlotte’ roses placed  in a NaOH solution of 8.5  (Figure 5).  The variability of optimum pH may be due,  in part, to the buffer  solution used.  The  boron  present  in  the  buffer  solution  may  be  negatively  affecting  the  vase  life  of  roses  placed  in  the  buffered  vase  solutions.    The  distilled  water  control  would  then  result  in  a  superficially  longer  vase  life  when  compared  to  the  buffered  vase  solutions.    Evidence  for  this theory is discussed later. 

(42)

10 ppm boron during growth (Ishida et al., 1988).  The  vase  life of cut  flowers  from those  plants was then assessed.  Flowers from plants given 0.2 ppm boron had a vase life of 37 d,  while flowers from plants given 10 ppm boron resulted in a vase life of only 20 d.  Although  Ishida  et  al.  (1988)  studied  the  affect  of  preplant  B,  they  demonstrate  the  negative  effect  boron  can  have  on  vase  life.    The  rate  of  boron  in  the  buffer  solutions  used  in  the  studies  presented here was 55 ppm, much greater than that of the Japanese study, although we do not  know  how  much  was  actually  in  the  rose  tissue.  Further  studies  should  be  conducted  to  better understand the effect of the various elements. 

Water  uptake  was  correlated  to  vase  life  which  was  correlated  to  EC.    As  EC  increased,  vase  life  and  water  uptake  both  increased  up  to  a  maximum  of  1.0  dSžm ­1 ,  then  decreased.  For example, in EC experiment three, solutions containing Na2SO4 with 0.5, 1.0, 

2.0, and 4.0 dSžm ­1 result in vase lives of 14.2, 15.5, 12.9, and 10.9 d, respectively, and water  uptake at 191, 214, 158, and 141 mL, respectively (Figure 2).  Van Meeteren (2001) stated  that  “drawing  distilled  water  through  stem  segments  progressively  decreased  the  rate  of  conductance  and  that  this  phenomenon  can  be  eliminated  by  using  tap  water  or  a  dilute  osmoticum.”  It appears that 1.0 dSžm ­1 

is the optimum  “dilute osmoticum” and that higher  levels of soluble salts were damaging. 

As stated previously, tap water is quite variable, not only across the country, but even  from day to day in the same location (EPA, 2008; Halevy and Mayak, 1979).  In the second  EC  experiment,  tap  water  produced  results  similar  to  that  of  a  2.0  dSžm ­1 NaCl  solution,  while  in  the  third,  tap  water  produced  results  more  similar  to the  4.0  dSžm ­1 

(43)

laboratory  testing  solution.    Interestingly,  stems  placed  in  tap  water  had  an  increased  occurrence of bent neck.  In the third EC study, 100% of the stems in tap water experienced  bent  neck,  while  stems  in  the  other  treatments  experienced  a  maximum  of  57%  bent  neck  (with the single exception of 93% bent neck for stems in a 4.0 dSžm ­1 NaCl solution) (Figure  2).  In addition, in the fourth EC study stems in tap water experienced 53 to 73% bent neck  compared with a maximum of 20% bent neck in all other treatments (Figure 3).  This may be  due to the vase life of stems placed in tap water.  Stems with a shorter vase life typically are  terminated because of bent neck, while stems with a longer vase life are typically terminated  for  reasons  associated  with  aging.    Tap  water  consistently  has  a  lower  vase  life  than  other  treatments, therefore appearing to be more prone to bent neck.  Also, it may appear that tap  water  causes bent neck when compared to a floral preservative  because  floral preservatives  typically contain aluminum sulfate, which decreases the occurrence of bent neck.  Tap water  may not, in fact, cause bent neck, but simply not prevent it from occurring. 

(44)

(Dole  and  Wilkins,  2005;  Kuiper  et  al.,  1995;  Reid  and  Kofranek,  1980).    Unfortunately,  stems placed in water with a preservative also experience more crispy petals, bluing, brown  petals, rot, and loss of pigment.  However, the  increase  in these  maladies was  likely due to  the extended vase life allowing them to develop on the older flowers. 

Reasons  for  termination  varied  with  the  length  of  the  vase  life.    Stems  terminated  quickly  typically  exhibited  bent  neck,  which  appeared  within  the  first  week  in  the  vase.  Stems  with  longer  vase  lives  had  more  time  to  mature  and  senesce,  which  exhibited  petal  crisping,  bluing,  or  browning;  pigment  loss;  or  stem  rot.    Petal  wilt  appeared  to  occur  regardless of vase life. 

‘Freedom’  stems  were  more  prone  to  rot  and  loss  of  pigment,  but  less  affected  by  high  EC.    While  stems  of  ‘Charlotte’  and  ‘Classy’  experienced  up  to  7%  rot  and  loss  of  pigment,  ‘Freedom’  reached  87  and  80%,  respectively  (Figure  4).    ‘Classy’  was  more  affected by high EC than ‘Freedom’ or ‘Charlotte’.  At 4.0 dSžm ­1 , the vase life of ‘Classy’  dropped 1.8 d from 2.0 dSžm ­1 whereas ‘Freedom’ and ‘Charlotte’ only declined by 1.0 and  0.5 d, respectively.  Petal wilt, crispy edge, and bluing were common reasons for termination  for all cultivars.  Bent neck did not occur when a preservative was used, but reached 100%  when  the  solution  was  created  with  H2SO4 and  HCl.    There  was  low  occurrence  of  petal 

browning in all treatments. 

Conclusion 

(45)

Na2SO4,  but  all  tested  salts,  NaCl,  Na2SO4,  and  CaCl2,  provided  similar  results.    Although 

(46)

Literature Cited 

Amin, E. and M.E. Hashem. 1984. Handling of rose cut flowers for export from Egypt, with  reference to temperature, pulsing and preservatives.  Ann. Agr. Sci. 29 (2): 903­915.  Brecheisen, S., H.P. Haas, and R. Rober. 1995. Influence of water quality and chemical 

compounds on vase life of cut roses. Acta Hort. 405: 392­400. 

Dole, J.M. and H. F. Wilkins. 2005. Floriculture: principles and species. 2 nd ed. Prentice Hall,  Upper Saddle River, N.J. 

Gast, K.L.B. 2000. Water quality: why it is so important for florists. Ext. Publ. MF­2436.  Kansas State Univ. 

Halvey, A. H. and S. Mayak. 1979. Senescence and postharvest physiology of cut flowers,  Part 1. pp.204­236. In: J. Jancik (ed.). Hort. Rev., Vol. 1. AVI Publishing Company,  Westport, Conn. 

Halvey, A. H. and S. Mayak. 1981. Senescence and postharvest physiology of cut flowers,  Part 2. pp.204­236. In: J. Jancik (ed.). Hort. Rev., Vol. 1. AVI Publishing Company,  Westport, Conn. 

Ishida, A., A. Nukaya, H. Shigeoka, and Y. Tagata. 1988. Some factors affecting leaf 

marginal  burn  and  vase  life  deterioration  in  chrysanthemums  induced  with  excess  boron. J. Jpn. Soc. Hort. Sci.  57 (3): 487­493. 

Kamataka. 2003. Chemically fortified solutions to enhance the longevity of cut rose cv.  Arjun. J. Agr. Sci. 16 (2): 324­326. 

(47)

Neumaier, D., H.P. Haas, and R. Roeber. 1999. Longevity of cut flowers as influenced by  water quality and floral foam. Acta Hort. 482: 77­81. 

Reid, M.S. and A.M. Kofranek. 1980. Postharvest physiology of cut flowers. Chronica Hort.  20 (2): 25­27. 

United States Environmental Protection Agency. 2008a. Drinking water contaminants. 30  May 2008. < http://www.epa.gov/safewater/contaminants/index.html#primary>.  United States Environmental Protection Agency. 2008b. Water quality assessment and 

total maximum daily loads information. 30 May 2008.  <http://www.epa.gov/waters/ir/>. 

Van Meeteren, U., A. van Gelder, W. van Imperen, and C. Slootweg. 2001. Should we 

(48)
(49)
(50)
(51)

Figure  2.  Effect  of  vase  solution,  EC,  and  chemical  on  postharvest  characteristics  of Rosa  ‘Freedom’.    Stems  were  placed  in  jars  containing  either  distilled  water  alone  or  with  a  chemical and variable EC levels from 0.5, 1.0, 2.0, or 4.0 dSžm ­1 .  Means are an average of  15 stems.  Relationships between parameters were fitted to appropriate non­linear regression  models using Microsoft Excel (Microsoft Co., Redmond, WA).  The  yellow  line represents  results obtained with distilled water control.  Regression of each factor or vase solution EC  resulted in the following equations: vase life, CaCl2 y = ­0.2075x 2 + 0.7035x + 13.983, R 2 = 

0.8193,  NaCl  y  =  ­0.6978x 2 +  2.0661x  +  13.083,  R 2 =  0.9924,  Na2SO4 y  =  ­0.1118x 2 – 

0.6387x + 15.167, R 2 = 0.8391; water uptake, CaCl2 y = 3.4516x 2 – 45.113x + 245.5, R 2 = 

0.7282, NaCl y = 2.6129x 2 – 31.003x + 218.5, R 2 = 0.9899, Na2SO4 y = 2.3118x 2 – 28.861x 

+ 217.83, R 2 = 0.7464; final pH, CaCl2 y = ­0.1172x 2 + 0.621x + 4.8833, R 2 = 0.8633, NaCl 

y = ­0.0022x 2 + 0.0639x + 5.3667, R 2 = 0.3099, Na2SO4 y = 0.1022x 2 – 0.0539x + 5.3833, R 2 

=  0.09988;  final  EC,  CaCl2  y  =  0.0537x 2 +  1.1364x  +  0.1517,  R 2 =  0.9996,  NaCl  y  = 

0.0689x 2 + 1.5571x + 0.0883, R 2 = 0.9998, Na2SO4 y = ­0.0017x 2 + 1.2751x + 0.0633, R 2 = 

0.9996; bent neck, CaCl2 y = 0.0774x 2 – 0.4594x + 0.67, R 2 = 0.9953, NaCl y = 0.1602x 2 – 

0.5344x + 0.5033, R 2 = 0.9996, Na2SO4 y = 0.1317x 2 – 0.5661x + 0.7017, R 2 = 6366; flower 

openness,  CaCl2  y  =  ­0.0718x 2 +  0.5333x  +  1.7407,  R 2 =  0.9997,  NaCl  y  =  ­0.2099x 2 + 

0.7058x + 1.8767, R 2 = 0.9489, Na2SO4 y = 0.0247x 2 – 0.2465x + 2.3133, R 2 = 0.8937; petal 

bluing, CaCl2 y = ­0.0248x 2 + 0.1077x + 0.895, R 2 = 0.8419, NaCl y = ­0.0492x 2 + 0.0786x 

+ 0.9467, R 2 = 0.9812, Na2SO4 y = ­0.071x 2 + 0.2237x + 0.84, R 2 = 0.9992; loss of pigment, 

CaCl2 y = ­0.0749x 2 + 0.4959x + 0.1817, R 2 = 0.9875, NaCl y = ­0.081x 2 + 0.3387x – 0.055, 

(52)
(53)
(54)
(55)
(56)
(57)
(58)
(59)
(60)
(61)
(62)

Figure

TABLE OF CONTENTS 
Figure 1.  Box temperature of ‘Freedom’ rose stems stored at various temperature regimes 
Figure 2. Effect of fluctuating temperatures on postharvest characteristics of Rosa ‘Freedom’. 
Table 1. The stage at which each of the species was harvested and criteria by which the vase life of each species was terminated. 
+7

References

Related documents