不同肥料處理對留蘭香周年產(chǎn)量和出油率的影響

田北京，張元成，趙 林，單成鋼，王志芬，韓金龍*

（1. 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，山東 濟(jì)南 250100；2. 山東昌龍農(nóng)業(yè)科技有限公司，山東 濟(jì)南 250100；3. 齊魯工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100）

留蘭香Mentha spicataLinn.為唇形科薄荷屬多年生草本植物。原產(chǎn)于歐州，目前在美國、印度、荷蘭、澳大利亞和中國都有種植，尤以美國產(chǎn)量最大，約占世界總產(chǎn)量的80%[1]。留蘭香具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，在溫暖、濕潤和陽光充足的環(huán)境中生長良好，耐熱、耐寒能力極強(qiáng)，一般適宜生長溫度為25 ～30℃，但30℃以上或-20℃以下的溫度仍能生長[2-3]。

留蘭香可利用蒸餾法從其莖葉中提取留蘭香精油，其主要化學(xué)成分為香芹酮和檸檬烯，還含有蒎烯、左旋-β-蒎烯、月桂烯 、薄荷酮和桉葉油素等[4-5]。留蘭香精油含有清新、涼爽、香甜的氣味，具有驅(qū)風(fēng)解表、消炎鎮(zhèn)痛、抗菌殺蟲等功效[6-7]，主要用于食品、化妝品、煙草和醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域[8-10]。

我國留蘭香精油需求量大，主要依靠從國外進(jìn)口[11]，國內(nèi)種植區(qū)域主要分布在山東、河南、河北、新疆、江蘇、浙江、四川、貴州、云南等地[12]，但因種植面積較小，栽培模式、肥料施用等都按照大田農(nóng)作物的種植方式進(jìn)行，精油產(chǎn)量低、品質(zhì)差。留蘭香為小眾作物，有關(guān)其栽培、肥料施用方面的研究較少，且有關(guān)施肥對兩茬留蘭香生長發(fā)育、周年產(chǎn)量及出油率的研究尚未報道。本研究通過探究不同肥料處理對留蘭香周年生長、產(chǎn)量、出油率等的影響，為集成留蘭香高產(chǎn)高效栽培技術(shù)提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021 年3 月至2021 年10 月在山東省商河縣山東昌隆農(nóng)業(yè)科技有限公司留蘭香種植基地（37°23′44″N、117°11′3″E）進(jìn)行。該地區(qū)位于山東省西北部，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，年平均氣溫為12.6°C，年降雨量為591.1 mm，年日照時數(shù)為2 737.4 h。

供試土壤為潮土，前期種植作物為小麥、玉米。留蘭香品種為蘇格蘭留蘭香。0 ～ 20 cm 試驗地基礎(chǔ)土壤肥力，見表1。

表1 試驗地基礎(chǔ)土壤肥力Tab. 1 The basic soil fertility of the experimental site

1.2 試驗設(shè)計

采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)5 個肥料處理，分別為：復(fù)合肥（15 ∶15 ∶15）450 kg/hm2（T1）、復(fù)合肥（15 ∶15 ∶15）450 kg/hm2+ 聚谷氨酸60 kg/hm2（T2）、磷酸二銨450 kg/hm2（T3）、有機(jī)肥1 500 kg/hm2（T4），以不施肥處理為對照（CK）。試驗設(shè)3 次重復(fù)，每小區(qū)面積25 m2，第一茬于3 月5 日出苗，7 月14日收獲；第二茬于7 月23 日出苗，10 月26 日收獲。肥料均在兩茬留蘭香生長至15 cm 高時開溝施入，聚谷氨酸按1 ∶20 比例兌水均勻澆灌，其余同正常大田作物管理。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 株高 采用直尺測量，于收獲期每小區(qū)隨機(jī)選取10 株，從莖基部至頂部測量。

1.3.2 主莖有效葉對數(shù) 收獲期每小區(qū)隨機(jī)選取20 株，記錄最高分枝上的有效光合葉對數(shù)。

1.3.3 有效分枝數(shù) 于收獲期每小區(qū)選取20 株莖高大于4 cm 且有效葉對數(shù)不少于4 對的分枝，記錄有效分枝數(shù)。

1.3.4 葉綠素含量 于收獲期每小區(qū)隨機(jī)選取20株植株，采用SPAD-502 型葉綠素計（日本美能達(dá)公司）測定主莖中上部葉片，每葉測定3 ～ 5 個點的SPAD 值取平均值，并記錄數(shù)據(jù)。

1.3.5 產(chǎn)量 于收獲期隨機(jī)選取3 處2 m2樣方，從莖基部割取后稱量鮮重，然后80℃烘干至恒重后稱量干重。

1.3.6 出油率 依照2020 年版《中國藥典》收錄方法進(jìn)行測定[13]。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，多組間比較采用方差分析。以P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料處理對留蘭香株高、分枝數(shù)、有效葉對數(shù)的影響

兩茬留蘭香株高、有效分枝數(shù)和主莖有效葉對數(shù)總體表現(xiàn)為T2 處理最高，其次為T1 處理，以不施肥CK 處理最低。第一茬T2 處理株高明顯高于其它處理，較CK 處理增加了21.0%（P＜0.05）；有效分枝數(shù)T2 處理明顯高于T3 和CK 處理，較T3 和CK分別增加了52.9%和73.3%（P＜0.05），T2 與T1和T4 處理間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；各施肥處理組間主莖有效葉對數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），說明施肥能夠有效增加葉對數(shù)，增加光合葉面積，見表2、3。

表2 不同肥料處理對第一茬留蘭香株高、有效分枝數(shù)及主莖有效葉對數(shù)的影響Tab.2 Effects of different fertilizer treatments on plant height, number of effective branches per plant and number of effective leaves on the main stem of the first season

第二茬留蘭香株高、分枝數(shù)和葉對數(shù)較第一茬有明顯降低，這可能與后期溫度和光照強(qiáng)度降低有關(guān)。T2和T1 處理株高較CK 分別增加了8.4%和6.0%；有效分枝數(shù)T1、T2 和T3 處理間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但均明顯高于CK 處理，T4 與CK 處理間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；主莖葉對數(shù)T1 和T2處理明顯高于T3、T4 和CK 處理，較CK 處理分別提高了23.3%和20.0%（P＜0.05）。

表3 不同肥料處理對第二茬留蘭香株高、有效分枝數(shù)及主莖有效葉對數(shù)的影響Tab. 3 Effects of different fertilizer treatments on plant height, number of effective branches per plant and number of effective leaves on the main stem of the second season

2.2 不同肥料處理對留蘭香葉綠素SPAD 值的影響

SPAD 值反映了植物葉片中葉綠素的相對含量，進(jìn)而反映了土壤中氮素吸收利用情況。相比于不施肥CK 處理，其余施肥處理SPAD 值明顯提高（P＜0.05），但不同施肥處理間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見圖1A；第二茬留蘭香對照處理和各施肥處理間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見圖1B。

圖1 不同肥料處理對留蘭香葉片SPAD 值的影響Fig. 1 Effects of different fertilizer treatments on SPAD value of Mentha spicata Linn. leaves

2.3 不同肥料處理對留蘭香鮮重和干重的影響

兩茬留蘭香鮮重和干重均表現(xiàn)為T2 處理產(chǎn)量最高，其次為T1 處理，對照（CK）處理產(chǎn)量最低。第一茬留蘭香鮮重除對照處理外其它處理間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），產(chǎn)量范圍在1 297 ～1 454 kg/666.7m2，見圖2A；第二茬留蘭香鮮重產(chǎn)量范圍在687 ～ 843 kg/666.7m2，較第一茬降低了35.0% ～52.7%（P＜0.05），相比于CK 和T4 處理，T1、T2和T3 處理明顯提高，見圖2C；第一茬留蘭香干重產(chǎn)量范圍在298 ～ 416 kg/666.7m2，T1、T2 和T3 處理間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但T2 處理顯著高于T4 和CK 處理，見圖2B；第二茬留蘭香干重以T2處理最高，為213 kg/666.7m2，其次為T1 和T3 處理，CK 處理最低，僅為156 kg/666.7m2。相比于第一茬留蘭香，第二茬留蘭香干重降低了28.7% ～ 62.7%（P＜ 0.05），見圖2D。

圖2 不同肥料處理對留蘭香收獲期鮮重和干重的影響Fig. 2 Effects of different fertilizer treatments on fresh and dry weight of Mentha spicata Linn. at harvest

2.4 不同肥料處理對留蘭香出油率的影響

兩茬留蘭香出油率與鮮重和干重變化趨勢一致，均表現(xiàn)為T2 處理最高，其次為T1 處理，CK 處理出油率最低。第一茬留蘭香出油率在4.2‰ ～ 6.0‰，施肥處理明顯高于對照不施肥處理（P＜0.05），見圖3A；第二茬留蘭香出油率為1.8‰ ～ 2.2‰，較第一茬明顯降低，以T2 處理最高，其次為T1 和T3 處理，T4 和CK 處理最低。T2 和T1 處理出油率明顯高 于CK 處 理（P＜0.05），T3 和T4 與CK 處 理 間則差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見圖3B。

圖3 不同肥料處理對留蘭香出油率的影響Fig. 3 Effects of different fertilizer treatments on oil yield of Mentha spicata Linn.

2.5 不同肥料處理對留蘭香周年產(chǎn)量和出油率的影響

不同肥料處理下，周年鮮重以T2 處理最高，CK 處理最低，T1、T3 和T4 處理居于中間水平，周年干重和出油率表現(xiàn)為相同變化趨勢。周年鮮重在1 929.8 ～ 2 272.6 kg/666.7m2，干重為454.3 ～ 623.2 kg/666.7m2，折干率23.54% ～ 27.40%。出油率CK 處理明顯低于其它施肥處理，平均降低了13.3% ～ 36.7%（P＜0.05），見表4。

表4 不同肥料處理對留蘭香周年鮮重、干重和出油率的影響Tab. 4 Effects of different fertilizer treatments on annual fresh weight, dry weight and oil yield of Mentha spicata Linn.

2.6 不同肥料處理下留蘭香農(nóng)藝性狀、SPAD、鮮重、干重與出油率的相關(guān)分析

留蘭香出油率與收獲期鮮重、干重呈極顯著正相關(guān)，產(chǎn)量高低對出油率有決定性作用；與有效分枝數(shù)、莖有效葉對數(shù)、SPAD 值呈顯著正相關(guān)。干重與鮮重、莖有效葉對數(shù)、SPAD 有顯著相關(guān)性，鮮重與有效分枝數(shù)呈顯著正相關(guān)，見表5。可見，提高有效分枝數(shù)和莖有效葉對數(shù)，對提高產(chǎn)量和出油率有顯著正向作用。

表5 不同肥料處理下農(nóng)藝性狀、SPAD、鮮重、干重與出油率相關(guān)性分析Tab. 5 Correlation analysis of agronomic traits, SPAD, fresh weight, dry weight and oil yield under different fertilizer treatments

3 討論

合理施肥是提高留蘭香產(chǎn)量的基礎(chǔ)，不同氮、磷、鉀肥料配比對留蘭香產(chǎn)量影響較大。研究表明，留蘭香施用氮肥應(yīng)以“前控后促”的施肥方法，輕施苗肥，重施剎車肥，精油產(chǎn)量和品質(zhì)相對較好[12]。本研究結(jié)果表明，以施用復(fù)合肥和復(fù)合肥配施聚谷氨酸處理留蘭香鮮重和干重產(chǎn)量最高，施用磷酸二銨處理次之，有機(jī)肥施用后第一年增產(chǎn)效果不明顯，但仍高于對照不施肥處理。出油率變化趨勢與鮮重和干重表現(xiàn)一致。聚谷氨酸的施用能夠降低后期留蘭香落葉率，增強(qiáng)葉片持綠性，進(jìn)而對提高產(chǎn)量有一定促進(jìn)作用。

留蘭香精油90%以上是貯存在葉片內(nèi)，因此葉片數(shù)量和重量是重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[14]。施肥是影響留蘭香生物學(xué)形狀的重要因素之一[15]，即單株有效分枝數(shù)、主莖有效葉對數(shù)、分枝葉對數(shù)等，其中又以有效分枝數(shù)受影響較大。SPAD 數(shù)值的高低與葉片光合作用有密切關(guān)系，進(jìn)一步則影響留蘭香葉片生長和精油合成。本研究結(jié)果表明，留蘭香鮮重、干重和出油率與單株有效分枝數(shù)呈顯著正相關(guān)，干重、出油率與主莖有效葉對數(shù)呈顯著正相關(guān)，增加單株有效分枝數(shù)和主莖有效葉對數(shù)是增加產(chǎn)量，提高出油率的重要因子。SPAD 值與單株有效分枝數(shù)和主莖有效葉對數(shù)亦呈顯著正相關(guān)，可見生長健壯、有效分枝數(shù)多，主莖有效葉對數(shù)多的植株SPAD 值葉越高，肥料有效利用率也越高。

相比于第一茬，第二茬留蘭香在株高、有效分枝數(shù)以及產(chǎn)量等各方面均有明顯降低，分析其原因，主要有兩方面：一是第一茬生育期較長，為131 d，較第二茬增加了36 d，太陽輻射較高，植株生長旺盛，株高、有效分枝數(shù)和主莖有效葉對數(shù)明顯增加；二是第二茬處于華北地區(qū)雨熱同期階段，降雨量大，太陽輻射較少，特別是今年后期持續(xù)陰雨天氣，對留蘭香生長造成極不利影響，因此，如何通過合理施肥方式，如增施葉面肥、微肥等來提高第二茬留蘭香產(chǎn)量和出油率還有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

在本試驗區(qū)域，以施用復(fù)合肥+聚谷氨酸的T2處理留蘭香農(nóng)藝性狀、SPAD、鮮重、干重和出油率表現(xiàn)最佳，其次為T1 和T3 處理，且明顯高于T4 和CK 處理。相關(guān)分析結(jié)果表明，留蘭香鮮重、干重和出油率與單株有效分枝數(shù)顯著正相關(guān)，干重和出油率與單株有效分枝數(shù)和主莖有效葉對數(shù)顯著正相關(guān)，因此，提高有效分枝數(shù)和主莖有效葉對數(shù)對提高留蘭香產(chǎn)量和出油率具有重要意義。