中耕次数对姜黄生长、产量及活性成分含量的影响

方旖旎，关亚丽

（海南师范大学 生命科学学院，海南 海口 571158）

姜黄(Curcuma longa L.)为姜科姜黄属多年生草本植物，原产于印度，公元700年传入我国[1]。在我国，姜黄主产于四川、广东、广西、海南、云南、福建等地[2]。研究表明，姜黄中含有姜黄素、去甲氧基姜黄素、双去甲氧基姜黄素、姜黄酮、姜烯、莪术醇等活性成分[3,4]，具有抗氧化、抗炎、保肝利胆、降血脂、抗HIV病毒、抗肿瘤和抗糖尿病等作用[5,6]，姜黄的干燥根茎被《中华人民共和国药典》（2015年版）收载为药材姜黄，以姜黄为主要原料的意金黄散、樟姜膏等中成药具有较好的市场前景[7]。

中耕是行之已久的作物田间管理措施，指对土壤进行浅层翻倒，有利于疏松土壤、增高地温、抗旱保墒及去除杂草等[8,9]。但不合适的中耕方式对植株生长有抑制作用，过于频繁的中耕不仅费工费时，还会损伤侧根根系，减弱吸收水分和养分的能力，降低植物树势及产量[10-12]。宋玉丹等认为，姜黄根茎横走入土不深，如中耕过深易伤根系[13]。截至目前，未见中耕次数对姜黄生长、产量及活性成分含量影响的研究报道。本研究以采自云南的姜黄为实验材料，比较共进行3次中耕、隔周1次中耕和每周1次中耕三种中耕次数处理对姜黄保苗率、株高、每株丛地上植株个数、茎粗、嫩叶数、最长叶长、最长叶宽、展叶数、产量以及姜黄素和黄酮含量的影响，以期为姜黄规范化栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与样地

选取根状茎重量大于16.2 g、无病虫为害、外表无损伤、饱满的姜黄作种姜，进行播种。

样地位于海南省海口市秀英区石山镇，海拔51 m，土壤耕层大于20 cm，土壤酸碱度为6.98，碱解氮含量为24.5 mg/kg，速效磷含量为254.75 mg/kg，速效钾含量为301.4 mg/kg。播种前按100 kg/亩标准一次性施入羊粪有机复合肥作为底肥。

1.2 实验设计

实验设3个中耕次数处理，分别为共进行3次中耕（第一次为苗高10 cm时，第二次为小区90%姜黄第一片叶展叶完全时，第三次为小区90%姜黄第五片叶展叶完全时）、隔周1次中耕和每周1次中耕。每个处理设置3个重复，随机区组排列，共9个小区。每个小区面积2 m×5 m，小区间距40 cm，沟深40 cm，四周保护行宽1 m。其他栽培管理参照大田生产进行，行株距35 cm×30 cm，2018年8月播种，2019年3月采收。

1.3 土质检测

土样风干至恒重，用研钵磨粉，分别过10目、18目筛备用。参照张福锁的方法测定土壤的pH值[14]，参照李金彦等的碱解扩散法测定土壤中的碱解氮含量[15]、参照程乐明等的钼锑抗比色法测定土壤中的速效磷含量[16]、参照孙兰香等的火焰光度法测定土壤中的速效钾含量[17]。

1.4 生长指标测定

姜黄齐苗后，统计不同小区姜黄的成活情况，计算保苗率，计算公式为

在姜黄生长旺盛期，每个小区随机选5株作为观测植株，测量其株高、每株丛地上植株个数、茎粗、嫩叶数、最长叶长、最长叶宽和展叶数。

1.5 产量测定

2019年3月统一采收各小区姜黄。将根部洗净后自然晾干，测定根状茎鲜重。相同中耕次数的小区取平均值，后根据小区产量折合成公顷产量。

1.6 活性成分含量测定

1.6.1 姜黄素含量测定

参考段雪芹等的方法[19]测定姜黄中姜黄素含量。姜黄素的超声波辅助提取条件为：超声提取时间35 min、乙醇浓度95%、料液比1∶30 g/mL。在420 nm波长处测定吸光度，以姜黄素为对照品，绘制标准曲线，根据回归方程计算样品中姜黄素含量。

1.6.2 总黄酮含量测定

参考许晓鑫等的方法[20]测定姜黄中总黄酮含量。总黄酮的超声波辅助提取条件为：超声提取时间15 min、乙醇浓度95%、料液比1∶20 g/mL。采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠法显色，在510 nm波长处测定吸光度，以芦丁为对照品，绘制标准曲线，根据回归方程计算样品中总黄酮含量。

1.7 统计分析

用WPS 表格（11.1.0.9662）软件对所有观测植株的生长指标、产量和活性成分含量进行数据编辑和作图，用SPSS 25.0软件对所有观测植株的生长指标、活性成分含量进行差异显著性检验，对每个处理的生长指标、产量和活性成分含量的平均值进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 中耕次数对姜黄生长状况的影响

不同中耕次数对姜黄保苗率及生长的影响见表1。在三种中耕处理中，每周1次中耕处理的保苗率最高，达90.63%，隔周1次中耕处理和共进行3次中耕处理的保苗率均为80%。每周1次中耕处理的姜黄株高最高，隔周1次中耕处理与共进行3次中耕处理的姜黄株高相差不大。每周1 次中耕处理的姜黄最长叶长显著大于其他两种中耕处理。每周1次中耕处理的姜黄最长叶宽、茎粗显著大于隔周1次中耕处理，与共进行3次中耕处理没有显著差异。综上，在三种不同中耕次数处理中，每周1 次中耕处理的姜黄生长状况最佳，说明中耕次数的增加在一定程度上能提高姜黄的成活率，促进姜黄的生长发育。

表1 不同中耕次数对姜黄保苗率及生长的影响Table 1 Effect of different number of tillage on survival rate and growth of Turmeric

2.2 中耕次数对姜黄产量的影响

不同中耕次数的姜黄产量比较见图1。每周1次中耕处理的姜黄产量＞隔周1次中耕处理的姜黄产量＞共进行3次中耕处理的姜黄产量。每周1次中耕处理的姜黄产量是共进行3次中耕处理的1.41倍，隔周1次中耕处理的姜黄产量是共进行3次中耕处理的1.22倍，说明不同中耕处理对姜黄产量有明显影响。

图1 不同中耕次数的姜黄产量比较Figure 1 Comparison of turmeric yields under different number of tillage

2.3 中耕次数对姜黄活性成分含量的影响

中耕次数对姜黄活性成分含量的影响见表2。本研究中3 种中耕次数处理对姜黄黄酮含量的影响存在较大差异，其中处理3中即每周1次中耕的小区姜黄的姜黄酮含量显著高于处理2中即隔周1次中耕的小区姜黄的姜黄酮含量。而3种中耕次数处理对姜黄姜黄素含量的影响没有显著差异，仅从均值判断隔周1次中耕的小区姜黄姜黄素的含量＞每周1次中耕的小区姜黄姜黄素的含量＞共进行3次中耕的小区姜黄姜黄素的含量。

表2 不同中耕次数对姜黄活性成分含量的影响Table 2 Effect of different number of tillage on active component contents of Turmeric

2.4 姜黄生长指标、产量及活性成分含量的主成分分析

为判断不同中耕次数姜黄生长、产量和活性成分含量的差异，对不同中耕次数处理姜黄的株高、每株丛地上植株个数、茎粗、嫩叶数、最长叶长、最长叶宽、展叶数、产量、姜黄素含量和黄酮含量进行了主成分分析。数据经标准化后进行主成分分析，以特征值大于或等于1为原则提取了2个主成分，特征值和贡献率见表3。第一主成分的方差贡献率为77.226%，第二主成分的方差贡献率为22.774%，累计方差贡献率为100.000%，说明这2个主成分反应了原始变量的绝大部分信息。第一主成分主要以株高、最长叶长、最长叶宽、茎粗、地上丛株数、展叶数和黄酮含量为主，说明第一主成分主要反映上述7个指标的信息。第二主成分主要以嫩叶数、姜黄素含量和产量为主，说明第二主成分主要反映这3个指标的信息。各主成分得分、排名、综合得分和综合排名见表4。综合排名中，处理3即每周1次中耕处理的得分最高。

表3 主成分的特征值及其贡献率Table 3 Eigenvalues of principal components and their contribution rates

表4 不同中耕次数生长、产量及活性成分含量的主成分得分、排名、综合得分和综合排名Table 4 Principal component score，rank and comprehensive score and rank of growth，yield and active component contents of turmeric under different number of tillage

3 结论与建议

有学者研究认为，适当中耕在作物栽培过程有促进生长、增产、增强植物抗逆性及增加二氧化碳通量等作用[21-24]。也有研究发现，中耕不仅不能增产，反而导致减产，易出现伤根、抑制生长、倒伏等现象[9,10]。本研究表明，每周1次中耕处理的姜黄保苗率、株高、每株丛地上植株个数、茎粗、嫩叶数、最长叶长、最长叶宽和产量均最高。本研究三种中耕次数处理的姜黄姜黄素含量没有显著差异，但每周1次中耕处理的姜黄总黄酮含量显著高于隔周1次中耕处理。其原因可能有2个方面：（1）进行中耕处理会引起土壤孔隙度的变化，多次中耕处理对土壤空隙影响的持续时间较长，为姜黄的根系及地上部生长发育创造了较好条件；（2）进行多次中耕处理后土壤通气情况得到改善，土壤水分和温度也进一步得到合理调整，促进了土壤中好气微生物的活动，最终导致土壤中有效养分的增高，为姜黄的后期生长提供了较为充足的物质基础。

海南省海口市年平均气温23.8 ℃，最高平均气温28 ℃，最低平均气温18 ℃，年无霜期346天，年平均降水量1664 mm，平均日降雨量在0.1 mm以上雨日150天以上，与姜黄原产地——印度的气候相似，发展姜黄种植产业的自然条件较好。结合本研究结果，特就海南种植姜黄提出以下建议：（1）适时中耕可以促进姜黄生长发育，提高姜黄的产量和质量，进行中耕的时期应为苗期及姜黄生长旺盛期，苗期中耕结合除草，生长旺盛期中耕注意培土防倒伏；（2）中耕次数不是越多越好，应视苗情、土壤状况等具体情况而定；（3）干旱对姜黄植株及块根的生长不利，特别是苗期应使土壤保持一定湿度，否则易造成缺株，7—8月气温较高，如久不下雨，需在早上或傍晚浇淋，使土壤保持湿润；（4）姜黄生长需要适宜的光照，但姜黄不耐晒，种植过程中需适当遮荫，光照过强会烧伤姜黄的叶片，使其光合效率变低，而光照不足也会影响姜黄的光合效率，都会对姜黄的产量和质量造成不利影响。