不同肥料处理对留兰香周年产量和出油率的影响

田北京，张元成，赵 林，单成钢，王志芬，韩金龙*

（1. 山东省农业科学院经济作物研究所，山东 济南 250100；2. 山东昌龙农业科技有限公司，山东 济南 250100；3. 齐鲁工业大学 生物工程学院，山东 济南 250100）

留兰香Mentha spicataLinn.为唇形科薄荷属多年生草本植物。原产于欧州，目前在美国、印度、荷兰、澳大利亚和中国都有种植，尤以美国产量最大，约占世界总产量的80%[1]。留兰香具有很强的环境适应性，在温暖、湿润和阳光充足的环境中生长良好，耐热、耐寒能力极强，一般适宜生长温度为25 ～30℃，但30℃以上或-20℃以下的温度仍能生长[2-3]。

留兰香可利用蒸馏法从其茎叶中提取留兰香精油，其主要化学成分为香芹酮和柠檬烯，还含有蒎烯、左旋-β-蒎烯、月桂烯 、薄荷酮和桉叶油素等[4-5]。留兰香精油含有清新、凉爽、香甜的气味，具有驱风解表、消炎镇痛、抗菌杀虫等功效[6-7]，主要用于食品、化妆品、烟草和医药卫生等领域[8-10]。

我国留兰香精油需求量大，主要依靠从国外进口[11]，国内种植区域主要分布在山东、河南、河北、新疆、江苏、浙江、四川、贵州、云南等地[12]，但因种植面积较小，栽培模式、肥料施用等都按照大田农作物的种植方式进行，精油产量低、品质差。留兰香为小众作物，有关其栽培、肥料施用方面的研究较少，且有关施肥对两茬留兰香生长发育、周年产量及出油率的研究尚未报道。本研究通过探究不同肥料处理对留兰香周年生长、产量、出油率等的影响，为集成留兰香高产高效栽培技术提供一定的理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021 年3 月至2021 年10 月在山东省商河县山东昌隆农业科技有限公司留兰香种植基地（37°23′44″N、117°11′3″E）进行。该地区位于山东省西北部，属暖温带半湿润季风气候，四季分明，年平均气温为12.6°C，年降雨量为591.1 mm，年日照时数为2 737.4 h。

供试土壤为潮土，前期种植作物为小麦、玉米。留兰香品种为苏格兰留兰香。0 ～ 20 cm 试验地基础土壤肥力，见表1。

表1 试验地基础土壤肥力Tab. 1 The basic soil fertility of the experimental site

1.2 试验设计

采用单因素随机区组设计，设5 个肥料处理，分别为：复合肥（15 ∶15 ∶15）450 kg/hm2（T1）、复合肥（15 ∶15 ∶15）450 kg/hm2+ 聚谷氨酸60 kg/hm2（T2）、磷酸二铵450 kg/hm2（T3）、有机肥1 500 kg/hm2（T4），以不施肥处理为对照（CK）。试验设3 次重复，每小区面积25 m2，第一茬于3 月5 日出苗，7 月14日收获；第二茬于7 月23 日出苗，10 月26 日收获。肥料均在两茬留兰香生长至15 cm 高时开沟施入，聚谷氨酸按1 ∶20 比例兑水均匀浇灌，其余同正常大田作物管理。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 株高 采用直尺测量，于收获期每小区随机选取10 株，从茎基部至顶部测量。

1.3.2 主茎有效叶对数 收获期每小区随机选取20 株，记录最高分枝上的有效光合叶对数。

1.3.3 有效分枝数 于收获期每小区选取20 株茎高大于4 cm 且有效叶对数不少于4 对的分枝，记录有效分枝数。

1.3.4 叶绿素含量 于收获期每小区随机选取20株植株，采用SPAD-502 型叶绿素计（日本美能达公司）测定主茎中上部叶片，每叶测定3 ～ 5 个点的SPAD 值取平均值，并记录数据。

1.3.5 产量 于收获期随机选取3 处2 m2样方，从茎基部割取后称量鲜重，然后80℃烘干至恒重后称量干重。

1.3.6 出油率 依照2020 年版《中国药典》收录方法进行测定[13]。

1.4 统计学方法

用SPSS 17.0 软件进行数据分析，计量资料用均数±标准差（±s）表示，多组间比较采用方差分析。以P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 不同肥料处理对留兰香株高、分枝数、有效叶对数的影响

两茬留兰香株高、有效分枝数和主茎有效叶对数总体表现为T2 处理最高，其次为T1 处理，以不施肥CK 处理最低。第一茬T2 处理株高明显高于其它处理，较CK 处理增加了21.0%（P＜0.05）；有效分枝数T2 处理明显高于T3 和CK 处理，较T3 和CK分别增加了52.9%和73.3%（P＜0.05），T2 与T1和T4 处理间差异无统计学意义（P＞0.05）；各施肥处理组间主茎有效叶对数差异无统计学意义（P＞0.05），说明施肥能够有效增加叶对数，增加光合叶面积，见表2、3。

表2 不同肥料处理对第一茬留兰香株高、有效分枝数及主茎有效叶对数的影响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

第二茬留兰香株高、分枝数和叶对数较第一茬有明显降低，这可能与后期温度和光照强度降低有关。T2和T1 处理株高较CK 分别增加了8.4%和6.0%；有效分枝数T1、T2 和T3 处理间差异无统计学意义（P＞0.05），但均明显高于CK 处理，T4 与CK 处理间差异无统计学意义（P＞0.05）；主茎叶对数T1 和T2处理明显高于T3、T4 和CK 处理，较CK 处理分别提高了23.3%和20.0%（P＜0.05）。

表3 不同肥料处理对第二茬留兰香株高、有效分枝数及主茎有效叶对数的影响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 不同肥料处理对留兰香叶绿素SPAD 值的影响

SPAD 值反映了植物叶片中叶绿素的相对含量，进而反映了土壤中氮素吸收利用情况。相比于不施肥CK 处理，其余施肥处理SPAD 值明显提高（P＜0.05），但不同施肥处理间差异无统计学意义（P＞0.05），见图1A；第二茬留兰香对照处理和各施肥处理间差异无统计学意义（P＞0.05），见图1B。

图1 不同肥料处理对留兰香叶片SPAD 值的影响Fig. 1 Effects of different fertilizer treatments on SPAD value of Mentha spicata Linn. leaves

2.3 不同肥料处理对留兰香鲜重和干重的影响

两茬留兰香鲜重和干重均表现为T2 处理产量最高，其次为T1 处理，对照（CK）处理产量最低。第一茬留兰香鲜重除对照处理外其它处理间差异无统计学意义（P＞0.05），产量范围在1 297 ～1 454 kg/666.7m2，见图2A；第二茬留兰香鲜重产量范围在687 ～ 843 kg/666.7m2，较第一茬降低了35.0% ～52.7%（P＜0.05），相比于CK 和T4 处理，T1、T2和T3 处理明显提高，见图2C；第一茬留兰香干重产量范围在298 ～ 416 kg/666.7m2，T1、T2 和T3 处理间差异无统计学意义（P＞0.05），但T2 处理显著高于T4 和CK 处理，见图2B；第二茬留兰香干重以T2处理最高，为213 kg/666.7m2，其次为T1 和T3 处理，CK 处理最低，仅为156 kg/666.7m2。相比于第一茬留兰香，第二茬留兰香干重降低了28.7% ～ 62.7%（P＜ 0.05），见图2D。

图2 不同肥料处理对留兰香收获期鲜重和干重的影响Fig. 2 Effects of different fertilizer treatments on fresh and dry weight of Mentha spicata Linn. at harvest

2.4 不同肥料处理对留兰香出油率的影响

两茬留兰香出油率与鲜重和干重变化趋势一致，均表现为T2 处理最高，其次为T1 处理，CK 处理出油率最低。第一茬留兰香出油率在4.2‰ ～ 6.0‰，施肥处理明显高于对照不施肥处理（P＜0.05），见图3A；第二茬留兰香出油率为1.8‰ ～ 2.2‰，较第一茬明显降低，以T2 处理最高，其次为T1 和T3 处理，T4 和CK 处理最低。T2 和T1 处理出油率明显高 于CK 处 理（P＜0.05），T3 和T4 与CK 处 理 间则差异无统计学意义（P＞0.05），见图3B。

图3 不同肥料处理对留兰香出油率的影响Fig. 3 Effects of different fertilizer treatments on oil yield of Mentha spicata Linn.

2.5 不同肥料处理对留兰香周年产量和出油率的影响

不同肥料处理下，周年鲜重以T2 处理最高，CK 处理最低，T1、T3 和T4 处理居于中间水平，周年干重和出油率表现为相同变化趋势。周年鲜重在1 929.8 ～ 2 272.6 kg/666.7m2，干重为454.3 ～ 623.2 kg/666.7m2，折干率23.54% ～ 27.40%。出油率CK 处理明显低于其它施肥处理，平均降低了13.3% ～ 36.7%（P＜0.05），见表4。

表4 不同肥料处理对留兰香周年鲜重、干重和出油率的影响Tab. 4 Effects of different fertilizer treatments on annual fresh weight, dry weight and oil yield of Mentha spicata Linn.

2.6 不同肥料处理下留兰香农艺性状、SPAD、鲜重、干重与出油率的相关分析

留兰香出油率与收获期鲜重、干重呈极显著正相关，产量高低对出油率有决定性作用；与有效分枝数、茎有效叶对数、SPAD 值呈显著正相关。干重与鲜重、茎有效叶对数、SPAD 有显著相关性，鲜重与有效分枝数呈显著正相关，见表5。可见，提高有效分枝数和茎有效叶对数，对提高产量和出油率有显著正向作用。

表5 不同肥料处理下农艺性状、SPAD、鲜重、干重与出油率相关性分析Tab. 5 Correlation analysis of agronomic traits, SPAD, fresh weight, dry weight and oil yield under different fertilizer treatments

3 讨论

合理施肥是提高留兰香产量的基础，不同氮、磷、钾肥料配比对留兰香产量影响较大。研究表明，留兰香施用氮肥应以“前控后促”的施肥方法，轻施苗肥，重施刹车肥，精油产量和品质相对较好[12]。本研究结果表明，以施用复合肥和复合肥配施聚谷氨酸处理留兰香鲜重和干重产量最高，施用磷酸二铵处理次之，有机肥施用后第一年增产效果不明显，但仍高于对照不施肥处理。出油率变化趋势与鲜重和干重表现一致。聚谷氨酸的施用能够降低后期留兰香落叶率，增强叶片持绿性，进而对提高产量有一定促进作用。

留兰香精油90%以上是贮存在叶片内，因此叶片数量和重量是重要的经济指标[14]。施肥是影响留兰香生物学形状的重要因素之一[15]，即单株有效分枝数、主茎有效叶对数、分枝叶对数等，其中又以有效分枝数受影响较大。SPAD 数值的高低与叶片光合作用有密切关系，进一步则影响留兰香叶片生长和精油合成。本研究结果表明，留兰香鲜重、干重和出油率与单株有效分枝数呈显著正相关，干重、出油率与主茎有效叶对数呈显著正相关，增加单株有效分枝数和主茎有效叶对数是增加产量，提高出油率的重要因子。SPAD 值与单株有效分枝数和主茎有效叶对数亦呈显著正相关，可见生长健壮、有效分枝数多，主茎有效叶对数多的植株SPAD 值叶越高，肥料有效利用率也越高。

相比于第一茬，第二茬留兰香在株高、有效分枝数以及产量等各方面均有明显降低，分析其原因，主要有两方面：一是第一茬生育期较长，为131 d，较第二茬增加了36 d，太阳辐射较高，植株生长旺盛，株高、有效分枝数和主茎有效叶对数明显增加；二是第二茬处于华北地区雨热同期阶段，降雨量大，太阳辐射较少，特别是今年后期持续阴雨天气，对留兰香生长造成极不利影响，因此，如何通过合理施肥方式，如增施叶面肥、微肥等来提高第二茬留兰香产量和出油率还有待进一步深入研究。

4 结论

在本试验区域，以施用复合肥+聚谷氨酸的T2处理留兰香农艺性状、SPAD、鲜重、干重和出油率表现最佳，其次为T1 和T3 处理，且明显高于T4 和CK 处理。相关分析结果表明，留兰香鲜重、干重和出油率与单株有效分枝数显著正相关，干重和出油率与单株有效分枝数和主茎有效叶对数显著正相关，因此，提高有效分枝数和主茎有效叶对数对提高留兰香产量和出油率具有重要意义。