中耕次數對姜黃生長、產量及活性成分含量的影響

方旖旎，關亞麗

（海南師范大學 生命科學學院，海南 海口 571158）

姜黃(Curcuma longa L.)為姜科姜黃屬多年生草本植物，原產于印度，公元700年傳入我國[1]。在我國，姜黃主產于四川、廣東、廣西、海南、云南、福建等地[2]。研究表明，姜黃中含有姜黃素、去甲氧基姜黃素、雙去甲氧基姜黃素、姜黃酮、姜烯、莪術醇等活性成分[3,4]，具有抗氧化、抗炎、保肝利膽、降血脂、抗HIV病毒、抗腫瘤和抗糖尿病等作用[5,6]，姜黃的干燥根莖被《中華人民共和國藥典》（2015年版）收載為藥材姜黃，以姜黃為主要原料的意金黃散、樟姜膏等中成藥具有較好的市場前景[7]。

中耕是行之已久的作物田間管理措施，指對土壤進行淺層翻倒，有利于疏松土壤、增高地溫、抗旱保墑及去除雜草等[8,9]。但不合適的中耕方式對植株生長有抑制作用，過于頻繁的中耕不僅費工費時，還會損傷側根根系，減弱吸收水分和養(yǎng)分的能力，降低植物樹勢及產量[10-12]。宋玉丹等認為，姜黃根莖橫走入土不深，如中耕過深易傷根系[13]。截至目前，未見中耕次數對姜黃生長、產量及活性成分含量影響的研究報道。本研究以采自云南的姜黃為實驗材料，比較共進行3次中耕、隔周1次中耕和每周1次中耕三種中耕次數處理對姜黃保苗率、株高、每株叢地上植株個數、莖粗、嫩葉數、最長葉長、最長葉寬、展葉數、產量以及姜黃素和黃酮含量的影響，以期為姜黃規(guī)范化栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與樣地

選取根狀莖重量大于16.2 g、無病蟲為害、外表無損傷、飽滿的姜黃作種姜，進行播種。

樣地位于海南省?？谑行阌^(qū)石山鎮(zhèn)，海拔51 m，土壤耕層大于20 cm，土壤酸堿度為6.98，堿解氮含量為24.5 mg/kg，速效磷含量為254.75 mg/kg，速效鉀含量為301.4 mg/kg。播種前按100 kg/畝標準一次性施入羊糞有機復合肥作為底肥。

1.2 實驗設計

實驗設3個中耕次數處理，分別為共進行3次中耕（第一次為苗高10 cm時，第二次為小區(qū)90%姜黃第一片葉展葉完全時，第三次為小區(qū)90%姜黃第五片葉展葉完全時）、隔周1次中耕和每周1次中耕。每個處理設置3個重復，隨機區(qū)組排列，共9個小區(qū)。每個小區(qū)面積2 m×5 m，小區(qū)間距40 cm，溝深40 cm，四周保護行寬1 m。其他栽培管理參照大田生產進行，行株距35 cm×30 cm，2018年8月播種，2019年3月采收。

1.3 土質檢測

土樣風干至恒重，用研缽磨粉，分別過10目、18目篩備用。參照張福鎖的方法測定土壤的pH值[14]，參照李金彥等的堿解擴散法測定土壤中的堿解氮含量[15]、參照程樂明等的鉬銻抗比色法測定土壤中的速效磷含量[16]、參照孫蘭香等的火焰光度法測定土壤中的速效鉀含量[17]。

1.4 生長指標測定

姜黃齊苗后，統(tǒng)計不同小區(qū)姜黃的成活情況，計算保苗率，計算公式為

在姜黃生長旺盛期，每個小區(qū)隨機選5株作為觀測植株，測量其株高、每株叢地上植株個數、莖粗、嫩葉數、最長葉長、最長葉寬和展葉數。

1.5 產量測定

2019年3月統(tǒng)一采收各小區(qū)姜黃。將根部洗凈后自然晾干，測定根狀莖鮮重。相同中耕次數的小區(qū)取平均值，后根據小區(qū)產量折合成公頃產量。

1.6 活性成分含量測定

1.6.1 姜黃素含量測定

參考段雪芹等的方法[19]測定姜黃中姜黃素含量。姜黃素的超聲波輔助提取條件為：超聲提取時間35 min、乙醇濃度95%、料液比1∶30 g/mL。在420 nm波長處測定吸光度，以姜黃素為對照品，繪制標準曲線，根據回歸方程計算樣品中姜黃素含量。

1.6.2 總黃酮含量測定

參考許曉鑫等的方法[20]測定姜黃中總黃酮含量。總黃酮的超聲波輔助提取條件為：超聲提取時間15 min、乙醇濃度95%、料液比1∶20 g/mL。采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉法顯色，在510 nm波長處測定吸光度，以蘆丁為對照品，繪制標準曲線，根據回歸方程計算樣品中總黃酮含量。

1.7 統(tǒng)計分析

用WPS 表格（11.1.0.9662）軟件對所有觀測植株的生長指標、產量和活性成分含量進行數據編輯和作圖，用SPSS 25.0軟件對所有觀測植株的生長指標、活性成分含量進行差異顯著性檢驗，對每個處理的生長指標、產量和活性成分含量的平均值進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 中耕次數對姜黃生長狀況的影響

不同中耕次數對姜黃保苗率及生長的影響見表1。在三種中耕處理中，每周1次中耕處理的保苗率最高，達90.63%，隔周1次中耕處理和共進行3次中耕處理的保苗率均為80%。每周1次中耕處理的姜黃株高最高，隔周1次中耕處理與共進行3次中耕處理的姜黃株高相差不大。每周1 次中耕處理的姜黃最長葉長顯著大于其他兩種中耕處理。每周1次中耕處理的姜黃最長葉寬、莖粗顯著大于隔周1次中耕處理，與共進行3次中耕處理沒有顯著差異。綜上，在三種不同中耕次數處理中，每周1 次中耕處理的姜黃生長狀況最佳，說明中耕次數的增加在一定程度上能提高姜黃的成活率，促進姜黃的生長發(fā)育。

表1 不同中耕次數對姜黃保苗率及生長的影響Table 1 Effect of different number of tillage on survival rate and growth of Turmeric

2.2 中耕次數對姜黃產量的影響

不同中耕次數的姜黃產量比較見圖1。每周1次中耕處理的姜黃產量＞隔周1次中耕處理的姜黃產量＞共進行3次中耕處理的姜黃產量。每周1次中耕處理的姜黃產量是共進行3次中耕處理的1.41倍，隔周1次中耕處理的姜黃產量是共進行3次中耕處理的1.22倍，說明不同中耕處理對姜黃產量有明顯影響。

圖1 不同中耕次數的姜黃產量比較Figure 1 Comparison of turmeric yields under different number of tillage

2.3 中耕次數對姜黃活性成分含量的影響

中耕次數對姜黃活性成分含量的影響見表2。本研究中3 種中耕次數處理對姜黃黃酮含量的影響存在較大差異，其中處理3中即每周1次中耕的小區(qū)姜黃的姜黃酮含量顯著高于處理2中即隔周1次中耕的小區(qū)姜黃的姜黃酮含量。而3種中耕次數處理對姜黃姜黃素含量的影響沒有顯著差異，僅從均值判斷隔周1次中耕的小區(qū)姜黃姜黃素的含量＞每周1次中耕的小區(qū)姜黃姜黃素的含量＞共進行3次中耕的小區(qū)姜黃姜黃素的含量。

表2 不同中耕次數對姜黃活性成分含量的影響Table 2 Effect of different number of tillage on active component contents of Turmeric

2.4 姜黃生長指標、產量及活性成分含量的主成分分析

為判斷不同中耕次數姜黃生長、產量和活性成分含量的差異，對不同中耕次數處理姜黃的株高、每株叢地上植株個數、莖粗、嫩葉數、最長葉長、最長葉寬、展葉數、產量、姜黃素含量和黃酮含量進行了主成分分析。數據經標準化后進行主成分分析，以特征值大于或等于1為原則提取了2個主成分，特征值和貢獻率見表3。第一主成分的方差貢獻率為77.226%，第二主成分的方差貢獻率為22.774%，累計方差貢獻率為100.000%，說明這2個主成分反應了原始變量的絕大部分信息。第一主成分主要以株高、最長葉長、最長葉寬、莖粗、地上叢株數、展葉數和黃酮含量為主，說明第一主成分主要反映上述7個指標的信息。第二主成分主要以嫩葉數、姜黃素含量和產量為主，說明第二主成分主要反映這3個指標的信息。各主成分得分、排名、綜合得分和綜合排名見表4。綜合排名中，處理3即每周1次中耕處理的得分最高。

表3 主成分的特征值及其貢獻率Table 3 Eigenvalues of principal components and their contribution rates

表4 不同中耕次數生長、產量及活性成分含量的主成分得分、排名、綜合得分和綜合排名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 結論與建議

有學者研究認為，適當中耕在作物栽培過程有促進生長、增產、增強植物抗逆性及增加二氧化碳通量等作用[21-24]。也有研究發(fā)現，中耕不僅不能增產，反而導致減產，易出現傷根、抑制生長、倒伏等現象[9,10]。本研究表明，每周1次中耕處理的姜黃保苗率、株高、每株叢地上植株個數、莖粗、嫩葉數、最長葉長、最長葉寬和產量均最高。本研究三種中耕次數處理的姜黃姜黃素含量沒有顯著差異，但每周1次中耕處理的姜黃總黃酮含量顯著高于隔周1次中耕處理。其原因可能有2個方面：（1）進行中耕處理會引起土壤孔隙度的變化，多次中耕處理對土壤空隙影響的持續(xù)時間較長，為姜黃的根系及地上部生長發(fā)育創(chuàng)造了較好條件；（2）進行多次中耕處理后土壤通氣情況得到改善，土壤水分和溫度也進一步得到合理調整，促進了土壤中好氣微生物的活動，最終導致土壤中有效養(yǎng)分的增高，為姜黃的后期生長提供了較為充足的物質基礎。

海南省?？谑心昶骄鶜鉁?3.8 ℃，最高平均氣溫28 ℃，最低平均氣溫18 ℃，年無霜期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，與姜黃原產地——印度的氣候相似，發(fā)展姜黃種植產業(yè)的自然條件較好。結合本研究結果，特就海南種植姜黃提出以下建議：（1）適時中耕可以促進姜黃生長發(fā)育，提高姜黃的產量和質量，進行中耕的時期應為苗期及姜黃生長旺盛期，苗期中耕結合除草，生長旺盛期中耕注意培土防倒伏；（2）中耕次數不是越多越好，應視苗情、土壤狀況等具體情況而定；（3）干旱對姜黃植株及塊根的生長不利，特別是苗期應使土壤保持一定濕度，否則易造成缺株，7—8月氣溫較高，如久不下雨，需在早上或傍晚澆淋，使土壤保持濕潤；（4）姜黃生長需要適宜的光照，但姜黃不耐曬，種植過程中需適當遮蔭，光照過強會燒傷姜黃的葉片，使其光合效率變低，而光照不足也會影響姜黃的光合效率，都會對姜黃的產量和質量造成不利影響。