氮、磷、鉀施肥對薰衣草精油產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

張學(xué)超，任海龍，唐式敏，朱玲，常文靜

(1.伊犁哈薩克自治州 農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆 伊寧 835000； 2.廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 生物與遺傳育種重點(diǎn)實驗室，廣東 廣州 510308)

薰衣草原產(chǎn)于地中海沿岸、歐洲各地及大洋洲列島，為唇形科薰衣草屬多年生亞灌木植物，其精油具有較高的經(jīng)濟(jì)價值，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、香薰、化妝品、洗滌、食品等行業(yè)[1]。我國的薰衣草引種始于20世紀(jì)50年代初期，后在河南、陜西、甘肅和新疆等地進(jìn)行較大面積的區(qū)域性栽培試驗，其中以新疆伊犁河谷地區(qū)的栽培面積最大。薰衣草具有喜光、喜冷涼的習(xí)性，忌澇耐旱、生境選擇性小、易繁殖和生長快的特點(diǎn)，與伊犁當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境和生產(chǎn)技術(shù)水平相適應(yīng)。目前，伊犁河谷的薰衣草栽培面積已達(dá)到4 000 hm2以上，其中薰衣草精油的年產(chǎn)量占到全國總產(chǎn)量的95%以上，是中國的薰衣草之鄉(xiāng)，與法國的普羅旺斯、日本的富良野并稱為世界三大薰衣草產(chǎn)區(qū)[2]。隨著薰衣草產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，市場對薰衣草產(chǎn)品品質(zhì)的要求也越來越高，施肥技術(shù)是薰衣草栽培技術(shù)體系的核心，合理施肥不僅可提高薰衣草的產(chǎn)量，還對薰衣草精油的品質(zhì)影響較顯著。目前伊犁河谷薰衣草的栽培技術(shù)研究還不夠深入，制約了薰衣草產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展[3-6]。氮、磷、鉀是作物生長發(fā)育必需的養(yǎng)分元素，其合理配施一直是調(diào)控作物生長發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)的重要措施[7]。芳樟醇、乙酸芳樟酯、乙酸薰衣草酯和樟腦是薰衣草精油的重要組成成分，高含量的芳樟醇、乙酸芳樟酯、乙酸薰衣草酯和低含量的樟腦是高品質(zhì)薰衣草精油的重要指標(biāo)，但尚無氮、磷、鉀肥料對薰衣草精油產(chǎn)量及精油成分影響的相關(guān)報道。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2019年在新疆伊寧市伊犁州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗基地進(jìn)行，土壤為灰鈣土，pH值為7.86，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量分別為20.9、0.5和2.79 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為60.56、35.78、164.6 mg·kg-1。

供試薰衣草品種為法國藍(lán)，為5 a生處于盛產(chǎn)期的薰衣草，是伊犁河谷薰衣草產(chǎn)區(qū)的主栽品種。供試肥料為尿素(含N為46%)、過磷酸鈣(含P2O5為12%)、硫酸鉀(含K2O為50%)。

1.2 處理設(shè)計

試驗采用“3414”肥料試驗設(shè)計，設(shè)氮、磷、鉀 3因素4水平14個處理，每處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積24 m2，薰衣草株行距為60 cm×120 cm。本地推薦施肥量為尿素417 kg·hm-2、過磷酸鈣1 150 kg·hm-2、硫酸鉀75 kg·hm-2，折合N、P2O5、K2O含量分別為192、138、37.5 kg·hm-2。

表1為薰衣草“3414”施肥試驗肥料用量。4個水平的含義。0水平為不施肥；1水平(指施肥不足)為2水平×0.5；2水平為本地推薦施肥量；3水平(指過量施肥)為2水平×1.5。磷肥和鉀肥全部用做基肥，氮肥分基肥(30%)和3次追肥(20%、30%、20%)施用，第1次追施尿素在3月18日薰衣草返青期進(jìn)行，第2次追施尿素在4月20日在薰衣草分枝期進(jìn)行，第3次追施尿素在5月25日薰衣草現(xiàn)蕾期進(jìn)行。

表1 薰衣草“3414”施肥試驗肥料用量

1.3 測定

1.3.1 薰衣草精油產(chǎn)量測定

于6月28日薰衣草末花期收取每個小區(qū)的薰衣草鮮花，采用水蒸氣蒸餾法提取精油，并稱重折算出單位面積的精油產(chǎn)量。

1.3.2 薰衣草精油成分測定

利用氣相色譜儀和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，采用GC-MS法對薰衣草精油中芳樟醇、乙酸芳樟酯、乙酸薰衣草酯和樟腦等4種成分進(jìn)行分析測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

利用Excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理統(tǒng)計，利用DPS統(tǒng)計軟件“3414”試驗設(shè)計統(tǒng)計分析模型，通過一元二次、二元二次和三元二次函數(shù)方程進(jìn)行施肥量與精油產(chǎn)量及4種精油主要成分的擬合，計算氮、磷、鉀施肥量。

2 結(jié)果與分析

2.1 對薰衣草精油產(chǎn)量的影響

薰衣草的主要用途是提取精油。從表2可知，處理6的精油產(chǎn)量最高，為1 15.42 kg·hm-2；處理1的產(chǎn)量最低，為61.83 kg·hm-2?？梢?，處理6比處理1精油產(chǎn)量高86.67%，所有施肥處理的精油產(chǎn)量明顯高于不施肥的處理1，且差異均達(dá)到顯著水平。同時，不同氮、磷、鉀施肥量顯著影響薰衣草精油的產(chǎn)量，表現(xiàn)為先隨著施肥量的增加而增加，到達(dá)頂峰后，隨著氮、磷、鉀肥的增加，精油產(chǎn)量開始減少。在N2P2K2處理水平下，精油產(chǎn)量達(dá)到最大值。

表2 不同施肥對精油產(chǎn)量及成分含量的影響

精油產(chǎn)量與施肥量的回歸分析結(jié)果(表3)表明，所有的擬合方程的R2值范圍在0.426～0.986，F(xiàn)值均在0.05水平達(dá)到顯著差異，方程擬合程度較高，符合典型的效應(yīng)函數(shù)模型。

表3 施肥量與薰衣草精油產(chǎn)量的回歸分析

由一元二次回歸方程得出，氮、磷、鉀中2個因素正常施肥條件下，第三因素的N、P2O5、K2O最適施肥量分別為180.95、144.31、40.77 kg·hm-2時，精油產(chǎn)量達(dá)到最高；由二元二次回歸方程得出，氮肥正常水平條件下，磷鉀施肥量分別為142.04、40.33 kg·hm-2時，精油產(chǎn)量達(dá)到最高；由三元二次回歸方程得出，N、P2O5、K2O施肥量為219.81、207.00、56.25 kg·hm-2時，精油產(chǎn)量最高。由回歸方程的一次項系數(shù)可知，氮、磷、鉀對精油產(chǎn)量的影響程度為K2O>N>P2O5。

2.2 對薰衣草精油芳樟醇含量的影響

芳樟醇是一種存在于薰衣草提取物中的芳香醇，可產(chǎn)生精神放松的效果。從表2可知，處理7的芳樟醇含量最高，為38.45%，處理1的精油芳樟醇含量最低，為32.92%，處理7比處理2高16.80%，所有施肥處理的精油芳樟醇含量均高于不施肥的處理1，且差異達(dá)到顯著水平。不同NPK施肥量與芳樟醇含量的回歸分析結(jié)果(表4)表明，所有的擬合方程的R2值范圍在0.725～0.969，F(xiàn)值均在0.05水平達(dá)到顯著差異，方程擬合程度較高，符合典型的效應(yīng)函數(shù)模型。由一元二次回歸方程得出，N、P2O5、K2O單施一種肥的最適施肥量分別是179.01、152.80、42.69 kg·hm-2時，精油芳樟醇含量達(dá)到最高；由二元二次回歸方程得出，在N肥正常水平條件下，P、K施肥量分別為153.79、40.86 kg·hm-2，精油芳樟醇含量達(dá)到最高；由三元二次回歸方程獲得，在N、P2O5、K2O施肥量為213.84、207.00、56.25 kg·hm-2時，芳樟醇的含量最高，為39.41%。

表4 施肥量與芳樟醇含量的回歸分析

2.3 對薰衣草精油乙酸芳樟酯含量的影響

乙酸芳樟酯又名乙酸沉香酯，是制備高級香精不可缺少的香料，在日化、煙草、食品工業(yè)中占有十分重要的地位。從表2可知，處理6精油的乙酸芳樟酯含量最高為31.17%，處理1精油的乙酸芳樟酯含量最低為17.85%，處理6比處理1高74.62%，所有施肥處理的精油乙酸芳樟酯含量均高于不施肥的處理1，且差異達(dá)到顯著水平。不同氮、磷、鉀施肥量與薰衣草精油乙酸芳樟酯含量的回歸分析結(jié)果(表5)表明，K、NK和PK與薰衣草精油乙酸芳樟酯含量擬合的方程R2值較小，F(xiàn)值不顯著，方程擬合程度較低，不做邊際效應(yīng)分析。其他4個擬合方程的R2值范圍在0.624～0.725，F(xiàn)值均在0.05水平達(dá)到顯著差異，方程擬合程度較高，符合典型的效應(yīng)函數(shù)模型。

表5 施肥量與乙酸芳樟酯含量的回歸分析

由一元二次回歸方程得出，NPK中2個因素正常施肥條件下，第三因素最適施肥量分別是N 183.08 kg·hm-2、P2O5138.88 kg·hm-2時，乙酸芳樟酯含量達(dá)到最高；從二元二次回歸方程得出，鉀肥正常水平條件下，N、P施肥量分別為182.94、144.10 kg·hm-2時，乙酸芳樟酯含量達(dá)到最高，為28.59%；由三元二次回歸方程獲得，當(dāng)N、P2O5、K2O施肥量為247.97、196.91、56.25 kg·hm-2時，乙酸芳樟酯含量最高，為28.50%。

2.4 對薰衣草精油乙酸薰衣草酯含量的影響

乙酸薰衣草酯是薰衣草的主要香氣物質(zhì)。從表2可知，處理6的乙酸薰衣草酯含量最高為12.39%，處理1精油的乙酸薰衣草酯含量最低為7.13%，處理6比處理1高73.8%，所有施肥處理的精油乙酸薰衣草酯含量均高于不施肥的處理1，且差異達(dá)到顯著水平。不同NPK施肥量與薰衣草精油乙酸薰衣草酯含量的回歸分析結(jié)果(表6)表明，所有的擬合方程的R2值范圍在0.594～0.965，F(xiàn)值均在0.05水平達(dá)到顯著差異，方程擬合程度較高，符合典型的效應(yīng)函數(shù)模型。

表6 施肥量與乙酸薰衣草酯含量的回歸分析

由一元二次回歸方程得出，在N、P、K中2個因素正常施肥條件下，第三因素最適施肥量N、P2O5、K2O分別為182.50、184.45、39.72 kg·hm-2，精油乙酸薰衣草酯含量達(dá)到最高；由二元二次回歸方程得出，在N肥正常水平條件下，P、K施肥量分別為179.68、41.49 kg·hm-2，精油乙酸薰衣草酯含量達(dá)到最高；由三元二次回歸方程得出，N、P2O5、K2O最適施肥量分別為237.44、207.00、56.25 kg·hm-2時，乙酸薰衣草酯的含量最高，為12.88%。

2.5 對薰衣草精油樟腦含量的影響

中國薰衣草(精)油標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12653—2008規(guī)定薰衣草精油中樟腦≤1.5%。本試驗中不施肥的處理1樟腦含量最低為0.112%，處理11的精油中樟腦含量最高，為0.191%，較處理1高70.54%，均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。所有施肥處理均比不施肥的處理1的樟腦含量高，且差異達(dá)到顯著水平。

表7表明，所有的擬合方程的R2值范圍在0.871～0.987，F(xiàn)值均在0.05水平達(dá)到顯著差異，方程擬合程度較高，符合典型的效應(yīng)函數(shù)模型。由一元二次回歸方程得出，N、P、K中2個因素正常施肥條件下，第三因素N、P2O5、K2O最適施肥量分別是265.60、207.00、40.26 kg·hm-2，精油中樟腦含量達(dá)到最高；由二元二次回歸方程得出，在K肥正常水平條件下，N、P施肥量分別為271.23、191.23 kg·hm-2；在P肥正常水平條件下，N、K施肥量分別為278.45、38.51 kg·hm-2；N肥正常水平條件下，P、K施肥量分別為207.00、43.29 kg·hm-2時，精油樟腦含量達(dá)到最高；由三元二次回歸方程得出，N、P2O5、K2O最適施肥量為288.00、207.00、56.25 kg·hm-2時，樟腦的含量最高，為0.22%。

表7 施肥量與樟腦含量的回歸分析

3 小結(jié)與討論

氮、磷、鉀是作物的生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，施用氮、磷、鉀肥料是作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的一項重要措施[8-9]。栽培過程中根據(jù)作物所需按照一定配比施用，可以有效提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，也可以提高肥料的利用效率，促進(jìn)作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[10-11]。每種不同的作物對氮、磷、鉀有著不同的需求，薰衣草作為多年生亞灌木作物，根據(jù)自身的生長發(fā)育特點(diǎn)，對氮、磷、鉀的施用數(shù)量和配比也有不同的要求。從不同氮、磷、鉀配比試驗效果可知，氮、磷、鉀的施用可以促進(jìn)薰衣草的營養(yǎng)生長，有效提高花莖數(shù)量和小花數(shù)量，進(jìn)而提高薰衣草花的產(chǎn)量，也有助于提高薰衣草的出油率和精油的品質(zhì)。在一定的范圍內(nèi)，隨著氮、磷、鉀施用量的增加，薰衣草精油產(chǎn)量也隨之增加，繼續(xù)增施后產(chǎn)量將不再增加或減少，氮、磷、鉀的配施對薰衣草精油品質(zhì)的影響是顯著的。磷肥對芳樟醇和乙酸芳樟酯的影響大于氮肥和鉀肥的影響。鉀肥對乙酸薰衣草酯的影響大于氮肥和磷肥，在減少氮肥而磷、鉀肥正常用量的條件下，可以減少精油中樟腦的含量。通過氮、磷、鉀合理的施用可以提高薰衣草產(chǎn)量和品質(zhì)。