基于“3414”方案的云木香產(chǎn)量與質(zhì)量研究初報

康平德，陳 翠，程遠輝，徐天才，戚淑威，楊麗云，孫 恒，袁慧娟，楊少華

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 高山經(jīng)濟植物研究所，云南 麗江 674100）

木香［Saussurea costus（Falc.）Lipsch.］又名青木香、廣木香、興瞿草，曾用拉丁名Aucklandia lappaDecne，為菊科（Asteraceae）鳳毛菊屬（Saussurea）多年生草本植物［1］，因其具有色澤棕黃、不枯心、味濃、油性足的特點，在國內(nèi)被稱為“云木香”。云木香具有行氣止痛、健脾消食之功效，主要用于治療胸腕脹痛，瀉痢后重，食積不消，不思飲食，2020年版《中國藥典》規(guī)定木香烴內(nèi)酯、去氫木香內(nèi)酯為木香質(zhì)量控制的指標［2］，具有抗炎、抗胃潰瘍、抗腫瘤、保肝等藥理作用［3-6］。木香在我國種植最早記載于云南保山，我國自20世紀30年代，從印度引種種植于云南麗江，1959年首次出口。截至目前，木香人工種植區(qū)域主要為云南、四川、貴州、湖北等地，并以云南為木香的道地產(chǎn)區(qū)［7］。前人對云木香的研究主要集中在質(zhì)量指標控制［8-12］、栽培技術(shù)［13-16］、化學(xué)成分及藥理作用［17-21］等方面，基于“3414”方案設(shè)計的有關(guān)云木香產(chǎn)量、質(zhì)量的研究尚未見報道。本研究通過氮、磷、鉀肥配比的“3414”試驗設(shè)計，分析不同配比對云木香產(chǎn)質(zhì)量的影響，旨在明確提高云木香的鮮產(chǎn)量、改善云木香質(zhì)量的最佳施肥量及其配比，以期為高海拔山區(qū)云木香的科學(xué)施肥、優(yōu)質(zhì)高效種植提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在云南省麗江市玉龍納西族自治縣魯?shù)猷l(xiāng)拉美榮村進行，試驗地海拔2800 m，年平均氣溫9 ℃,年降雨量800~1100 mm。試驗用的云木香種子為麗江市玉龍縣魯?shù)猷l(xiāng)當?shù)刂髟栽颇鞠闫贩N的種子，經(jīng)云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高山經(jīng)濟植物研究所楊少華研究員鑒定為菊科云木香屬云木香［Saussurea costus（Falc.）Lipsch.］的種子。

氮肥（尿素46.4%，重慶建峰化工股份有限公司）；磷肥（過磷酸鈣 16%，云南昆陽磷肥廠）；鉀肥（硫酸鉀52%，湖北省當陽市綠源化工有限公司）；對照品木香烴內(nèi)酯（批號：111524-201911，中國食品藥品檢定研究院）、去氫木香內(nèi)酯（批號：111525-201912，中國食品藥品檢定研究院）甲醇（色譜純，美國Merck公司）；水為超純水。

1.2 試驗設(shè)計

2021年3月25日開始播種，每穴播種3粒，地膜覆蓋。2022年11月23日，對試驗小區(qū)采挖并測定云木香的實際產(chǎn)量，換算成單位產(chǎn)量。其他管理措施按照當?shù)爻Ｒ?guī)方法進行。

采用“3414”完全施肥設(shè)計。設(shè)置氮（N）、磷（P）、鉀（K）3因素4水平14種肥料組合。根據(jù)云木香品種的營養(yǎng)特性、預(yù)期產(chǎn)量水平、土壤的供肥作用、生產(chǎn)技術(shù)條件，并適當參考試驗地區(qū)農(nóng)戶的高產(chǎn)施肥狀況等，設(shè)定2水平施肥量為純N 360.0 kg/hm2、純P 270.0 kg/hm2、純K 225.0 kg/hm2，其中，40%的純N作為基肥，其余60%的純N分2次追肥施入，磷、鉀肥直接作為基肥一次性施入。田間廂寬3 m×4 m，小區(qū)之間開挖深溝阻隔，溝寬30 cm，小區(qū)面積12 m2，株行距20 cm×30 cm，前茬作物為蕓豆，每個處理設(shè)3次重復(fù)，周圍種植保護行，共計42個小區(qū)（表1）。

1.3 測定指標與方法

于2022年11月23日進行云木香采挖測產(chǎn)，并換算成公頃產(chǎn)量；每小區(qū)取回云木香根部樣品帶回室內(nèi)，參照2020年版《中國藥典》的方法對木香烴內(nèi)酯、去氫木香內(nèi)酯和揮發(fā)油含量用高效液相色譜法進行測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析；采用Excel 2016軟件對數(shù)據(jù)進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對云木香產(chǎn)量的影響

不同施肥處理的云木香鮮重產(chǎn)量結(jié)果見圖1。不同施肥處理對云木香鮮重產(chǎn)量有顯著的影響，各處理較CK均顯著增產(chǎn)，幅度為41.83%~132.67%。各施肥處理的云木香鮮重產(chǎn)量在13472.59~31347.12 kg/hm2之間，其中，N3P2K2的云木香鮮重產(chǎn)量最高，為31347.12 kg/hm2，較CK顯著提高了132.67%，其次，N2P2K2、N2P3K2、N2P2K0、N2P2K3的鮮重產(chǎn)量較高，分別較CK增加了125.00%、114.11%、111.39%、111.14%，N3P2K2與N2P2K2、N2P3K2、N2P2K0、N2P2K3、N0P2K2的鮮重產(chǎn)量差異不顯著，與其他處理差異顯著。

圖1 不同施肥處理的云木香鮮重產(chǎn)量比較

不同施肥處理的云木香干重產(chǎn)量結(jié)果見圖2。不同施肥處理對云木香干重產(chǎn)量均有顯著影響，各處理均比CK顯著增產(chǎn)，增產(chǎn)幅度在36.77%~132.48%之間。各施肥處理的云木香干重產(chǎn)量在4510.78~10486.61 kg/hm2之間，其中，N3P2K2的云木香干重產(chǎn)量最高，為10486.61 kg/hm2，較CK顯著提高了132.48%，其次，N2P2K2、N2P3K2的干重產(chǎn)量較高，分別較CK顯著增加了109.10%、101.33%，N3P2K2與N2P2K2、N2P3K2的干重產(chǎn)量差異不顯著，與其他處理差異顯著，CK的干重產(chǎn)量與其他處理的干重產(chǎn)量差異顯著。

圖2 不同施肥處理的云木香干重產(chǎn)量比較

2.2 氮、磷、鉀肥缺肥分析

缺氮肥、磷肥、鉀肥分析結(jié)果見表2。將試驗中N0P0K0、N0P2K2、N2P0K2、N2P2K0、N2P2K2處理的鮮重產(chǎn)量篩選出來組成表2，即形成0水平、缺N、缺P、缺K和常規(guī)（水平2）。本研究的大田基礎(chǔ)肥力處理（N0P0K0）的云木香鮮重產(chǎn)量為13605.98 kg/hm2，相對產(chǎn)量為47.89%，表明本試驗的地肥力偏低，不施肥條件下減產(chǎn)率為52.11%，土壤供肥能力為47.89%。缺N、缺P、缺K等3個處理的相對產(chǎn)量分別為96.83%、73.94%和100.35%。由此可知，3種肥料對云木香產(chǎn)量的影響大小順序為P肥＞N肥＞K肥。

表2 缺氮肥、磷肥、鉀肥結(jié)果分析表

2.3 不同處理對云木香鮮重產(chǎn)量的效應(yīng)和函數(shù)分析

2.3.1 一元、二元和三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)分析 肥料效應(yīng)函數(shù)及顯著性檢驗結(jié)果見表3。將N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2處理的鮮重產(chǎn)量結(jié)果挑出，用Excel 2010軟件進行回歸分析，得到氮肥單因素回歸分析方程；將N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2處理的產(chǎn)量結(jié)果挑出，得到磷肥單因素回歸分析方程；將N2P2K0、N2P2K1、N2P2K2、N2P2K3處理的產(chǎn)量結(jié)果挑出，得到鉀肥單因素回歸分析方程；將N0P2K2、N1P2K2、N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2、N3P2K2、N1P1K2處理的產(chǎn)量結(jié)果挑出，得到氮、磷肥二因素回歸分析方程；將N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N2P2K0、N2P2K1、N2P2K3、N3P2K2、N1P2K1處理的產(chǎn)量結(jié)果挑出，得到氮、鉀肥二因素回歸分析方程；將N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2、N2P2K0、N2P2K1、N2P2K3、N2P1K1處理的產(chǎn)量結(jié)果挑出，得到磷、鉀肥二因素回歸分析方程；用模擬尋優(yōu)的方法將試驗結(jié)果按x1、x2、x3、x1x2、x1x3、x2x3、x12、x22、x32、y列整理，輸入Excel 2003軟件進行回歸分析，得到氮、磷、鉀三因素回歸方程。本試驗的一元、二元和三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)擬合結(jié)果。由表3可知，除K肥的一元二次函數(shù)R2值、NK的二元二次函數(shù)R2值較低，其他擬合函數(shù)R2均較高，但是F檢驗結(jié)果的P值都大于5%，P肥、NPK肥的P值接近5%，結(jié)果表現(xiàn)為該研究擬合方程的回歸效果不顯著，擬合失真，屬于非典型肥料效應(yīng)函數(shù)，故不適合用邊際求導(dǎo)法計算出推薦施用肥量。據(jù)此分析，本研究結(jié)果不可用一元、二元、三元肥料效應(yīng)函數(shù)模型得到可靠的推薦肥料施用量。

表3 肥料效應(yīng)函數(shù)及顯著性檢驗

2.3.2 云木香鮮重產(chǎn)量的頻次分析 云木香鮮重產(chǎn)量的頻次分析結(jié)果見表4。由于本研究擬合結(jié)果與典型三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)不相符，因此，采用產(chǎn)量頻次分析法來確定適合的推薦肥量施用量［22-23］，結(jié)合本研究不同處理的云木香平均鮮重產(chǎn)量數(shù)據(jù)，以鮮重產(chǎn)量范圍13472.59~31347.12 kg/hm2為統(tǒng)計區(qū)間，分別統(tǒng)計了N、P、K的4個施肥水平對應(yīng)產(chǎn)量在統(tǒng)計區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的次數(shù)，然后計算其次數(shù)、平均值、標準差、均數(shù)標準差、95%置信區(qū)間（表4）。氮（純N）推薦施肥量95%置信區(qū)間的范圍為223.91~316.09 kg/hm2，磷（純P2O5）推薦施肥量 95%置信區(qū)間的范圍為175.14~240.81 kg/hm2，鉀（純K2O）推薦施肥量95%置信區(qū)間的范圍為70.97~111.31 kg/hm2。

表4 云木香產(chǎn)量的頻次分析

2.4 不同施肥處理對云木香質(zhì)量指標的影響

由表5可知，不同處理之間的木香烴內(nèi)酯含量差異不顯著。各施肥處理的木香烴內(nèi)酯含量在1.50%~2.00%之間，木香烴內(nèi)酯含量前3位是N2P0K2、N2P2K0、N2P2K3（N2P2K2），分別為2.00%、2.00%、1.90%，較不施肥處理有所增加，其他處理較不施肥處理增加得不明顯，處理N2P1K2的木香烴內(nèi)酯含量最低，為1.50%，其次是N2P3K2、N1P2K1，其木香烴內(nèi)酯含量較低，均為1.60%。

表5 不同施肥處理對云木香質(zhì)量指標的影響 %

不同處理之間的去氫木香內(nèi)酯含量差異不顯著。各施肥處理的去氫木香內(nèi)酯含量在1.00%~1.60%之間，去氫木香內(nèi)酯含量最高的處理為N2P0K2，為1.60%，較CK增加49.53%；N0P0K0、N2P2K0的去氫木香內(nèi)酯含量較低，分別為1.07%、1.10%；N2P1K2最低，為1.00%。

不同處理之間的木香烴內(nèi)酯+去氫木香內(nèi)酯總量差異不顯著。各施肥處理的木香烴內(nèi)酯+去氫木香內(nèi)酯總量在2.50%~3.60%之間，木香烴內(nèi)酯+去氫木香內(nèi)酯總量最高的處理是N2P0K2，為3.60%，較CK增加了20.00%，N0P2K2、N2P2K2、N2P2K3、N3P2K2、N1P1K2、N2P1K1的木香烴內(nèi)酯+去氫木香內(nèi)酯總量均為3.20%，以N2P1K2最低，為2.50%。

不同處理之間的云木香地下部根的揮發(fā)油含量的差異達極顯著水平，以N2P0K2、N2P3K2處理最高，但兩者之間的差異不顯著，與其他處理之間的差異顯著。各施肥處理的揮發(fā)油含量在0.59%~0.87%之間，前3位的是N2P0K2、N2P3K2、N2P2K1，分別為0.87%、0.80%、0.70%。N3P2K2和N2P2K2的揮發(fā)油含量分別為0.69%、0.62%。

3 小結(jié)與討論

3.1 不同施肥處理對云木香產(chǎn)量的影響

本研究試驗條件下，施肥能顯著提高云木香鮮重和干重產(chǎn)量，3種肥料的配合施用能夠最大限度地提高云木香產(chǎn)量，N3P2K2的云木香鮮重和干重產(chǎn)量最高，較不施肥處理分別顯著增產(chǎn)132.67%、132.48%，其次是N2P2K2，其鮮重和干重產(chǎn)量均較高，分別較CK增產(chǎn)了125.00%和109.10%，不施肥處理N0P0K0的鮮重和干重產(chǎn)量均最低，最佳肥料配比處理為N3P2K2和N2P2K2，從降低肥料施用量、減少種植成本方面考慮，本試驗條件下可選擇處理N2P2K2。

肥料單因素對云木香鮮重產(chǎn)量的影響作用表現(xiàn)為：磷肥增產(chǎn)作用最明顯，氮肥次之，鉀肥最差。單因素肥料效應(yīng)函數(shù)分析結(jié)果表明：氮、磷、鉀肥料效應(yīng)函數(shù)方程的P值均大于0.05，擬合方程回歸均不顯著。兩因素交互效應(yīng)的肥料效應(yīng)分析結(jié)果表明：氮磷、氮鉀、磷鉀肥料效應(yīng)函數(shù)方程的P值均大于0.05，擬合方程回歸均不顯著；三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)不典型，不能用邊際求導(dǎo)法計算推薦施肥量。因此，本試驗采用頻率分析法，計算推薦施肥量，N、P的施用量與產(chǎn)量頻率分析方法獲得的推薦施肥量相比基本符合，K肥施用量偏高。由于“3414”方案在云木香上的研究還未見報道，因而未與其他研究結(jié)果進行比較。

綜合云木香產(chǎn)量表現(xiàn)，最佳施肥處理為N3P2K2。經(jīng)頻次分析，推薦該地的施用氮肥223.91~316.09 kg/hm2，平均值為272.43 kg/hm2；磷肥175.14 ~240.81 kg/hm2，平均值為207.97 kg/hm2；鉀肥70.97~111.31 kg/hm2，平均值為176.35 kg/hm2；肥料施用配比為1∶（0.55~1.08）∶（0.22~0.50），在該氮、磷、鉀肥施用范圍內(nèi)，云木香鮮重產(chǎn)量有95%的概率達到13472.59~ 31347.12 kg/hm2。試驗區(qū)域的土壤肥力水平有待于進一步研究。本研究提供的施肥量可以為生產(chǎn)施肥量提供參考，應(yīng)根據(jù)具體情況進行調(diào)整。

3.2 不同施肥處理對云木香質(zhì)量指標的影響

氮、磷、鉀肥配施對木香烴內(nèi)酯、去氫木香內(nèi)酯、揮發(fā)油含量的影響無明顯規(guī)律。木香烴內(nèi)酯、去氫木香內(nèi)酯、揮發(fā)油既是云木香藥材質(zhì)量的重要指標，也是云木香主要活性化學(xué)成分［24］。各處理的木香烴內(nèi)酯+去氫木香內(nèi)酯總含量均達2020年版《中國藥典》的標準［2］，鮮重產(chǎn)量最高的N3P2K2和N2P2K2處理的木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯含量均為3.20%，揮發(fā)油含量分別為0.69%、0.62%，是本研究中選擇出較理想的2個處理。隨著氮、磷、鉀肥的用量增加，木香烴內(nèi)酯、去氫木香內(nèi)酯、揮發(fā)油含量的變化趨勢不明顯。此外，木香烴內(nèi)酯、去氫木香內(nèi)酯還受產(chǎn)地和初加工方法的影響，楊天梅等［25］研究了不同產(chǎn)地初加工方法對云木香的木香烴內(nèi)酯、去氫木香內(nèi)酯的影響，木香烴內(nèi)酯+去氫木香內(nèi)酯總含量在2.36%~3.56%之間，結(jié)果與本研究相差不大。此外，不同的產(chǎn)地、種植年限、采收時間對木香烴內(nèi)酯、去氫木香內(nèi)酯含量的影響也較大，云南麗江的云木香木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯含量較高［8,11］。氮、磷、鉀肥對這3個質(zhì)量指標的影響機理還有待于進一步研究。

本研究結(jié)果可以為云南麗江地區(qū)云木香高效施肥提供理論參考，具有一定參考價值和實踐意義。在云木香實際生產(chǎn)中，由于地理位置和地塊土壤養(yǎng)分的不同，在種植前均應(yīng)開展測土配方論證。