不同微量元素和土壤酸堿性對油樟葉1,8-桉葉油素含量的影響

唐敏,練東明,余英,景文祥,楊柴

宜賓林竹產(chǎn)業(yè)研究院,四川 宜賓 644000

油樟(Cinnamomum longepaniculatum)葉性狀可能是影響1,8-桉葉油素產(chǎn)出的重要因素，而葉性狀變化又與微量元素是密切相關(guān)的。微量元素（鐵、錳、鋅、硒等）在植物內(nèi)含量很少，但各元素在維持植物正常的新陳代謝方面具有重要意義[1-2]。在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中施加微量元素已被廣泛運用，如孫志剛等[3]對禿杉苗木施微量元素的研究中發(fā)現(xiàn)，噴施0.05% 的硫酸鋅和0.05% 的硫酸錳，禿杉苗木生長最好，1 年生苗高達13.8 cm，2 年生苗高達 30.6 cm。高雪冬等[4]研究發(fā)現(xiàn)，中微肥施用能夠提高大豆不同生育期的株高、干物質(zhì)積累量和葉綠素含量,對大豆生產(chǎn)起到積極的促進作用。但是截至目前尚無油樟如何施加微量元素的研究報道。因此對一年生盆栽種植油樟進行不同微量元素、土壤酸堿性試驗，旨在探索一種提高油樟葉1,8-桉葉油素含量的方法，以期為油樟定向施肥提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試油樟一年生種子苗采自四川省宜賓市觀音鎮(zhèn)。試驗在四川云辰園林科技有限公司的智能溫室內(nèi)進行。采用盆栽實驗方法，選取生長均勻、高度一致的種子苗種植于栽培盆中，每盆1 株。土壤類型紅砂壤，每盆裝土約5 kg。盆栽土中有效鐵：9.42 mg·kg-1，有效錳：3.22 mg·kg-1，有效鋅：0.41 mg·kg-1，硒：0.22 mg·kg-1，pH 值為7.4。

試劑：正己烷、無水硫酸鈉、硫酸亞鐵、硫酸錳、硫酸鋅、亞硒酸鈉、硫酸、氫氧化鈉、1,8-桉葉油素(均為分析純，購自成都市科隆化工試劑廠)。

儀器：氣相色譜儀(7820A 型，美國安捷倫公司)，蘇泊爾多功能榨汁機(JS39D-250，浙江蘇泊爾股份有限公司)，高速冷凍離心機(KDC-140HR，安徽中科中佳科學儀器有限公司)，超聲波細胞粉碎機(LC-JY92-IIN，上海力辰儀器科技有限公司)。

1.2 試驗設計

試驗采用硫酸亞鐵(A)、硫酸錳(B)、硫酸鋅(C)、亞硒酸鈉(D)和pH 值(E)五個因素，每個因素均設定為四個水平，按正交表 L16(45)進行試驗，完全隨機排列，共16 個處理，每個處理3 次重復，每次重復6 株，以1 號處理作為對照。試驗因素設計見表1。首次噴施時間為2022 年1 月5 日，后續(xù)噴施時間為2022 年5 月份至7 月份每個月的5 日。根據(jù)栽培盆中土壤水分狀況，每隔3—5 d 等量澆1.2 L 清水，以保證植株正常生長。

表1 實驗因素設計表Tab.1 Design of experimental factors

1.3 試驗方法

試驗于8 月5 日結(jié)束處理，并于8 月初采集每一樣株中下部各方向的較成熟葉片，當天將各個試驗組葉片分開、擦凈，稱量其鮮重，并將數(shù)據(jù)整理保存。油樟葉片精油采用超聲波法萃取[5]，1,8-桉葉油素含量采用氣相色譜法檢測，具體分析條件參照文獻[6]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2017 和SPSS 22.0 統(tǒng)計分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析和回歸建模。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗的結(jié)果分析

直接比較明確實際優(yōu)處理：直接比較16 個處理的結(jié)果顯示第2 個處理的1,8-桉葉油素含量最高，即直接比較的實際優(yōu)處理是A1B2C2D2E2，其次是第12 個處理，A3B4C2D1E3。它們是經(jīng)過試驗的實際處理，結(jié)果較為可靠，可進一步在小范圍內(nèi)試驗及應用。

優(yōu)水平組合提出預測優(yōu)處理：計算正交實驗的數(shù)量結(jié)果，觀察變化的趨勢，找出更好的處理組合。求出各因素相同水平的試驗反應變量指標和，將各因素最好的水平組合在一起，從而提出預測的優(yōu)處理，以供進一步試驗驗證及下一步研究。由表2 可以看出，第一列因素A 的四個1,8-桉葉油素含量之和為41.42，而因素A 第一個水平的平均值為10.36，將五個因素影響最高的水平組合到一起，得預測的優(yōu)處理A1B4C2D3E3，即最佳的處理路線：即噴施0.5%硫酸錳，0.1%硫酸鋅，0.3%亞硒酸鈉，pH 值為5.5，不施硫酸亞鐵時的油樟葉中1,8-桉葉油素含量最高。

按照極差R 值大小排列出因素主次序如下表3。極差大說明此因素的不同水平產(chǎn)生的差異較大，是重要的因素。

表3 極差分析表Tab.3 Range analysis table

可以看出，五種因素的主次關(guān)系為：C＞B＞D＞A＞E。

2.2 方差分析

用Excel 分析數(shù)據(jù)得到如下的主效應圖1。根據(jù)主效應圖中各因素端點值差值得出影響的因素重要性依次是C＞B＞D＞A＞E。E 的線段很緩，說明此因素影響不顯著，在做方差分析時，可以剔除該因素。

圖1 主效應圖Fig.1 Main effect diagram

表4 為正交實驗方差分析表，用來分析各因素對1,8-桉葉油素含量影響的差異。由表4 可知，對油樟葉精油中1,8-桉葉油素含量的影響，硫酸錳(因素B)和硫酸鋅(因素C)在P＜0.05 水平上對1,8-桉葉油素含量的影響均顯著。硫酸亞鐵(因素A)和亞硒酸鈉(因素D)對1,8-桉葉油素含量的影響均不顯著。

表4 方差分析表Tab.4 Results of variance analysis

2.3 數(shù)學模型建立

利用硫酸錳和硫酸鋅的施用量與1,8-桉葉油素含量進行回歸方程擬合，建立數(shù)學模型。所得回歸方程 為Y=9.578+0.670*X1-0.208*X2。式 中，Y 代 表1,8-桉葉油素含量(mg·g-1) ；X1代表硫酸錳施用量(%) ；X2代表硫酸鋅施用量(%) ；根據(jù)回歸方程求得1,8-桉葉油素含量的最高為9.581mg·g-1，與之相對應的每盆施用量為0.5%硫酸錳，不施加硫酸亞鐵。

由表2 數(shù)據(jù)可看出: 處理4、8、12、16 的施肥施用量比較接近根據(jù)上述數(shù)學模型求得的最優(yōu)施用量，且處理4、8、12、16 的1,8-桉葉油素含量均處于 16個處理組的上游水平。而處理 1、9 以及 13 的1,8-桉葉油素含量均較低，分別為7.30 mg·g-1、5.75 mg·g-1和9.15 mg·g-1，這 3 個處理組都缺施了硫酸錳，說明缺失錳元素將對1,8-桉葉油素的合成產(chǎn)生不良影響。

2.4 微量元素和土壤酸堿性施肥的優(yōu)化

綜合考慮各處理后油樟葉精油中1,8-桉葉油素含量情況，處理2 號1,8-桉葉油素含量最高，故對油樟最優(yōu)的處理是2 號。對正交試驗的結(jié)果分析其最優(yōu)水平處理為A1B4C2D3E3，即噴施0.5%硫酸錳，0.1%硫酸鋅，0.3%亞硒酸鈉，pH 值為5.5，不施硫酸亞鐵時油樟葉精油中1,8-桉葉油素含量最高。得出的最優(yōu)處理A1B4C2D3E3，未出現(xiàn)在試驗設計的各個組合中，與處理 12（A3B4C2D1E3）最為接近，同時處理12 也比較接近數(shù)學模型求得的最優(yōu)施用量且處理12 條件下的1,8-桉葉油素含量在各處理中排第2。處理 12（A3B4C2D1E3）并未出現(xiàn)的原因可能是由于：(1)最優(yōu)的水平處理僅考慮了鐵錳鋅硒和pH 五種因素的主效應，未考慮各因素之間的交互效應；(2)正交試驗設計選用的是全面試驗所有組合中部分具有代表性的組合，對其進行分析以反映全面試驗的情況。

3 結(jié)論和討論

正交試驗對于探索配方施肥具有明顯的優(yōu)勢。采用 L16(45)正交設計方法，開展了盆栽油樟鐵錳鋅硒和pH 施肥配方研究。五種因素對油樟葉精油中1,8-桉葉油素含量影響的主次順序不同，表現(xiàn)為硫酸鋅＞硫酸錳＞亞硒酸鈉＞硫酸亞鐵＞pH。硫酸錳和硫酸鋅對1,8-桉葉油素含量的影響均顯著，硫酸亞鐵和亞硒酸鈉對1,8-桉葉油素含量的影響均不顯著。對油樟最優(yōu)處理為A1B4C2D3E3，即噴施0.5%硫酸錳，0.1%硫酸鋅，0.3%亞硒酸鈉，pH 值為5.5，不施硫酸亞鐵時油樟葉精油中1,8-桉葉油素含量最高。

有研究表明噴施硫酸鋅和硫酸錳有利于禿杉苗木的生長，鋅是合成生長素前體—色氨酸的必需元素，錳為形成葉綠素和維持葉綠素正常結(jié)構(gòu)的必需元素[3]。鋅、錳等微量元素對芳樟葉精油含量具有促生作用[7]。本試驗結(jié)果顯示硫酸錳和硫酸鋅對1,8-桉葉油素含量的影響均顯著，說明施鋅促進了油樟體內(nèi)生長素的合成，施錳促進了葉綠素的形成，進而影響油樟葉精油中1,8-桉葉油素含量，具體的作用機理有待進一步研究。

本試驗結(jié)果是在理想試驗條件的基礎(chǔ)上得出的，由于在智能溫室盆栽試驗條件下的光照、水分、施肥量等環(huán)境因素和時間因素均由人為控制，試驗條件比較穩(wěn)定，所獲得的試驗結(jié)果僅僅是理論值。而在野外進行油樟的實際培育時，其環(huán)境因素變化大且極其復雜，因此在實際生產(chǎn)中若要獲得最高的1,8-桉葉油素含量，其施肥配比應根據(jù)土壤情況以及林地坡位等環(huán)境因素進行綜合考慮，并結(jié)合獲得的最優(yōu)施肥配比對油樟林地進行科學合理的施肥。