氮、磷、钾施肥对薰衣草精油产量及品质的影响

张学超，任海龙，唐式敏，朱玲，常文静

(1.伊犁哈萨克自治州 农业科学研究所，新疆 伊宁 835000； 2.广州市农业科学研究院 生物与遗传育种重点实验室，广东 广州 510308)

薰衣草原产于地中海沿岸、欧洲各地及大洋洲列岛，为唇形科薰衣草属多年生亚灌木植物，其精油具有较高的经济价值，已广泛应用于医药、香薰、化妆品、洗涤、食品等行业[1]。我国的薰衣草引种始于20世纪50年代初期，后在河南、陕西、甘肃和新疆等地进行较大面积的区域性栽培试验，其中以新疆伊犁河谷地区的栽培面积最大。薰衣草具有喜光、喜冷凉的习性，忌涝耐旱、生境选择性小、易繁殖和生长快的特点，与伊犁当地的气候环境和生产技术水平相适应。目前，伊犁河谷的薰衣草栽培面积已达到4 000 hm2以上，其中薰衣草精油的年产量占到全国总产量的95%以上，是中国的薰衣草之乡，与法国的普罗旺斯、日本的富良野并称为世界三大薰衣草产区[2]。随着薰衣草产业的不断发展，市场对薰衣草产品品质的要求也越来越高，施肥技术是薰衣草栽培技术体系的核心，合理施肥不仅可提高薰衣草的产量，还对薰衣草精油的品质影响较显著。目前伊犁河谷薰衣草的栽培技术研究还不够深入，制约了薰衣草产业的进一步发展[3-6]。氮、磷、钾是作物生长发育必需的养分元素，其合理配施一直是调控作物生长发育及产量和品质的重要措施[7]。芳樟醇、乙酸芳樟酯、乙酸薰衣草酯和樟脑是薰衣草精油的重要组成成分，高含量的芳樟醇、乙酸芳樟酯、乙酸薰衣草酯和低含量的樟脑是高品质薰衣草精油的重要指标，但尚无氮、磷、钾肥料对薰衣草精油产量及精油成分影响的相关报道。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2019年在新疆伊宁市伊犁州农业科学研究所试验基地进行，土壤为灰钙土，pH值为7.86，有机质、全氮、全磷含量分别为20.9、0.5和2.79 g·kg-1，碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为60.56、35.78、164.6 mg·kg-1。

供试薰衣草品种为法国蓝，为5 a生处于盛产期的薰衣草，是伊犁河谷薰衣草产区的主栽品种。供试肥料为尿素(含N为46%)、过磷酸钙(含P2O5为12%)、硫酸钾(含K2O为50%)。

1.2 处理设计

试验采用“3414”肥料试验设计，设氮、磷、钾 3因素4水平14个处理，每处理重复3次，随机区组排列，小区面积24 m2，薰衣草株行距为60 cm×120 cm。本地推荐施肥量为尿素417 kg·hm-2、过磷酸钙1 150 kg·hm-2、硫酸钾75 kg·hm-2，折合N、P2O5、K2O含量分别为192、138、37.5 kg·hm-2。

表1为薰衣草“3414”施肥试验肥料用量。4个水平的含义。0水平为不施肥；1水平(指施肥不足)为2水平×0.5；2水平为本地推荐施肥量；3水平(指过量施肥)为2水平×1.5。磷肥和钾肥全部用做基肥，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日薰衣草返青期进行，第2次追施尿素在4月20日在薰衣草分枝期进行，第3次追施尿素在5月25日薰衣草现蕾期进行。

表1 薰衣草“3414”施肥试验肥料用量

1.3 测定

1.3.1 薰衣草精油产量测定

于6月28日薰衣草末花期收取每个小区的薰衣草鲜花，采用水蒸气蒸馏法提取精油，并称重折算出单位面积的精油产量。

1.3.2 薰衣草精油成分测定

利用气相色谱仪和气相色谱-质谱联用仪，采用GC-MS法对薰衣草精油中芳樟醇、乙酸芳樟酯、乙酸薰衣草酯和樟脑等4种成分进行分析测定。

1.4 数据统计

利用Excel对数据进行整理统计，利用DPS统计软件“3414”试验设计统计分析模型，通过一元二次、二元二次和三元二次函数方程进行施肥量与精油产量及4种精油主要成分的拟合，计算氮、磷、钾施肥量。

2 结果与分析

2.1 对薰衣草精油产量的影响

薰衣草的主要用途是提取精油。从表2可知，处理6的精油产量最高，为1 15.42 kg·hm-2；处理1的产量最低，为61.83 kg·hm-2。可见，处理6比处理1精油产量高86.67%，所有施肥处理的精油产量明显高于不施肥的处理1，且差异均达到显著水平。同时，不同氮、磷、钾施肥量显著影响薰衣草精油的产量，表现为先随着施肥量的增加而增加，到达顶峰后，随着氮、磷、钾肥的增加，精油产量开始减少。在N2P2K2处理水平下，精油产量达到最大值。

表2 不同施肥对精油产量及成分含量的影响

精油产量与施肥量的回归分析结果(表3)表明，所有的拟合方程的R2值范围在0.426～0.986，F值均在0.05水平达到显著差异，方程拟合程度较高，符合典型的效应函数模型。

表3 施肥量与薰衣草精油产量的回归分析

由一元二次回归方程得出，氮、磷、钾中2个因素正常施肥条件下，第三因素的N、P2O5、K2O最适施肥量分别为180.95、144.31、40.77 kg·hm-2时，精油产量达到最高；由二元二次回归方程得出，氮肥正常水平条件下，磷钾施肥量分别为142.04、40.33 kg·hm-2时，精油产量达到最高；由三元二次回归方程得出，N、P2O5、K2O施肥量为219.81、207.00、56.25 kg·hm-2时，精油产量最高。由回归方程的一次项系数可知，氮、磷、钾对精油产量的影响程度为K2O>N>P2O5。

2.2 对薰衣草精油芳樟醇含量的影响

芳樟醇是一种存在于薰衣草提取物中的芳香醇，可产生精神放松的效果。从表2可知，处理7的芳樟醇含量最高，为38.45%，处理1的精油芳樟醇含量最低，为32.92%，处理7比处理2高16.80%，所有施肥处理的精油芳樟醇含量均高于不施肥的处理1，且差异达到显著水平。不同NPK施肥量与芳樟醇含量的回归分析结果(表4)表明，所有的拟合方程的R2值范围在0.725～0.969，F值均在0.05水平达到显著差异，方程拟合程度较高，符合典型的效应函数模型。由一元二次回归方程得出，N、P2O5、K2O单施一种肥的最适施肥量分别是179.01、152.80、42.69 kg·hm-2时，精油芳樟醇含量达到最高；由二元二次回归方程得出，在N肥正常水平条件下，P、K施肥量分别为153.79、40.86 kg·hm-2，精油芳樟醇含量达到最高；由三元二次回归方程获得，在N、P2O5、K2O施肥量为213.84、207.00、56.25 kg·hm-2时，芳樟醇的含量最高，为39.41%。

表4 施肥量与芳樟醇含量的回归分析

2.3 对薰衣草精油乙酸芳樟酯含量的影响

乙酸芳樟酯又名乙酸沉香酯，是制备高级香精不可缺少的香料，在日化、烟草、食品工业中占有十分重要的地位。从表2可知，处理6精油的乙酸芳樟酯含量最高为31.17%，处理1精油的乙酸芳樟酯含量最低为17.85%，处理6比处理1高74.62%，所有施肥处理的精油乙酸芳樟酯含量均高于不施肥的处理1，且差异达到显著水平。不同氮、磷、钾施肥量与薰衣草精油乙酸芳樟酯含量的回归分析结果(表5)表明，K、NK和PK与薰衣草精油乙酸芳樟酯含量拟合的方程R2值较小，F值不显著，方程拟合程度较低，不做边际效应分析。其他4个拟合方程的R2值范围在0.624～0.725，F值均在0.05水平达到显著差异，方程拟合程度较高，符合典型的效应函数模型。

表5 施肥量与乙酸芳樟酯含量的回归分析

由一元二次回归方程得出，NPK中2个因素正常施肥条件下，第三因素最适施肥量分别是N 183.08 kg·hm-2、P2O5138.88 kg·hm-2时，乙酸芳樟酯含量达到最高；从二元二次回归方程得出，钾肥正常水平条件下，N、P施肥量分别为182.94、144.10 kg·hm-2时，乙酸芳樟酯含量达到最高，为28.59%；由三元二次回归方程获得，当N、P2O5、K2O施肥量为247.97、196.91、56.25 kg·hm-2时，乙酸芳樟酯含量最高，为28.50%。

2.4 对薰衣草精油乙酸薰衣草酯含量的影响

乙酸薰衣草酯是薰衣草的主要香气物质。从表2可知，处理6的乙酸薰衣草酯含量最高为12.39%，处理1精油的乙酸薰衣草酯含量最低为7.13%，处理6比处理1高73.8%，所有施肥处理的精油乙酸薰衣草酯含量均高于不施肥的处理1，且差异达到显著水平。不同NPK施肥量与薰衣草精油乙酸薰衣草酯含量的回归分析结果(表6)表明，所有的拟合方程的R2值范围在0.594～0.965，F值均在0.05水平达到显著差异，方程拟合程度较高，符合典型的效应函数模型。

表6 施肥量与乙酸薰衣草酯含量的回归分析

由一元二次回归方程得出，在N、P、K中2个因素正常施肥条件下，第三因素最适施肥量N、P2O5、K2O分别为182.50、184.45、39.72 kg·hm-2，精油乙酸薰衣草酯含量达到最高；由二元二次回归方程得出，在N肥正常水平条件下，P、K施肥量分别为179.68、41.49 kg·hm-2，精油乙酸薰衣草酯含量达到最高；由三元二次回归方程得出，N、P2O5、K2O最适施肥量分别为237.44、207.00、56.25 kg·hm-2时，乙酸薰衣草酯的含量最高，为12.88%。

2.5 对薰衣草精油樟脑含量的影响

中国薰衣草(精)油标准GB/T 12653—2008规定薰衣草精油中樟脑≤1.5%。本试验中不施肥的处理1樟脑含量最低为0.112%，处理11的精油中樟脑含量最高，为0.191%，较处理1高70.54%，均符合标准规定。所有施肥处理均比不施肥的处理1的樟脑含量高，且差异达到显著水平。

表7表明，所有的拟合方程的R2值范围在0.871～0.987，F值均在0.05水平达到显著差异，方程拟合程度较高，符合典型的效应函数模型。由一元二次回归方程得出，N、P、K中2个因素正常施肥条件下，第三因素N、P2O5、K2O最适施肥量分别是265.60、207.00、40.26 kg·hm-2，精油中樟脑含量达到最高；由二元二次回归方程得出，在K肥正常水平条件下，N、P施肥量分别为271.23、191.23 kg·hm-2；在P肥正常水平条件下，N、K施肥量分别为278.45、38.51 kg·hm-2；N肥正常水平条件下，P、K施肥量分别为207.00、43.29 kg·hm-2时，精油樟脑含量达到最高；由三元二次回归方程得出，N、P2O5、K2O最适施肥量为288.00、207.00、56.25 kg·hm-2时，樟脑的含量最高，为0.22%。

表7 施肥量与樟脑含量的回归分析

3 小结与讨论

氮、磷、钾是作物的生长发育所必需的营养元素，施用氮、磷、钾肥料是作物高产稳产的一项重要措施[8-9]。栽培过程中根据作物所需按照一定配比施用，可以有效提高作物的产量和品质，也可以提高肥料的利用效率，促进作物的高产稳产[10-11]。每种不同的作物对氮、磷、钾有着不同的需求，薰衣草作为多年生亚灌木作物，根据自身的生长发育特点，对氮、磷、钾的施用数量和配比也有不同的要求。从不同氮、磷、钾配比试验效果可知，氮、磷、钾的施用可以促进薰衣草的营养生长，有效提高花茎数量和小花数量，进而提高薰衣草花的产量，也有助于提高薰衣草的出油率和精油的品质。在一定的范围内，随着氮、磷、钾施用量的增加，薰衣草精油产量也随之增加，继续增施后产量将不再增加或减少，氮、磷、钾的配施对薰衣草精油品质的影响是显著的。磷肥对芳樟醇和乙酸芳樟酯的影响大于氮肥和钾肥的影响。钾肥对乙酸薰衣草酯的影响大于氮肥和磷肥，在减少氮肥而磷、钾肥正常用量的条件下，可以减少精油中樟脑的含量。通过氮、磷、钾合理的施用可以提高薰衣草产量和品质。