基于“3414”方案的云木香产量与质量研究初报

康平德，陈 翠，程远辉，徐天才，戚淑威，杨丽云，孙 恒，袁慧娟，杨少华

（云南省农业科学院 高山经济植物研究所，云南 丽江 674100）

木香［Saussurea costus（Falc.）Lipsch.］又名青木香、广木香、兴瞿草，曾用拉丁名Aucklandia lappaDecne，为菊科（Asteraceae）凤毛菊属（Saussurea）多年生草本植物［1］，因其具有色泽棕黄、不枯心、味浓、油性足的特点，在国内被称为“云木香”。云木香具有行气止痛、健脾消食之功效，主要用于治疗胸腕胀痛，泻痢后重，食积不消，不思饮食，2020年版《中国药典》规定木香烃内酯、去氢木香内酯为木香质量控制的指标［2］，具有抗炎、抗胃溃疡、抗肿瘤、保肝等药理作用［3-6］。木香在我国种植最早记载于云南保山，我国自20世纪30年代，从印度引种种植于云南丽江，1959年首次出口。截至目前，木香人工种植区域主要为云南、四川、贵州、湖北等地，并以云南为木香的道地产区［7］。前人对云木香的研究主要集中在质量指标控制［8-12］、栽培技术［13-16］、化学成分及药理作用［17-21］等方面，基于“3414”方案设计的有关云木香产量、质量的研究尚未见报道。本研究通过氮、磷、钾肥配比的“3414”试验设计，分析不同配比对云木香产质量的影响，旨在明确提高云木香的鲜产量、改善云木香质量的最佳施肥量及其配比，以期为高海拔山区云木香的科学施肥、优质高效种植提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在云南省丽江市玉龙纳西族自治县鲁甸乡拉美荣村进行，试验地海拔2800 m，年平均气温9 ℃,年降雨量800~1100 mm。试验用的云木香种子为丽江市玉龙县鲁甸乡当地主栽云木香品种的种子，经云南省农业科学院高山经济植物研究所杨少华研究员鉴定为菊科云木香属云木香［Saussurea costus（Falc.）Lipsch.］的种子。

氮肥（尿素46.4%，重庆建峰化工股份有限公司）；磷肥（过磷酸钙 16%，云南昆阳磷肥厂）；钾肥（硫酸钾52%，湖北省当阳市绿源化工有限公司）；对照品木香烃内酯（批号：111524-201911，中国食品药品检定研究院）、去氢木香内酯（批号：111525-201912，中国食品药品检定研究院）甲醇（色谱纯，美国Merck公司）；水为超纯水。

1.2 试验设计

2021年3月25日开始播种，每穴播种3粒，地膜覆盖。2022年11月23日，对试验小区采挖并测定云木香的实际产量，换算成单位产量。其他管理措施按照当地常规方法进行。

采用“3414”完全施肥设计。设置氮（N）、磷（P）、钾（K）3因素4水平14种肥料组合。根据云木香品种的营养特性、预期产量水平、土壤的供肥作用、生产技术条件，并适当参考试验地区农户的高产施肥状况等，设定2水平施肥量为纯N 360.0 kg/hm2、纯P 270.0 kg/hm2、纯K 225.0 kg/hm2，其中，40%的纯N作为基肥，其余60%的纯N分2次追肥施入，磷、钾肥直接作为基肥一次性施入。田间厢宽3 m×4 m，小区之间开挖深沟阻隔，沟宽30 cm，小区面积12 m2，株行距20 cm×30 cm，前茬作物为芸豆，每个处理设3次重复，周围种植保护行，共计42个小区（表1）。

1.3 测定指标与方法

于2022年11月23日进行云木香采挖测产，并换算成公顷产量；每小区取回云木香根部样品带回室内，参照2020年版《中国药典》的方法对木香烃内酯、去氢木香内酯和挥发油含量用高效液相色谱法进行测定。

1.4 数据处理

用SPSS 22.0软件进行统计分析；采用Excel 2016软件对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对云木香产量的影响

不同施肥处理的云木香鲜重产量结果见图1。不同施肥处理对云木香鲜重产量有显著的影响，各处理较CK均显著增产，幅度为41.83%~132.67%。各施肥处理的云木香鲜重产量在13472.59~31347.12 kg/hm2之间，其中，N3P2K2的云木香鲜重产量最高，为31347.12 kg/hm2，较CK显著提高了132.67%，其次，N2P2K2、N2P3K2、N2P2K0、N2P2K3的鲜重产量较高，分别较CK增加了125.00%、114.11%、111.39%、111.14%，N3P2K2与N2P2K2、N2P3K2、N2P2K0、N2P2K3、N0P2K2的鲜重产量差异不显著，与其他处理差异显著。

图1 不同施肥处理的云木香鲜重产量比较

不同施肥处理的云木香干重产量结果见图2。不同施肥处理对云木香干重产量均有显著影响，各处理均比CK显著增产，增产幅度在36.77%~132.48%之间。各施肥处理的云木香干重产量在4510.78~10486.61 kg/hm2之间，其中，N3P2K2的云木香干重产量最高，为10486.61 kg/hm2，较CK显著提高了132.48%，其次，N2P2K2、N2P3K2的干重产量较高，分别较CK显著增加了109.10%、101.33%，N3P2K2与N2P2K2、N2P3K2的干重产量差异不显著，与其他处理差异显著，CK的干重产量与其他处理的干重产量差异显著。

图2 不同施肥处理的云木香干重产量比较

2.2 氮、磷、钾肥缺肥分析

缺氮肥、磷肥、钾肥分析结果见表2。将试验中N0P0K0、N0P2K2、N2P0K2、N2P2K0、N2P2K2处理的鲜重产量筛选出来组成表2，即形成0水平、缺N、缺P、缺K和常规（水平2）。本研究的大田基础肥力处理（N0P0K0）的云木香鲜重产量为13605.98 kg/hm2，相对产量为47.89%，表明本试验的地肥力偏低，不施肥条件下减产率为52.11%，土壤供肥能力为47.89%。缺N、缺P、缺K等3个处理的相对产量分别为96.83%、73.94%和100.35%。由此可知，3种肥料对云木香产量的影响大小顺序为P肥＞N肥＞K肥。

表2 缺氮肥、磷肥、钾肥结果分析表

2.3 不同处理对云木香鲜重产量的效应和函数分析

2.3.1 一元、二元和三元二次肥料效应函数分析 肥料效应函数及显著性检验结果见表3。将N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2处理的鲜重产量结果挑出，用Excel 2010软件进行回归分析，得到氮肥单因素回归分析方程；将N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2处理的产量结果挑出，得到磷肥单因素回归分析方程；将N2P2K0、N2P2K1、N2P2K2、N2P2K3处理的产量结果挑出，得到钾肥单因素回归分析方程；将N0P2K2、N1P2K2、N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2、N3P2K2、N1P1K2处理的产量结果挑出，得到氮、磷肥二因素回归分析方程；将N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N2P2K0、N2P2K1、N2P2K3、N3P2K2、N1P2K1处理的产量结果挑出，得到氮、钾肥二因素回归分析方程；将N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2、N2P2K0、N2P2K1、N2P2K3、N2P1K1处理的产量结果挑出，得到磷、钾肥二因素回归分析方程；用模拟寻优的方法将试验结果按x1、x2、x3、x1x2、x1x3、x2x3、x12、x22、x32、y列整理，输入Excel 2003软件进行回归分析，得到氮、磷、钾三因素回归方程。本试验的一元、二元和三元二次肥料效应函数拟合结果。由表3可知，除K肥的一元二次函数R2值、NK的二元二次函数R2值较低，其他拟合函数R2均较高，但是F检验结果的P值都大于5%，P肥、NPK肥的P值接近5%，结果表现为该研究拟合方程的回归效果不显著，拟合失真，属于非典型肥料效应函数，故不适合用边际求导法计算出推荐施用肥量。据此分析，本研究结果不可用一元、二元、三元肥料效应函数模型得到可靠的推荐肥料施用量。

表3 肥料效应函数及显著性检验

2.3.2 云木香鲜重产量的频次分析 云木香鲜重产量的频次分析结果见表4。由于本研究拟合结果与典型三元二次肥料效应函数不相符，因此，采用产量频次分析法来确定适合的推荐肥量施用量［22-23］，结合本研究不同处理的云木香平均鲜重产量数据，以鲜重产量范围13472.59~31347.12 kg/hm2为统计区间，分别统计了N、P、K的4个施肥水平对应产量在统计区间内出现的次数，然后计算其次数、平均值、标准差、均数标准差、95%置信区间（表4）。氮（纯N）推荐施肥量95%置信区间的范围为223.91~316.09 kg/hm2，磷（纯P2O5）推荐施肥量 95%置信区间的范围为175.14~240.81 kg/hm2，钾（纯K2O）推荐施肥量95%置信区间的范围为70.97~111.31 kg/hm2。

表4 云木香产量的频次分析

2.4 不同施肥处理对云木香质量指标的影响

由表5可知，不同处理之间的木香烃内酯含量差异不显著。各施肥处理的木香烃内酯含量在1.50%~2.00%之间，木香烃内酯含量前3位是N2P0K2、N2P2K0、N2P2K3（N2P2K2），分别为2.00%、2.00%、1.90%，较不施肥处理有所增加，其他处理较不施肥处理增加得不明显，处理N2P1K2的木香烃内酯含量最低，为1.50%，其次是N2P3K2、N1P2K1，其木香烃内酯含量较低，均为1.60%。

表5 不同施肥处理对云木香质量指标的影响 %

不同处理之间的去氢木香内酯含量差异不显著。各施肥处理的去氢木香内酯含量在1.00%~1.60%之间，去氢木香内酯含量最高的处理为N2P0K2，为1.60%，较CK增加49.53%；N0P0K0、N2P2K0的去氢木香内酯含量较低，分别为1.07%、1.10%；N2P1K2最低，为1.00%。

不同处理之间的木香烃内酯+去氢木香内酯总量差异不显著。各施肥处理的木香烃内酯+去氢木香内酯总量在2.50%~3.60%之间，木香烃内酯+去氢木香内酯总量最高的处理是N2P0K2，为3.60%，较CK增加了20.00%，N0P2K2、N2P2K2、N2P2K3、N3P2K2、N1P1K2、N2P1K1的木香烃内酯+去氢木香内酯总量均为3.20%，以N2P1K2最低，为2.50%。

不同处理之间的云木香地下部根的挥发油含量的差异达极显著水平，以N2P0K2、N2P3K2处理最高，但两者之间的差异不显著，与其他处理之间的差异显著。各施肥处理的挥发油含量在0.59%~0.87%之间，前3位的是N2P0K2、N2P3K2、N2P2K1，分别为0.87%、0.80%、0.70%。N3P2K2和N2P2K2的挥发油含量分别为0.69%、0.62%。

3 小结与讨论

3.1 不同施肥处理对云木香产量的影响

本研究试验条件下，施肥能显著提高云木香鲜重和干重产量，3种肥料的配合施用能够最大限度地提高云木香产量，N3P2K2的云木香鲜重和干重产量最高，较不施肥处理分别显著增产132.67%、132.48%，其次是N2P2K2，其鲜重和干重产量均较高，分别较CK增产了125.00%和109.10%，不施肥处理N0P0K0的鲜重和干重产量均最低，最佳肥料配比处理为N3P2K2和N2P2K2，从降低肥料施用量、减少种植成本方面考虑，本试验条件下可选择处理N2P2K2。

肥料单因素对云木香鲜重产量的影响作用表现为：磷肥增产作用最明显，氮肥次之，钾肥最差。单因素肥料效应函数分析结果表明：氮、磷、钾肥料效应函数方程的P值均大于0.05，拟合方程回归均不显著。两因素交互效应的肥料效应分析结果表明：氮磷、氮钾、磷钾肥料效应函数方程的P值均大于0.05，拟合方程回归均不显著；三元二次肥料效应函数不典型，不能用边际求导法计算推荐施肥量。因此，本试验采用频率分析法，计算推荐施肥量，N、P的施用量与产量频率分析方法获得的推荐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还未见报道，因而未与其他研究结果进行比较。

综合云木香产量表现，最佳施肥处理为N3P2K2。经频次分析，推荐该地的施用氮肥223.91~316.09 kg/hm2，平均值为272.43 kg/hm2；磷肥175.14 ~240.81 kg/hm2，平均值为207.97 kg/hm2；钾肥70.97~111.31 kg/hm2，平均值为176.35 kg/hm2；肥料施用配比为1∶（0.55~1.08）∶（0.22~0.50），在该氮、磷、钾肥施用范围内，云木香鲜重产量有95%的概率达到13472.59~ 31347.12 kg/hm2。试验区域的土壤肥力水平有待于进一步研究。本研究提供的施肥量可以为生产施肥量提供参考，应根据具体情况进行调整。

3.2 不同施肥处理对云木香质量指标的影响

氮、磷、钾肥配施对木香烃内酯、去氢木香内酯、挥发油含量的影响无明显规律。木香烃内酯、去氢木香内酯、挥发油既是云木香药材质量的重要指标，也是云木香主要活性化学成分［24］。各处理的木香烃内酯+去氢木香内酯总含量均达2020年版《中国药典》的标准［2］，鲜重产量最高的N3P2K2和N2P2K2处理的木香烃内酯和去氢木香内酯含量均为3.20%，挥发油含量分别为0.69%、0.62%，是本研究中选择出较理想的2个处理。随着氮、磷、钾肥的用量增加，木香烃内酯、去氢木香内酯、挥发油含量的变化趋势不明显。此外，木香烃内酯、去氢木香内酯还受产地和初加工方法的影响，杨天梅等［25］研究了不同产地初加工方法对云木香的木香烃内酯、去氢木香内酯的影响，木香烃内酯+去氢木香内酯总含量在2.36%~3.56%之间，结果与本研究相差不大。此外，不同的产地、种植年限、采收时间对木香烃内酯、去氢木香内酯含量的影响也较大，云南丽江的云木香木香烃内酯和去氢木香内酯含量较高［8,11］。氮、磷、钾肥对这3个质量指标的影响机理还有待于进一步研究。

本研究结果可以为云南丽江地区云木香高效施肥提供理论参考，具有一定参考价值和实践意义。在云木香实际生产中，由于地理位置和地块土壤养分的不同，在种植前均应开展测土配方论证。