不同微量元素和土壤酸碱性对油樟叶1,8-桉叶油素含量的影响

唐敏,练东明,余英,景文祥,杨柴

宜宾林竹产业研究院,四川 宜宾 644000

油樟(Cinnamomum longepaniculatum)叶性状可能是影响1,8-桉叶油素产出的重要因素，而叶性状变化又与微量元素是密切相关的。微量元素（铁、锰、锌、硒等）在植物内含量很少，但各元素在维持植物正常的新陈代谢方面具有重要意义[1-2]。在农林业生产中施加微量元素已被广泛运用，如孙志刚等[3]对秃杉苗木施微量元素的研究中发现，喷施0.05% 的硫酸锌和0.05% 的硫酸锰，秃杉苗木生长最好，1 年生苗高达13.8 cm，2 年生苗高达 30.6 cm。高雪冬等[4]研究发现，中微肥施用能够提高大豆不同生育期的株高、干物质积累量和叶绿素含量,对大豆生产起到积极的促进作用。但是截至目前尚无油樟如何施加微量元素的研究报道。因此对一年生盆栽种植油樟进行不同微量元素、土壤酸碱性试验，旨在探索一种提高油樟叶1,8-桉叶油素含量的方法，以期为油樟定向施肥提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试油樟一年生种子苗采自四川省宜宾市观音镇。试验在四川云辰园林科技有限公司的智能温室内进行。采用盆栽实验方法，选取生长均匀、高度一致的种子苗种植于栽培盆中，每盆1 株。土壤类型红砂壤，每盆装土约5 kg。盆栽土中有效铁：9.42 mg·kg-1，有效锰：3.22 mg·kg-1，有效锌：0.41 mg·kg-1，硒：0.22 mg·kg-1，pH 值为7.4。

试剂：正己烷、无水硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸锰、硫酸锌、亚硒酸钠、硫酸、氢氧化钠、1,8-桉叶油素(均为分析纯，购自成都市科隆化工试剂厂)。

仪器：气相色谱仪(7820A 型，美国安捷伦公司)，苏泊尔多功能榨汁机(JS39D-250，浙江苏泊尔股份有限公司)，高速冷冻离心机(KDC-140HR，安徽中科中佳科学仪器有限公司)，超声波细胞粉碎机(LC-JY92-IIN，上海力辰仪器科技有限公司)。

1.2 试验设计

试验采用硫酸亚铁(A)、硫酸锰(B)、硫酸锌(C)、亚硒酸钠(D)和pH 值(E)五个因素，每个因素均设定为四个水平，按正交表 L16(45)进行试验，完全随机排列，共16 个处理，每个处理3 次重复，每次重复6 株，以1 号处理作为对照。试验因素设计见表1。首次喷施时间为2022 年1 月5 日，后续喷施时间为2022 年5 月份至7 月份每个月的5 日。根据栽培盆中土壤水分状况，每隔3—5 d 等量浇1.2 L 清水，以保证植株正常生长。

表1 实验因素设计表Tab.1 Design of experimental factors

1.3 试验方法

试验于8 月5 日结束处理，并于8 月初采集每一样株中下部各方向的较成熟叶片，当天将各个试验组叶片分开、擦净，称量其鲜重，并将数据整理保存。油樟叶片精油采用超声波法萃取[5]，1,8-桉叶油素含量采用气相色谱法检测，具体分析条件参照文献[6]。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2017 和SPSS 22.0 统计分析软件对试验数据进行方差分析和回归建模。

2 结果与分析

2.1 正交试验的结果分析

直接比较明确实际优处理：直接比较16 个处理的结果显示第2 个处理的1,8-桉叶油素含量最高，即直接比较的实际优处理是A1B2C2D2E2，其次是第12 个处理，A3B4C2D1E3。它们是经过试验的实际处理，结果较为可靠，可进一步在小范围内试验及应用。

优水平组合提出预测优处理：计算正交实验的数量结果，观察变化的趋势，找出更好的处理组合。求出各因素相同水平的试验反应变量指标和，将各因素最好的水平组合在一起，从而提出预测的优处理，以供进一步试验验证及下一步研究。由表2 可以看出，第一列因素A 的四个1,8-桉叶油素含量之和为41.42，而因素A 第一个水平的平均值为10.36，将五个因素影响最高的水平组合到一起，得预测的优处理A1B4C2D3E3，即最佳的处理路线：即喷施0.5%硫酸锰，0.1%硫酸锌，0.3%亚硒酸钠，pH 值为5.5，不施硫酸亚铁时的油樟叶中1,8-桉叶油素含量最高。

按照极差R 值大小排列出因素主次序如下表3。极差大说明此因素的不同水平产生的差异较大，是重要的因素。

表3 极差分析表Tab.3 Range analysis table

可以看出，五种因素的主次关系为：C＞B＞D＞A＞E。

2.2 方差分析

用Excel 分析数据得到如下的主效应图1。根据主效应图中各因素端点值差值得出影响的因素重要性依次是C＞B＞D＞A＞E。E 的线段很缓，说明此因素影响不显著，在做方差分析时，可以剔除该因素。

图1 主效应图Fig.1 Main effect diagram

表4 为正交实验方差分析表，用来分析各因素对1,8-桉叶油素含量影响的差异。由表4 可知，对油樟叶精油中1,8-桉叶油素含量的影响，硫酸锰(因素B)和硫酸锌(因素C)在P＜0.05 水平上对1,8-桉叶油素含量的影响均显著。硫酸亚铁(因素A)和亚硒酸钠(因素D)对1,8-桉叶油素含量的影响均不显著。

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

2.3 数学模型建立

利用硫酸锰和硫酸锌的施用量与1,8-桉叶油素含量进行回归方程拟合，建立数学模型。所得回归方程 为Y=9.578+0.670*X1-0.208*X2。式 中，Y 代 表1,8-桉叶油素含量(mg·g-1) ；X1代表硫酸锰施用量(%) ；X2代表硫酸锌施用量(%) ；根据回归方程求得1,8-桉叶油素含量的最高为9.581mg·g-1，与之相对应的每盆施用量为0.5%硫酸锰，不施加硫酸亚铁。

由表2 数据可看出: 处理4、8、12、16 的施肥施用量比较接近根据上述数学模型求得的最优施用量，且处理4、8、12、16 的1,8-桉叶油素含量均处于 16个处理组的上游水平。而处理 1、9 以及 13 的1,8-桉叶油素含量均较低，分别为7.30 mg·g-1、5.75 mg·g-1和9.15 mg·g-1，这 3 个处理组都缺施了硫酸锰，说明缺失锰元素将对1,8-桉叶油素的合成产生不良影响。

2.4 微量元素和土壤酸碱性施肥的优化

综合考虑各处理后油樟叶精油中1,8-桉叶油素含量情况，处理2 号1,8-桉叶油素含量最高，故对油樟最优的处理是2 号。对正交试验的结果分析其最优水平处理为A1B4C2D3E3，即喷施0.5%硫酸锰，0.1%硫酸锌，0.3%亚硒酸钠，pH 值为5.5，不施硫酸亚铁时油樟叶精油中1,8-桉叶油素含量最高。得出的最优处理A1B4C2D3E3，未出现在试验设计的各个组合中，与处理 12（A3B4C2D1E3）最为接近，同时处理12 也比较接近数学模型求得的最优施用量且处理12 条件下的1,8-桉叶油素含量在各处理中排第2。处理 12（A3B4C2D1E3）并未出现的原因可能是由于：(1)最优的水平处理仅考虑了铁锰锌硒和pH 五种因素的主效应，未考虑各因素之间的交互效应；(2)正交试验设计选用的是全面试验所有组合中部分具有代表性的组合，对其进行分析以反映全面试验的情况。

3 结论和讨论

正交试验对于探索配方施肥具有明显的优势。采用 L16(45)正交设计方法，开展了盆栽油樟铁锰锌硒和pH 施肥配方研究。五种因素对油樟叶精油中1,8-桉叶油素含量影响的主次顺序不同，表现为硫酸锌＞硫酸锰＞亚硒酸钠＞硫酸亚铁＞pH。硫酸锰和硫酸锌对1,8-桉叶油素含量的影响均显著，硫酸亚铁和亚硒酸钠对1,8-桉叶油素含量的影响均不显著。对油樟最优处理为A1B4C2D3E3，即喷施0.5%硫酸锰，0.1%硫酸锌，0.3%亚硒酸钠，pH 值为5.5，不施硫酸亚铁时油樟叶精油中1,8-桉叶油素含量最高。

有研究表明喷施硫酸锌和硫酸锰有利于秃杉苗木的生长，锌是合成生长素前体—色氨酸的必需元素，锰为形成叶绿素和维持叶绿素正常结构的必需元素[3]。锌、锰等微量元素对芳樟叶精油含量具有促生作用[7]。本试验结果显示硫酸锰和硫酸锌对1,8-桉叶油素含量的影响均显著，说明施锌促进了油樟体内生长素的合成，施锰促进了叶绿素的形成，进而影响油樟叶精油中1,8-桉叶油素含量，具体的作用机理有待进一步研究。

本试验结果是在理想试验条件的基础上得出的，由于在智能温室盆栽试验条件下的光照、水分、施肥量等环境因素和时间因素均由人为控制，试验条件比较稳定，所获得的试验结果仅仅是理论值。而在野外进行油樟的实际培育时，其环境因素变化大且极其复杂，因此在实际生产中若要获得最高的1,8-桉叶油素含量，其施肥配比应根据土壤情况以及林地坡位等环境因素进行综合考虑，并结合获得的最优施肥配比对油樟林地进行科学合理的施肥。