不同施氮水平對砂培小茴香生長及精油含量與組分的影響

張宇鵬，潘春香，謝永聰

（韶關學院 英東農業科學與工程學院， 廣東 韶關 512005）

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不同施氮水平對砂培小茴香生長及精油含量與組分的影響

張宇鵬，潘春香*，謝永聰

（韶關學院 英東農業科學與工程學院， 廣東 韶關 512005）

摘要：以內蒙古小茴香為材料，采用砂培法，以NH4NO3為氮肥，設計0 mmol·L-1（CK）、30 mmol·L-1、60 mmol·L-1、90 mmol·L-1和120 mmol·L-1五個施氮水平，探討不同施氮水平對小茴香植株生長、葉綠素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量、全氮含量以及精油含量和組分的影響.結果表明：60 mM和30 mM處理小茴香株高達到35.2±4.74 cm和34.1±1.76 cm，分別極顯著較對照高26.62%和22.66%；施用氮肥后葉片葉綠素含量最高的是60 mM處理，是對照的2倍.不同施氮水平對小茴香的地上部 生物量影響顯著，施氮量30～90 mM隨氮濃度的增加，小茴香地上部干重較對照分別高0.85%、3.40%和37.44%.可溶性蛋白質含量隨施氮量的增加而增加，但對精油提取量影響不大.施用不同水平的氮肥主要影響小茴香精油中檸檬烯和α-萜品烯的相對含量，且90 mM處理效果最好.主成分反式茴香腦含量也以90 mM處理值最高，但各處理之間差異不顯著.

關鍵詞：小茴香；施氮水平；精油含量；精油成分

小茴香（Foeniculumvulgare Mill.）又名茴香、香絲菜、谷茴香，為傘形科一年生草本植物，作為一種多用途芳香植物，國內常用作調味品、中藥、蔬菜等，而國際上常將其用作提取精油.茴香精油作為植物次生代謝產物，廣泛應用于醫藥、化妝品和食品添加劑.與原產地相比，中國茴香存在精油含量低、品質不高等問題，這一現狀嚴重制約中國茴香籽和茴香精油的出口［1-2］.研究結果表明增加氮的施用量可以增加甘菊（Chamomilla recutita L.）、百里香（Thymus mongolicus Ronn.）精油的含量［3-4］，砂培方式下施氮水平對小茴香精油含量和成分影響的研究鮮有報道.

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于廣東省韶關市湞江區韶關學院英東農業科學與工程學院實驗基地溫室大盆內進行.地理位置為北緯24°46′、東經113°39′，海拔為110.4 m，氣候條件為中亞熱帶濕潤型季風氣候，全年平均氣溫為18.8℃，年降水量1 400 mm，年平均日照1 925 h.

1.2 試驗材料

供試材料為內蒙古小茴香，產地為內蒙古自治區呼和浩特市托克托縣.

1.3 試驗方法

本試驗采用砂培盆栽栽培.選取籽粒飽滿，大小均一的茴香種子催芽后育苗，待幼苗長至2葉1心時選取長勢均勻的幼苗移栽到直徑約15 cm塑料盆中進行砂培，每盆5株，待試驗苗株高約20 cm時進行處理.以Ca（H2PO4）2·H2O（0.3g·盆-1），K2S04（0.3 g·盆-1）、MgS04·7H2O （0.2 g·盆-1）作基肥，根據氮肥施用濃度共設5個處理，即0 mmol·L-1（CK）、30 mmol·L-1、60 mmol·L-1、90 mmol·L-1和120 mmol·L-1，每處理14盆，每次每盆施處理液150 ml，每隔3 d處理一次，共處理5次，15 d后進行各項指標測定及精油提取.

每處理隨機取樣5株，測定株高、葉片數，并進行地上部鮮重和干重、地下部鮮重和干重、干物率的測定；葉綠素含量的測定采用比色法［5］，可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法［6］，可溶性蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍G-250法［7］，全氮含量的測定采用微量凱氏定氮法［8］.

精油采用同時蒸餾萃取法提取，具體步驟為：取整株茴香苗剪碎且混勻，稱取約100 g（其中地上部約80 g+地下部約20 g）置于1 000 mL圓底燒瓶，加500 mL蒸餾水，蒸餾3 h，在蒸餾時利用裝有2 mL正己烷（色譜純）的接受管萃取，利用正己烷溶液體積增加量計算精油的提取量，蒸餾結束回收正己烷溶液，盡量除去水分，精油正己烷溶液用小試管封裝，于-20℃下保存待測.取茴香精油正己烷溶液1 uL稀釋至10 uL，進行GC/MS分析（Thermo Finnigan，型號Trace GC-2000/DSQ），精油成分定性在參考前人研究的基礎上計算成分保留系數，同時結合NIST（2002）標準普庫進行鑒定，使用色譜峰面積歸一法確定精油成分的相對含量，每個樣品3次重復.

1.4 統計分析

采用Excel和SPSS軟件對數據進行分析.

2 結果與分析

2.1 不同施氮水平對小茴香生長的影響

表1結果表明，除120 mM處理隨施氮量的增加茴香株高較對照顯著增加，其中60 mM和30 mM處理株高達到35.2±4.74 cm和34.1±1.76 cm，分別極顯著較對照高26.62%和22.66%，90 mM處理也顯著高于對照10.43%.葉片數0～90 mM處理相差不大，但120 mM處理顯著低于其他處理.施用氮肥后葉片葉綠素含量均極顯著高于對照，其中最高的是60 mM處理，為0.12±0.01 mg.g-1，是對照的2倍；其次是30 mM處理，是對照的1.67倍.隨施氮量增加小茴香全氮含量極顯著增加，但90 mM處理與120 mM處理差異不顯著.可見30 ～90 mM施氮水平有利于小茴香的生長.

表1 不同施氮水平下小茴香生長的變化

2.2 不同施氮水平對小茴香生物量的影響

表2結果表明，不同施氮水平對小茴香的地上部生物量影響顯著，施氮量30～90 mM隨氮濃度的增加，小茴香地上部鮮重分別較對照高10.34%、13.85%和47.48%；地上部干重較對照也分別高0.85%、3.40%和37.44%；但120 mM處理均顯著低于對照，地上部各處理干物率差異不顯著.施氮處理地下部鮮重、干重均高于對照，最大的是60 mM處理，分別為3.41±0.52 g.plant-1和0.34±0.07 g.plant-1，分別是對照的1.71倍和1.62倍，其次是90 mM處理和30 mM處理；各處理地下部干物率相差不大.這說明60～90 mM施氮水平有利于提高小茴香生物量.

表2 不同施氮水平對小茴香生物量的變化

2.3 不同施氮水平對小茴香品質的影響

表3結果可知，不同施氮水平下小茴香的可溶性糖含量最高的是對照（CK），為14.53±1.99 mg.g-1，30～120 mM處理可溶性糖含量分別是對照的68.13%、67.93%、68.34%和78.53%；可溶性蛋白質含量隨施氮量的增加而增加，施氮處理可溶性蛋白質含量分別較對照（11.55±2.20 mg.g-1）高3.72%、26.32%、42.16%和63.38%；精油提取量以60 mM處理最多，為2.0 mL，其他四個處理均為1.9 mL.可見施氮能夠提高小茴香可溶性蛋白質含量，但對精油提取量影響不大.

表3 不同施氮水平對小茴香品質的影響

2.4 不同施氮水平對小茴香精油含量與組分的影響

對各處理小茴香精油成分進行定性分析，共鑒定出18種成分，各成分相對含量根據峰面積歸一法計算.表4結果表明，已鑒定成分的精油占總峰面積最多的是90 mM處理（49.46 %），其次是CK處理（43.71 %）和120 mM處理（42.64%），最少的是30 mM處理（34.22%），可見90 mM施氮水平能夠提高小茴香精油相對含量.

小茴香精油主要成分反式茴香腦的相對含量在16.45%～23.12%之間，90 ～120 mM施氮水平反式茴香腦的相對含量高于對照，但各處理間差異不顯著；檸檬烯的相對含量在4.86%～11.39%之間，其中90 mM處理相對含量極顯著高于其他處理；萜品油烯相對含量各處理間相差不大；α-萜品烯相對含量最多的是90 mM處理，為2.99%，顯著高于對照（2.69%）0.3個百分點，其他處理間相差不大；蒔蘿芹菜腦相對含量最多的是120 mM處理，其次是90 mM處理，分別較對照（1.61%）高2.07和0.86個百分點.小茴香精油含量相對較低的成分中，30 mM處理α-蒎烯相對含量為0.72%，極顯著高于其他處理，而α-水芹烯和3，4-二甲基-2，4，6-辛三烯相對含量最高的為60 mM處理；施氮處理茴香酮相對含量和葑醇乙酸酯相對含量均極顯著低于對照（0.63%），且隨施氮水平增加萜品-4-醇 Terpin-4-ol相對含量亦有逐步降低的趨勢；其他成分各處理間相差不大.可見，施用不同水平的氮肥主要影響小茴香精油中檸檬烯和α-萜品烯的相對含量，且90 mM處理效果最好.

表4 不同施氮水平對小茴香精油含量與成分的影響

3 結論與討論

氮是植物生長發育必需的營養元素之一，缺氮植物生長受抑不利于生物量的累積［9］.氮肥在小茴香生產中起著極其重要的作用，施氮肥能提高小茴香產量，產量明顯高于不施，但當氮肥施用量超過一定范圍時，隨著氮肥施用量的增加反而不利于小茴香生長［10］.本研究中，30～90 mM施氮水平小茴香株高顯著提高，葉綠素含量、全氮含量及地上部干重也顯著增加，有利于小茴香的生長，但120 mM處理抑制了小茴香的生長，這與前人研究相同.

施肥量、施肥方式、氮源、礦質離子濃度等對茴香精油成分的相對含量具有一定影響，增加施氮量促使茴香精油中苯丙烷類化合物含量和單萜類化合物含量增加，施用硫酸銨和硝酸銨使反式茴香腦相對含量增加19%［11-12］.何金明等研究了深液流水培模式下不同氮濃度對小茴香精油含量和組分的影響，結果表明隨著氮濃度的升高小茴香單株精油產量均表現為先不斷增高后降低的規律，精油主要成分是反式-茴香腦（63.89%～79.28%）、檸檬烯（5.65%～18.28%）和蒔蘿芹菜腦（2.26%～12.61%）等［13］.本研究結果表明，砂培模式下，施氮處理30～120 mM處理小茴香精油含量也呈現出先增加后降低的趨勢，但僅有90 mM處理精油含量高于不施氮對照處理；精油主要成分為反式茴香腦（16.45%～23.12%）、檸檬烯（4.86%～11.39%）、萜品油烯（4.28%～5.01%）以及α-萜品烯（0.80%～2.99%），主要成分有不同且含量均較水培模式低；這說明不同栽培模式氮素對小茴香精油含量與組分影響不同.

綜上所述，30～90 mM施氮水平能夠促進砂培小茴香的生長發育，且90 mM施氮水平能提高砂培小茴香主成分反式茴香腦和檸檬烯含量.

參考文獻：

［1］ 何金明，王羽梅，卓麗環，等.茴香精油含量和質量影響因素的研究進展［J］.園藝學報， 2005，32（2）：348-351.

［2］ 何金明，肖艷輝.我國茴香產業中存在問題及對策［J］.中國調味品，2006（1）：82-84.

［3］ Letchamo W. Nitrogen application affects yield and content of the active substances incamomile genotypes［M］. In： J. Janick and J.E. Simon （eds.）， New crops. Wiley， 1993：636-639.

［4］ Baranauskiene R.New Crops Potential of Queensland-grown Geranium （Pelargonium hybrid） forEssential Oil［J］.Agric Food Chem，2003，17（26）：7751，7758.

［5］ 李合生，孫群，趙世杰.植物生理生化實驗原理和技術［M］.北京：高等教育出版社， 2000：172-174.

［6］ 郝再彬，蒼晶，徐仲.植物生理實驗［M］.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2004：46-49.

［7］ 中國科學院上海植物生理研究所，上海市植物生學會.現代植物生理學實驗指南［M］.北京：科學出版社，1999：133-134.

［8］ 中國土壤學會農業專業委員會編.土壤農業化學常規分析方法［M］.北京：科學出版社， 1983：272-273.

［9］ 陳紅波. 氮、磷、鉀對茴香精油含量和成分的影響研究［D］.呼和浩特：內蒙古農工業大學，2006.

［10］ 高鴻飛，鄭維平，鄭海明.小茴香不同施氮量試驗初報［J］.寧夏農林科技，2010（1）：29-30.

［11］ Khan M M A， Azam Z M， Samiullah S. Changes in the essential oil constituents of fennel （Foeniculum vulgare） as infl uenced by soil and foliar levels of N and P［J］.Canadian Journal of Plant Science， 1999， 79（4）： 587-591.

［12］ Mordy A A A. Fennel swollen base yield and quality as affected by variety and source of nitrogen fertilizer［J］.Scientia Horticulturae，2001（88）： 191-202.

［13］ 何金明，肖艷輝，王羽梅，等.不同氮濃度對茴香植株生長發育、精油含量和組分的影響［J］.中國農業科學， 2012，45（20）：4224-4232.

（責任編輯：邵曉軍）

中圖分類號：S311

文獻標識碼：A

文章編號：1007-5348（2016）02-0046-05

［收稿日期］2015-12-28

［基金項目］國家自然科學基金項目（31070287）.

［作者簡介］張宇鵬（1989-），男，山西忻州人，韶關學院英東農業科學與工程學院助教，碩士；研究方向：植物栽培.*通訊作者.

The Effect of Different Nitrogen Concentrations on Sand Culture Fennel Plant Growth，Essential Oil Contents and Components

ZHANG Yu-peng， PAN Chun-xiang， XIE Yong-cong
（Yingdong College of Agricultural Science and Engineering， Shaoguan University， Shaoguan 512005，Guangdong，China ）

Abstract:The study took fennel of Inner Mongolia of China as materials， and NH4NO3as nitrogenous fertilizer，designing 5 different nitrogen application levels （0 mmol·L-1（CK）30 mmol·L-1、60 mmol·L-1、90 mmol·L-1and 120 mmol·L-1respectively）. Basing on sand culture method， it explored the effects of different nitrogen levels on the fennel growth， chlorophyll content， soluble sugar content， soluble protein content， total nitrogen content and essential oil contents and components. The results showed: the plant height of fennel with 60 mM and 30 mM nitrogen applying treatments were 35.2±4.74 cm and 34.1±1.76 respectively， more higher than no nitrogen treatment （26.62% and 22.66% respectively） and reached an extremely significant difference. After fertilizing nitrogen， the chlorophyll content of leaves of fennel with 60 mM nitrogen applying treatment was the largest and two times to that of the contrast group. Different nitrogen application levels on fennel led to remarkable differences， with the increasing concentrations of nitrogen from 30 to 90 mM， dry matter weight of shoot of fennel were higher than contrast（0.85%、3.40% and 37.44% respectively）. Besides， there was more nitrogen applying， while there would be more soluble protein content， but there was little effect on essential oil. The effects of different nitrogen applications on essential oil of fennel mainly affects the relative content between limonene and α-terpinene， and the best treatment is 90 mM. The highest contents of （E）-anethole is treatment 90mM， but the difference is not significant with other treatments.

Key words:fennel； nitrogen application levels； essential oils contents； essential oils components