氮肥施用量和收获时间对不同残茬期艾蒿（Artemisia argyi H. Lév. & Vanio）产量和品质的影响

《Industrial Crops and Products》：Effects of nitrogen application rate and harvest time on yield and quality of Artemisia argyi H. Lév. & Vanio at different stubble periods

艾草多茬次种植中氮肥应用与收获时间对产量品质的影响研究。采用三茬次、四氮肥量（0-1g·pot?1）及三收获时间（68-82天）试验，分析叶产量及挥发油、黄酮类等质量指标。结果表明：首茬氮肥0.67g·pot?1（268kg·ha?1）结合75天收获最佳，二茬和三茬分别推荐相同氮肥量及75天收获时间，过量施肥会降低产量并影响品质。主成分分析显示，首茬以黄酮类为主，二茬挥发油，三茬以酚酸类为特征。该体系可提升各茬次产量及质量，为艾草种植提供技术支持。

　　在本研究中，我们探讨了对多茬收获的**艾草（Artemisia argyi）**进行氮肥施用和收获管理的方法，以提升其叶片的产量和品质。艾草作为一种重要的药用植物，广泛分布于亚洲、欧洲和美洲，具有超过2000年的药用历史。其主要药用部分为叶片，富含挥发油、绿原酸、黄酮类等活性成分，具有抗氧化、抗炎、抗菌、镇痛和抗癌等多种药理作用。近年来，随着艾草人工种植技术的逐步发展，氮肥施用和适时收获成为提高其产量和品质的关键因素。然而，目前的研究主要集中在第一茬艾草的氮肥施用和收获时间上，对于第二、第三茬艾草的响应机制缺乏系统性分析。因此，本研究通过设置不同茬次的氮肥施用速率和收获时间，分析其对艾草叶片产量和品质的影响，旨在为艾草的多茬种植提供科学依据和技术支持。

### 研究背景与意义

艾草作为传统中药材，其叶片在药用价值方面具有重要地位。研究其在不同茬次中的氮肥施用和收获时间对提高产量和品质至关重要。氮元素是植物生长所需的主要营养成分之一，其施用频率在植物栽培中尤为突出。适量施用氮肥可以促进艾草的生长发育，增强其抗逆性，同时对植物与植食性昆虫及天敌之间的生态关系产生影响，进而影响药材种植的生态效果。然而，过度施用氮肥可能导致资源浪费、环境污染和土壤退化等问题。因此，如何在不同茬次中科学合理地选择氮肥施用速率和收获时间，成为提升艾草种植效益的关键。

在实际生产中，艾草通常在多个茬次中进行收割，这与单一茬次的研究结果存在显著差异。本研究首次系统分析了不同茬次中氮肥施用和收获时间对艾草产量和品质的影响，旨在填补这一研究空白，为多茬种植的艾草提供科学依据。此外，研究还涉及了氮肥对不同药材成分（如挥发油、绿原酸、黄酮类）的影响，以及氮肥施用对后续茬次的间接作用，为优化艾草种植体系提供了理论支持。

### 研究方法与实验设计

本研究采用盆栽实验的方式，选取了“LY”这一优良种质资源作为实验材料，设置了三个茬次（第一茬、第二茬、第三茬）以及不同的氮肥施用速率（0、0.32、0.67、1 g·盆?1）和收获时间（15、45、68、75、82天），共进行了12种第一茬处理、15种第二茬处理和21种第三茬处理。实验过程中，每种处理均对艾草的干物质积累、氮素吸收、挥发油含量、绿原酸和黄酮类成分等指标进行了系统分析。

在实验设计中，第一茬艾草的收获时间分别设定在第六真叶期后的68天、75天和82天。第二茬的收获时间则设定在植株高度达到80厘米时，第三茬则设定在植株生长60天后。每种处理下，艾草的氮肥施用和收获时间对产量和品质的影响被逐一评估。此外，为了更全面地了解氮肥对艾草叶片品质的综合影响，还采用了主成分分析法对各项指标进行综合评分，从而识别出最优的氮肥施用和收获时间组合。

### 研究结果与分析

#### 产量与干物质分布

实验结果显示，不同茬次的艾草叶片产量存在显著差异，其中第一茬产量最高，第二茬次之，第三茬最低。这表明随着茬次的增加，艾草的生长势逐渐减弱，可能与植株的生理状态和环境因素有关。在第一茬中，氮肥施用速率的增加显著提升了叶片产量，但氮肥施用过量（如1 g·盆?1）反而会导致产量下降，这说明氮肥施用存在一个最佳范围。第二茬和第三茬的产量虽然不如第一茬，但适当的氮肥施用仍能显著提升产量。值得注意的是，氮肥施用速率与收获时间之间存在交互作用，例如在第二茬中，75天时的0.67 g·盆?1氮肥处理获得了最高的产量，而在第三茬中，75天时的0.32 g·盆?1氮肥处理则表现出最佳的产量效果。

在干物质分布方面，第一茬艾草的叶片干物质比例随着生长时间的延长而逐渐降低，而茎干的比例则逐渐增加。这种变化趋势在第二茬和第三茬中也有所体现，但整体上叶片的干物质比例仍高于茎干。这表明，氮肥的施用对叶片的干物质积累有重要影响，而茎干则主要受生长阶段的控制。

#### 品质变化与主成分分析

在品质方面，不同茬次的艾草叶片表现出不同的特征。第一茬叶片的总体品质最佳，其次为第二茬，第三茬则在某些特定成分（如绿原酸、新绿原酸和隐绿原酸）的含量上表现更优。这说明不同茬次的艾草在化学成分上存在差异，且氮肥施用对品质的提升具有一定的影响。

主成分分析结果进一步揭示了氮肥施用与收获时间对艾草品质的综合影响。在第一茬中，主成分分析提取了四个主成分，其累积贡献率达到了88.493%，其中第一主成分主要反映了八种黄酮类和酚酸类成分的含量，而第二至第四主成分则与艾草的药用成分（如艾绒产出率和挥发油含量）密切相关。第二茬的主成分分析结果显示，第一和第二主成分对黄酮类和酚酸类成分的贡献较大，而第三和第四主成分则与艾绒产出率和挥发油含量相关。第三茬的主成分分析结果与第一茬相似，说明其在某些成分上的表现与第一茬存在一定的相似性。

此外，综合评分结果显示，第一茬中，T(0.67)处理在75天时获得了最高的品质评分，而T(1)处理则在多个采样点的评分最低。这表明，氮肥施用的适宜速率对于提升艾草叶片品质具有重要作用。第二茬中，T(0.67?+0.67)处理在75天时获得了最高的综合评分，而T(1?+1)处理的评分最低。第三茬中，T(0.32?+0.32?+0.32)处理在75天时综合评分最高，而T(0.67?+0?+0.67)处理则评分最低。这些结果表明，氮肥施用和收获时间的优化对不同茬次的艾草品质具有显著影响。

#### 氮素积累与分布

在氮素积累方面，不同茬次的氮肥施用和收获时间对叶片和茎干的氮素含量产生不同影响。第一茬中，T(0.67)处理在68天时获得了最高的叶片氮素积累（LNA），而T(1)处理在75天时的氮素积累略高于T(0.67)处理。第二茬中，T(0.32?+0.32)处理在82天时获得了最高的氮素积累，而T(1?+1)处理的氮素积累则较低。第三茬中，T(0.32?+0.32?+0.32)处理在75天时的氮素积累最高，而T(1?+1?+1)处理的氮素积累最低。这表明，氮肥的施用在不同茬次中具有不同的效果，且氮肥施用过量可能导致氮素积累不足，从而影响叶片的生长和品质。

在氮素分布方面，不同茬次的氮素分布比例也存在差异。第一茬中，氮素主要分布在叶片中，而在第二茬和第三茬中，氮素的分布比例逐渐降低，茎干中的氮素比例增加。这可能与不同茬次的植株生长阶段和氮肥的吸收利用效率有关。此外，氮肥施用对氮素利用效率（如氮素部分因子生产力NPFP、氮素农艺效率NAE和氮素生物效率NBE）也有显著影响。第一茬中，T(0.67)处理的氮素利用效率最高，而T(1)处理的氮素利用效率最低。第二茬中，T(0.32?+0.32)处理的氮素利用效率最高，而T(1?+1)处理则表现出较低的氮素利用效率。第三茬中，T(0.32?+0.32?+0.32)处理的氮素利用效率最高，而T(1?+1?+1)处理则最低。这些结果表明，氮肥施用和收获时间的优化对于提升氮素利用效率具有重要意义。

### 研究结论

本研究通过系统分析不同茬次的氮肥施用和收获时间对艾草叶片产量和品质的影响，得出以下结论：

1. **氮肥施用与收获时间的优化**：在不同茬次中，适宜的氮肥施用速率和收获时间可以显著提升艾草叶片的产量和品质。例如，在第一茬中，0.67 g·盆?1（268 kg·ha?1）的氮肥施用和75天的收获时间可以获得最佳的产量和品质效果；在第二茬中，0.67 g·盆?1的氮肥施用和75天的收获时间是最佳选择；而在第三茬中，0.32 g·盆?1的氮肥施用和75天的收获时间则表现出较高的产量和品质。

2. **氮肥施用过量的风险**：氮肥施用过量可能导致艾草叶片产量下降，同时影响其品质。例如，T(1)处理在第一茬中虽然提升了叶片的氮素积累，但并未显著提升产量和品质，反而可能对植物产生负面影响。

3. **氮素利用效率的提升**：通过优化氮肥施用和收获时间，可以有效提升艾草的氮素利用效率。在第一茬中，T(0.67)处理的氮素利用效率最高，而在第二茬和第三茬中，T(0.32?+0.32)和T(0.32?+0.32?+0.32)处理的氮素利用效率也较高。这表明，氮肥施用的合理分配和适时收获是提升氮素利用效率的关键。

4. **多茬种植的科学性**：艾草在实际生产中通常进行多茬种植，因此，对多茬种植条件下氮肥施用和收获时间的优化具有重要的实际意义。本研究的结果表明，不同茬次的氮肥施用和收获时间需要根据其生长特性和环境条件进行调整，以实现最佳的产量和品质。

### 研究意义与展望

本研究不仅为艾草的多茬种植提供了科学依据，还为其他药用植物的氮肥施用和收获管理提供了参考。通过合理调整氮肥施用速率和收获时间，可以有效提升艾草的产量和品质，同时减少氮肥的浪费和环境污染。此外，研究还发现，氮肥施用和收获时间对后续茬次的产量和品质具有显著影响，这表明，多茬种植中需要综合考虑各茬次之间的相互作用。

然而，本研究的局限性在于，实验仅在盆栽条件下进行，未涉及田间实际种植环境。未来的研究可以进一步在田间进行多茬种植实验，以验证本研究结果的适用性和稳定性。此外，研究还可以拓展至其他药用植物，探讨氮肥施用和收获时间对不同植物的综合影响，为中药材的可持续发展提供更全面的理论支持和技术方案。