通过间作体系与微生物肥料提高罗勒精油产量和品质的生态调控机制研究

【字体: 时间:2026年02月11日 来源:Scientific Reports 3.9

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  本研究针对罗勒精油生产中的资源效率与品质提升问题,通过两年田间试验探究了间作模式与微生物肥料(AMF/PGPR)的协同效应。结果表明2B:2F间作配施50%化肥+生物肥可显著提升土地当量比(LERT=1.99)及精油主要活性成分(甲基黑椒酚53.7%),为可持续芳香植物生产提供了优化方案。

  
在可持续农业日益受到重视的背景下,如何减少化学肥料使用同时提升药用植物产量与品质成为关键课题。罗勒(Ocimum basilicum L.)作为重要精油植物,其传统单作模式常面临资源利用效率低、活性成分波动大等问题。而胡芦巴(Trigonella foenum-graecum L.)的化感作用与生态位互补特性,为通过间作系统优化生产提供了新思路。
本研究通过两年田间试验(2021-2022年,伊朗西阿塞拜疆),系统评估了不同间作比例与肥料组合对罗勒生长特性、精油产量及化学成分的影响。试验采用三重复随机区组设计,重点比较了单作、替代式间作(2B:2F、4B:2F、5B:3F)和添加式间作(100B:50F)模式,结合化学肥料(RDF)、减量化肥+生物肥料(50% RDF+AMF+PGPR)及纯生物肥料(AMF+PGPR)三种处理。
关键技术方法
研究采用田间生态学方法,通过测定株高、干物质产量等农艺性状,结合水蒸气蒸馏法提取精油,利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析甲基黑椒酚、甲基丁香酚等主要成分,并运用主成分分析(PCA)和土地当量比(LER)模型评估系统效益。
生长特性与精油产量
株高优化:2B:2F间作配施50% RDF+Bio处理使罗勒株高达50.39 cm,显著高于单作
干物质积累:5B:3F模式在RDF与50% RDF+Bio处理下获得最高干草产量
精油产出:单作罗勒(0.85 g m?2)与5B:3F间作(0.72 g m?2)在50% RDF+Bio处理下精油产量最高
精油成分调控
甲基黑椒酚:2B:2F+Bio处理含量达53.7%,间作与微生物肥料存在显著互作
甲基丁香酚:4B:2F+50% RDF+Bio处理获得峰值,不同组分对调控因子响应各异
化学多样性:β-石竹烯和1,8-桉叶素等次要成分比例随处理组合动态变化
系统效益评估
所有间作处理的LERT均大于1.0,其中2B:2F+50% RDF+Bio组合LERT=1.99,表明单位土地产量等效于单作系统的1.99倍。PCA进一步验证了间作与微生物肥料对精油化学轮廓的协同塑造作用。
结论与意义
本研究首次明确了罗勒-胡芦巴间作系统与AMF/PGPR联合应用的协同增效机制。2B:2F配施50%化肥+生物肥的方案不仅能减少化学肥料用量50%,还可通过生态位互补与微生物互作提升资源利用效率,同步优化精油产量与品质。该模式为芳香植物生态种植提供了可复制的技术范式,发表于《Scientific Reports》的研究成果对推进地中海气候区可持续农业实践具有重要参考价值。
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