全 文 ：第 20卷　第 4期
2002年 12月
上海交通大学学报 (农业科学版 )
JOU RN AL O F SHANGHAI JIAO TONG UN IV ERS ITY( AGRICUL T URAL SCIEN CE)
Vo l. 20 No. 4
Dec. 2002
文章编号: 1000-193X( 2002) 04-0302-05
不同营养液栽培对甜罗勒的生长及精油含量的影响
姚　雷 1 ,毕　磊 2
( 1.上海交通大学 农业与生物学院 ,上海 201101;
2.新疆芳香植物科技开发有限公司 ,乌鲁木齐 830000)
摘　要: 本实验的目的是探索最佳营养液配方以此为根据提高甜罗勒 (Ocimum basilicum L. )精油含有率和改善精油组分。
在以前的研究积累 ,并参照国际通用配方 Hoag land基础上设计了新的配方 (下称自制配方 )。自制配方与 Hoagland配方的
主要区别为: 自制配方中大量元素的 H2 PO4-和 SO42-离子浓度分别为 Hoagland配方的 4倍和 2倍 ; NO3-的浓度降低了 8
mg / L,且营养液中不使用 NH4+ 。实验结果显示: Hoag land配方对生物量的增加 ,以及营养成分的增加有显著的促进作用 ,
但自制配方在不显著降低生物量和保证基本营养成分的基础上 ,明显地提高了精油的含有率 ,而且 ,使精油的组分优化。
关键词: 甜罗勒 ;营养液配方 ;精油含量 ;营养成分
中图分类号: Q949. 97　　　　文献标识码: A
Effect on the growth and essential oil content of sweet basil
with different nutrition media treatments
Y AO Lei1 ,B I Lei2
( 1. School of Ag riculture and Bio log y, Shanghai Jiao tong Univ er sity , Shanghai 201101; 2. X injiang
Aromatic plant science and tech no lo gy development company , Ltd. U rumqi 830000, China)
Abstract: The purpose o f the studies tries to find a optima l nutritio n media to incr ea se the content and improve the compo-
nents o f essential oil o f Sw eet Ba sil (Ocimum basilicum L. ) . In nutrition media o f Hoag land and Yao s we re used in four
differ ent trea tments, and every trea tment g roup we re repeated four times. T reatm ent 1: Hoag land& Anon s nutritio n me-
dia; T rea tment 2: 50% concentra tion o f trea tment 1; T r ea tment 3: Yao s nutritio n media; T reatment 4: 50% concentra-
tion of t reatment3. Com paring w ith Hoag land s, the propo r tion o f H2 PO4- and SO42- in Yao s w as 4 times and 2 times more
than Hoag land s respectiv ely; Th e propor tion o f NO3- w as reduced 8 mg /L than that of Hoag land s and no N H4+ in Yao s.
The results show ed tha t: th e fresh w eigh t and dry w eigh t in tr eatment 1 was higher than tho se of o ther trea tments. But
the essential oil in tr ea tment 3 was higher than tho se of o ther tr ea tments mo reover the essential oil components in t reat-
ment 3 w as improved.
Key words: swee t basil; nutrition media; essential oil contents; composition nutrient
罗勒 (Ocimum basilicum L. ) , 英文名: Larg e sw eet basil , 高度为 60-70 cm , 唇形科罗勒属直立一年
生草本 ,全草有强烈香味 ,穗状轮散花序 ,开白色小花。原产以印度为中心的热带亚洲 ,现广泛分布于热带
的各个地方 ,其精油中含有 1, 8-桉叶油素、甲基丁子香酚、芳樟醇、罗勒烯、柠檬醛等成分 ,多用于香料开
发利用 ,同时也用于芳香蔬菜或调味料。
收稿日期: 2002-01-28;修稿日期: 2002-06-29
基金项目:上海市教委曙光计划项目 ( 99 SG48)
作者简介:姚　雷 ( 1963- ) ,女 ,上海人 ,博士 ,研究方向:芳香植物栽培与加工利用 .
将罗勒作为叶类蔬菜的栽培 ,大多采用著名的 Hoag land and Arnon配方 ,但提高精油含有率 ,改善精
油组分的营养液配方尚在探讨中。 Ohgi和 Akio用系统变量法 [5 ]对营养液中的阴离子和阳离子进行变量
处理 ,寻找最佳的营养液配方 ,取得了初步进展。Ohgi [4 ]在 1994年对紫苏进行了提高营养液中阳离子比例
的实验 ,结果精油含有率没有大的提高。据另一份 Akio Yamamo to的报告 [1 ] , Ca+ 、 K+ 、 Mg2+ 离子的变量
处理对甜罗勒精油含有率没有大的影响。本实验的自制配方将这 3种阳离子与 Hog land配方保持一致。同
时 Ohgi和 Akio Yamamoto分别设置了高浓度的 SO42-营养液和 H2 PO4-营养液。结果紫苏和甜罗勒的精油
含有率都有所提高。 N ykanen I.通过增施磷肥提高了罗勒的精油含有率 [3 ]; CEYLAN由于增施 N肥而降
低百里香的精油品质 [8 ]。因此本实验尝试在一个配方中同时提高 SO42-和 H2 PO4-这 2种阴离子的比例 ,降
低 NO3 -的比例 ,来观察对精油含有率的影响。 由于 Ichimura在 1994年使用 Hoag land and Arnon配
方 [7, 9 ] ,设置了 4个等级的浓度 ,浓度最高的处理区的精油含有率最高 ,而且优化了精油组分。因此 ,在本实
验中除了设置了 2种阴离子比例变化因素以外 ,还设置了浓度梯度变化因素。
1　材料与方法
1. 1　植物材料
实验材料用的罗勒 (Ocimum basilicum L. )。 种子来源于日本 SAKAT ANO TAN E株式会社。
1. 2　营养液配方
本实验设置了 4个处理区 ,每个处理区设 4个重复。处理 1采用 Hoagland配方 ,处理 2的浓度是处理
1的 50% ;处理 3为自制配方 ,处理 4的浓度为处理 3的 50% 。各处理中的离子种类及其所占比例见表 1。
表 1　各配方中离子种类及比例
Table 1　 Ion composition and proport ion in dif ferent treatment group
Treatment
Ion
NO3- N H4+ H2PO4- SO42- Ca2+ K+ Mg2+
To tal concentration
me /L
1 me /l 28 2 2 4 16 12 8 72
% 39 2. 8 2. 8 5. 6 22. 0 16. 7 11. 1
2 me /l 14 1 1 2 8 6 4 36
% 39 2. 8 2. 8 5. 6 22. 0 16. 7 11. 1
3 me /l 20 8 8 16 12 8 72
% 27. 8 11. 1 11. 1 22. 2 16. 7 11. 1
4 me /l 10 4 4 8 6 4 36
% 27. 8 11. 1 11. 1 22. 0 16. 7 11. 1
　　 Note: The proper tion of microelem en ts in for di f ferent treat group w as same, The composit ion and proportion ( mg /L) w ere: H3BO3:
2. 86; M nSO4· 4H2O: 1. 60; ZnSO4· 7H2O: 0. 23; CuSO4· 5H2O: 0. 07; ( N H4 ) 6Mo7O24· 4H2O: 0. 02; EDTA-Fe: 28. 00.
1. 3　栽培方法
本实验采用水培法 ,在 2000年 8月 30日至 11月 15日之间进行栽培。
1. 3. 1　育苗　在上海交大农业与生物学院附属农场玻璃温室内进行 ,基质为泥炭和珍珠岩按体积比 1∶
1均匀混合 , 3～ 4 d幼苗出土 ,每 2天浇一次水。 真叶出现后 (幼苗出土后 1周左右 ) ,开始施肥 (复合肥 , 1
g /L)。
1. 3. 2　移植　第 3对真叶出现时 (播种后 22～ 26 d) ,移植于水耕装置上。水培装置规格为 50 cm× 40 cm
× 12 cm ,每盒移栽 20棵植株。 水培箱内壁铺上黑色塑料薄膜 (防水 ,并使根能够在黑暗的环境中良好生
长 )。一周内施用 3 000 mg /L的复合肥 ,使幼苗逐步适应水培环境。 同时给水培液充气 (每天 4 h)。
1. 3. 3　营养液配方处理　移植后 1周开始按上述营养液配方进行处理。每天测定 pH值和 EC值 ,每隔 9
d更换一次营养液。更换前进行随机取样 ,测量生物重、株高、叶长以及叶宽。
1. 4　成分分析
303第 4期　　　　　　　　　　　姚　雷 ,等:不同营养液栽培对甜罗勒的生长及精油含量的影响
1. 4. 1　精油的提取及成分分析　精油的提取采用水蒸汽有机溶剂连续蒸馏法 ( SDE法 )。在浓缩后用微
图 1　水蒸汽 -有机溶剂
连续提取装置
Fig. 1 Steam dist ill at ion-
ex t raction
量测量仪测量精油体积。每个样本重复 3次。
精油成分分析采用气相色谱质谱连用仪。 气相质谱分析仪型号为 CP-
3800 V ARIAN;气相色谱仪型号为 HP6890。色谱柱采用 AT-WAX60× 0. 25
× 0. 25;进样器温度为 250℃ ,检测器温度为 280℃ ,程序升温为 80℃ ( 1 /
min)-220℃ ( 10 /min) , 5℃ /min;流速为 1. 8ml /min;进样量为 0. 2μl。
1. 4. 2　无机成份测定　取罗勒定量的鲜重 (> 500 g ) , 在 105℃恒温箱中烘
2 h,然后在 70℃通风干燥 ,至重量不变 (大约 3 d)。称重、粉碎后装于纸袋中 ,
用于无机成份的测定和分析。 全氮用凯式定氮法 ,其它元素用全谱直读电感
耦合等离子体发射光谱仪 ( IRIS Advantage 100)进行测定 ,植物材料消解采
用光纤控压密封微波快速消解系统 M K-2,在 20个大气压条件下用红外线加
热 , 5 min之内消解完毕。
1. 5　叶面积的测定
直接量取叶片的长和宽 ,每次取样时 ,在每个样本中随机选取 15片叶
子 ,用画图法测量其面积的真实值 ,然后换算出叶片的长×宽 ( X)与叶面积的真实值 ( S)之间的经验公式:
第 1次取样: S= 1. 2X -21. 8　　　　　第 2次取样: S= 1. 3X -9. 1
2　结果与分析
2. 1　精油分析
2. 1. 1　精油含量　收获时各处理区的精油含量如图 2所示 ,可以看出处理 3(自制配方 )的单株精油含量
明显高于其他 3个处理区。可以推论 ,自制配方中由于增加了 SO42-和 H2 PO4-的含有比 ,从而提高了精油产
量。这与 Ohgi和 Akio Yamamo to的研究结论相似 [ 1, 4]。而且 ,自制配方中不含有 NH4+ ,对精油产量的提
高也有促进作用 ,这也与 Akio Yamamo to的研究相符和 [1 ]。处理 4的精油含量明显低于处理 3,说明影响
精油含量的因素除了营养液的化学成分组成以外 ,营养液的浓度也是重要的影响因素 ,这一点与 Ichimura
的结论一致 [9 ]。因此 ,从这一点也可以得出 ,高浓度营养液处理 3(自制配方 )的配方对精油含有率的提高
图 2　各处理区单株植物的精油含有量
Fig. 2　 Changes of es sential oil con tent in ev ery t reatmen ts
in the h arves t stag e
是有效的。
2. 1. 2　精油成分　对罗勒中 6种主要成分
进行了定性和定量的分析。图 3是 4个处理
的精油气相色谱图 ,从表 2可以看出 ,处理 3
的芳樟醇、樟脑、甲基丁子香酚的含有率比较
高 ,但降低了 1, 8-桉叶油素和罗勒烯的含有
率 ,自制配方对丁子香酚的增加有促进作用 ,
Hoag land配方对罗勒烯的增加有促进作用 ,
从总体上来说 ,处理 3在提高罗勒精油中 ,对
6种成分的总量是有效的。
2. 2　不同处理区的生物量的分析
从表 3可以看出 ,单株鲜重 4个处理区
间有显著差异 ,其中处理 1单株鲜重 70. 9 g ,在各处理区中最高 ,而处理 3为 63. 64 g处于较低的水平 ,相
反每 100 g鲜重中的精油含有量处理 3最高 1. 140 ml,其次是处理 2为 0. 868 ml,而处理 1为 0. 592 ml
和处理 4为 0. 667 ml处于较低水平。可以看出 ,在提高精油含有率的同时 ,生物量不会同步提高。处理 3
的叶面积和株高的数据都要低于其他处理区 ,这说明在同一个植株中精油含有率被提高的同时 ,叶面积、
株高的增长都受到了抑制。处理 1除精油含量指标较低外 ,生物量和株高以及叶面积的增长都处于较高水
平。
304 上海 交通 大学 学 报 (农 业 科学 版 )　　　　　　　　　　　　　　第 20卷
表 2　各处理区的主要精油成分
Table 2　Main composit ion of essential oil in the every treatments
Peak number Peak name
percent of peak ar ea
1 2 3 4
1 1, 8-cineole 0. 34 0. 47 - -
2 Linalol 4. 13 4. 38 4. 64 3. 59
3 Camphre 1. 04 1. 43 1. 16 0. 84
4 Hexacosyl alcohol 0. 35 0. 56 0. 20 0. 30
5 T rans-β -ocimene 1. 57 2. 17 1. 11 1. 34
6 M eth yl Eugenol 21. 20 21. 41 27. 77 25. 60
Total 28. 63 30. 42 34. 88 31. 67
图 3　不同处理区的气相色谱图
Fig. 3 Gas chromatog ram of ev ery t reatment
表 3　收获时各处理区的精油含量、鲜重、叶面积和株高
Table 3　 Essent ial oil content , f resh weight , leaf area and height of
plant in every treatment group in the harvest stage
Item 1 2 3 4
Fresh w eigh t /g 70. 9a 57. 6d 63. 64c 67. 5b
Leaf ar ea /cm2 56b 51c 50. 5c 60a
Above-g round heigh t /cm 44a 42b 40. 5b 41. 5b
Essential oil Content /ml· kg- 1 59. 2c 86. 8b 114. 0a 66. 7c
　　 Note: means w ith the same superscripts w i th the s am e row dif fer an signif icant ly( P> 0. 05)
means w ith the dif ferent superscripts w i th the same row dif fer signif ican tly ( P< 0. 05)
305第 4期　　　　　　　　　　　姚　雷 ,等:不同营养液栽培对甜罗勒的生长及精油含量的影响
2. 3　无机成分分析
各处理区中的大量元素和微量元素的含量见表 4,从中可以看出 100 g干物质中无论是大量元素还是
微量元素 ,处理 1的含有量均高于其他处理区 ,这一结果与该处理区的生物重是相对应的。 说明处理区 1
配方无论对生物量还是营养成分的增加都是非常有效的。同时还可以看出高浓度的处理 1和处理 3的无
机成分和全 N的含量均高于相对应的低浓度处理 ,说明高浓度处理对营养成分的增加是有效的。因此 ,处
理 1( Hoagland配方 )是将罗勒作为芳香蔬菜栽培 ,提高其营养成分的最佳配方。而处理 3(自制配方 )降低
了营养成分的含有率 ,但却提高了精油的含有率。
表 4　无机成分分析 ( g /100g干物质 )
Table 4　 Content of mineral element ( g /100g)
M ine ral element
Tr ea tment
1 2 3 4
Mac ronutrient
Ca 2. 142 1. 855 2. 095 1. 851
K 4. 461 3. 665 4. 138 4. 160
Mg 0. 3584 0. 2836 0. 3157 0. 3181
Na 0. 0057 0. 0062 0. 0112 0. 0085
S 0. 3049 0. 2530 0. 2728 0. 2547
P 0. 6056 0. 4237 0. 4370 0. 4423
To tal N (% ) 4. 19 4. 02 3. 61 3. 43
M icronut rient
Fe 0. 0565 0. 0395 0. 0412 0. 0363
Zn 0. 0149 0. 0084 0. 0083 0. 0076
Cu 0. 0011 0. 0010 0. 0009 0. 0007
B 0. 0042 0. 0035 0. 0116 0. 0033
Si 0. 0623 0. 0415 0. 0487 0. 0403
3　讨论
3. 1　据 Akio Yamamo to and Taikichi Takano的论文中谈到 ,营养液中 SO4 2-和 H2 PO4-的含量水平有助
于罗勒次生代谢物质的增加 [1 ] ,精油是罗勒最主要的次生物质 ,这一结果在本实验的自制配方中也得到了
验证。并且本实验与前人实验不同之处是在同一配方中同时增加了 SO4 2-和 H2 PO4-的含量 ,对提高精油含
有率也是非常有效的。 另外 , ADLER等提到的营养液中 NH4+ 的存在对罗勒的精油产量有抑制作用的观
点 [2 ] ,在本实验中也得到了验证。 Hogland配方 ,虽然对提高精油含有率没有显著效果 ,但对营养成分和鲜
物重的增加却是非常有效的 ,这说明将罗勒作为芳香蔬菜栽培时 , Hog land配方是值得引用的 ,因为对芳
香蔬菜来说 ,营养成分的高低比精油含量更为重要。 而将罗勒作为香料作物栽培时 ,更强调它的精油含有
率 ,因此 ,处理 3的配方有一定的指导意义。
3. 2　在自制配方中高浓度处理区提高了精油含有率 ,这与 Ichimura的研究结论相同 [7 ]。
3. 3　有关不同营养液配方处理对精油组分的改变的报道很少 ,本研究在这一领域作了一个尝试。与 Hog-
land配方相比 ,自制配方虽然增加了芳樟醇、甲基丁子香酚和樟脑的含量 ,但 1, 8桉叶油素的含有率却有
所降低 ,其原因有待作进一步的研究。
3. 4　本实验结果证明:生物量的增加与精油含量的提高之间不具正相关性。 这更进一步说明第二次代谢
产物的增加会导致第一次代谢产物的减少 [6, 10 ] ,对甜罗勒来讲高的精油含有率和高的生物量不能兼得。
3. 5　考虑到营养液配置和调试的方便 ,本实验以水培作为栽培手段。研究结果证明本实验所使用的 Hog-
land配方和自制配方完全可以适用于以生产为目的的水培营养液配方。
(下转第 321页 )
306 上海 交通 大学 学 报 (农 业 科学 版 )　　　　　　　　　　　　　　第 20卷
草 ,既可净化水质 ,并可生产大量的优质青饲料 ,使养殖废水资源化 ,从而对渔业的发展具有重要的经济意
义。近年来 ,国内外相继发展了鱼菜共生、鱼藻共生系统 ,取得了小环境生态系统良性循环。然而 ,多花黑
麦草和罗非鱼组成的封闭式循环水产养殖鱼草共生系统再与其它家禽家畜或草食性鱼类组合也具有很好
的生态效益、环境效益和经济效益 ,它将为未来发展无公害渔业注入新的内容。
参考文献:
[ 1 ] Ridha M T, Cruz E M . Effec t of bio filter media on w ate r quality and biolog ical perfo rmance o f the N ile tila pia
Orelchromis niloticus L. rear ed in a simple r ecircula ting sy stem [ J]. Aquacultura l Engineering , 2001, 24: 157-166.
[ 2] Gha te S R, Bur tle G J, Vellidis G , et a l. Effectiv eness o f g rass strips to filte r ca tfish( Ictalurus punctatus) pond efflu-
ent [ J]. Aquacultur al Engineering , 1997, 16: 149-159.
[ 3] McMurtr y M R, Nelson P V , Sander s D C, et al. Sand culture of v egetables using recirculated aquacultural effluents
[ J]. Applied-ag ricultur al-resear ch , 1990, 5( 4): 280-284.
[ 4] Rababah A A, Ashbolt N J. Innova tiv e production treatm ent hydroponic fa rm fo r prima ry municipal sewage utilisation
[ J]. Wat. Res. , 2000, 34( 3): 825-834.
[ 5]丁树荣 , 程树培 , 胡忠明 .利用人工基质无土栽培多花黑麦草净化缫丝废水的研究 [ J]. 中国环境科学 , 1992, 12( 1): 9-
15.
[ 6]汪兴汉 , 汤国辉 . 无土栽培蔬菜生产技术问答 [M ]. 北京:中国农业出版社 , 1997. 105-106.
[ 7]洪　楠 , 侯　军 . SAS fo r Window s统计分析系统教程 [M ]. 北京: 电子工业出版社 , 2001.
[ 8] Whitfield M . The hydro ly sis of ammonium ions in seaw ater a theor etical study [ J]. J. Mar. Bio l. Assoc. , 1974, 54:
565-580.
[ 9]区尹正 , 汤署明 , 陈英旭 ,等 . 对几种水生植物净化污水的初步研究 [ J]. 环境污染与防治 , 1983, ( 3): 8-12.
[ 10 ] Brix H. T reatment of wa stewa ter in the rhizo spher e o f w etland plants the ro ot-zone me thod [ J]. Wa t. Sci. Technol. ,
1987, 19: 107-118.
(上接第 306页 )
参考文献:
[ 1 ] Akio Yamamoto , Taikichi Takano. Effects of anion va ria tions in nut rients solution on the basil g row th, Essential oil
content and composition [ J]. Sci. Rept. , Fac. Ag r. , 1996, 32: 47-52.
[ 2] Adler P R. , J E Simon, G E Wilcox . Nit rog en fo rm alters sweet ba sil g rowth and essentia l oil content and composition
[ J]. Ho rt Sci. , 1989, 24: 789-790.
[ 3 ] Nykanen I. The effect o f cultiv a tion condition on the composition o f basil oil [ J]. Fa lav our and Frag r ance J, 1982, 4:
125-128.
[ 4] Takno T. M Ohgi. Effect of anion va ria tions in a nutrient so lution on the g row th and essentia l oil content and composi-
tion in pe rilla plants [ J]. Pr oceedings o f Sino-International co lloquium on soiless cultur e, 1994, 94: 106-112.
[ 5] Takano T. The optimum ra tio and amount o f inor ganic nutrients for v egetable cr ops [ A ]. 1978.
[ 6 ] Ch ristopher B Johnson, John Kirby Geo rg e Naxakis, e t al. Substantial UV-B-media ted induction o f essential oil in swee t
ba sil (Oamum basilicum L. ) [ J]. Phy tochemistry , 1999, 51, 507-510.
[ 7] Kimura M , Ichimura M , Tomitaka Y. Effect of w atering on g rowth, yield essential oil concentr ation and evapitr anspi-
ration of sw eet ba sil [ J]. Japanese Journal o f T ropical Ag ricultur e, 1994, 38( 1) 65-72.
[ 8 ] Cey lan A , Bay ram E, Ozay N. The effects of N-fer tilizer on th e yield and qua lity of Thmus vulga ris L. In ecological
conditions o f Bo rnova-Izmir [ J]. Turkish Journal of Ag riculture and Fo restr y, 1994, 18( 4) : 249-255.
[ 9 ] Ichimura M , N ohguro , M wakaya. Effec t of wa ter stress on g rowth and essential oil concentra rion o f swee t basil
leav es [ J].日本园艺学会杂志 65别 2, 1996, 334-335.
[ 10 ] D. Djoucinov , D. Pav lov , A. Ilch ev , E, Enev . Peppermint (Mentha piperita Huds ) a nd basil (Ocimum basilicum L. )
eth eric oil by-proclucts as roughages fo r sheep feeding [ J]. Animal Feed Science Techno log y , 1997, 65: 287-294.
321第 4期　　　　　　　　　　邵志鹏 ,等:水产养殖系统中多花黑麦草生物过滤效果研究