薄荷为唇形科植物薄荷Mentha haplocalyx Briq.的干燥地上部分，具有疏散风热、清利头目、利咽、透疹、疏肝行气的功效^[1]，始载于《新修本草》^[2]。现代研究表明：薄荷中含有挥发性和非挥发性两大类化学成分，挥发性成分主要有薄荷醇、薄荷酮、胡薄荷酮、香芹酮、柠檬烯、胡椒酮等^[3]，非挥发性成分主要有咖啡酸、橙皮苷、迷迭香酸、蒙花苷、香叶木苷等^[4]，具有抗炎、抗菌、抗癌、降血脂、保肝利胆、增强机体免疫力、兴奋中枢、抗氧化、抗菌、降血糖等药理作用^[5]。薄荷繁殖方式有种子繁殖、扦插繁殖、根茎繁殖等。农业生产最常用的是根茎繁殖，采用条播的方式，将剪好的根茎按照行距24~33 cm，株距12~18 cm，沟深5~9 cm开沟种植^[6-8]。作为中国常用的大宗药材，薄荷道地产区在江苏太和^[9]，而近年来江苏产区薄荷种植面积越来越少，市面上其他产地栽培相应增加，但由于种植技术不规范，品种混杂现象也愈为突出，导致薄荷药材质量参差不齐^[10]，因此在现代中药栽培技术中通过采用适宜的栽培密度来促进光合作用，提高其产量和次生代谢产物的积累^[11]，以保证或提高药材质量。综上，本实验系统考察不同栽培密度设计对薄荷产量及质量的影响，确定薄荷的适宜栽培密度水平，为进一步推广标准化、规模化大田种植提供科学实验数据、理论依据。

1 实验地与材料 1.1 实验地概况

位于天津地区，土地平坦，配备喷灌设施。土壤为盐化潮土^[12]，土壤理化性质见表 1。2021年实验田所在地年平均降水量979.1 mm，活动积温5 050 ℃，年平均气温13.4 ℃（最高温38 ℃、最低温-20.3 ℃），无霜期244 d，年日照时数2 200~3 000 h。

1.2 材料

来自广东广州、河南焦作、吉林长春、河北鹿泉、江苏南京、河南信阳、河北秦皇岛、河北平山、河北安国、江苏盐城等10个产地种质的栽培薄荷，经天津中医药大学中药学院李天祥教授鉴定为唇形科植物薄荷（Mentha haplocalyx Briq.）。以株行距分别为10 cm×30 cm（M1）、15 cm×30 cm（M2）、20 cm×30 cm（M3）处理设计种植。

2 方法 2.1 实验设计

实验采用完全随机区组设计，以10个产地的薄荷根茎为材料，设计10 cm×30 cm（M1）、15 cm×30 cm（M2）、20 cm×30 cm（M3）3个种植密度，在1 m²的小区内种植，分别为40、28、24株/小区，每个种植密度重复3次，共90个小区。按照薄荷规范种植技术进行田间管理。

2.2 栽培与田间管理

选择地势平坦，阳光充足，灌溉方便的地块，于2021年3月中上旬撒施45%复合肥25 kg/亩^[7]，将土地深翻25~30 cm，耙平，做畦，畦高20~25 cm，宽1 m，长1 m，每小区面积1 m²。田间实验采用单因素完全随机区组设计，3次重复，共90个小区，每小区之间设50 cm的过道，详见图 1。

2021年3月14日采挖上一年不同产地薄荷的地下根茎，选取新鲜色白、粗壮且节间短，无病虫害的根茎，将其剪成7 cm左右，至少带两个节的小段，于3月16日以株距15 cm，行距30 cm，沟深7 cm开沟平摆种植，种后覆土，浇水。4月份薄荷出苗后，查苗补缺，补苗后及时浇水。苗长高至10~12 cm时，每亩施尿素3 kg，点施于植株旁；20 cm时，行间撒施45%复合肥25 kg/亩。4月26日、5月31日、6月24日进行田间拔草工作，5~7月份每隔两日早晚各喷灌1 h。

2.3 植株形态指标的测定

每小区随机取10株薄荷挂牌标记，于10个产地薄荷最佳采收期测定其株高（植株基部至主茎顶端的长度，保留1位小数记录）、茎粗（植株基部最宽部位的直径）、叶长（叶柄至叶尖的距离）、叶宽（叶片横切面最宽部位的距离）、茎节数、分枝数，测定完成后统一于上午10时开始采收，采收后立即清洗泥沙，去除老茎，称定鲜重，于阴凉通风处阴干6 d后称定干质量。

2.4 功效成分含量测定

薄荷采收后粉碎、备用。采用挥发油测定甲法测定薄荷中挥发油含量，气相色谱质谱联用（GC-MS）法测定薄荷油中薄荷酮、薄荷醇、胡薄荷酮含量，高效液相色谱法（HPLC）法测定薄荷中咖啡酸、橙皮苷、迷迭香酸、蒙花苷含量，三氯化铝显色法测定薄荷总黄酮含量，运用主成分分析（PCA）综合评价不同栽培密度下薄荷药材质量，确定薄荷最佳栽培密度。

2.5 数据处理

采用EXCEL进行数据整理，GraphPad Prism8.0作图，SPSS22.0进行数据分析。计量资料采用均数±标准差(x±s)表示，符合正态分布和方差齐性检验的计量资料采用随机区组设计方差分析，方差不齐的采用随机区组的秩和检验。对不同栽培密度下薄荷的小区产量、挥发性成分和非挥发性成分进行PCA，PCA的原理是将原来变量重新组合成一组新的相互无关的几个综合变量，同时根据实际需要从中可以取出几个较少的总和变量尽可能多地反映原来变量的信息的统计方法。进行PCA需满足以下几点要求：1）变量间相关系数绝对值≥0.80（判定指标是否可以进行降维操作)。2）特征向量λ＞1（用于提取主成分）^[13-14]。P < 0.05表示差异有统计学意义。

3 结果与分析 3.1 不同栽培密度下不同产地薄荷生长情况

随着栽培密度的增加，不同产地薄荷株高逐渐增大，在3个不同处理密度中，M1（10 cm×30 cm）处理下株高最大，M2（15 cm×30 cm）处理与M1处理相比分别减少了14.71%、25.85%、20.79%、13.40%、9.74%、15.52%、7.56%、24.47%、3.94%、1.85%，M3（20 cm×30 cm）处理与M1处理相比分别减少了22.69%、30.73%、20.79%、19.60%、29.21%、37.62%、29.27%、26.21%、6.52%、24.54%；随着栽培密度的增加，不同产地薄荷茎粗变小，在M3（20 cm×30 cm）处理下茎粗较大，10个产地茎粗在5.37~6.22 mm范围内；随着栽培密度的增加，不同产地薄荷叶长叶宽无明显变化，茎节数呈现增加趋势，分枝数减少，但小区产量没有明显变化规律。见表 2。

3.2 不同栽培密度下不同产地薄荷挥发性成分含量比较

基于薄荷中挥发油含量，除广州、安国薄荷外，不同栽培密度下薄荷挥发油有显著差异。广州薄荷在株距为20 cm时含量最高；安国薄荷在株距为15 cm时含量最高；随着栽培密度的降低，焦作、信阳、盐城薄荷呈现先上升后下降的趋势，在株距为15 cm时有最高值；长春、鹿泉、南京、秦皇岛、平山薄荷呈现下降趋势，在株距为10 cm时含量最高；且南京薄荷不符合药典药材标准为0.60%±0.10%（≤0.80%）。见图 2。

基于薄荷油中薄荷酮含量，不同栽培密度下薄荷有显著差异。除信阳薄荷外，广州、安国、焦作、信阳、盐城、长春、鹿泉、南京、秦皇岛、平山产地薄荷随密度的降低呈现先上升后下降的趋势，在株距为15 cm时含量最高；信阳薄荷在株距为10 cm时有最高值，且与株距20 cm无显著差异。见图 3。

基于薄荷油中薄荷醇含量，除南京、平山薄荷外，不同栽培密度下薄荷有显著差异。南京、平山薄荷在株距为10 cm时含量最高；广州薄荷在株距为15 cm时含量最高，且与株距20 cm无显著差异；随着栽培密度的降低，焦作、长春、鹿泉、信阳、秦皇岛、安国、盐城薄荷呈先上升后下降的趋势，在株距为15 cm时含量最高。见图 4。

基于薄荷油中胡薄荷酮含量，不同栽培密度下薄荷有显著差异。随着栽培密度的降低，广州、长春、鹿泉、南京、秦皇岛、平山薄荷呈现先上升后下降的趋势，在株距为15 cm时含量最高；焦作、盐城薄荷呈现下降趋势，在株距为10 cm时含量最高；信阳、安国薄荷呈现先下降后上升的趋势，在株距为20 cm时含量最高。见图 5。

3.3 不同栽培密度下不同产地薄荷非挥发性成分含量比较

基于总黄酮含量，除广州薄荷外，不同栽培密度下薄荷有显著差异。广州薄荷在株距为20 cm时含量最高；随着栽培密度的降低，焦作、安国薄荷呈现下降趋势，在株距为10 cm时含量有最大值；长春、南京、信阳、秦皇岛、平山、盐城薄荷先下降后上升，分别在株距为20、20、10、20、10、10 cm时含量最高；鹿泉薄荷呈现上升趋势，在株距为20 cm时含量达到（65.33±1.16）mg/g。见图 6。

基于咖啡酸含量，不同栽培密度下薄荷有显著差异。随着栽培密度的降低，广州、焦作、长春、安国薄荷呈先上升后下降趋势，在株距为15 cm时含量最高，鹿泉、信阳、盐城薄荷呈先下降后上升趋势；南京、平山薄荷呈下降趋势，在株距为10 cm时含量最高，秦皇岛薄荷呈上升趋势，在株距为15、20 cm时含量较高，为（0.11±0.01）mg/g。见图 7。

基于橙皮苷含量，不同栽培密度下薄荷有显著差异。随着栽培密度的降低，广州、焦作、信阳薄荷呈现下降趋势，以株距10 cm含量最高，长春、秦皇岛、平山、安国、盐城薄荷呈现先下降后上升的变化波动，分别在株距为20、20、10、20、10 cm时含量最高，鹿泉、南京薄荷呈现先上升后下降趋势，在株距为15 cm含量最高。见图 8。

基于迷迭香酸含量，除鹿泉薄荷外，不同栽培密度下薄荷有显著差异。鹿泉薄荷在株距为15 cm时含量最高；随着栽培密度的降低，广州、焦作、南京、信阳、秦皇岛、平山、安国、盐城薄荷呈先下降后上升趋势，分别在株距为10、10、10、10、20、10、20、10 cm含量有最大值；长春薄荷呈先上升后下降趋势，在株距为15 cm时含量最高且与株距20 cm无统计学差异。见图 9。

基于蒙花苷含量，除鹿泉、秦皇岛薄荷外，不同栽培密度下薄荷有显著差异。鹿泉、秦皇岛薄荷在株距为15 cm时含量最高；随着薄荷栽培密度的降低，广州、焦作、南京薄荷呈先上升后下降趋势，在株距为15 cm时含量最高；长春薄荷呈上升趋势，在株距为20 cm时含量最高；信阳、平山、安国、盐城薄荷呈先下降后上升趋势，分别在株距为10、10、20、10 cm时含量有最大值。见图 10。

3.4 PCA综合评价

本研究以不同栽培密度下薄荷的小区产量、挥发性成分和非挥发性成分含量为指标，进行PCA。10个产地薄荷分别提取了2个主成分（λ＞1），以焦作薄荷为例，第一主成分中挥发油（0.998）、薄荷醇（0.940）、咖啡酸（0.974）等指标占比较大，第二主成分中胡薄荷酮（0.946）、总黄酮（0.998）等指标占比较大，两个主成分累积贡献率达到100%，基本代表了10个指标成分的信息。见表 3。

不同产地薄荷栽培密度综合评价结果显示：广州、焦作、长春、鹿泉、南京、秦皇岛、安国薄荷在栽培密度为M2（15 cm×30 cm）质量最佳，信阳、平山、盐城薄荷在栽培密度为M1（10 cm×30 cm）质量最佳。见表 4。

4 讨论 4.1 栽培密度对薄荷生长状况的影响

本研究比较了中、高、低3种不同栽培密度，其中高密度的种植条件下，薄荷植株高大，茎粗、分枝数、单株产量小，与前人研究结果基本一致^[15-17]，其原因是薄荷分枝多，密度过大会导致其生长空间变小，造成植株徒长。不同栽培密度下10个产地薄荷单位面积产量大小无明显统一变化规律，各自有其适宜的高产密度，广州、平山薄荷均在株距为10 cm和20 cm产量较高，焦作、长春、安国薄荷均在株距为10 cm产量较高，鹿泉、南京、秦皇岛、盐城薄荷均在株距为15 cm产量较高，信阳薄荷在株距为15 cm和20 cm产量较高。

4.2 栽培密度对薄荷药效成分含量的影响

本实验结果显示，不同的栽培密度能够影响薄荷的挥发油含量^[18-19]，栽培密度对广州、安国薄荷中挥发油含量，南京、平山薄荷中薄荷醇含量均无显著影响，对其他产地薄荷中的挥发油、薄荷酮、薄荷醇、胡薄荷酮含量影响显著，结合薄荷自身特点推测，广州、安国、南京、平山薄荷均为味香浓而气不清凉的种质品种，挥发油和薄荷醇又是气味的主要来源，可能栽培密度与气味有一定的联系；栽培密度对广州薄荷中总黄酮含量无显著影响，与高睿^[20]在栽培密度对两年生甘草中总黄酮含量影响中的研究结果一致，但对其他产地薄荷中总黄酮含量有显著影响；栽培密度对鹿泉薄荷中迷迭香酸、蒙花苷含量，秦皇岛薄荷中蒙花苷含量均无显著影响，对其他产地薄荷中药效成分影响显著。

基于薄荷产量和药效成分含量，采用PCA综合评价不同栽培密度下薄荷药材质量，结果显示，在天津地区，广州、焦作、长春、鹿泉、南京、秦皇岛、安国薄荷最佳栽培密度为15 cm×30 cm，信阳、平山、盐城薄荷最佳栽培密度为10 cm×30 cm。