氮磷鉀肥對(duì)工業(yè)大麻產(chǎn)量影響及肥料利用效應(yīng)分析

任龍梅，呂知新，李銀換，張立華，劉亞楠，全 民，陳利平，楊瑞杰，劉虎林，孫峰成

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.內(nèi)蒙古廣播電視大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000；3.神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 薛家灣 017100；4.鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古 康巴什 017010；5.達(dá)拉特旗種子與經(jīng)濟(jì)作物工作站，內(nèi)蒙古 樹林召 014300）

工業(yè)大麻是四氫大麻酚（THC）含量低于0.3%的大麻，又稱漢麻（Cannabis sativa L.），是人類最早種植的作物之一，因種植簡(jiǎn)單、適應(yīng)性良好、抗逆性強(qiáng)、種植成本較低，在全國(guó)20 多個(gè)省均有種植[1]。根據(jù)應(yīng)用方向不同可分為纖維用型、籽用型、籽纖兼用型及藥用型[2]。工業(yè)大麻植株高大，是一種需肥較多的作物，對(duì)氮、磷、鉀三要素的需要以氮素最多、鉀次之、磷最少[3]。我國(guó)黑龍江省工業(yè)大麻種植面積較大，栽培技術(shù)研究較多[4-6]。工業(yè)大麻在內(nèi)蒙古的種植主要分布于中西部地區(qū)，包括呼和浩特市、包頭市、鄂爾多斯市、烏蘭察布市等地，播種面積約5 000 hm2。目前，內(nèi)蒙古在工業(yè)大麻種植中主要存在栽培管理粗放、肥料施用不當(dāng)、種植密度不合理等問(wèn)題[7-9]，尚無(wú)研究報(bào)道。因此，開展了氮磷鉀肥料試驗(yàn)，旨在探究?jī)?nèi)蒙古中西部地區(qū)工業(yè)大麻高產(chǎn)栽培技術(shù)，提高工業(yè)大麻籽實(shí)產(chǎn)量，并為科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2017—2018年在內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院托克托縣科研基地進(jìn)行，地理位置N40°5′55″～40°35′15″，E111°2′30″～111°32′ 21″，海拔1 132 m，該地區(qū)屬半干旱大陸性季風(fēng)氣候，日照充足，年平均氣溫7.3 ℃，年降水量360 mm 左右，無(wú)霜期125～135 d，適宜工業(yè)大麻生長(zhǎng)，當(dāng)?shù)匾灿蟹N植工業(yè)大麻基礎(chǔ)。試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)平坦，肥力中等偏下，前茬作物為菊芋。0～20 cm 土壤有機(jī)質(zhì)含量6.12 g/kg、全氮（N）含量0.43 g/kg、全磷（P2O5）含量0.38 g/kg、全鉀（K2O）含量20.68 g/kg、速效磷含量2.44 mg/kg、速效鉀含量91.90 mg/kg，pH 值8.6 左右。

1.2 供試品種與方法

供試品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N“達(dá)旗大麻”。試驗(yàn)設(shè)CK、N1PK、N2PK、N3PK、NP、NK 和PK 7 個(gè)處理，隨機(jī)區(qū)組排列，3 次重復(fù)，共21 個(gè)小區(qū)；小區(qū)長(zhǎng)10 m，寬5 m，小區(qū)面積50 m2；株行距50 cm×50 cm。具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)及氮磷鉀養(yǎng)分用量見表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及氮磷鉀養(yǎng)分用量 單位：kg/hm2

試驗(yàn)分別于2017年4月28日和2018年5月5日播種，播種方式為條播；間苗定苗各一次，間苗選擇在出苗后10～15 d 進(jìn)行，苗高15～20 cm 定苗。分別于2017年9月25日和2018年10月5日收獲，收獲時(shí)每小區(qū)單獨(dú)進(jìn)行，測(cè)定小區(qū)產(chǎn)量，依據(jù)小區(qū)產(chǎn)量測(cè)算肥料利用率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2019 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行方差分析和回歸分析，SigmaPlot 12.5 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)工業(yè)大麻產(chǎn)量的影響

由表2 可知，2017年各處理工業(yè)大麻產(chǎn)量由高到低依次為N3PK、N2PK、NK、N1PK、NP、PK、CK，分別較CK 提高24.71%、20.71%、20.00%、15.00%、11.43%、5.71%，N3PK 的產(chǎn)量顯著高于CK 和PK（P<0.05），與其他施用氮處理差異不顯著（P>0.05）；2018年各處理產(chǎn)量均顯著高于CK（P<0.05），N3PK、NK 和N2PK產(chǎn)量顯著高于PK（P<0.05），產(chǎn)量最高的處理為N3PK，較CK 增產(chǎn)34.96%，其他施肥處理較CK 產(chǎn)量提高14.63%～32.52%。綜合連續(xù)兩年數(shù)據(jù)分析表明，N3PK 的產(chǎn)量最高，平均產(chǎn)量為5 676.95 kg/hm2，較CK 提高29.51%；其次是N2PK，平均產(chǎn)量為5 533.61 kg/hm2，較CK 增產(chǎn)26.24%；其他處理產(chǎn)量在4 816.90～5 466.94 kg/hm2，較CK 增產(chǎn)9.89%～24.71%。另外，施肥處理產(chǎn)量顯著高于未施肥處理（CK），施氮肥處理的產(chǎn)量均顯著高于未施氮肥處理；N3PK 的產(chǎn)量顯著高于N1PK、PK、CK（P<0.05），其他各施氮處理間產(chǎn)量差異不顯著（P>0.05）。

表2 施肥處理對(duì)工業(yè)大麻產(chǎn)量的影響 單位：kg/hm2

2.2 不同氮磷鉀肥的產(chǎn)量效應(yīng)

由圖1 可知，2017年氮磷鉀的相對(duì)產(chǎn)量分別為87.57%、99.41%、95.27%；2018年氮磷鉀的相對(duì)產(chǎn)量分別為86.50%、98.16%、94.48%。也就是說(shuō)，不施氮磷鉀肥的缺素處理2017年產(chǎn)量較全肥處理分別減少12.43%、0.59%、4.73%，2018年分別減少13.50%、1.84%、5.52%。由此可見，氮肥是影響工業(yè)大麻能否獲得高產(chǎn)的主要因子，磷肥與鉀肥對(duì)產(chǎn)量的影響相對(duì)較小。

圖1 不同氮磷鉀肥的相對(duì)產(chǎn)量

由圖2 可知，工業(yè)大麻氮磷鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)（YR）2017年分別為700.35、33.35、266.80 kg/hm2，2018年分別為733.70、100.05、300.15 kg/hm2。由此看出，工業(yè)大麻施肥的增產(chǎn)效果為氮>鉀>磷。

圖2 不同氮磷鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)

2.3 不同氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)效率

由圖3 可知，氮肥的農(nóng)學(xué)效率為9.34～9.78 kg/kg，磷肥的農(nóng)學(xué)效率為0.44～1.33 kg/kg，鉀肥的農(nóng)學(xué)效率為3.56～4.00 kg/kg?？梢?，工業(yè)大麻對(duì)氮肥的需求較大，施用氮肥對(duì)增產(chǎn)有明顯作用，其次是鉀肥，磷肥的作用較小。

圖3 不同氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)效率

2.4 氮肥與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

根據(jù)氮肥不同施用量與工業(yè)大麻產(chǎn)量對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖4、圖5），通過(guò)回歸分析得出2017年氮肥用量與工業(yè)大麻產(chǎn)量回歸方程為

圖4 2017年氮肥用量與工業(yè)大麻產(chǎn)量回歸方程

圖5 2018年氮肥用量與工業(yè)大麻產(chǎn)量回歸方程

y=-0.010 8x2+6.931 0x+4 688.750 0

式中，y 為產(chǎn)量（kg/hm2）；x 為氮肥用量（kg/hm2）。

對(duì)回歸方程求偏導(dǎo)數(shù)并令其為零可以得出，2017年最高產(chǎn)量的施氮量為320.88 kg/hm2，最高產(chǎn)量為5 800.76 kg/hm2。

2018年氮肥用量與工業(yè)大麻產(chǎn)量回歸方程為

y=-0.019 1x2+10.499 0x+4 131.600 0

對(duì)回歸方程求偏導(dǎo)數(shù)并令其為零可以得出，2018年最高產(chǎn)量的施氮量為274.84 kg/hm2，最高產(chǎn)量為5 574.38 kg/hm2。

3 討論

優(yōu)良的土壤條件和合理的施肥技術(shù)是工業(yè)大麻獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。劉浩等[10]研究發(fā)現(xiàn)，氮磷鉀三要素對(duì)大麻產(chǎn)量的貢獻(xiàn)差異較大，氮是影響大麻生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的主要因素。本研究也得出相似結(jié)論，施用氮磷鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)分別為700.35～733.70 kg/hm2、33.35～100.05 kg/hm2、266.80～300.15 kg/hm2，增產(chǎn)效果為氮>鉀>磷。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)首先注意考慮氮肥的投入，適宜投入氮肥后再合理施用鉀肥和磷肥。

很多研究結(jié)果表明，增施肥料能顯著提高工業(yè)大麻產(chǎn)量[11-12]，但增施量需要在適宜的范圍內(nèi)才能取得良好的收益。劉浩等[13]研究發(fā)現(xiàn)，工業(yè)大麻養(yǎng)分利用效率隨施肥量增加而降低，工業(yè)大麻在“中氮-低磷-中鉀”處理下植株氮素代謝與同化加強(qiáng)，干物質(zhì)分配與轉(zhuǎn)運(yùn)更為合理；麻皮、麻葉和麻稈等產(chǎn)量性狀表現(xiàn)較優(yōu)。研究表明，合理施肥可以提高肥效，過(guò)量施肥肥效降低[14-15]。本研究中增施氮肥使工業(yè)大麻增產(chǎn)9.89%～29.51%，在337.5 kg/hm2的施氮處理中產(chǎn)量最高，且氮肥的農(nóng)學(xué)效率隨著氮肥用量的增加而降低，氮肥用量不宜過(guò)高。通過(guò)方程擬合結(jié)果可以推斷，氮肥用量為274.84～320.88 kg/hm2可獲得最高產(chǎn)量，該施肥量可以為內(nèi)蒙古中西部地區(qū)工業(yè)大麻高效栽培提供依據(jù)。

目前，我國(guó)在工業(yè)大麻栽培技術(shù)方面的研究正處于發(fā)展階段，可參考資料較少，本研究對(duì)工業(yè)大麻合理施肥進(jìn)行了初步探索，在氮肥用量的精準(zhǔn)施用、氮磷鉀養(yǎng)分的配合效果以及不同施肥對(duì)工業(yè)大麻品質(zhì)影響等方面開展的工作不足，尚待今后補(bǔ)充完善。

4 結(jié)論

工業(yè)大麻施用氮磷鉀肥均有增產(chǎn)效果，氮肥的增產(chǎn)效果最明顯，與缺素處理相比，增施氮磷鉀肥分別增產(chǎn)12.43%～13.50%、0.59%～1.84%、4.73%～5.52%。每千克N、P2O5、K2O 增產(chǎn)工業(yè)大麻9.34～9.78 kg、0.44～1.33 kg、3.56～4.00 kg。不同氮肥用量與CK 相比增產(chǎn)9.89%～29.51%，施氮肥用量為337.5 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最高。將氮肥用量與工業(yè)大麻產(chǎn)量進(jìn)行一元二次回歸線性擬合可知，氮肥用量為274.84～320.88 kg/hm2可獲得最高產(chǎn)量，為5 574.38～5 800.76 kg/hm2。