氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對纖維型工業(yè)大麻農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

王懷鵬 邱廣偉 孫繼英 尹雪巍 王 聰 史喬丹 李 明 牛若超

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院 黑龍江 齊齊哈爾 161000）

工業(yè)大麻為大麻科大麻屬的C3作物，通常指麻株中四氫大麻酚（THC）含量低于0.3%且無毒大麻品種類型。 工業(yè)大麻按生產(chǎn)需求常分為纖維型、藥用型（籽用型）、籽纖兼用型和藥纖兼用型等，其中纖維型工業(yè)大麻作為傳統(tǒng)紡織材料，因其具有吸濕、殺菌抑菌、透氣、成品舒適感強(qiáng)等優(yōu)良特性得以廣泛應(yīng)用[1-2]。

纖維用大麻以獲取纖維為目的， 其收獲產(chǎn)量主要取決于單位面積上的有效株數(shù)、植株高度、莖粗和出麻率等， 因此科學(xué)把握相關(guān)栽培因素對其獲得高產(chǎn)起到至關(guān)重要的作用[3]。 氮、磷、鉀三元素是作物必需的營養(yǎng)元素， 直接參與植株器官建成和多種生理生化過程（如生長發(fā)育、光合作用、抗氧化酶系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)等），合理施用氮、磷、鉀肥料可以顯著提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)[4-5]。 已有研究表明[6]，施用氮肥或氮、磷配施后有效增加了麻株葉片中的葉綠素含量、單株葉面積、干物質(zhì)積累量、莖稈中可溶性糖含量和氮磷素積累量，顯著提高了原莖產(chǎn)量和纖維產(chǎn)量。

近年來， 造成纖維型工業(yè)大麻產(chǎn)量低的原因之一是在實(shí)際生產(chǎn)中常憑借傳統(tǒng)的種植經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行盲目性的濫施化肥、過量用肥，這樣不僅造成肥料利用率低，增加生產(chǎn)成本，使得耕地地力下降，更為嚴(yán)重的是污染破壞生態(tài)環(huán)境[7]。 鑒于此現(xiàn)狀，本試驗(yàn)通過研究不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對纖維型大麻各關(guān)鍵生育期主要農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)積累與分配及纖維原莖產(chǎn)量的調(diào)控效應(yīng)，闡明其在植株生長發(fā)育、生物量轉(zhuǎn)運(yùn)和產(chǎn)量形成方面的影響機(jī)制，為黑龍江省纖維型工業(yè)大麻的科學(xué)種植提供理論依據(jù)和實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020-2021 年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院試驗(yàn)基地進(jìn)行（48°04′N、125°87′E），供試土壤為黑鈣土，前茬作物為馬鈴薯和大豆。 0～20 cm 耕層土壤肥力較為均勻， 主要理化性狀： 有機(jī)質(zhì)含量為34.67 g/kg， 全氮含量為1.69 g/kg， 硝態(tài)氮含量為13.98 mg/kg，速效磷含量為75.47 mg/kg，速效鉀含量為289.48 mg/kg，pH 7.04。

1.2 供試品種與肥料

供試大麻品種為漢麻5 號(hào)， 為黑龍江省科學(xué)院大慶分院2018 年認(rèn)定的纖維型工業(yè)大麻新品種。 供試肥料為緩釋摻混肥料（總養(yǎng)分≥52%，N∶P∶K 為25∶15∶12，由哈爾濱市益農(nóng)化肥有限公司生產(chǎn)）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，施肥量設(shè)置3 個(gè)水平：S1（300 kg/hm2）、S2（375 kg/hm2）和S3（450 kg/hm2）；施肥比例設(shè)置4 個(gè)N∶P∶K 梯度：B1（3∶1∶2）、B2（6∶1∶2）、B3（3∶2∶2） 和B4（3∶1∶4）。 各處理3 次重復(fù)， 每個(gè)小區(qū)10 行，行長5 m，行距15 cm，小區(qū)面積為7.5 m2，試驗(yàn)田四周設(shè)置保護(hù)行，具體處理見表1。 各小區(qū)播種密度均為450 萬粒/hm2，施肥處理以基肥的形式一次性施入，2020 年試驗(yàn)于5 月8 日播種，10 月17 日收獲；2021 年試驗(yàn)于4 月28 日播種，9 月10 日收獲。

表1 試驗(yàn)處理設(shè)置

其他田間管理同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.4 樣品的采集與處理

于苗期、快速生長期、現(xiàn)蕾期、開花期和工藝成熟期在各小區(qū)隨機(jī)選取代表性麻株10 株，用于測定大麻植株的株高、莖粗、根長和植株干物質(zhì)量；于工藝成熟期進(jìn)行麻株產(chǎn)量的測定。

1.5 測定項(xiàng)目與方法

1.5.1 株高、莖粗、根長 使用最小刻度為1 mm 的鋼卷尺，測定從主莖基部到麻株頂端生長點(diǎn)的高度，主莖基部到麻株1/3 處的直徑為莖粗，主莖基部至根部底端的長度為根長。

1.5.2 干物質(zhì)量及根冠比 將所取樣麻株的根、莖、葉分開，置于105℃烘箱中殺青30 min，于65℃烘干至恒重并稱量。植株根冠比=植株地下部干重/植株地上部干重。

1.5.3 原莖產(chǎn)量 在工藝成熟期， 每試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)割取1 m2代表性植株稱量，測定其原莖產(chǎn)量。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Excel 2003 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖， 使用DPS 9.50 軟件對各組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2020 和2021 試驗(yàn)數(shù)據(jù)無顯著性差異，故本試驗(yàn)中所采集各處理株高、莖粗、根長、干物質(zhì)積累及原莖產(chǎn)量等均為2 年數(shù)據(jù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對大麻農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對植株株高的影響 由圖1 可知， 苗期至工藝成熟期大麻株高均在B1S4處理下達(dá)到最大值，除苗期外，其余各生育期B1S4處理較其他處理顯著增加了7.56%～17.48%、4.51%～36.99%、6.68%～59.68%和12.09%～36.00%。

圖1 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對植株株高的影響

2.1.2 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對植株莖粗的影響 由圖2 可知，不同施肥量與施肥比例對大麻植株莖粗的影響表現(xiàn)趨于一致，苗期至工藝成熟期各處理莖粗大體呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，B1S4處理大麻植株的莖粗較其他各處理顯著增加了0.55～3.76 mm。

圖2 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對植株莖粗的影響

2.1.3 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對植株根長的影響 在不同施肥量和施肥比例的調(diào)控條件下，各生育期不同處理大麻的根長差異變化顯著（圖3）。B1S4處理在苗期至工藝成熟期大麻根長較其他處理顯著增加了1.37～2.49 cm、3.33～7.73 cm、3.00～7.83 cm、1.50～13.00 cm 和3.00～12.50 cm。

圖3 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對植株根長的影響

2.2 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對大麻干物質(zhì)積累與分配的影響

2.2.1 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對植株根、莖、葉積累量的影響 由圖4 可知，隨著施肥量與施肥比例的增加， 各處理根干物重呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，B1S4處理在現(xiàn)蕾期根干物重達(dá)最大值，為3.48 g， 較同生育期各處理顯著增加0.65～1.88 g；不同生育期大麻植株莖干物重差異較為顯著，B1S4處理較同時(shí)期其他處理顯著增加了20.69%～25.00%、13.74%～136.87%、11.96%～78.37%、10.32%～141.75%和9.80%～107.66%； 植株葉干物重在各生育期內(nèi)變化趨于一致，B1S4處理總體表現(xiàn)最優(yōu)， 較其他處理漲幅3.24%～209.34%。

圖4 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對植株根、莖、葉積累量的影響

2.2.2 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對植株干物質(zhì)分配的影響 由表2 可知， 苗期至工藝成熟期植株干物重均在B1S4處理表現(xiàn)最優(yōu)， 較其他處理顯著增加27.27%～139.69%；各生育期麻株干物質(zhì)占比總體表現(xiàn)為莖＞葉＞根，干物質(zhì)分配比例表現(xiàn)為莖∶葉∶根為60.17%∶12.25%∶27.58%。 不同施肥量與施肥比例條件下大麻植株根冠比在苗期無顯著性差異， 快速生長期至工藝成熟期分別在B4S2、B4S4、B1S2和B2S4處理下表現(xiàn)最優(yōu)。

表2 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對植株干物質(zhì)分配的影響

2.3 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對大麻原莖產(chǎn)量的影響

由圖5 可知， 在同一施肥比例條件下， 隨著施肥量增加， B1和B4比例表現(xiàn)為升高或先升后降趨勢， B2和B3比例則表現(xiàn)為先下降后上升趨勢。 整體分析得出，大麻原莖產(chǎn)量在B1S4處理下達(dá)最大值，為12 604.44 kg/hm2，較其他處理顯著增加了9.16%～37.80%。

圖5 不同氮、磷、鉀施肥量與施肥比例對大麻原莖產(chǎn)量的影響

3 討論與結(jié)論

前人研究表明， 氮、 磷、 鉀作為大麻生長發(fā)育必需的大量營養(yǎng)元素， 不僅參與植物體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)、物質(zhì)代謝、酶活化等生理進(jìn)程，還是植株光合作用、蛋白質(zhì)合成及抗逆性能提升的關(guān)鍵因子[8-10]。高金虎等[11]的研究表明，施用合理水平氮肥后，工業(yè)大麻株高、莖粗和地上部干物質(zhì)量顯著提高。 鄧欣等[12]的研究表明，施用一定比例和用量的氮、磷、鉀能夠增加成熟期大麻生物量和株高， 且影響效應(yīng)依次為氮效應(yīng)＞鉀效應(yīng)＞磷效應(yīng)。 李璇和徐云等[13-14]的研究表明，過高的磷、鉀水平會(huì)使得大麻的株高、莖粗和植株鮮重明顯降低，影響干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)。 本試驗(yàn)結(jié)果表明，在B1S4處理下各生育期植株株高、莖粗和根長均表現(xiàn)最優(yōu)，說明該處理氮、磷、鉀施用量與施用比例適宜大麻生長，這與前人的研究結(jié)果一致。

崔政軍等[15]的研究表明，在一定范圍內(nèi)，大麻的干物質(zhì)積累量和生物產(chǎn)量隨氮、磷、鉀肥施用量的增加而增加，但超過某一界限時(shí)將不再增加，甚至出現(xiàn)下降的表現(xiàn)。 工業(yè)大麻從花期至工藝成熟期是植株生物產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期，因此，營養(yǎng)物質(zhì)的合理轉(zhuǎn)運(yùn)與分配至關(guān)重要。 麻麗娟等[16]的研究表明，合理施用氮肥可增加胡麻的單株葉面積、 單株干物質(zhì)積累量，促進(jìn)莖葉轉(zhuǎn)運(yùn)量與轉(zhuǎn)運(yùn)率。 謝亞萍等[17]的研究表明，施磷對胡麻氮素的吸收具有顯著正效應(yīng)，在花期和成熟期效果更為顯著。 劉浩等[18]的研究表明，氮、磷、鉀配施對工業(yè)大麻生長、干物質(zhì)和氮、磷、鉀養(yǎng)分積累與分配影響差異顯著， 但三要素之間存在互惠和拮抗效應(yīng)。 本試驗(yàn)中，B1S4處理在苗期至工藝成熟期麻株干物重表現(xiàn)最優(yōu)， 說明N∶P∶K 為3∶1∶2 是較為合理的施用比例， 能夠保證在各生育使得植株干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)獲得最佳效果。

大麻作為對土壤肥力敏感度較高的喜肥作物，外界養(yǎng)分缺失對工業(yè)大麻的出苗率、原莖、全麻產(chǎn)量等有較大影響，因此必須合理配施氮、磷、鉀才能達(dá)到高產(chǎn)。 宋憲友等[19]的研究表明，在種植地基礎(chǔ)肥力充足的條件下， 大麻生產(chǎn)中施用N∶P∶K 為3∶1∶2 是纖維型工業(yè)大麻獲得豐產(chǎn)的最佳施用比例。姜文武等[20]的研究表明， 合理施用并追施鉀肥能夠增加麻株的麻皮厚度、纖維長度和麻皮張力，提高麻皮產(chǎn)量。 劉浩等[21]的研究表明，以中氮、低磷、中鉀比例配施能夠使得氮素代謝加強(qiáng)，干物質(zhì)分配合理，麻皮增重，干物質(zhì)比重增加，產(chǎn)量提高。

綜合不同生育期大麻植株農(nóng)藝性狀、 干物質(zhì)積累與分配以及原莖產(chǎn)量性狀表現(xiàn)得出， 在本試驗(yàn)條件下，采用B1S4（施肥量 450 kg/hm2，施肥比例N∶P∶K為3∶1∶2）組合，能夠獲得更好的田間株型結(jié)構(gòu)， 更優(yōu)的干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)及更高的產(chǎn)量。