氮、磷、钾施肥量与施肥比例对纤维型工业大麻农艺性状及产量的影响

王怀鹏 邱广伟 孙继英 尹雪巍 王 聪 史乔丹 李 明 牛若超

（黑龙江省农业科学院克山分院 黑龙江 齐齐哈尔 161000）

工业大麻为大麻科大麻属的C3作物，通常指麻株中四氢大麻酚（THC）含量低于0.3%且无毒大麻品种类型。 工业大麻按生产需求常分为纤维型、药用型（籽用型）、籽纤兼用型和药纤兼用型等，其中纤维型工业大麻作为传统纺织材料，因其具有吸湿、杀菌抑菌、透气、成品舒适感强等优良特性得以广泛应用[1-2]。

纤维用大麻以获取纤维为目的， 其收获产量主要取决于单位面积上的有效株数、植株高度、茎粗和出麻率等， 因此科学把握相关栽培因素对其获得高产起到至关重要的作用[3]。 氮、磷、钾三元素是作物必需的营养元素， 直接参与植株器官建成和多种生理生化过程（如生长发育、光合作用、抗氧化酶系统转运等），合理施用氮、磷、钾肥料可以显著提高作物产量，改善作物品质[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叶片中的叶绿素含量、单株叶面积、干物质积累量、茎秆中可溶性糖含量和氮磷素积累量，显著提高了原茎产量和纤维产量。

近年来， 造成纤维型工业大麻产量低的原因之一是在实际生产中常凭借传统的种植经验进行盲目性的滥施化肥、过量用肥，这样不仅造成肥料利用率低，增加生产成本，使得耕地地力下降，更为严重的是污染破坏生态环境[7]。 鉴于此现状，本试验通过研究不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对纤维型大麻各关键生育期主要农艺性状、干物质积累与分配及纤维原茎产量的调控效应，阐明其在植株生长发育、生物量转运和产量形成方面的影响机制，为黑龙江省纤维型工业大麻的科学种植提供理论依据和实践参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020-2021 年在黑龙江省农业科学院克山分院试验基地进行（48°04′N、125°87′E），供试土壤为黑钙土，前茬作物为马铃薯和大豆。 0～20 cm 耕层土壤肥力较为均匀， 主要理化性状： 有机质含量为34.67 g/kg， 全氮含量为1.69 g/kg， 硝态氮含量为13.98 mg/kg，速效磷含量为75.47 mg/kg，速效钾含量为289.48 mg/kg，pH 7.04。

1.2 供试品种与肥料

供试大麻品种为汉麻5 号， 为黑龙江省科学院大庆分院2018 年认定的纤维型工业大麻新品种。 供试肥料为缓释掺混肥料（总养分≥52%，N∶P∶K 为25∶15∶12，由哈尔滨市益农化肥有限公司生产）。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，施肥量设置3 个水平：S1（300 kg/hm2）、S2（375 kg/hm2）和S3（450 kg/hm2）；施肥比例设置4 个N∶P∶K 梯度：B1（3∶1∶2）、B2（6∶1∶2）、B3（3∶2∶2） 和B4（3∶1∶4）。 各处理3 次重复， 每个小区10 行，行长5 m，行距15 cm，小区面积为7.5 m2，试验田四周设置保护行，具体处理见表1。 各小区播种密度均为450 万粒/hm2，施肥处理以基肥的形式一次性施入，2020 年试验于5 月8 日播种，10 月17 日收获；2021 年试验于4 月28 日播种，9 月10 日收获。

表1 试验处理设置

其他田间管理同当地大田生产。

1.4 样品的采集与处理

于苗期、快速生长期、现蕾期、开花期和工艺成熟期在各小区随机选取代表性麻株10 株，用于测定大麻植株的株高、茎粗、根长和植株干物质量；于工艺成熟期进行麻株产量的测定。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 株高、茎粗、根长 使用最小刻度为1 mm 的钢卷尺，测定从主茎基部到麻株顶端生长点的高度，主茎基部到麻株1/3 处的直径为茎粗，主茎基部至根部底端的长度为根长。

1.5.2 干物质量及根冠比 将所取样麻株的根、茎、叶分开，置于105℃烘箱中杀青30 min，于65℃烘干至恒重并称量。植株根冠比=植株地下部干重/植株地上部干重。

1.5.3 原茎产量 在工艺成熟期， 每试验小区随机割取1 m2代表性植株称量，测定其原茎产量。

1.6 数据处理与分析

利用Microsoft Excel 2003 进行数据整理和作图， 使用DPS 9.50 软件对各组数据进行统计分析。2020 和2021 试验数据无显著性差异，故本试验中所采集各处理株高、茎粗、根长、干物质积累及原茎产量等均为2 年数据的平均值。

2 结果与分析

2.1 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对大麻农艺性状的影响

2.1.1 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对植株株高的影响 由图1 可知， 苗期至工艺成熟期大麻株高均在B1S4处理下达到最大值，除苗期外，其余各生育期B1S4处理较其他处理显著增加了7.56%～17.48%、4.51%～36.99%、6.68%～59.68%和12.09%～36.00%。

图1 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对植株株高的影响

2.1.2 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对植株茎粗的影响 由图2 可知，不同施肥量与施肥比例对大麻植株茎粗的影响表现趋于一致，苗期至工艺成熟期各处理茎粗大体呈现先上升后下降趋势，B1S4处理大麻植株的茎粗较其他各处理显著增加了0.55～3.76 mm。

图2 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对植株茎粗的影响

2.1.3 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对植株根长的影响 在不同施肥量和施肥比例的调控条件下，各生育期不同处理大麻的根长差异变化显著（图3）。B1S4处理在苗期至工艺成熟期大麻根长较其他处理显著增加了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。

图3 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对植株根长的影响

2.2 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对大麻干物质积累与分配的影响

2.2.1 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对植株根、茎、叶积累量的影响 由图4 可知，随着施肥量与施肥比例的增加， 各处理根干物重呈现先升高后降低的趋势，B1S4处理在现蕾期根干物重达最大值，为3.48 g， 较同生育期各处理显著增加0.65～1.88 g；不同生育期大麻植株茎干物重差异较为显著，B1S4处理较同时期其他处理显著增加了20.69%～25.00%、13.74%～136.87%、11.96%～78.37%、10.32%～141.75%和9.80%～107.66%； 植株叶干物重在各生育期内变化趋于一致，B1S4处理总体表现最优， 较其他处理涨幅3.24%～209.34%。

图4 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对植株根、茎、叶积累量的影响

2.2.2 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对植株干物质分配的影响 由表2 可知， 苗期至工艺成熟期植株干物重均在B1S4处理表现最优， 较其他处理显著增加27.27%～139.69%；各生育期麻株干物质占比总体表现为茎＞叶＞根，干物质分配比例表现为茎∶叶∶根为60.17%∶12.25%∶27.58%。 不同施肥量与施肥比例条件下大麻植株根冠比在苗期无显著性差异， 快速生长期至工艺成熟期分别在B4S2、B4S4、B1S2和B2S4处理下表现最优。

表2 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对植株干物质分配的影响

2.3 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对大麻原茎产量的影响

由图5 可知， 在同一施肥比例条件下， 随着施肥量增加， B1和B4比例表现为升高或先升后降趋势， B2和B3比例则表现为先下降后上升趋势。 整体分析得出，大麻原茎产量在B1S4处理下达最大值，为12 604.44 kg/hm2，较其他处理显著增加了9.16%～37.80%。

图5 不同氮、磷、钾施肥量与施肥比例对大麻原茎产量的影响

3 讨论与结论

前人研究表明， 氮、 磷、 钾作为大麻生长发育必需的大量营养元素， 不仅参与植物体内渗透调节、物质代谢、酶活化等生理进程，还是植株光合作用、蛋白质合成及抗逆性能提升的关键因子[8-10]。高金虎等[11]的研究表明，施用合理水平氮肥后，工业大麻株高、茎粗和地上部干物质量显著提高。 邓欣等[12]的研究表明，施用一定比例和用量的氮、磷、钾能够增加成熟期大麻生物量和株高， 且影响效应依次为氮效应＞钾效应＞磷效应。 李璇和徐云等[13-14]的研究表明，过高的磷、钾水平会使得大麻的株高、茎粗和植株鲜重明显降低，影响干物质积累与转运。 本试验结果表明，在B1S4处理下各生育期植株株高、茎粗和根长均表现最优，说明该处理氮、磷、钾施用量与施用比例适宜大麻生长，这与前人的研究结果一致。

崔政军等[15]的研究表明，在一定范围内，大麻的干物质积累量和生物产量随氮、磷、钾肥施用量的增加而增加，但超过某一界限时将不再增加，甚至出现下降的表现。 工业大麻从花期至工艺成熟期是植株生物产量形成的关键时期，因此，营养物质的合理转运与分配至关重要。 麻丽娟等[16]的研究表明，合理施用氮肥可增加胡麻的单株叶面积、 单株干物质积累量，促进茎叶转运量与转运率。 谢亚萍等[17]的研究表明，施磷对胡麻氮素的吸收具有显著正效应，在花期和成熟期效果更为显著。 刘浩等[18]的研究表明，氮、磷、钾配施对工业大麻生长、干物质和氮、磷、钾养分积累与分配影响差异显著， 但三要素之间存在互惠和拮抗效应。 本试验中，B1S4处理在苗期至工艺成熟期麻株干物重表现最优， 说明N∶P∶K 为3∶1∶2 是较为合理的施用比例， 能够保证在各生育使得植株干物质积累与转运获得最佳效果。

大麻作为对土壤肥力敏感度较高的喜肥作物，外界养分缺失对工业大麻的出苗率、原茎、全麻产量等有较大影响，因此必须合理配施氮、磷、钾才能达到高产。 宋宪友等[19]的研究表明，在种植地基础肥力充足的条件下， 大麻生产中施用N∶P∶K 为3∶1∶2 是纤维型工业大麻获得丰产的最佳施用比例。姜文武等[20]的研究表明， 合理施用并追施钾肥能够增加麻株的麻皮厚度、纤维长度和麻皮张力，提高麻皮产量。 刘浩等[21]的研究表明，以中氮、低磷、中钾比例配施能够使得氮素代谢加强，干物质分配合理，麻皮增重，干物质比重增加，产量提高。

综合不同生育期大麻植株农艺性状、 干物质积累与分配以及原茎产量性状表现得出， 在本试验条件下，采用B1S4（施肥量 450 kg/hm2，施肥比例N∶P∶K为3∶1∶2）组合，能够获得更好的田间株型结构， 更优的干物质积累与转运及更高的产量。