不同肥密对工业大麻新品种火麻一号农艺性状及产量的影响

张晓艳，边境，孙开学，曹焜，韩承伟，赵越，王晓楠，孙宇峰

(1.黑龙江省科学院大庆分院，黑龙江 大庆 163319；2.黑龙江省克山县农业科学技术推广中心，黑龙江 克山县 161600)

工业大麻是指四氢大麻酚(THC)含量低于0.3%，无毒品利用价值的一个品种类型，在中国也称之为汉麻[1-3]，是重要的纤维作物，其韧皮部是天然的植物纤维原料，可用于纺线织布等，具有独特的天然保健功能，能防止紫外线辐射、消散音波、抗霉抑菌、防腐防臭、润肤护发、舒适爽身等[4]。2016年黑龙江省成立了汉麻协会，致力于推进工业大麻种植的合法化，现已将工业大麻作为农业种植结构调整的作物之一，并有效管控，极大地提高了农民种植工业大麻的积极性，目前工业大麻产业已被列为黑龙江省新增长领域的培育对象，对于农业种植结构调整，实现“农头工尾”将发挥重要作用[5]。

工业大麻种植简便、适应环境能力强、生长速度快、纤维产量高，是适合大面积种植的经济作物[6]。如何进一步挖掘纤维工业大麻的生长发育潜能，实现纤维工业大麻超高产栽培，是广大科研工作者关注的重点问题之一。然而纤维工业大麻的优质高产栽培技术离不开科学的施肥与合理的种植密度。研究已证实，氮肥能促进工业大麻生长发育，提高干物质产量；磷肥能提高工业大麻纤维品质，促进氮素吸收，优化麻皮比重；钾肥则能显著增加工业大麻的茎粗、皮厚，提高纤维产量[7]。密度显著影响工业大麻的株高、茎粗和干茎重，高密度条件下工业大麻的株高、茎粗和干茎重显著低于低密度[8]。当栽培密度较稀，施肥量适中，工业大麻植株高大、茎粗壮，可较好地利用光能及吸收养分；而栽培密度较大，株间互相遮蔽，则表现为茎秆细，植株矮小，进而影响纤维产量。施肥量对麻皮产量影响达极显著水平，而施肥比例、栽培密度对麻秆与麻皮产量影响达极显著水平[9]。

随着工业大麻新品种的选育成功及种植规模的稳步增长，合理密植和施肥，提高工业大麻麻皮、麻秆、麻叶的产量已成为工业大麻产业发展中亟须解决的问题。肥料和密度单因素对工业大麻生长发育及产量的影响已有研究，而针对肥料施用量、施用比例及种植密度之间的互作效应需进一步研究。本试验研究不同的种植密度、施肥量对纤维工业大麻农艺性状及纤维产量的影响，以期为纤维工业大麻优质高产栽培技术提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料与试验地

以火麻一号为试验材料，雌雄异株，株高1.7～2.0 m，千粒重20 g左右，全麻率24.1%。试验于2020年在黑龙江省齐齐哈尔市克山县农业中心城东试验地进行，试验地土壤类型为淋溶黑钙土，土壤含有机质32.88%、碱解氮196.98 mg/kg、速效磷 31.24 mg/kg、速效钾 187.80 mg/kg，pH值6.82。试验地为秋整地，土地平整，肥力均匀，前茬作物为大豆。

1.2 试验设计

二因素试验，随机区组排列，3次重复。小区面积24 m2，区宽2.4 m，长10 m，区间道2 m。试验设3个密度，D1(450粒/m2)、D2(500粒/m2)、D3(550粒/m2)。4个施肥量，F0(N ∶P∶K＝0∶0∶0)、F1(N ∶P ∶K＝3∶0.44∶1.7)、F2(N ∶P ∶K＝3∶1.15∶2.2)、F3(N ∶P ∶K＝3∶1.3∶3.3)，共12个处理，具体如下表1。

表1 施肥量Table1 Fertilization amount kg/hm2

5月9日机械条播，氮肥是尿素(N≥46%)、磷肥是重过磷酸钙(P2O5≥42%)、钾肥是硫酸钾(K2O≥51%)，作为基肥一次性施入，施肥深度8 cm左右，其他管理同大田。具体施肥量见表1。

1.3 测定项目及方法

工艺成熟期，每小区去除边界效应，取2 m2进行雨露脱胶，当有90%以上的麻茎达脱胶标准时，剔除株高小于1 m的麻株，计算收获株数。从每个处理选取代表性植株30株，从中选取10株将茎、叶分开称重，并测量株高、茎粗、工艺长度、穗长等。茎重即为干茎重，将纤维和木质部分离后分别称重。

1.4 数据分析

利用Excel进行数据处理及图表的绘制，用SPSS 20.0软件进行统计分析，采用Duncan，s新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 株高

由图1可以看出，在F2和F3施肥水平下，株高随着种植密度的增加呈先增加后减少的变化趋势，在D2达到高峰后降低，而F0和F1施肥水平下株高随着种植密度的增加逐渐增加。同一密度处理下，株高随着施肥量的增加先升高后降低，当施肥量达到F2时，达最大值，在D1、D2和D3种植密度下，F2的株高分别比F0、F1和F3高出了2.34～66.00 cm。由以上分析可知，种植密度和施肥量对火麻一号的株高有很大影响，F2D2处理条件下最佳，说明氮、磷、钾3种肥料适宜的配比及施用量在密度适宜的条件下对株高有一定的促进作用。

图1 不同肥密处理对纤维汉麻株高的影响Fig.1 Effect of different fertilizer level and density treatments on plant height of fiber hemp

2.2 茎粗

由图2可知，在同一密度条件下，茎粗随着施肥量的增加呈先升高后减少的变化趋势，当施肥量达到F2时，茎粗达到峰值，在D1、D2和D3种植密度下，F2的株高分别比F0、F1和F3高出了0.21～2.76 cm。同一肥力水平下，密度对茎粗的影响明显，在F0和F1施肥水平下，茎粗随着种植密度的增加逐渐降低，F2和F3施肥水平下，茎粗随着种植密度的增加呈先增加后减少的变化趋势，D2时达到高峰。由以上分析可知，种植密度和施肥量对火麻一号的茎粗有很大影响，F2D2处理条件下最佳，说明氮、磷、钾3种肥料适宜的配比及施用量在密度适宜的条件下对茎粗有一定的促进作用。

图2 不同肥密处理对纤维汉麻茎粗的影响Fig.2 Effect of different fertilizer level and density treatments on stem diameter of fiber hemp

2.3 工艺长度

由图3可知，随着施肥量的增加，工艺长度表现为先增加后降低的变化趋势，均以施肥量F2时达到最大值。当施肥量为F0和F1时，工艺长度随着种植密度的增加呈升高的趋势，施肥量为F2和F3时，工艺长度随着种植密度的增加呈先增加后减少的变化趋势，D2时达到高峰。由以上分析可知，种植密度和施肥量对火麻一号的工艺长度有很大影响，F2D2处理条件下最佳，说明氮、磷、钾3种肥料适宜的配比及施用量在密度适宜的条件下对工艺长度有一定的促进作用。

图3 不同肥密处理对纤维汉麻工艺长度的影响Fig.3 Effect of different fertilizer level and density treatments on technological length of fiber hemp

2.4 干物重

由表2可知，种植密度相同时，施肥量对茎、叶、秆芯、纤维及根干物质重的影响呈相似的变化规律，均随着施肥量的增加呈先增后降的变化趋势。当施肥量为F2时达到峰值，可知，氮、磷、钾3种肥料适当配比及施用量可以增强汉麻各器官的干物质生产能力，肥料缺乏或过量均对汉麻干物质产生不利影响；相同施肥量条件下，增加种植密度对汉麻茎、叶、秆芯、纤维及根干物质重有明显的影响，当施肥量为F0和F1时，干物重随着种植密度的增加逐渐降低，施肥量为F2和F3时，干物重随着种植密度的增加呈先增加后减少的变化趋势，D2时达到高峰。F2D2处理的茎干重、秆芯干重、纤维干重及根干重与其他处理间达显著差异水平。

表2 不同肥密处理对汉麻干物重的影响Table 2 Effect of different fertilizer level and density treatments on dry weight of hemp g

2.5 有效株数

从图4可以看出，同一密度条件下，有效株数随着施肥量的增加呈先增后降的变化趋势，当施肥量为F2时，达到峰值，在D1、D2和D3种植密度下，F2的有效株数分别比F0、F1、F3高出了1.96万株/hm2～31.53万株/hm2。同一肥力水平下，密度对有效株数的影响显著，在F0、F1肥料水平下，有效株数随着种植密度的增加呈逐渐升高的趋势，F2、F3肥力水平下，随着种植密度的增加呈先升高后降低的变化趋势，D2时达最大值。F2D2处理的有效株数为111.24万株，除F3D2处理外，与其他处理达显著差异水平。

图4 不同肥密处理对有效株数的影响Fig.4 Effect of different fertilizer level and density treatments on effective plants of fiber hemp

2.6 全麻率

由图5可以看出，在F2和F3施肥水平下，全麻率随着种植密度的增加呈先增加后减少的变化趋势，在D2达到高峰后降低，而F0和F1施肥水平下，全麻率随着种植密度的增加逐渐降低。同一密度处理下，全麻率随着施肥量的增加先升高后降低，当施肥量达到F2时达峰值。由此可知，种植密度和施肥量对火麻一号的全麻率有很大影响，F2D2为最佳处理，说明在密度适宜的条件下，氮、磷、钾3种肥料适宜的配比及施用量可以提高汉麻的全麻率。

图5 不同肥密处理对汉麻全麻率的影响Fig.5 Effect of different fertilizer level and density treatments on rate of total fiber of hemp

2.7 纤维产量

由表3可知，施肥量对理论纤维产量的影响极显著，随着施肥量的增加，理论纤维产量呈先升高后降低的变化趋势，当施肥量达到F2时，理论纤维产量最高，分别比F0、F1和F3高出202.52%、60.96%和46.92%，肥料处理间的差异达极显著水平，表明适当的增加施肥量对提高汉麻纤维的理论产量具有重要作用。理论纤维产量随种植密度的增加呈先升高后降低的变化趋势，以D2处理理论纤维产量最高，D1处理理论纤维产量最小，D2分别比D1和D3增产86.93%和44.06%，各处理之间达极显著差异水平。

表3 不同肥密处理对汉麻理论纤维产量的影响Table 3 Effect of different fertilizer level and density treatments on theoretical fiber yield of hemp kg/hm2

由表4可以看出，施肥量、种植密度对火麻一号的实际纤维产量均有极显著影响，变化趋势表现为随施肥量和种植密度的增加而先增大后减小，处理之间达极显著差异水平。F2处理的实际纤维产量最高，分别比F0、F1和F3提高了105.05%、36.88%和22.39%，增产显著。随着种植密度的增加，实际纤维产量先增加后减少，D2的实际纤维产量最高，分别比D1和D3高出24.77%和12.21%，且各密度处理之间达极显著差异水平，表明种植密度达D2时，再增加种植密度则实际纤维产量下降。在本试验条件下火麻一号以F2D2处理的实际纤维产量最高。

表4 不同肥密处理对汉麻实际纤维产量的影响Table 4 Effect of different fertilizer level and density treatments on actual fiber yield of hemp kg/hm2

3 讨论与结论

纤维工业大麻的产量主要取决于单位面积的有效株数、植株高度、茎粗、全麻率等，然而不同的栽培环境和栽培技术措施对其有较大影响[11]。科学施肥与合理的种植密度是获得纤维汉麻高产的关键技术[12]。适宜的施肥量能提高肥料的利用效率，改善耕层土壤的养分状况[13]。氮、磷、钾肥过量或少量施用，汉麻的产量均有所降低，同时影响汉麻的农艺性状[14]。在N、P、K 3种肥料元素中，影响工业大麻纤维产量的首先是 N肥，其次是 P肥和K肥[15]，当N、P2O5、K2O的施用剂量分别为90、100、80 kg/hm2时，大麻原茎产量最高[16]。而本试验研究表明，当N、P2O5、K2O的施用剂量分别为 90、80、80 kg/hm2，N∶P∶K为 3∶1.15∶2.2时，纤维汉麻的农艺性状最好，纤维产量最高。

汉麻较耐密植，种植过稀，分枝节位低，分枝多，麻茎粗，纤维粗而硬，严重影响纤维品质，同时对土地利用率和光能利用率低；种植过密，对汉麻纤维产量和品质都不利[17]。与均行种植相比，宽窄行种植能增强工业大麻光合能力，提高有效株数，提高秆叶产量和麻皮产量[8]。不同密度显著影响汉麻株高、茎粗和干茎重，均随着汉麻栽培密度的增加而升高，当栽培密度达到一定数值时达到最高，而后逐渐减小[18]。也有研究[19]表明，种植密度不变的条件下，肥料施用过多，产量无明显变化；在氮肥用量不变的情况下，肥料及密度变化对产量无明显影响。

本试验研究了肥料、密度及二者互作效应，结果表明，汉麻的株高、茎粗、工艺长度、干物质重及纤维产量在低施肥水平下随着种植密度的增加逐渐降低，高施肥水平下，随着种植密度的增加先升高后降低，以施肥量543.1 kg/hm2(尿素195.7 kg/hm2、重过磷酸钙190.5 kg/hm2、硫酸钾156.9 kg/hm2，N∶P∶K为3∶1.15∶2.2)及种植密度500粒/m2为高产优质最佳组合。