摘 要：【目的】探索氮钾肥配施后胡麻氮钾素高效利用及其与抗倒伏特性间的耦合机理，以期为优化胡麻养分资源高效管理利用技术体系精准施肥提供理论依据。【方法】以西北主产区胡麻主栽品种之一‘定亚26号’为供试材料，设置施氮（纯N）量（N0：0kghm−2、N1：150kghm−2、N2：225kghm−2）和施钾（K2O）量（K0：0kghm−2、K1：60kghm−2、K2：90kghm−2）完全随机区组试验，研究氮肥和钾肥对胡麻干物质积累与分配、氮钾素积累及利用、胡麻茎秆抗折力、抗倒伏指数和产量构成的影响。【结果】氮钾互作可显著提高胡麻干物质积累量和产量，较不施肥处理，干物质积累量在现蕾期和青果期显著增加了24.52%、53.36%，籽粒产量提高45.45%。氮钾互作促进了胡麻的氮钾素积累，生育前、后期氮钾素积累增幅分别达到67.12%~104.02%和130.82%~180.99%，氮钾素利用率随施肥量的增加逐渐降低。氮钾肥的相互作用进一步提升了茎秆的抗折强度和抗倒伏能力，抗折力提升了42.24%~60.49%，抗倒伏指数则增长了153.03%~312.61%。随着施肥量的递增，氮、钾素的利用率均呈逐渐下降的趋势。相关分析和结构方程表明，干物质积累、氮素积累以及茎秆抗折力都极显著影响抗倒伏指数，进而影响胡麻籽粒产量。【结论】施用150kgNhm−2配施60kgK2Ohm−2可显著提高胡麻干物质积累量及氮、钾养分利用，促进茎秆抗折力的提高，优化了茎秆抗倒伏性能，进而提高产量。
关键词：胡麻；干物质积累；氮钾素利用；抗倒伏特性；产量
【研究意义】胡麻（Linum usitatissimum L.）又称油用亚麻，是甘肃省主要油料作物之一，2019年甘肃省胡麻籽粒产量占全国总产量的45.4%[1]。近十年间，胡麻的消费量以年均11.8%的速度增长，已成为我国食用植物油及休闲食品的重要供应来源[2]。此外，胡麻在降低癌症发病率方面具有显著作用，并能有效降低心血管疾病、糖尿病等疾病的发病风险，因此在众多食品制备领域得到了广泛应用[3−4]。倒伏是指植株茎秆因受外界因素影响，从原本直立的状态发生歪斜，甚至可能出现全株匍匐于地的现象。此现象在作物生长过程中较为普遍，已成为限制作物实现高产的关键因素之一[5]。胡麻作为一种密植作物，其茎秆相对细弱，冠层较大，因此极易发生倒伏。植株倒伏可能由遗传因素、外部环境条件、施肥不当等多种因素共同作用而引发，进而对其产量产生不利影响[6]。合理的施肥策略在优化营养元素积累分配，促进资源高效利用的同时[7−8]，其精准调控措施对肥料多元素养分协同及其激活的作物抗逆响应均具有重要意义[9]。目前，倒伏已成为制约胡麻高产的重要因素，其中茎倒伏的发生频率高于根倒伏。倒伏所导致的减产幅度可达17.15%~45.35%，因此，有效预防倒伏已成为胡麻生产中亟待解决的问题[10]。
【前人研究进展】在作物生长发育过程中，肥料的施用是农业生产中常用的调控措施之一，在增强植物抗逆性及提高产量等方面发挥着极其重要的作用，合理的施肥体系有利于作物的生长发育、增强茎秆抗倒性、提高肥料利用效率和增加作物产量[11−12]。胡麻属于需氮肥较多的作物，增施氮肥可显著提升胡麻植株氮素积累量，乃是胡麻增产的重要途径之一。研究发现，氮肥的增施有益于提升水稻营养器官的氮素运转率及干物质积累，并且对植株根系物质构成产生影响，尤其是会致使与茎秆倒伏显著相关的可溶性氮混合物、木质素、纤维素等含量显著提高，从而增强水稻茎秆的抗折力[13−14]，然而，此举亦会使株高增加、茎粗变细，易于引发倒伏，并且降低氮肥利用率，对环境造成污染[15−16]。钾素是作物生长发育所必需的大量元素之一，对植物的生长起着促进作用，适量施钾能有效防止玉米[17]、小麦[18]、水稻[19]、大豆[20]发生倒伏进而提高产量。钾肥的施用可增加玉米茎秆的抗折力与穿刺强度，推动玉米体内干物质以及钾素的有效运输、积累与利用，增强抗倒性，同时提高玉米产量[21]。施钾后胡麻抗倒伏能力随茎秆钾素积累量增加而增加[22]。除上述氮、钾肥单施后作物生长及抗倒伏的影响研究外，二者耦合后植株对营养元素的协同利用也有研究，氮肥与钾肥的相互作用能够显著促进粳稻干物质的积累，有助于氮素的吸收以及氮肥利用效率的提升[23]。施氮处理下的胡麻整株钾素积累量较不施氮处理在盛花期和成熟期分别增23.81%~50.00%和28.53%~48.08%，基肥氮与现蕾期追肥氮实现合理配施时，氮元素与磷、钾元素在吸收过程中呈现出极为显著的协同增效作用，其促生效果亦更为突出[24]。【本研究切入点】有关氮钾配施后对胡麻倒伏特性影响的研究鲜有报道，因此，探究胡麻倒伏效应对氮肥和钾肥的综合响应特性，是解析胡麻抗倒伏机理并应用实践的可能途径之一。【拟解决的问题】本研究在胡麻主产区典型农业生境下，以‘定亚26号’为供试材料，通过二因素随机区组田间试验，深入探究氮钾配施对胡麻养分积累利用及抗倒伏特性的调控作用，为完善胡麻抗倒高产栽培措施提供严谨、科学的理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验于2022年3~8月，在甘肃省定西市农业科学院西寨油料试验站（35°48′N，104°49′E）进行，该区地处黄土高原丘陵沟壑区，属于中温带干旱半干旱气候区，海拔高度2050m，年平均降雨量390mm，年均气温6.3℃,年日照时数2453h，无霜期213d，试验地为梯田，土壤属黄绵土，土壤的基本肥力为：有机质9.32g kg–1，全氮0.79g kg–1，全磷0.73g kg–1，碱解氮47.91mg kg–1，速效磷25.43mg kg–1，速效钾102.6mg kg–1，pH值8.12。试验区2022年4~8月降水量和气温如图1所示。
图1 2022年4~8月试验区降雨量和气温
1.2 试验设计
设置氮肥、钾肥二因素完全随机区组试验，供试材料为‘定亚26号’胡麻品种，由甘肃省定西市农业科学院西寨油料试验站提供。氮肥（纯N）设3个水平（N0：不施氮、N1：150kg hm–2、N2：225kg hm–2）；钾肥（K2O）设3个水平（K0：不施钾、K1：60kg hm–2、K2：90kg hm–2），共9个处理，每个处理3次重复,共27个小区。每小区长4m，宽3m，面积12m2。种植密度750万粒hm–2，小区间隔30cm，区组间隔50cm，播深3cm，行距20cm。磷肥采用过磷酸钙（含P2O516%），按75kgP2O5hm–2基施，氮肥为尿素（纯N46%）按（基施：现蕾追施=2∶1）施入，钾肥为硫酸钾（K2O52%），基施。2022年4月26日播种，8月21日收获。其他田间管理方式同一般大田。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 氮（钾）素积累及转运计算指标
于胡麻现蕾期和青果期在每小区选取代表性植株10株，并分部位按茎、叶、蕾（花/果）分装，于105℃杀青30min，80℃烘干至恒重，测定植株地上部干物质重量。采用H2SO4-H2O2消煮，半微量凯氏定氮法测定各器官氮（钾）素含量[25]。
干物质重（kg hm–2）=单株干重（kg株–1）×公顷成株数（株hm–2）；
各器官氮（钾）积累量（kg hm–2）=各器官干物质重（kg hm–2）×各器官含氮（钾）量（%）。
1.3.2 氮（钾）素利用率计算指标[26]
氮（钾）素农学利用率（AUE，kg kg–1）=[施氮（钾）区产量（kg hm–2）−无氮（钾）区产量（kg hm–2）]/施氮量（kg hm–2）；
氮（钾）素偏生产力（PFP，kg kg–1）=施氮（钾）区产量（kg hm–2）/施氮（钾）量（kg hm–2）。
1.3.3 植株茎秆力学指标测定
茎秆抗折力：在每小区随机选取10株长势一致的植株，贴近地表自茎秆基部子叶结节处用剪刀剪取植株，取各单株水平平衡点，以直尺测量茎基部至单株平衡点距离为重心高度（cm），用电子天平（精度0.001g）测定单株鲜重（g）。以CMT2502型微机控制电子万能试验机（深圳SANS公司，力矩2cm，最大试验力50N，速度范围为1~500mm min–1），测试胡麻茎秆的抗折力。抗倒伏指数参照以下方法计算[27]。
抗倒伏指数=（茎秆抗折力(N)×1000/9.8）/（茎秆重心高度(cm)×茎秆鲜质量(g)）。
1.3.4 产量及产量构成因子
待胡麻蒴果75%变黄，茎秆基部叶片脱落，按小区随机选取10株完整植株，分别测定分枝数、有效蒴果数、每果粒数、千粒重等产量构成因子，产量按小区单打单收，以实际产量计产。
1.4 数据处理
采用Microsoft Excel 2020进行数据统计，采用SPSS 26.0进行方差分析，采用Duncan法进行差异显著性比较（P<0.05），多重比较使用最小显著性差异检验（Least Significant Difference,LSD），软件作图采用Origin 2022和IBM SPSS Amos 28。
2 结果分析
2.1 氮钾肥配施对胡麻各时期干物质积累及分配的调控效应
2.1.1 氮钾肥配施对胡麻各时期干物质积累量的影响
由图2可知，从胡麻同一生育时期各施肥水平来看，施肥处理的胡麻干物质积累量显著高于不施肥处理，且均随氮钾肥用量的增加先升高后降低。现蕾期，N1水平较N0、N2水平分别提高了22.05%、8.53%，N2较N0水平增加了12.46%，K1水平较K0、K2水平分别提高了8.98%、9.61%；青果期，施氮水平干物质积累量表现为N1>N2>N0，其中，N1、N2水平分别比N0水平增加了33.22%、21.81%，K1水平较K0、K2水平分别提高了11.61%、16.66%。互作效应分析表明，现蕾期，氮钾肥单独施用对干物质积累量的影响皆达极显著水平；青果期，氮肥和钾肥配合施用对干物质积累量的影响达极显著水平，其中，N1K1、N2K1处理较不施肥处理显著提高了24.52%、53.36%。由此可见，N1~N2氮肥水平和K1钾肥水平配施可显著提高胡麻植株干物质积累量，高氮和高钾水平反而不利于干物质积累量的增加。
注：N、K分别表示在氮肥、钾肥水平下，N×K表示在氮钾互作效应下，NS表示P>0.05，*表示P<0.05，**表示P<0.01，下同。
图2 氮钾配施对旱地胡麻干物质积累的影响
2.1.2 氮钾肥配施对胡麻各生育时期不同器官干物质分配比率的影响
由图3可知，胡麻茎、叶干物质分配比率随生育时期的推进逐渐降低，而蒴果所占比率逐渐上升，胡麻茎、叶干物质比率在现蕾期达到最大，分别为48.79%~57.12%、36.06%~45.69%，蒴果在青果期占比最高，为43.41%~53.65%。现蕾期，茎分配比率随施氮量的增加而逐渐下降，叶分配比率在N1水平下达到最大阈值，较N0、N2水平分别增加了4.94%、4.76%，N0与N2水平之间无显著差异，蕾分配比率在N2水平下达到最高，较N0、N1水平增加了4.22%~6.94%；施钾水平茎、叶、蕾分配比率较不施钾K0水平分别增加31.66%~35.41%、28.70%~34.20%、41.82%~47.85%，茎分配比率在N0K2处理下达到最高，为57.12%，叶分配比率N1K2处理下达到45.08%，N2K2处理下蕾分配比率较其它处理增加6.25%~31.39%。青果期，施氮后茎、叶干物质分配比率均有所降低，蒴果干物质分配比率较不施氮水平增加4.41%~10.91%，施钾后茎、叶、果干物质分配比率均有所增加，K2较K0水平分别增加了28.33%、37.50%、35.98%，K1与K0水平无显著差异。在胡麻生育后期，N2K0处理下蒴果分配比率较其他处理提高了0.33%~23.58%，可见氮肥对各器官干物质积累的影响更大，说明施氮量通过影响胡麻各器官干物质的分配比例来影响产量。
图3 氮钾肥配施对旱地胡麻各器官干物质分配比率的影响
2.2 氮钾肥配施对胡麻各时期氮钾素积累、利用的影响
2.2.1 氮钾肥配施对胡麻各时期不同器官氮素积累的影响
由表1可知，随生育时期后移，胡麻的氮素总积累量整体增加，其中，茎和蕾（果）的氮素积累量随生育时期的推进逐渐增加，叶的氮素积累量逐渐下降。现蕾期，茎的氮素积累量表现为N1>N2>N0，N1、N2水平较N0水平增加了63.83%、59.90%，叶和蕾在各处理间无显著差异。现蕾期氮素总积累量呈先上升后下降的趋势，N1、N2水平较N0水平分别增加了58.90%、57.07%，N1、N2水平之间无显著差异；钾肥水平在不同器官中氮素积累量表现为K1>K2>K0，各水平之间差异不显著，在胡麻整株上表现为K1>K0>K2，K1较K0、K2水平增加了3.85%、8.18%。茎和胡麻氮素总积累量皆在N1K1处理达到最大阈值，较其它处理分别增长了2.39%~96.64%，2.21%~69.75%。青果期，茎的各处理之间差异不显著，叶与果氮素积累量在N1水平达到最大，较N0水平提高了46.00%、63.29%，与N2水平无显著性差异，N2较N0水平分别提高了41.53%、56.76%；钾肥水平在茎、果之间的氮素积累量表现为K1>K0>K2，K1较K0、K2水平提高了1.67%~15.10%、19.84%~36.21%。生育后期，叶、果和胡麻氮素总积累量皆在N2K1处理达到最大阈值，较不施肥处理分别增加了55.52%、141.55%、104.02%。互作效应分析表明，现蕾期，氮肥施用对胡麻茎秆氮素积累量的影响达到显著水平，对胡麻总氮素积累量的影响达极显著水平；青果期，施用氮肥对果和胡麻总氮素积累量达极显著水平，施用钾肥对叶氮素积累量达显著水平。在两个生育时期中，氮钾配施对胡麻各器官氮素积累量及总氮素积累量皆无显著影响，结果表明，生育后期，N2K1处理有利于促进胡麻氮素积累量的提高，进一步为胡麻高产提供营养元素。
表1 氮钾配施对胡麻不同器官氮素积累量的影响
注：同一时期不同小写字母代表在0.05水平不同处理间差异显著，N表示在氮肥水平下，K表示在钾肥水平下，N×K表示在氮钾互作效应下，NS表示P>0.05，*表示P<0.05，**表示P<0.01，下同。
2.2.2 氮钾肥配施对胡麻各时期钾素积累的影响
由表2可知，随着生育时期的推进，胡麻的钾素总积累量与不同器官的钾素积累量整体增加。现蕾期，茎、叶与胡麻整体的钾素积累量皆表现为N1>N2>N0，茎与叶各处理间差异不显著，蕾钾素积累量表现为N2>N1>N0，N1、N2水平较N0水平分别增加了32.80%、40.28%，胡麻总钾素积累量在N1水平达到最大阈值，N1、N2较N0提高了39.22%、35.31%。不同器官在钾肥水平的钾素积累量表现为K2>K1>K0，K2、K1水平较K0水平分别增加了47.89%~85.25%、40.89%~48.75%、25.72%~47.41%；总钾素积累量在K2达到最大阈值，为170.16kghm–2，较K0、K1提高了65.85%、16.00%。青果期，茎与果各处理之间差异不显著，叶的钾素积累量在N1水平达到最大，较N0水平提高了24.34%，与N2水平无显著差异，N2较N0水平增加了19.85%，钾肥水平在茎、叶、果之间的钾素积累量表现为K2>K1>K0，K2较K0、K1水平提高了10.46%~62.98%、9.00%~78.09%、15.85%~47.80%，K1较K0水平提高了47.55%、63.38%、27.58%。两个生育时期，胡麻钾素总积累量皆在N1K2处理中达到最大阈值，较N0K0处理分别提高了130.82%、180.99%。互作效应分析表明，现蕾期，氮肥施用对胡麻叶钾素积累量的影响达到显著水平，钾肥施用对胡麻蕾和总钾素积累量达显著水平；青果期，单独施用钾肥对胡麻茎秆钾素积累量达极显著水平。两个生育时期中，氮钾配施对胡麻各器官钾素积累量及总钾素积累量无显著影响。结果表明，N1K2处理会提高胡麻的钾素积累量。为胡麻高产提供进一步的物质基础。
表2 氮钾配施对不同生育时期胡麻不同器官钾素积累量的影响
2.2.3 氮钾肥配施对胡麻氮钾素利用率的影响
由表3可知，随施氮量的增加，氮素农学利用率与氮素偏生产力呈不断降低趋势，N1较N2水平氮素农学利用率显著增加153.94%，氮素偏生产力增加64.68%，在钾肥水平，氮素偏生产力表现为K1>K2>K0，K1较K0、K2水平增加了10.17%、8.54%。氮素农学利用率和氮素偏生产力都在N1K1处理达到最大阈值，分别较最低处理增加208.01%，81.74%。钾素农学利用率与钾素偏生产力在N1水平达到最大阈值，分别较N0水平提高了5.42%、27.05%，在K1水平达到最大阈值，分别为2.24kg kg–1、22.53kg kg–1，钾素农学利用率与钾素偏生产力皆在N1K1处理达到最大阈值，较最低处理分别提高429.41%、107.63%。互作效应分析表明，氮钾肥配合施用对钾素偏生产力达到极显著影响。综上所述，中氮和中钾肥水平可显著提高胡麻植株中氮素农学利用率、氮素偏生产力、钾素农学利用率和钾素偏生产力，氮钾肥互作效应下，N1K1处理氮素农学利用率、氮素偏生产力、钾素农学利用率和钾素偏生产力均达到峰值。
表3 氮钾配施对胡麻氮素利用效率及钾素利用效率的影响
2.3 氮钾肥配施对胡麻茎秆抗倒伏性状的调控研究
2.3.1 氮钾肥配施对胡麻茎秆抗折力的影响
由图4可知，胡麻茎秆抗折力随氮钾肥的增加呈现出先上升后下降的趋势。各时期N1水平较N0水平分别提高了25.86%、29.49%，N2水平较N0水平分别提高了11.88%、7.78%，N1水平较N2水平分别提高了12.50%、20.15%，在钾肥水平，K1较K0、K2水平分别提高了11.85%~20.02%、7.35%~16.58%，K0、K2之间无显著性差异。互作效应分析表明，现蕾期，单独施用氮肥和钾肥对茎秆抗折力的影响达极显著水平，单独施用氮肥在青果期达到极显著水平。在现蕾期和青果期中，氮钾配施对胡麻茎秆抗折力无显著影响。其中，N1K1处理在2个生育时期茎秆抗折力均达到最大阈值，较其它处理分别显著提高了4.43%~42.24%、34.95%~60.49%。综上所述，N1水平和K1水平均可显著增加胡麻茎秆抗折力，氮钾肥配施效应下，各施肥处理较对照N0K0处理均可显著提高胡麻茎秆抗折力，其中N1K1处理促进效果最为显著。
图4 氮钾配施对旱地胡麻茎秆抗折力的影响
2.3.2 氮钾配施下对胡麻抗倒伏指数的影响
由图5可知，施氮水平会影响茎秆的抗倒伏指数，现蕾期-青果期皆呈先上升后下降的趋势，在N1水平达到最大阈值，N1水平较N0水平分别提高了0.73、1.35倍，各时期的N2水平较N0水平上升了24.69%、65.22%，N1较N2水平分别提高了39.01%、42.43%，表明施氮有利于提高茎秆的抗倒伏指数，且在N1水平下更有利于提高抗倒伏指数。现蕾期－青果期施钾水平抗倒伏指数表现为K1>K2>K0，钾肥水平较K0水平抗倒伏指数分别增加了19.45%~42.95%、15.33%~61.37%，K1水平较K2水平提高了19.69%、39.93%，表明K1、K2有利于提高茎秆的抗倒伏指数，且在K1水平达到最大阈值。可见，氮钾肥单独施用对茎抗倒伏指数的影响均达到极显著差异。现蕾期－青果期，N1K1处理抗倒伏指数皆达到最大阈值，较不施肥处理显著提高1.53、3.13倍。综合上述可见，施氮钾肥有利于提升胡麻茎抗倒伏指数，且皆在N1K1处理下效应最显著，因此N1K1处理更有利于提高胡麻的抗倒伏能力。
图5 氮钾配施对旱地胡麻抗倒伏指数的影响
2.4 胡麻氮钾素积累量与抗倒伏指标的相关性分析
由图6可知，现蕾期，茎秆抗折力与抗倒伏指数、干物质积累量、氮素积累量，抗倒伏指数与氮素积累量、干物质积累量以及氮素积累量与干物质积累量皆呈显著正相关，钾素积累量与其余指标皆无显著相关性；青果期，干物质积累量与氮素积累量，抗倒伏指数与茎秆抗折力、干物质积累量、氮素积累量皆呈显著相关性，茎秆抗折力与干物质积累量、氮素积累量、钾素积累量皆无显著相关性。综合分析可知，在生育时期逐步推进的过程中，氮素积累量与抗倒伏指数之间呈现出更为显著的正相关关系，与此同时，氮素积累量、干物质积累量与茎秆抗折力之间的正相关关系则逐渐减弱，在这两个生育时期中，干物质积累量、茎秆抗折力均与抗倒伏指数均呈极显著相关（P<0.01）。
注：图中颜色代表相关性，数值代表相关系数（r），*、**表示在0.05、0.01水平下差异显著。
图6 氮钾配施对胡麻氮钾素积累量、干物质积累量与抗倒伏能力相关性分析
2.5 氮钾肥配施对胡麻产量及构成因子的影响
由表4可知，随氮肥的增加，分枝数、有效蒴果数、每果粒数、千粒重和产量皆呈先上升后下降的趋势，N1水平较N0水平分别增加了25.46%、25.12%、14.33%、4.70%、27.84%，较N2水平分别增加了11.19%、7.10%、3.99%、3.31%、9.79%；钾肥水平在有效蒴果数、每果粒数、千粒重和产量皆表现为K1>K2>K0，K1水平较K2水平分别增加了11.13%、5.75%、2.27%、8.71%，较K0水平分别增加了13.57%、7.82%、2.86%、11.05%，分枝数在钾肥水平中表现为K1>K0>K2，其中，K1水平较K0水平增加了8.27%，较K2水平增加了11.55%，K0与K2水平间无显著差异。N1K1处理在分枝数、有效蒴果数、每果粒数、千粒重和产量较其他处理分别增加了7.43%~46.62%、0.54%~36.76%、5.43%~24.77%、3.05%~7.83%、8.58%~45.45%，在产量方面，N1K1处理与其他处理之间皆表现为差异显著。综上所述，N1~N2施氮水平和K1~K2施钾水平可有效提高产量构成，氮钾肥互作效应下，N1K1处理可显著增加胡麻分枝数、有效蒴果数和每果粒数，进而有效促进胡麻增产。
表4 氮钾配施对胡麻产量及构成因子的影响
2.6 氮钾素积累量与胡麻茎秆力学特性的关系
为了更好地整合氮钾素积累与抗倒伏特性之间的关系，构建了结构方程模型(SEM)（如图7所示）。氮素积累量极显著影响干物质积累量、抗倒伏指数与产量，通径系数(λ)分别为0.82、0.50和0.32；钾素积累量与抗倒伏指数呈显著负相关(λ为−0.16)，与干物质积累量呈极显著正相关(λ为0.29)；干物质积累量显著影响茎秆抗折力和抗倒伏指数(λ为0.78和0.99)；茎秆抗折力显著影响抗倒伏指数(λ为0.43)；抗倒伏指数和产量间达到极显著水平(λ为0.80)。各指标对抗倒伏指数总效应表明，干物质积累量、氮素积累量、茎秆抗折力均与抗倒伏指数呈正效应。
注：*显著性水平为P<0.05；**显著性水平为P<0.01；***显著性水平为P<0.001。结构方程中的虚线代表变量间无显著相关性；实线代表变量间存在显著相关性。黑线表示变量间呈正相关关系，红线表示变量间呈负相关关系。位于横线上的数值为路径系数，该系数的绝对值越大，表明变量间的影响程度越高。
图7 干物质积累量、氮素积累量、钾素积累量、茎秆抗折力、抗倒伏指数与胡麻产量之间线性关系的结构方程模型
3 讨论
3.1 氮钾肥配施对胡麻干物质积累、分配比率的调控效应
作物干物质的生产与累积是作物产量形成的关键[28]。研究表明，在施氮量适宜的范围内，干物质积累量随施氮量的增加而增加[29]。王进军等[30]研究表明，施氮能够促进作物干物质的积累，其主要原因在于，增施氮肥可有效加快叶片生长速度、延缓叶片衰老进程，并延长叶面积持续时间，从而产生更多的干物质量。充足的钾供应能够促进作物生长发育，增加地上部干物质积累，促进干物质由营养器官向籽粒转移，为作物高产奠定基础[31]。前人研究表明，适宜施钾可使干物质的积累量在盛花期前和盛花期后增加18.21%~36.42%和52.39%~53.69%[32]。本研究结果表明，施氮后干物质积累量增加8.53%~33.22%，且在施氮150kg hm–2水平下达到最大，可见，合理施氮可显著增加胡麻干物质积累量，从而提高作物产量，这与路佳慧[33]的研究结果一致。当施钾量达到60kg hm–2时，干物质最高增加16.66%，此结果与苟振宇[34]的研究结果相符。氮钾肥配施后，在整个生育期中，N1K1处理较不施肥处理显著提高了24.52%~53.36%，这表明合理的施用氮肥和钾肥有利于促进胡麻干物质积累量及干物质由营养器官向籽粒转移，单一因素及两者互作均会显著影响胡麻的干物质积累量。
3.2 氮钾肥配施对胡麻氮钾素积累、利用的影响
施用氮肥能显著提高籽粒产量、氮素积累量和氮素农学利用率[35]，促进氮素积累和花后氮素转运是提高胡麻籽粒产量的有效途径[36−37]。适量增施氮肥有利于促进植株各器官氮素积累[38]，但施氮量过高，易使植株组织内氮素大量积累，植株源器官碳氮代谢能力受限，籽粒中同化物合成能力下降[39]。本试验中，不同氮肥水平下胡麻氮素积累量逐渐上升，各生育时期胡麻植株氮素在不同器官中的分配量随施氮量的增加呈先升后降的变化规律，这与郭娟娟等[40]研究结果相似。作物增施钾肥后，马铃薯植株钾素积累最大可提升69.35%[41]。本试验中，胡麻植株对中、高施钾量均有所响应，钾素积累量分别平均较对照提升16.00%和65.85%，同时籽粒钾素分配比例在施用中、高量钾肥下较对照分别平均提升27.58%和47.80%，与已有的玉米肥料施用引起的养分运移规律研究结果类似，即施肥增加了作物干物质积累[42]。
已有研究表明，作物产量和氮肥利用率随施氮量增加呈先高后低的变化趋势，适当的氮肥用量有利于提高作物产量和氮肥利用效率[43]；本试验结果表明，施氮量在N1水平时，胡麻氮肥农学利用率与氮肥偏生产力最高，之后随着施氮量的增加而逐渐降低，但有研究表明，胡麻氮肥利用率随施氮量增加先增加后降低[5]，这与本研究结果不符，这可能与施氮量以及氮钾肥互作有一定的关系。董和林等[44]研究发现，小麦钾肥偏生产力和农学利用率均随着施钾量的增加而降低，这与本研究结果一致，本研究中，施氮量相同时，施钾60kg hm–2处理钾肥农学利用率和偏生产力较施钾90kg hm–2处理平均增加303.62%和63.07%。可见过多投入氮钾肥并未提升肥料利用效率。
3.3 氮钾肥配施对胡麻抗倒伏性能的调控研究
作物茎秆易受环境条件的影响，导致茎秆基部倒伏或折断，引起作物收获下降和大量减产，因此，研究胡麻抗倒伏能力是目前胡麻生产中的重要课题。有研究发现，施钾能显著提高水稻的抗折力和抗倒伏指数[45]。本试验结果表明，抗折力和抗倒伏指数均在钾肥施用量60kg hm–2时达到最大，较不施钾分别高出11.85%~20.02%、19.45%~42.95%。可见，合理施用钾肥可提高胡麻的抗倒伏能力，为胡麻高产、高效奠定了良好的基础。150kg hm–2的施氮量提高了胡麻的抗倒伏指数，较不施氮水平增加了1.35倍，这与高珍妮[46]的研究结果相似。在氮钾肥配合施用的情况下，抗倒伏指数在不同生育阶段受氮素积累量、干物质积累量与茎秆抗折力的显著影响，于全生育期按照150kg hm–2的氮肥施用量配施60kg hm–2的钾肥，此时胡麻抗倒伏指数相较于不施肥处理，增加了1.53至3.13倍。这与张雪松等[47]在水稻上的研究结果一致，表明合理配施氮钾肥对改善胡麻抗倒伏能力具有正效应，会显著影响胡麻抗倒伏能力。
3.4 氮钾肥配施对胡麻产量及产量构成因子的影响
氮肥对作物（如水稻、玉米等）的增产效果主要体现在增加有效穗数、每穗粒数和提高结实率上[48−49]，施用氮肥对产量构成因子的贡献率显著大于其他肥料，一定范围内增施氮肥可显著增加胡麻有效果数和每果实粒数[50]。李政升等[10]指出，施钾能提高胡麻分茎数、分枝数、单株蒴果数、每果粒数和千粒重，在60kg hm–2钾水平下增产效果最优。本研究中，氮钾配施对分枝数、有效蒴果数、每果粒数和产量皆有显著影响，随着施氮量的增加，产量呈现先上升后下降的趋势，以150kg hm–2水平下产量达到最高，较其他水平提高了9.79%~27.84%，这与前人研究结果相符[40]。施钾后产量较不施钾水平分别显著增加3.64%~15.80%、21.28%~24.25%，可见，施钾可显著提高作物产量，这与张经廷等[51]研究结果一致。本试验中，施氮量150kg hm–2、施钾量K2O 60kghm–2处理下产量达到最大阈值。适量施钾和施氮提高了胡麻产量，可能与胡麻光合作用和呼吸作用增强，为蛋白质和籽粒的形成提供了较多ATP，增强了碳水化合物向籽粒的转移[52]。因此，在实际生产过程中，适度增加钾肥与氮肥的施用量，能够实现胡麻个体功能与群体质量的协同提升，进而达成胡麻种植的高产目标。
4 结论
合理的氮钾肥配施能够显著促进胡麻植株氮、钾元素的积累，优化植株养分在器官间的分配，进而带动胡麻地上部干物质的积累，提升氮钾肥利用率及茎秆抗折力，最终提高胡麻的抗倒伏能力，为试区胡麻的高产奠定一定基础。本研究主要结论：①氮、钾肥配施后随二者施用量增加，胡麻主要生育前、后期内，钾素、氮素总积累量均呈现先升后降趋势，并分别在施纯N 150kg hm–2和K2O 60kg hm–2水平下达到峰值。②在保证前期物质积累的基础上，氮钾肥配施后青果期蒴果干物质分配比率上升0.33%~23.58%，有效促进了同化物向蒴果转运。③施氮150kg hm−2在提升干物质积累量、茎秆抗折力以及抗倒伏指数所呈现出的优势效应与氮钾互作的影响在生育时期上保持一致。④随着施肥量的不断增加，氮素利用率和钾素利用率逐渐降低。因此，建议采用N 150kghm–2结合K2O 60kghm–2处理组合作为试区胡麻抗倒伏高效生产的适宜用量，同时仍需综合考虑地区土壤肥力、环境条件及品种特性等因素具体实施。
参考文献：
[1]李忠峰,赵凯,巩方平,等.1979−2019年中国5种主要油料作物的时空分布变化[J].中国油脂,2024,49(9):1−9.
[2]张雯丽.中国特色油料产业高质量发展思路与对策[J].中国油料作物学报,2020,42(2):167−174.
[3]党占海.胡麻产业现状及其发展对策[J].农产品加工,2008,7(7):20−21.
[4]Parikh M,Kura B,O'Hara K A,et al.Cardioprotective Effects of Dietary Flaxseed Post-Infarction Are Associated with Changes in MicroRNA Expression[J].Biomolecules,2020,10(9):1297.
[5]谢亚萍,吴兵,牛俊义,等.施氮量对旱地胡麻养分积累、转运及氮素利用率的影响[J].中国油料作物学报,2014,36(3):357−362.
[6]董宏伟,郭娟娟,高玉红,等.施钾对黄土高原旱区胡麻钾素分配利用及产量的影响[J].土壤通报,2020,51(6):1437−1444.
[7]黄玉珍,高凯歌,吕茹洁,等.减氮配施牡蛎壳粉对优质晚籼稻抗倒性能的影响[J].核农学报,2022,36(9):1860−1868.
[8]刘唐兴,官春云,梁勇.油菜倒伏研究进展[J].作物研究,2007,24(2):140−144.
[9]沈智达,马世浩,黄思远,等.种植方式和施肥对水稻根系形态、抗倒伏特性与产量的影响[J/OL].中国水稻科学,1-14[2025-04-09].http://kns.cnki.net/kcms/detail/33.1146.S.20250225.1535.013.html.
[10]李政升,麻丽娟,董宏伟,等.钾肥用量对不同品种旱地胡麻抗倒伏能力及产量的影响[J].中国农学通报,2021,37(23):69−76.
[11]Guang hao L I,Cheng Q,Long L I,et al.N,P and K use efficiency and maize yield responses to fertilization modes and densities[J].Journal of Integrative Agriculture,2021,20(1):78-86.
[12]Laghari G M,Oad F C,Tunio S,et al.Growth,yield and nutrient uptake of various wheat cultivars under different fertilizer regimes[J].Sarhad Journal of Agriculture,2010,26(4):489−497.
[13]李国辉,钟旭华,田卡,等.施氮对水稻茎秆抗倒伏能力的影响及其形态和力学机理[J].中国农业科学,2013,46(7):1323−1334.
[14]杨世民,谢力,郑顺林,等.氮肥水平和栽插密度对杂交稻茎秆理化特性与抗倒伏性的影响[J].作物学报,2009,35(1):93−103.
[15]Cui Z L,Zhang F S,Chen X P,et al.In-season nitrogen management strategy for winter wheat:maximizing yields,minimizing environmental impact in an over-fertilization context[J].Field Crops Research,2010,116(1-2):140−146.
[16]张福锁,王激清,张卫峰,等.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J].土壤学报,2008,45(5):915−924.
[17]Ghosh N B,Khola S P O,Bhattacharyya R,et al.Effect of potassium on soil conservation and productivity of maize/cowpea based crop rotations in the north-west Indian Himalayas[J].Journal of Mountain Science,2016,13(4):754−762.
[18]赵国英,王红光,李东晓,等.灌水次数和施钾量对冬小麦茎秆形态特征和抗倒性的影响[J].麦类作物学报,2017,37(6):759−768.
[19]范永义,杨国涛,陈敬,等.硅钾肥配施对水稻茎秆理化性状及抗倒伏能力的影响[J].西北植物学报,2017,37(4):751−757.
[20]向达兵,郭凯,雷婷,等.磷钾营养对套作大豆茎秆形态和抗倒性的影响[J].中国油料作物学报,2010,32(3):395−402.
[21]姚培清,王意琼,彭正萍,等.钾肥用量对夏玉米干物质和钾素积累、分配及抗倒性的影响[J].中国土壤与肥料,2016,53(4):113−117+138.
[22]刘玄,董宏伟,高玉红,等.不同供钾水平下胡麻木质素代谢及其抗倒伏特性研究[J].中国生态农业学报(中英文),2021,29(5):821−832
[23]许伟韬,冯建骋,邵贞茱,等.氮钾互作对东北粳稻干物质积累与氮素利用率的影响[J/OL].吉林农业大学学报,1-9[2025-04-09].https://doi.org/10.13327/j.jjlau.2021.1615.
[24]杨波,郭丽琢,牛俊义.施氮对胡麻养分吸收及产量构成的影响[J].甘肃农业大学学报,2014,49(1):60−64.
[25]鲍士旦.土壤农化分析3版[M].中国农业出版社,2000.
[26]杨萍,李杰,剡斌,等.胡麻/大豆间作体系下施氮对胡麻干物质积累和产量的影响[J].中国油料作物学报,2015,37(4):489−497.
[27]王勇,李晴祺.小麦品种抗倒性评价方法的研究[J].华北农学报,1995,10(3):84−88.
[28]姜丽娜,马静丽,方保停,等.限水减氮对豫北冬小麦产量和植株不同层次器官干物质运转的影响[J].作物学报,2019,45(6):957−966.
[29]高逖,李春喜,周宝元,等.种植密度和施氮量耦合对夏玉米干物质积累及氮肥利用率的影响[J].玉米科学,2017,25(5):105−111.
[30]王进军,柯福来,白鸥,等.不同施氮方式对玉米干物质积累及产量的影响[J].沈阳农业大学学报,2008,(4):392−395.
[31]向达兵.钾对套作大豆的抗倒伏效应与提高产量的机理研究[D].四川农业大学,2013.
[32]谢亚萍,牛小霞,牛俊义,等.钾肥和密度对胡麻干物质及钾积累转运和产量的影响[J].干旱地区农业研究,2017,35(6):194−200.
[33]路佳慧,王爽,李云,等.减量施氮对春小麦不同器官氮肥利用及籽粒品质的影响[J].作物杂志,2024,40(5):220−227.
[34]苟振宇,郭丽琢,高玉红,等.钾硅肥配施对旱地胡麻干物质积累及籽粒灌浆的影响[J].中国农学通报,2021,37(20):17−25.
[35]从夕汉,施伏芝,阮新民,等.氮肥水平对不同基因型水稻氮素利用率、产量和品质的影响[J].应用生态学报,2017,28(4):1219−1226.
[36]张玉春,杨敏,周齐齐,等.不同氮肥用量条件下花后遮光对冬小麦干物质和氮素积累与转运的影响[J].华北农学报,2018,33(3):203−209.
[37]Man,Jianguo,Zhenwen,et al.Tillage practices affect dry matter accumulation and grain yield in winter wheat in the North China Plain[J].Soil & Tillage Research,2016,160:73−81.
[38]高玉红,吴兵,牛俊义,等.水肥耦合对间作胡麻氮素养分及其产量和品质的影响[J].干旱地区农业研究,2016,34(2):69−75.
[39]谢亚萍,吕忠诚,王利民,等.密氮互作对灌区胡麻籽粒产量及品质的影响[J].中国油料作物学报,2021,43(2):277−285.
[40]郭娟娟,董宏伟,崔政军,等.氮肥运筹方式对胡麻干物质积累、产量及氮素吸收转运的影响[J].甘肃农业大学学报,2020,55(4):60−68.
[41]侯翔皓,张富仓,胡文慧,等.灌水频率和施肥量对滴灌马铃薯生长、产量和养分吸收的影响[J].植物营养与肥料学报,2019,25(1):85−96.
[42]战秀梅,韩晓日,杨劲峰,等.不同氮、磷、钾肥用量对玉米源、库干物质积累动态变化的影响[J].土壤通报,2007,38(3):495−499.
[43]张愉飞,隋跃宇,陈一民,等.秸秆还田条件下不同施氮水平对玉米产量及氮肥利用率的影响[J].土壤与作物,2021,10(4):395−403.
[44]董合林,李鹏程,刘敬然,等.钾肥用量对麦棉两熟制作物产量和钾肥利用率的影响[J].植物营养与肥料学报,2015,21(5):1159−1168.
[45]吴海兵,刘道红,钟鸣,等.水分管理和钾肥施用对水稻产量和抗倒伏性的影响[J].作物杂志,2019,35(1):127−133.
[46]高珍妮,郭丽琢,李丽,等.氮肥对胡麻茎秆木质素合成酶活性及其抗倒性的影响[J].中国油料作物学报,2014,36(5):610−615.
[47]张雪松,张鹏,汪秀志,等.秸秆还田下氮钾肥配施对寒地水稻抗倒伏性能的影响[J].河南农业科学,2021,50(3):17−24.
[48]Fan M,Chen P,Zhang C,et al.Effects of combined application of slow-release nitrogen fertilizer and urea on nitrogen uptake,utilization and yield of maize under two tillage methods[J].Scientific Reports,2025,15(1).DOI:10.1038/s41598-025-87480-z.
[49]Nakano H,Morita S,Kitagawa H,et al.Grain Yield Response to Planting Density in Forage Rice with a Large Number of Spikelets[J].Crop Science,2012,52(1):345-350.
[50]叶春雷,罗俊杰,石有太,等.不同肥料配比对旱地胡麻产量及品质的影响[J].干旱地区农业研究,2015,33(2):22−25+80.
[51]张经廷,陈青云,吕丽华,等.夏玉米产量及茎秆抗倒伏性状对不同肥料滴灌配施的响应[J].华北农学报,2015,30(6):209−215.
[52]Tikkoo A,Yadav S S,Kaushik N.Effect of irrigation,nitrogen and potassium on seed yield and oil content of Jatropha curcas in coarse textured soils of northwest India[J].Soil & Tillage Research,2013,134:142−146.
文章摘自：贾玲玲,高玉红,李喜强,李佳,陈世元,相石磊,席志杰,赵永伟,李瑛,吴兵.氮钾肥配施对旱地胡麻氮钾素利用及抗倒伏特性的调控研究[J].土壤通报,2025,56(4):1063−1074.10.19336/j.cnki.trtb.2025031301
