中国工业大麻高产优质关键栽培因子研究进展

王怀鹏，马子竣，汝甲荣，邱广伟，史乔丹，尹雪巍，孙继英，牛若超

（黑龙江省农业科学院克山分院，黑龙江齐齐哈尔161000）

工业大麻是指植物中四氢大麻酚（THC）含量低于0.3%、无毒品利用价值的大麻品种类型。大麻作为一种具有特殊功效的经济作物，其皮、秆、籽、根、叶、花均具有利用价值，在纺织、食品、造纸、建筑、医药、交通运输和国防军工等方面应用广泛。中国是全球最大的工业大麻种植国家，国内工业大麻种植技术不断改进，产量上升趋势显著；加之国内工业大麻相关政策边际出现变化，合法化省份有增加，云南和黑龙江两个省份已经分别在2005年和2017年以省禁毒条例的法律形式明确了工业大麻种植和加工的管理方法。随着2010年《云南省工业大麻种植加工许可规定》（政府令）和2017年《黑龙江省禁毒条例》的颁布，明确了工业大麻与娱乐大麻的区别，加速了工业大麻种植与加工产业的发展。

作为新增长领域的培养对象，随着工业大麻的种植、加工、销售产业链条的持续发展，工业大麻种植已成为区域农业结构调整和农民致富增收的优势产业。近年来，已有许多专家学者针对气候因子、播期、种植密度、施肥量以及耕作方式进行了大量研究，发现合理布局栽培因子是调控植株形态、建立适宜群体结构和协调产量构成因素的重要前提。本文就关键栽培因子相关的研究内容进行整理论述，总结不同栽培因子对工业大麻生长发育及产量品质形成的影响，旨在为工业大麻优质高效栽培提供理论依据和实践参考。

1 气候因子

大麻是喜光作物。当栽培目的为留种或者是油用时，强光对于麻株腋芽萌发和花序发育有促进作用，进而提高种子产量；相反弱光却抑制腋芽萌发，使植株分枝减少，促进顶端生长，有利于提高纤维产量和品质，一般用于纤维型大麻生产中［1］。孙宇峰等［2］研究认为当光照充足时，植株地上茎叶和地下根系生长良好，有利于植株的干物质积累及产量的形成，但继续增加光照，大麻纤维发育慢，纤维粗硬；减少光照到低于临界时长，植株开花得以促进，纤维产量有所降低。

大麻因品种类型的不同对温度的要求也不同，一般从播种到工艺成熟，需大于或等于0℃的积温为1900～2000℃，至种子成熟则需积温2700～3000℃。大麻种子发芽的最适温度为25～35℃，最高不超过45℃。不同生育期所需的适宜温度也有差异，一般苗期为10～15℃，快速生长期为18～30℃，开花到种子成熟则18～20℃为宜。由此可见，大麻的生长发育与温度的变化存在很大的关系，温度升高能够加快大麻发育［3］。

作为高秆作物，大麻需水量较大，每生产1 kg干物质需耗水分300～500 mL，是小麦、燕麦耗水量的5～12倍，相比于玉米多3倍［1］。大麻叶片中水分亏损后，叶片变黄，光合能力下降。大麻耐大气干旱但不耐土壤干旱，因此灌溉特别有效，我国不同大麻种植区的自然条件差异较大，南北区域应当结合当地实际降雨量及土壤水分条件进行合理灌溉。Tripathi等［4］研究发现，当大麻种植田施用氮肥20 kg／hm2条件下，每隔18 d进行一次灌溉，大麻纤维产量得到显著提高。

大麻株高较高，其生长期间如遭受大风强对流等恶劣天气时易发生倒伏，但微风有利于大麻群体通风，协调群体内光照、温度和水分等因素，改善光合性能，从而促进大麻的生长发育。为了减少风灾对大麻的危害，一般播种前进行精细整地，依据种植区当地气候特点合理安排田间灌溉，同时也需要注意结合大麻不同生育期需水量特点科学实施灌溉［5］。

2 播期

不同播期对大麻的产量和品质会产生一定的影响，其主要是通过大气温度、土壤温度和降雨量的变化对大麻生长发育产生的不同效应所实现的。从南至北各区域的大麻播种时间逐渐推迟，同时播种时期也与其栽培利用目的不同而存在差异。纤用栽培时，一般采用适时早播；而籽用栽培时，一般播种较晚，这样能使种子在秋季冷凉的气候条件下完成灌浆成熟。曹焜等［6］研究表明，不同播种时期可以改变工业大麻生育时期长短，对其原茎产量和纤维产量产生影响。伍菊仙等［7］研究发现，随着播种时期的推迟，大麻植株内的THC含量逐渐降低，播期较晚的处理与正常播期处理间存在显著性差异。Cosentino等［8］在东欧两年的田间播期试验中发现，最适播种期为4月底至5月中旬，在该时期内，工业大麻植株的地上生物量和茎产量最高，在这一时期之前和之后播种，由于较短的日照导致了早期的成花诱导，严重降低了茎和纤维的伸长，从而导致地上生物量和茎产量的下降。在其他麻类作物也有相同的发现，陈娟等［9］研究认为，当适时提早播种时，能够显著提高油用亚麻的产量，同时适时早播后，亚麻白粉病病情指数较其他晚播期极显著降低。朱炫等［10］试验结果表明，随着播种期延迟，云南冬季亚麻生育期缩短，株高、茎粗、工艺长度、单株干重、千粒重等均呈现下降的趋势，致使原茎产量和种子产量显著减少。高凤云等［11］在不同播种期对亚麻产量和品质的影响研究中发现，产量构成因子及产量均随播期推迟呈现逐渐降低的趋势，亚麻籽含油率及亚麻酸含量也呈现同样的变化趋势。张丽霞等［12］通过对两个播期不同红麻品种主要经济性状及产量的研究发现，在春播条件下，植株的株高、皮厚、茎粗、单株鲜茎重、鲜皮重、干皮重和鲜茎出麻率等主要经济性状均高于夏播；此外，纤维产量也与夏播条件下差异极显著。刘栋等［13］研究结果表明，油用亚麻在覆膜条件下早播时，植株株高和工艺长度在3个亚麻品种中均呈现降低的趋势，播种愈早，千粒重愈高，同时播期提前也可增加亚麻籽产量。综上可知，种植工业大麻需结合当地气候特点适时早播，适时早播可有效改善工业大麻主要经济性状指标、提高原茎产量和纤维产量、增加工业大麻植株中相关内含物的含量以及降低其病害发病率。

3 种植密度

合理密植要结合种植区生态条件和工业大麻品种特性，在其整个生育期保持合理的群体结构，使得植株叶面积大小、各器官的生长相互协调，能充分有效地利用地力、光照和二氧化碳，获得更高的生物产量，从而提高经济产量的转化效率。高金虎等［14］试验结果表明，在宽窄行种植（宽行50 cm，窄行20 cm），密度30万株／hm2条件下，工业大麻植株株高、茎粗、干物质积累、有效株数、光合性能等表现较优，同时麻秆、麻叶和麻皮产量均显著增加。张雪等［15］研究发现，采用种2垄空1垄的栽培方式，工业大麻植株的株高、茎粗、分枝数和籽粒产量均高于常规栽培方式。张丽霞等［16］研究结果表明，随着播种密度增加，工业大麻纤维产量呈现上升趋势，株高、茎粗、皮厚、单株鲜茎重、单株鲜皮重和有效株数等经济指标也均与密度显著相关。潘兹亮等［17］研究发现，随着播种密度增加，工业大麻植株纤维强力变大，纤维品质提升；株高、茎粗和皮厚等经济性状随着种植密度的增加而降低，密度过大或过小都会导致纤维产量降低，适宜的播种密度下产量和品质协调性最优。Tang等［18］研究认为，当种植密度从30株／m2到120株／m2时，茎产量提高了29%，进一步增加种植密度未显著提高茎产量。江谷驰弘等［19］在施肥及栽培密度对工业大麻产量的影响研究中得出，当施肥量为600 kg／hm2（N∶P∶K＝3∶1∶2）、栽培密度为 45万株／hm2时，株高、茎粗、麻秆、麻皮、麻叶产量表现最优。刘浩等［20］试验结果表明，在种植密度为25株／m2、45株／m2和65株／m23个水平时，45株／m2种植密度下大麻叶片叶绿素含量、茎粗、地上部总生物产量等指标表现较优。胡万群等［21］通过对不同红麻品种采用不同密度进行田间试验得出，当种植密度为1.4万株／667 m2时，纤维产量表现最佳，高于其他密度处理。

4 施肥

工业大麻作为一种需肥较多的作物。对氮、磷、钾三要素的要求以氮素最多，钾次之，磷最少。氮素肥料对工业大麻增产起重要作用，氮磷或氮钾肥配合施用效果好于单独施用氮素肥料，氮、磷、钾三要素配合施用增产效果更佳。宋宪友等［22］在氮、磷、钾施用对大麻原茎产量的影响研究中得出，当施用 N 90 kg／hm2、P2O5100 kg／hm2和 K2O 80 kg／hm2时，工业大麻原茎产量、干茎制成率、全麻率和全麻产量等指标为最佳。张正等［23］研究发现，施氮量与亚麻株高、工艺长度、茎粗和单株茎重呈显著正相关，有效促进了植株的生长发育，从而提高其原茎产量。Vera等［24］研究发现，增施氮肥后显著增加了工业大麻植株的株高、生物量和种子产量，在施氮量为150 kg／hm2时达到最大值。刘浩等［25］研究认为N、P、K三要素对工业大麻产量的贡献差异较大，三要素之间存在互惠和拮抗作用，从而影响其在工业大麻植株内的吸收与转运。Panayiota等［26］试验结果表明，增加施氮量对大麻生物量、茎干重、株高和花序指数有显著影响，施氮量为240 kg／hm2时，生物量、茎干重和花序重分别较未施肥对照处理提高了37.3%、48.2%和16.0%，株高和花序长分别增加了0.1 m和16.7 cm。邓欣等［27］研究结果表明，随着施钾量的增加，亚麻植株的株高、茎粗以及茎秆鲜重呈现出不同的变化趋势，增加钾肥施用量后，茎秆鲜重和茎粗显著提高，而株高则表现为下降趋势，继而有效改善植株的抗倒伏性能。徐云等［28］研究发现在2 mmol／L钾处理下的大麻植株株高、茎粗、叶面积和根冠比等生长指标表现最优；同时增施钾后，钾利用效率和叶片SOD活性呈现下降趋势，叶片叶绿素含量升高，蔗糖含量和蔗糖酶活性呈现先上升后下降的变化趋势。除氮、磷、钾大量元素肥料之外，适当增施有机肥可在提高作物产量的同时，有效改善作物品质。Vanderwerf等［29］研究认为，随着施氮量的增加，大麻雌株的比例显著增加。

5 耕作方式

工业大麻对土壤的要求比较严格，其在土层深厚、疏松肥沃的田地上才能获得较高产量，播种前精细的土壤耕作可改善土壤结构，提高土壤蓄水保墒能力和水分利用效率，协调根系生态环境，同时有利于出苗的整齐一致性，从而提高工业大麻的产量，因此，适时合理地进行整地在工业大麻生产过程中是十分重要的技术环节。目前，我国农田耕作方式主要有少耕、免耕、传统耕作等［30］，以少免耕为代表的保护性耕作在改善土壤有机质、全氮含量等土壤理化性状方面效果显著［31］。免耕处理能够减少水土流失，提高土壤有效持水量，提高地温，促进土壤养分转化，改善土壤物理性状，从而达到提高作物产量，增加经济效益的效果。陈常理等［32］研究表明，免耕处理下红麻根数较多，单株根、茎、叶的鲜重和干重以及单株生物产量显著增加；同时土壤容重、水分含量及土壤孔隙度也较其他处理显著增加。邱财生等［33］在免耕条件下亚麻干物质形成规律研究中发现，在免耕条件栽培模式下，亚麻原茎产量、种子产量增加，土壤水分含量全生育期均高于对照。朱四元等［34］研究认为在连作多年的土壤上种植苎麻，其植株株高、茎粗及单株纤维产量均显著低于常规土壤，同时连作土壤处理下植株叶片的MDA含量和SPAD值也较对照土壤显著下降。由于大麻在连作条件下容易引起严重的病虫害和地力的偏消耗，因此为保证工业大麻高产优质应注意合理轮作。赵思毅等［35］认为工业大麻可与其他作物进行合理间套作，同时搭配配套的栽培技术能够有效地控制间套作生态病虫害和杂草发生率，还能减少农药和除草剂的施用，大幅降低对环境的污染，改善生态环境，促进农业可持续发展。除连作、间套作和免耕方式之外，作物秸秆还田也是一种节本增效的耕作方式，农作物秸秆含有丰富的有机碳和大量N、P、K、Si等矿质元素，采用秸秆还田方式既能充分利用废弃秸秆，又能培肥土壤。高金虎等［36］试验结果表明，施用玉米秸秆半量还田（4500 kg／hm2）时，工业大麻苗期杂草蔾的密度和其干物质量显著降低，提高了工业大麻株高、干茎重及麻皮产量。

6 展望

近年来，我国工业大麻加工产业发展迅速，种植面积不断扩大，逐渐成为新兴产业，其关键栽培因子的探究和高效高产栽培技术的挖掘则显得尤为迫切和重要。针对以上关键栽培因子，在实际生产中，应注重品种特性，结合当地气候条件，科学利用前茬土壤，配合具体耕作方式精细整地，选择适宜播期和种植密度，合理增施中微量元素肥料和有机肥，做好田间管理和病虫草害防治，最终才能达到工业大麻增产、增效、提质的目的。