不同类型地膜覆盖对工业大麻生长和产量的影响

2020-12-26张庆滢郭蓉许艳萍陈璇吕品郭孟璧杨明郭鸿彦

中国麻业科学 2020年5期

张庆滢，郭蓉，许艳萍，陈璇，吕品，郭孟璧，杨明，郭鸿彦

（云南省农业科学院经济作物研究所，云南昆明 650205）

工业大麻是指植株群体花期顶部叶片及花穗干物质的致幻成瘾成分四氢大麻酚（THC）含量＜0.3%，不能直接作为毒品利用的大麻作物品种类型，目前广泛应用于纺织、造纸、食用油、功能保健食品、化妆品、医药、生物能源、建材、新生物复合材料等行业［1］。云南是中国工业大麻的主产区，在全国率先开展了工业大麻的研究，工业大麻产业在云南稳步发展，形成了较好的产业基础。2013年之前主要以发展纤维用工业大麻为主，随着国际药用工业大麻成为科研的热点以及在医药市场的兴起，近几年来，云南药用工业大麻种植和以大麻二酚（CBD）为主的大麻素提取与加工得以迅速发展，2019年核定种植面积超过1.3万公顷。在生产上以获得纤维为目标的高密度种植型转变为以获得花叶、麻籽、麻糠为主的稀植型。在工业大麻稀植型种植过程中，抗旱保苗、中耕除草是获得高产量的关键步骤，往往花费较多的劳动力，尤其当今劳动力成本大幅上涨，通过改善生产模式和栽培技术是降低生产成本、提高产量和品质的重要途径。

覆膜栽培技术是现代应用在农作物上的一种新型技术，其兼具有效收集降水、保墒增温、保水抗旱、抑制杂草、提高作物产量和品质等优点。目前该技术已广泛应用于玉米、马铃薯、甘蔗、甜菜等一年生或多年生作物栽培上［2－6］，然而在工业大麻生产中尚未见相关研究报道。本研究拟对工业大麻进行覆膜技术的研究，旨在建立适用于工业大麻稀植型种植的旱作高产节本栽培模式。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试品种：工业大麻品种云麻8号和工业大麻材料M123；

供试地膜：普通透明白膜、普通黑膜（云南塑料厂提供）、除草膜（云南省农业科学院甘蔗研究所提供），地膜规格均为膜幅宽120 cm，厚0.008 mm。

1.2 试验地基本情况

试验于2016～2018年在云南省昆明小哨（云南省农业科学院经济作物研究所工业大麻试验基地）进行，海拔高度为1900 m，属北纬低纬度亚热带高原山地季风气候，明显分为干、湿两季，冬春少雨，夏季占全年降水60%以上，降水主要集中在5～10月，年平均气温15℃，年均日照2200 h左右，年均降水量1035 mm，无霜期240 d以上。该试验地为沙壤土，pH值5.4，土壤有机质含量为22.6 g／kg，全氮量0.169%，全磷量0.082%，全钾量1.60%，有效钙2.47 g／kg。前茬为工业大麻，肥力中等，地块平整。于3月份进行翻耕，播种前1周进行碎土耙平。

1.3 试验设计和调查方法

试验采用单因素随机区组设计，设置A、B两组。

A组试验供试工业大麻品种为云麻8号，试验设2个处理，分别为：覆普通黑膜和不覆膜，每个处理3次重复，共6个小区，小区面积38.4m2，采用穴（塘）播方式，行穴（塘）距为160 cm×80 cm，每个小区90株。该组试验于2016、2017年连续两年执行，2016年于5月27日播种，11月17日成熟收获；2017年于5月12日播种，11月10日成熟收获。2017年试验除进行农艺性状和产量调查外，在出苗后于小区内随机固定10株进行每周1次的株高调查。植株的高度、茎粗、第一有效分枝高、分枝数和分枝长度等农艺性状的调查依据《大麻种质资源描述规范和数据标准》［7］中的方法进行。

B组试验供试工业大麻材料为M123，试验设4个处理，分别为：覆普通透明白膜、覆普通黑膜、覆除草膜和不覆膜，每个处理3次重复，共12个小区，小区面积43.2 m2，采用穴（塘）播方式，行穴（塘）距为180 cm×40 cm，每个小区180株。该组试验于2018年6月20日播种，于11月12日收获。该组试验除进行农艺性状和产量调查外，还开展防草效果调查：于出苗后30、60 d进行调查，每小区随机3点取样，每点调查面积0.25 m2（以穴（塘）为中心取50 cm×50 cm调查），调查取样面积内杂草的鲜草总重，计算防除效果。防效（%）＝（1－处理杂草鲜重／对照杂草鲜重）×100%。

所有处理播种时施用复合肥（N－P－K：15－15－15，云南天腾牌）20 kg／667m2，于出苗后约30 d追施尿素（含氮量≥46.0%，金沙江牌）10 kg／667 m2，每穴（塘）定苗3株。管理上，不覆膜处理于出苗后约30 d进行第1次人工锄草，于出苗后约60 d进行第2次人工锄草，同时进行中耕培土；其它覆膜处理仅在不覆膜处理（对照）第2次人工锄草时进行膜间机械割除杂草。

1.4 统计分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 覆膜对工业大麻产量的影响

2016、2017年连续两年的覆膜种植试验均表明：覆普通黑膜处理与不覆膜处理相比，前者能够提高工业大麻麻糠（麻糠为种子脱粒后去除枝梗的残余物，主要为麻株果穗的叶片和苞片，可用于具高附加值工业大麻次生代谢产物如大麻二酚等的提取）、麻籽、茎秆的产量，起到增产作用，具体产量及增产情况详见表1。对2016、2017年的麻糠、麻籽、茎秆产量进行方差分析（表2），结果表明：覆普通黑膜处理与不覆膜处理相比，三个产量性状中麻籽和茎秆两年平均产量分别提高了22.23%和18.98%，增产幅度均达到了显著水平；麻糠产量也明显增加，增产幅度达8.39%，但未达显著水平；同时，由于2017年遭遇干旱，受气候影响麻糠、麻籽、茎秆产量均低于2016年产量水平，不同年度间的产量有所差异，三个产量性状中麻籽和麻糠差异显著，茎秆产量差异不显著。

表1 不同处理、不同年份工业大麻麻糠、麻籽、茎秆产量（A组试验）Table 1 Effects of cultivation mode on chaff，seed，stem yield of hemp in 2016 and 2017

表2 处理间、年度间两因素方差分析结果（A组试验）Table 2 Two－way ANOVA results based on treatments and years for yields of chaff，seed and stem

2.2 覆膜对工业大麻株高的影响

于2017年5月12日进行“三干”播种，2017年5月15日试验地有较好的降水（中雨），随后5天内也有降水（小雨），5月25日试验地出苗整齐，覆膜种植处理先于对照1～2 d完成出苗。然而，出苗后随即遭遇长时间的自然干旱，直到6月中旬后发生有效降水，从株高数据可知，6月15日覆膜处理平均株高28.6 cm，对照组平均株高11.1 cm，说明覆膜处理有显著的保水抗旱能力。从图1中可以看出，在整个生长期内，覆膜处理组株高均明显高于对照组，尤其在遭遇了苗期的自然干旱后，覆膜处理获得了生长上的优势，在7月中旬之前，其株高约为对照组的2倍以上。

2.3 不同地膜对工业大麻主要农艺性状及产量的影响

从表3可以看出，在B组试验中（2018年），不同地膜覆盖处理对工业大麻主要农艺性状及产量存在不同程度的影响。通过覆膜处理增加了植株的高度、茎粗和分枝长度，在株高、茎粗、分枝长度性状上，4种处理的影响分别为除草膜＞普通黑膜＞普通透明白膜＞不覆膜，从对5个农艺性状影响的差异显著性分析看，仅在株高上3种覆膜处理与不覆膜处理差异达到了显著水平，而在茎粗、第一有效分枝高、分枝数和分枝长度4个性状上虽然存在差异，但未达显著水平。在产量影响方面，3种覆膜处理对工业大麻三个主要收获产物的产量均具有增产效应，从麻糠产量上看，与对照相比，普通透明白膜、普通黑膜、除草膜处理每667m2分别增产10.13%、15.96%和17.53%，其中除草膜处理与对照相比差异达到了显著水平；从麻籽产量上看，与对照相比，普通透明白膜、普通黑膜、除草膜处理每667m2分别增产为12.51%、24.40%和25.80%，其中普通黑膜和除草膜处理与对照相比差异均达到了显著水平；从麻秆产量上看，与对照相比，普通透明白膜、普通黑膜、除草膜处理每667 m2分别增产为9.82%、28.80%和21.93%，其中普通黑膜和除草膜处理与对照相比均差异显著。

图1 工业大麻生长期间株高的动态结果比较（A组试验）Fig.1 Dynamics of the height of plants from the beginning of emergence to the end of flowering

表3 2018年度不同地膜覆盖处理对主要农艺性状及产量的影响（B组试验）Table 3 Effects of different plastic mulching types onmajor agronomic traits and yield composition

2.4 不同地膜的杂草防除效果

从表4可以看出，所有覆膜处理对杂草都起到了较好的防控作用。出苗后30 d，普通透明白膜处理和普通黑膜处理防效分别为84.02%和86.54%，二者差异不显著，与对照相比有显著差异，除草膜有最好的效果；出苗后60 d，普通透明白膜处理的防效不如普通黑膜和除草膜处理，而普通黑膜和除草膜处理因膜下几无杂草达到了最好的效果。通过覆膜处理对杂草进行防控有显著的效果，可以有效减少工业大麻中耕管理上的除草用工，一般情况下每667 m2地可减少3～4个劳动力，而且苗期和中耕除草的时间往往是云南连续降雨最多的时期，利用人工进行铲除遭遇连续天阴下雨难以达到好的效果，覆膜处理则避免了该问题。

表4 不同地膜覆盖处理对杂草的防除效果（B组试验）Table 4 Effects of different plastic mulching types on inhibition and elimination of the weed growth

3 讨论

云南地处中国西南边陲，属低纬多山地区，气候类型总体上属于亚热带高原山地季风型，干湿季节分明，冬春干旱少雨，每年进入4月始有少量降水，到6月上旬始有连续降水。在云南，工业大麻为山区旱地作物，其种植高度依赖于自然降水，而大麻为短日作物，早播有利于全生育期的增加，使产量提高。因此，工业大麻播种出苗是整个种植过程中的关键。为了抗旱保苗，2014～2015年我们开展了从4月初到6月上旬不同播期的覆膜试验，结果表明，同期播种，覆膜处理较不覆膜种植有较高的出苗率，出苗后成活率和生长势也较强，除了具有抗旱保苗作用，还有很好的防草作用，产量明显高于对照，基于此结果，后续开展了上述连续3年（2016～2018年）的覆膜试验，并同时开始在生产上进行逐步推广。2016年以来工业大麻覆膜种植技术在云南推广超过1万多公顷。

农作物覆膜栽培技术是为人广知广用的一项重要农业增产措施，目前在玉米、花生、马铃薯、甘蔗、冬小麦、再生稻、油用亚麻等作物及各种蔬菜上［8－11］已有广泛应用和较多的研究报道。近年来工业大麻产业在我国快速发展［12］，尤其是工业大麻在生物医药大健康领域的迅猛发展［13］，使云南工业大麻种植与生产受到了世界的广泛关注。然而，随着种植主体模式由高密度纤维型转变为超低密度籽用型（或花叶型），种植过程中的诸多关键问题亟需解决，如：出苗率、草害、劳动效率、产量和质量等。本研究表明：覆膜技术在工业大麻稀植型种植上，有明显的保水抗旱、控草增产作用，对工业大麻种子萌发、生长发育进程、植株的干物质积累及工业大麻主要收获物（麻籽、麻叶、麻糠和麻秆）产量提高都有一定的辅助作用，同时，其提高了抗旱防灾能力和劳动效率，达到了防草控草、节本增效的目的，对山区旱地工业大麻生产具有深远意义。

目前工业大麻覆膜栽培技术形成时间较短，对该技术体系研究尚不够深入。此外，当前所用地膜为塑料薄膜，存在其废弃物回收不完全易造成农田污染的问题。因此，下一步工作一方面需要从地膜影响工业大麻生长的各方面开展更为深入层次的细致研究，另一方面也要从低成本无害的农用降解薄膜方面开展研究。