工业大麻不同组织粉剂对大豆、玉米根系生长的影响

2021-02-03班定悦李文凤李鹏李广泽张晓臣张伟君郭春景肖佳雷

农学学报 2021年10期

班定悦李文凤李鹏李广泽张晓臣张伟君郭春景肖佳雷

摘要：工业大麻种植、开发及应用已成为全球各大公司开展的重要产业，工业大麻在种植业结构调整中起到重要作用。本研究利用成熟期大麻器官根部和花果部烘干粉剂与黑土（体积1：3）混拌进行盆栽试验，分析不同处理对大豆和玉米根系生长指标的影响。结果表明：工业大麻根干粉可提高大豆根干重，比对照增加1.67倍，花果干粉提高玉米根干重，比对照增加18.0%；工业大麻根干粉增加大豆根长、根表面积及根体积作用显著，但降低大豆根平均直径；根干粉和花果干粉均极显著增加玉米根长、根表面积、根体积及根尖数，不利于根平均直径增加；工业大麻不同器官粉剂对单子叶和双子叶作物根系生长调控作用差异显著，玉米根系生长指标好于大豆，以上研究结果将为工业大麻在农化产品研发提供理论指导和技术支撑。

关键词：工业大麻；根；花果；粉剂；黑土；大豆；玉米；根系生长

中图分类号：S636.2文献标志码：A论文编号：cjas2021-0026

Effects of Different Tissue Powders of Industrial Hemp on Root Growth of Soybean and Maize

Ban Dingyue1， Li Wenfeng1， Li Peng2， Li Guangze3， Zhang Xiaochen2， Zhang Weijun2， Guo Chunjing2， Xiao Jialei1

（1College of Life Sciences， Northeast Agricultural University， Harbin 150010， Heilongjiang， China； 2Institute of High Technology， Heilongjiang Academy of Sciences， Harbin， 150020， Heilongjiang， China； 3Shenzhen Nopson Agrochemical Co.， Ltd.， Shenzhen 518102， Guangdong， China）

Abstract： The cultivation， development and application of industrial hemp have become an important industry of major companies in the world， and play an important role in the structural adjustment of planting industry. In this study， we mixed dried powder from root and flower and seed from industrial hemp at maturation period with black soil （volume 1：3） for pot experiment to analyze the effects of different treatments on root growth of soybean and maize. The results showed that dry powder of industrial hemp root increased the dry weight of soybean root by 1.67 times that of the control. The dry powder of flower and seed increased the dry weight of maize root by 18.0% compared with that of the control. Dry powder of industrial hemp root increased root length， root surface area and root volume of soybean significantly， but decreased the average root diameter； dry powder of root and dry powder of flower and seed significantly increased root length， root surface area， root volume of maize and the number of root tip， but was not conducive to the increase of the average root diameter. In conclusion， the effects of dry powder of industrial hemp from different tissues on monocotyledon and cotyledon are different， and the study could provide theoretical guidance and technical support for the research and development of industrial hemp in agrochemical products.

Keywords： Industrial Hemp； Root； Flower； Powder； Soybean； Black Soil； Corn； Root Growth

0引言

大麻是中國人类最早培植的“五谷”之一，是传统的纤维作物，当今中国将四氢大麻酚含量低于0.3%的汉麻品种亦称工业用大麻[1-3]。国内外对工业大麻研发应用领域还主要集中在纺织、医疗、食品、化妆品、建材等领域，花叶中的化合物可以用作医疗用途，皮中的大麻纤维可以用作纺织品和新材料领域，杆芯可以用作建筑材料，根可以用于燃料和电池正负极材料，工业大麻的根茎、种子是上等的造纸、纺织、无毒材料、上光剂和润滑油等的原材料[3-8]。目前，研究工业大麻在农业生产和畜牧业养殖方面报道很少。本研究针对工业大麻体内含有丰富的天然产物（酚类、萜类）及多糖，这些物质可能对作物生长起调节作用。鉴于此，本试验研究工业大麻成熟期不同器官（根、叶、花）粉剂对大豆和玉米苗期根系形态指标影响，初步明确工业大麻对作物生长调节作用及组织器官利用形式，以期为拓宽中国工业大麻生产应用领域提供新的思路，为利用工业大麻研发农化产品提供数据支撑和理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

工业大麻材料由黑龙江省科学院高新技术研究院提供，‘大豆农生2号’和‘玉米哈粘2号’由东北农业大学生命科学学院提供。

1.2试验方法

1.2.1工业大麻样品处理9月初取鲜样10株，按根、茎、叶及花果部分进行分割装入袋内，低温带回实验室，杀青后烘干，粉碎后待用。

1.2.2盆栽试验处理取烘干后根粉和花籽粉分别与黑土按体积比1：3混拌，分别将2种处理装入盆，盆直径10 cm×高10 cm大豆和玉米每盆播种3粒，每个处理重复3次，对照为正常黑土，苗期正常管理，出苗后30天取不同处理根系，洗净后利用赛亚斯根系分析扫描仪进行根系形态指标测定。试验数据利用SPSS统计分析软件进行处理。

2结果与分析

2.1不同器官粉剂对作物根干物质、根长的影响

图1表明，工业大麻根干粉和花部干粉对大豆、玉米的根干重影响达差异显著；大豆根干重变化特征为根粉>花果干粉>对照（CK），根粉处理大豆根干重比对照增加1.67倍；玉米根干重变化特征为花果干粉>对照（CK）>根粉，花果干粉处理玉米根干重比对照增加18.0%，根粉处理后降低玉米根干物质积累。图2表明，工业大麻根干粉和花果干粉对大豆、玉米的根长影响达差异极显著；大豆根长变化特征为根粉>对照（CK）>花果干粉，根粉处理大豆根长为192.8 cm，比对照增加46.8%；玉米根长变化特征为花果干粉>根粉>对照（CK），花果干粉和根干粉处理分别比对照39.13%和35.7%，表明2种粉剂处理可以促进玉米根系伸长。

综上，工业大麻根干粉对大豆根干重和根长有显著促进作用；而花果部分烘干粉对玉米根干重和根长的增加更加显著，两种作物表现不同。

2.2不同器官粉剂对作物根表面积、根体积的影响

图3表明，工业大麻根干粉和花果干粉对大豆、玉米的根表面积影响差异极显著；大豆根表面积变化特征为根粉>对照（CK）>花果粉，根粉处理大豆根表面积为39.7 cm2，比对照增加38.8%；玉米根表面积变化特征为花果粉>根粉>对照（CK），花果粉和根粉处理分别比对照21.8%和15.8%，表明2种粉剂处理可以增大玉米根表面积有利于根系对土壤营养元素的吸收。图4表明，工业大麻根干粉和花果干粉对大豆根体积影响达差异极显著，对玉米根体积影响差异不显著；大豆根体积变化特征为根粉>对照（CK）>花果粉，根粉处理大豆根体积比对照增加26.6%；花果粉处理后玉米根体积增加22.48%，但根干粉处理后玉米根体积没有显著变化。

2.3不同器官粉剂对作物根直径和根尖数的影响

图5表明，工业大麻根干粉和花果干粉对大豆、玉米根平均直径影响达差异显著水平，二者均降低了根平均直径；大豆根、玉米根平均直径以根粉处理最低，表明两种粉剂处理不能增加玉米、大豆根粗度。图6表明，工业大麻根干粉和花果干粉对大豆、玉米根尖数影响差异明显，根干粉对大豆根尖数作用极显著，花果干粉降低根尖数；而根干粉和花果干粉对玉米根尖数作用达极显著水平，根干粉大于花果干粉，分别比对照增加37.59%和32.47%，根尖数增加提高玉米对土壤水分和肥料吸收，进一步提升玉米抗逆性和产量水平。

3结论与讨论

大麻不同器官代谢产物丰富，其生长无需任何化学物质，自身可抵御各种病虫害，是典型的绿色环保作物，更是一种天然的抑菌剂。有研究报道，叶乙醇提取物（DML4）和茎皮乙醇提取物（DMS4）均具有显著的抑菌作用，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌和白色念珠菌抑菌作用明显，从大麻叶、茎皮石油醚提取物中分别分离得到8种和9种化合物，相同濃度DMS9抑菌作用显著高于DML4抑菌作用，两种提取物里都含有β-谷甾醇和齐墩果酸抑菌成分[9-15]。本研究结果显示，工业大麻根干粉可提高大豆根干重，比对照增加1.67倍，花籽干粉提高玉米根干重比对照增加18.0%；根干粉增加大豆根长、根表面积及根体积作用明显，但降低大豆根平均直径；花果干粉均极显著增加玉米根干重、根长、根表面积及根体积也不利于根直径提高。总之，根粉对大豆根系指标调节作用明显，根粉和花果粉对玉米根系指标调节均作用显著，花果粉作用更为突出，进一步说明工业大麻体内代谢产物对单子叶和双子叶作物生长调控机制不同。可能是由于工业大麻根粉主要含有高纤维素，与黑土混拌提高土壤透气性和土壤温度，进而提高大豆和玉米根系生长；另外，工业大麻花果部分含有较高活性物[6]，而大豆种子内含有较高的脂肪和蛋白，玉米主要含有较高淀粉，在种子萌发时工业大麻花果干粉活性物质抑制大豆萌发，延迟大豆出苗时间和苗期根系生长，相反促进玉米出苗时间和玉米苗期根系生长，达到壮根的效果，其调控机理及应用效果需要进一步深入研究。工业大麻不同器官粉剂对作物根系调节作用研究拓宽了工业大麻应用领域，为工业大麻及活性物质提取后材料在农化产品研发及利用提供理论了指导和技术支撑。

参考文献

[1]梁欣蕊，刘志华，孙立秋，等.汉麻花叶化学成分研究[J].齐齐哈尔大学学报：自然科学版，2021，37（2）：79-81，87.

[2]张利晨，王延庆，郭丽萍.工业大麻：一株命运跌宕起伏的植物[J].黑龙江粮食，2021（1）：31-33.

[3]王亚娟，杨人元，李淳雄，等.汉麻籽分离蛋白的提取及功能特性研究[J].中国食品添加剂，2020，31（12）：84-90.

[4]潘宇涛，常存，赵金海，等.汉麻应用产品及优势研究[J].黑龙江科学，2020，11（24）：52-55.

[5]闫佳佳，万璐，姜硕，等.汉麻叶黄酮成分及其抑菌活性分析[J].中国调味品，2020，45（12）：59-62.

[6]常存，潘宇涛，赵金海，等.黑龙江省汉麻产业发展分析[J].黑龙江科学，2020，11（22）：5-8.

[7]肖乐，黄伟军，严桂香.汉麻色纺花式复合针织产品研发[J].天津纺织科技，2019（6）：47-50.

[8]王春红，王利剑，左恒峰，等.汽车用汉麻秆粉/聚乳酸复合材料的制备、成型工艺及性能[J].汽车安全与节能学报，2019，10（4）：511-517.

[9]刘雪强，刘阳，粟建光，等.中国汉麻综合利用技术与产业化进展[J].中国麻业科学，2019，41（6）：283-288.

[10]次仁曲宗，罗禹，屈晓宇，等.黑龙江汉麻叶中化学成分研究与大麻二酚（CBD）含量测定[J].四川大学学报：自然科学版，2019，56（5）： 957-962.

[11]刘菲菲.工业大麻的创新[J].中国纤检，2021（2）：113-115.