中國工業(yè)大麻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)關(guān)鍵栽培因子研究進展

王懷鵬，馬子竣，汝甲榮，邱廣偉，史喬丹，尹雪巍，孫繼英，牛若超

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院克山分院，黑龍江齊齊哈爾161000）

工業(yè)大麻是指植物中四氫大麻酚（THC）含量低于0.3%、無毒品利用價值的大麻品種類型。大麻作為一種具有特殊功效的經(jīng)濟作物，其皮、稈、籽、根、葉、花均具有利用價值，在紡織、食品、造紙、建筑、醫(yī)藥、交通運輸和國防軍工等方面應用廣泛。中國是全球最大的工業(yè)大麻種植國家，國內(nèi)工業(yè)大麻種植技術(shù)不斷改進，產(chǎn)量上升趨勢顯著；加之國內(nèi)工業(yè)大麻相關(guān)政策邊際出現(xiàn)變化，合法化省份有增加，云南和黑龍江兩個省份已經(jīng)分別在2005年和2017年以省禁毒條例的法律形式明確了工業(yè)大麻種植和加工的管理方法。隨著2010年《云南省工業(yè)大麻種植加工許可規(guī)定》（政府令）和2017年《黑龍江省禁毒條例》的頒布，明確了工業(yè)大麻與娛樂大麻的區(qū)別，加速了工業(yè)大麻種植與加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

作為新增長領(lǐng)域的培養(yǎng)對象，隨著工業(yè)大麻的種植、加工、銷售產(chǎn)業(yè)鏈條的持續(xù)發(fā)展，工業(yè)大麻種植已成為區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)民致富增收的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。近年來，已有許多專家學者針對氣候因子、播期、種植密度、施肥量以及耕作方式進行了大量研究，發(fā)現(xiàn)合理布局栽培因子是調(diào)控植株形態(tài)、建立適宜群體結(jié)構(gòu)和協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素的重要前提。本文就關(guān)鍵栽培因子相關(guān)的研究內(nèi)容進行整理論述，總結(jié)不同栽培因子對工業(yè)大麻生長發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)形成的影響，旨在為工業(yè)大麻優(yōu)質(zhì)高效栽培提供理論依據(jù)和實踐參考。

1 氣候因子

大麻是喜光作物。當栽培目的為留種或者是油用時，強光對于麻株腋芽萌發(fā)和花序發(fā)育有促進作用，進而提高種子產(chǎn)量；相反弱光卻抑制腋芽萌發(fā)，使植株分枝減少，促進頂端生長，有利于提高纖維產(chǎn)量和品質(zhì)，一般用于纖維型大麻生產(chǎn)中［1］。孫宇峰等［2］研究認為當光照充足時，植株地上莖葉和地下根系生長良好，有利于植株的干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的形成，但繼續(xù)增加光照，大麻纖維發(fā)育慢，纖維粗硬；減少光照到低于臨界時長，植株開花得以促進，纖維產(chǎn)量有所降低。

大麻因品種類型的不同對溫度的要求也不同，一般從播種到工藝成熟，需大于或等于0℃的積溫為1900～2000℃，至種子成熟則需積溫2700～3000℃。大麻種子發(fā)芽的最適溫度為25～35℃，最高不超過45℃。不同生育期所需的適宜溫度也有差異，一般苗期為10～15℃，快速生長期為18～30℃，開花到種子成熟則18～20℃為宜。由此可見，大麻的生長發(fā)育與溫度的變化存在很大的關(guān)系，溫度升高能夠加快大麻發(fā)育［3］。

作為高稈作物，大麻需水量較大，每生產(chǎn)1 kg干物質(zhì)需耗水分300～500 mL，是小麥、燕麥耗水量的5～12倍，相比于玉米多3倍［1］。大麻葉片中水分虧損后，葉片變黃，光合能力下降。大麻耐大氣干旱但不耐土壤干旱，因此灌溉特別有效，我國不同大麻種植區(qū)的自然條件差異較大，南北區(qū)域應當結(jié)合當?shù)貙嶋H降雨量及土壤水分條件進行合理灌溉。Tripathi等［4］研究發(fā)現(xiàn)，當大麻種植田施用氮肥20 kg／hm2條件下，每隔18 d進行一次灌溉，大麻纖維產(chǎn)量得到顯著提高。

大麻株高較高，其生長期間如遭受大風強對流等惡劣天氣時易發(fā)生倒伏，但微風有利于大麻群體通風，協(xié)調(diào)群體內(nèi)光照、溫度和水分等因素，改善光合性能，從而促進大麻的生長發(fā)育。為了減少風災對大麻的危害，一般播種前進行精細整地，依據(jù)種植區(qū)當?shù)貧夂蛱攸c合理安排田間灌溉，同時也需要注意結(jié)合大麻不同生育期需水量特點科學實施灌溉［5］。

2 播期

不同播期對大麻的產(chǎn)量和品質(zhì)會產(chǎn)生一定的影響，其主要是通過大氣溫度、土壤溫度和降雨量的變化對大麻生長發(fā)育產(chǎn)生的不同效應所實現(xiàn)的。從南至北各區(qū)域的大麻播種時間逐漸推遲，同時播種時期也與其栽培利用目的不同而存在差異。纖用栽培時，一般采用適時早播；而籽用栽培時，一般播種較晚，這樣能使種子在秋季冷涼的氣候條件下完成灌漿成熟。曹焜等［6］研究表明，不同播種時期可以改變工業(yè)大麻生育時期長短，對其原莖產(chǎn)量和纖維產(chǎn)量產(chǎn)生影響。伍菊仙等［7］研究發(fā)現(xiàn)，隨著播種時期的推遲，大麻植株內(nèi)的THC含量逐漸降低，播期較晚的處理與正常播期處理間存在顯著性差異。Cosentino等［8］在東歐兩年的田間播期試驗中發(fā)現(xiàn)，最適播種期為4月底至5月中旬，在該時期內(nèi)，工業(yè)大麻植株的地上生物量和莖產(chǎn)量最高，在這一時期之前和之后播種，由于較短的日照導致了早期的成花誘導，嚴重降低了莖和纖維的伸長，從而導致地上生物量和莖產(chǎn)量的下降。在其他麻類作物也有相同的發(fā)現(xiàn)，陳娟等［9］研究認為，當適時提早播種時，能夠顯著提高油用亞麻的產(chǎn)量，同時適時早播后，亞麻白粉病病情指數(shù)較其他晚播期極顯著降低。朱炫等［10］試驗結(jié)果表明，隨著播種期延遲，云南冬季亞麻生育期縮短，株高、莖粗、工藝長度、單株干重、千粒重等均呈現(xiàn)下降的趨勢，致使原莖產(chǎn)量和種子產(chǎn)量顯著減少。高鳳云等［11］在不同播種期對亞麻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量構(gòu)成因子及產(chǎn)量均隨播期推遲呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，亞麻籽含油率及亞麻酸含量也呈現(xiàn)同樣的變化趨勢。張麗霞等［12］通過對兩個播期不同紅麻品種主要經(jīng)濟性狀及產(chǎn)量的研究發(fā)現(xiàn)，在春播條件下，植株的株高、皮厚、莖粗、單株鮮莖重、鮮皮重、干皮重和鮮莖出麻率等主要經(jīng)濟性狀均高于夏播；此外，纖維產(chǎn)量也與夏播條件下差異極顯著。劉棟等［13］研究結(jié)果表明，油用亞麻在覆膜條件下早播時，植株株高和工藝長度在3個亞麻品種中均呈現(xiàn)降低的趨勢，播種愈早，千粒重愈高，同時播期提前也可增加亞麻籽產(chǎn)量。綜上可知，種植工業(yè)大麻需結(jié)合當?shù)貧夂蛱攸c適時早播，適時早播可有效改善工業(yè)大麻主要經(jīng)濟性狀指標、提高原莖產(chǎn)量和纖維產(chǎn)量、增加工業(yè)大麻植株中相關(guān)內(nèi)含物的含量以及降低其病害發(fā)病率。

3 種植密度

合理密植要結(jié)合種植區(qū)生態(tài)條件和工業(yè)大麻品種特性，在其整個生育期保持合理的群體結(jié)構(gòu)，使得植株葉面積大小、各器官的生長相互協(xié)調(diào)，能充分有效地利用地力、光照和二氧化碳，獲得更高的生物產(chǎn)量，從而提高經(jīng)濟產(chǎn)量的轉(zhuǎn)化效率。高金虎等［14］試驗結(jié)果表明，在寬窄行種植（寬行50 cm，窄行20 cm），密度30萬株／hm2條件下，工業(yè)大麻植株株高、莖粗、干物質(zhì)積累、有效株數(shù)、光合性能等表現(xiàn)較優(yōu)，同時麻稈、麻葉和麻皮產(chǎn)量均顯著增加。張雪等［15］研究發(fā)現(xiàn)，采用種2壟空1壟的栽培方式，工業(yè)大麻植株的株高、莖粗、分枝數(shù)和籽粒產(chǎn)量均高于常規(guī)栽培方式。張麗霞等［16］研究結(jié)果表明，隨著播種密度增加，工業(yè)大麻纖維產(chǎn)量呈現(xiàn)上升趨勢，株高、莖粗、皮厚、單株鮮莖重、單株鮮皮重和有效株數(shù)等經(jīng)濟指標也均與密度顯著相關(guān)。潘茲亮等［17］研究發(fā)現(xiàn)，隨著播種密度增加，工業(yè)大麻植株纖維強力變大，纖維品質(zhì)提升；株高、莖粗和皮厚等經(jīng)濟性狀隨著種植密度的增加而降低，密度過大或過小都會導致纖維產(chǎn)量降低，適宜的播種密度下產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)調(diào)性最優(yōu)。Tang等［18］研究認為，當種植密度從30株／m2到120株／m2時，莖產(chǎn)量提高了29%，進一步增加種植密度未顯著提高莖產(chǎn)量。江谷馳弘等［19］在施肥及栽培密度對工業(yè)大麻產(chǎn)量的影響研究中得出，當施肥量為600 kg／hm2（N∶P∶K＝3∶1∶2）、栽培密度為 45萬株／hm2時，株高、莖粗、麻稈、麻皮、麻葉產(chǎn)量表現(xiàn)最優(yōu)。劉浩等［20］試驗結(jié)果表明，在種植密度為25株／m2、45株／m2和65株／m23個水平時，45株／m2種植密度下大麻葉片葉綠素含量、莖粗、地上部總生物產(chǎn)量等指標表現(xiàn)較優(yōu)。胡萬群等［21］通過對不同紅麻品種采用不同密度進行田間試驗得出，當種植密度為1.4萬株／667 m2時，纖維產(chǎn)量表現(xiàn)最佳，高于其他密度處理。

4 施肥

工業(yè)大麻作為一種需肥較多的作物。對氮、磷、鉀三要素的要求以氮素最多，鉀次之，磷最少。氮素肥料對工業(yè)大麻增產(chǎn)起重要作用，氮磷或氮鉀肥配合施用效果好于單獨施用氮素肥料，氮、磷、鉀三要素配合施用增產(chǎn)效果更佳。宋憲友等［22］在氮、磷、鉀施用對大麻原莖產(chǎn)量的影響研究中得出，當施用 N 90 kg／hm2、P2O5100 kg／hm2和 K2O 80 kg／hm2時，工業(yè)大麻原莖產(chǎn)量、干莖制成率、全麻率和全麻產(chǎn)量等指標為最佳。張正等［23］研究發(fā)現(xiàn)，施氮量與亞麻株高、工藝長度、莖粗和單株莖重呈顯著正相關(guān)，有效促進了植株的生長發(fā)育，從而提高其原莖產(chǎn)量。Vera等［24］研究發(fā)現(xiàn)，增施氮肥后顯著增加了工業(yè)大麻植株的株高、生物量和種子產(chǎn)量，在施氮量為150 kg／hm2時達到最大值。劉浩等［25］研究認為N、P、K三要素對工業(yè)大麻產(chǎn)量的貢獻差異較大，三要素之間存在互惠和拮抗作用，從而影響其在工業(yè)大麻植株內(nèi)的吸收與轉(zhuǎn)運。Panayiota等［26］試驗結(jié)果表明，增加施氮量對大麻生物量、莖干重、株高和花序指數(shù)有顯著影響，施氮量為240 kg／hm2時，生物量、莖干重和花序重分別較未施肥對照處理提高了37.3%、48.2%和16.0%，株高和花序長分別增加了0.1 m和16.7 cm。鄧欣等［27］研究結(jié)果表明，隨著施鉀量的增加，亞麻植株的株高、莖粗以及莖稈鮮重呈現(xiàn)出不同的變化趨勢，增加鉀肥施用量后，莖稈鮮重和莖粗顯著提高，而株高則表現(xiàn)為下降趨勢，繼而有效改善植株的抗倒伏性能。徐云等［28］研究發(fā)現(xiàn)在2 mmol／L鉀處理下的大麻植株株高、莖粗、葉面積和根冠比等生長指標表現(xiàn)最優(yōu)；同時增施鉀后，鉀利用效率和葉片SOD活性呈現(xiàn)下降趨勢，葉片葉綠素含量升高，蔗糖含量和蔗糖酶活性呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢。除氮、磷、鉀大量元素肥料之外，適當增施有機肥可在提高作物產(chǎn)量的同時，有效改善作物品質(zhì)。Vanderwerf等［29］研究認為，隨著施氮量的增加，大麻雌株的比例顯著增加。

5 耕作方式

工業(yè)大麻對土壤的要求比較嚴格，其在土層深厚、疏松肥沃的田地上才能獲得較高產(chǎn)量，播種前精細的土壤耕作可改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤蓄水保墑能力和水分利用效率，協(xié)調(diào)根系生態(tài)環(huán)境，同時有利于出苗的整齊一致性，從而提高工業(yè)大麻的產(chǎn)量，因此，適時合理地進行整地在工業(yè)大麻生產(chǎn)過程中是十分重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。目前，我國農(nóng)田耕作方式主要有少耕、免耕、傳統(tǒng)耕作等［30］，以少免耕為代表的保護性耕作在改善土壤有機質(zhì)、全氮含量等土壤理化性狀方面效果顯著［31］。免耕處理能夠減少水土流失，提高土壤有效持水量，提高地溫，促進土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，改善土壤物理性狀，從而達到提高作物產(chǎn)量，增加經(jīng)濟效益的效果。陳常理等［32］研究表明，免耕處理下紅麻根數(shù)較多，單株根、莖、葉的鮮重和干重以及單株生物產(chǎn)量顯著增加；同時土壤容重、水分含量及土壤孔隙度也較其他處理顯著增加。邱財生等［33］在免耕條件下亞麻干物質(zhì)形成規(guī)律研究中發(fā)現(xiàn)，在免耕條件栽培模式下，亞麻原莖產(chǎn)量、種子產(chǎn)量增加，土壤水分含量全生育期均高于對照。朱四元等［34］研究認為在連作多年的土壤上種植苧麻，其植株株高、莖粗及單株纖維產(chǎn)量均顯著低于常規(guī)土壤，同時連作土壤處理下植株葉片的MDA含量和SPAD值也較對照土壤顯著下降。由于大麻在連作條件下容易引起嚴重的病蟲害和地力的偏消耗，因此為保證工業(yè)大麻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)應注意合理輪作。趙思毅等［35］認為工業(yè)大麻可與其他作物進行合理間套作，同時搭配配套的栽培技術(shù)能夠有效地控制間套作生態(tài)病蟲害和雜草發(fā)生率，還能減少農(nóng)藥和除草劑的施用，大幅降低對環(huán)境的污染，改善生態(tài)環(huán)境，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。除連作、間套作和免耕方式之外，作物秸稈還田也是一種節(jié)本增效的耕作方式，農(nóng)作物秸稈含有豐富的有機碳和大量N、P、K、Si等礦質(zhì)元素，采用秸稈還田方式既能充分利用廢棄秸稈，又能培肥土壤。高金虎等［36］試驗結(jié)果表明，施用玉米秸稈半量還田（4500 kg／hm2）時，工業(yè)大麻苗期雜草蔾的密度和其干物質(zhì)量顯著降低，提高了工業(yè)大麻株高、干莖重及麻皮產(chǎn)量。

6 展望

近年來，我國工業(yè)大麻加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，種植面積不斷擴大，逐漸成為新興產(chǎn)業(yè)，其關(guān)鍵栽培因子的探究和高效高產(chǎn)栽培技術(shù)的挖掘則顯得尤為迫切和重要。針對以上關(guān)鍵栽培因子，在實際生產(chǎn)中，應注重品種特性，結(jié)合當?shù)貧夂驐l件，科學利用前茬土壤，配合具體耕作方式精細整地，選擇適宜播期和種植密度，合理增施中微量元素肥料和有機肥，做好田間管理和病蟲草害防治，最終才能達到工業(yè)大麻增產(chǎn)、增效、提質(zhì)的目的。