摘 要：工业大麻是甘肃张家川等地重要的特色作物，但品种退化严重阻碍了该区域工业大麻产业的高质量发展。前期研究对张家川地方品种“张川大麻”进行了提纯复壮，但栽培调控对其安全性及籽粒品质特征的影响还不明确。为此，研究以提纯复壮的“张川大麻”为研究对象，设置种植密度、施肥制度和覆盖方式三因素正交试验，对该品种花叶四氢大麻酚（THC）及大麻二酚（CBD）含量、籽粒蛋白质及油脂含量与产量进行测试。研究发现，提纯复壮显著降低了“张川大麻”的THC含量，且栽培措施对THC含量的影响较小，其生产安全性显著提高；栽培措施对籽粒蛋白质和油脂含量没有显著影响，但施肥方式对单位面积耕地的总产量有显著的影响。为获得较高的投入回报率，建议张家川工业大麻的适宜栽培措施为种植密度45.00×104plant/hm2，配合N-P2O5-K2O施用量70.5-15-9kg/hm2。
关键词：工业大麻； 栽培措施；张家川；四氢大麻酚；籽粒
甘肃是我国工业大麻（Cannabis sativa L.）传统产区，栽培历史悠久，是少数民族地区重要的纤维作物、油料作物和工业原料作物。甘肃省天水市清水县、张家川回族自治县及周边区域盛产工业大麻，以其麻皮长、纤维质地良好、细度较高、含胶率低、质优色白、籽粒饱满、出油率高而享誉，已成为当地百姓致富的重要产业[1]。然而大麻属于毒品原植物，当其花叶四氢大麻酚（tetrahydrocannabinol，THC）含量超过0.3%时，则不适于作为工业大麻品种种植[2]。陈璇等[3]对我国甘肃、云南、山西等地区的23份大麻种质资源共69个单株进行THC含量分析，发现69个单株中有31个（占比44.93%）THC含量超过0.3%。可见民俗种植区域主要沿用地方品种，人工选择压力较低，且对THC含量缺少针对性选择，往往存在超标的问题，从而给工业大麻的安全合法生产带来一定的挑战。
为实现巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接，我国2021年启动了国家科技特派团工作，由国家现代农业产业技术体系牵头，针对160个重点帮扶县持续开展“组团式”产业科技帮扶。国家麻类产业技术体系牵头实施张家川回族自治县等县区的工业大麻产业科技帮扶工作。经过对张家川相关乡镇工业大麻多点取样测定发现，有部分区域存在THC超标问题。通过对当地农家品种实施提纯复壮，初步获得了THC含量达标且稳定的种质资源。由于栽培调控和环境因子对THC含量具有一定的影响[4-6]，在不同栽培措施下该种质是否存在超标的问题、生产表现如何，还需要进一步研究验证。本文在前期研究基础上，通过设置施肥、密度、地膜等不同因子的正交试验，对张家川工业大麻THC、CBD的含量及农艺性状进行检测，以期为验证品种提纯复壮成果及指导该区域工业大麻安全高效生产提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地区概述
试验地点位于甘肃省天水市张家川回族自治区马鹿镇牌楼村（106.4°E，34.9°N），平均海拔1943m。土壤肥力中等，位于近河谷平坦地，前茬作物为小麦。
1.2 试验设计
供试品种为经提纯复壮后的本地品种张川大麻，条播。设置种植密度、施肥量、地膜覆盖三因素三水平正交设计，共27个小区。各小区间道均为1m，小区长6.67m、宽2m、面积13.34m2。试验前施用本地腐熟粪肥67470kg/hm2作为基肥。复合肥有效成分为24:10:6（N:P2O5:K2O），尿素总氮≥46.0%，作为种肥一次性施入。麻地膜由中国农业科学院麻类研究所提供，其他种植管理与当地常规方式一致。播种日期为2023年5月16日，收获日期为2023年9月26日。各因素水平如表1所示。
表 1 张家川工业大麻栽培措施正交试验各因素水平
1.3 测试内容及方法
收获时在各小区随机取样15株测量种子重量，并测量其蛋白质含量和含油率，其中蛋白质含量测定采用凯氏定氮法，含油率测定采用索式提取法。单位面积耕地产油量为种子产量与产油率的乘积，单位面积耕地蛋白质产量为种子产量与蛋白质含量的乘积。取雌株穗部，除去种子、较大叶片、叶柄和枝梗，粉碎后采用高效液相色谱法测定THC、四氢大麻酚酸（THCA）、大麻二酚（CBD）和大麻二酚酸（CBDA）含量，并折算为总THC含量和总CBD含量。
1.4 数据统计与分析
采用SPSS 19.0进行数据处理和正交试验统计分析，差异显著水平为p≤0.05；相关分析采用Pearson相关系数法；多重比较采用S-N-K法。
2 结果与分析
2.1 THC和CBD含量分析
2022年，对张家川马鹿镇5个主产村的6家农户种植的工业大麻花叶进行随机取样，共获得6个样品，测定THC含量。经检测，在开展品种提纯复壮前，张家川有3个点位工业大麻花叶THC含量超过0.3%，其中最高达到0.741%，是工业大麻限定最高THC含量的2.47倍，存在较高的生产风险。6个点位中有4个点位的CBD含量超过2.0%，其中牌楼村超过3.0%，且CBD含量与THC含量没有显著相关关系（r=0.220），说明该区域工业大麻具有较好的医药用潜力。
表 2 提纯复壮前张川大麻THC和CBD含量抽样检测结果
2023年，采用提纯复壮后的张川大麻开展正交试验，并进行THC和CBD含量检测。分析发现（表3），密度、肥料和地膜覆盖措施对提纯复壮的张川大麻THC和CBD含量没有显著影响。提纯复壮后，张川大麻THC含量总体下降，各处理平均含量仅为0.112%，较提纯复壮前各点位数学平均值0.358%降低了68.7%。各处理THC含量变化幅度降低到0.087%~0.139%，远低于提纯复壮前。
表 3 提纯复壮后张川大麻THC和CBD含量抽样检测结果
2.2 含油率与产油量
对各处理的籽粒进行检测发现，栽培措施对提纯复壮的张川大麻籽粒含油率没有显著影响（表4）。进一步分析发现，施肥方式对单位面积产油量有明显的影响，其中复合肥300 kg/hm2+尿素150kg/hm2处理最高，而复合肥45kg/hm2+尿素225kg/hm2处理最低。说明张家川的地力更需要补充磷钾元素，从而提高工业大麻籽粒的产量和油脂产量。
注：不同小写字母代表处理间存在显著差异（p≤0.05）。下同
表 4 栽培措施对张川大麻籽粒含油量和产油量的影响
2.3 蛋白质含量与总产量
与含油率的变化特征相似，栽培措施对提纯复壮的张川大麻籽粒蛋白质含量没有显著影响，而施肥方式对单位面积耕地的蛋白质总产量具有显著影响（表5）。相对而言，以蛋白质生产为主要目标的栽培措施优选为种植密度45.00×104plant/hm2、复合肥150kg/hm2+尿素75kg/hm2、不覆盖地膜的栽培措施最有利，肥效和产量均较高。比对油脂含量和蛋白质含量发现，两者没有显著相关关系（r=-0.147）。
表 5 栽培措施对张川大麻籽粒蛋白质量的影响
3 讨论
3.1 张家川工业大麻安全性评价
大麻是我国古老而重要的经济作物，但由于大麻具备经济作物和毒品原植物双重属性，因而其种子的流通和利用受到严格的控制，跨省区的种质交流仍然存在障碍。在我国当前农业行业标准和地方法律法规相结合的政策体系下，创新协同化和良种区域化协调推进是解决该产业技术需求的突破口[7]。因此，对于长期采用地方品种发展生产的区域来说，对品种进行提纯复壮是在短时间能提高其安全性和产量质量的重要措施。本研究发现，在提纯复壮前，张家川多个点位工业大麻品种存在退化的现象，导致THC含量超标，产生了潜在安全生产风险。对品种进行提纯复壮后，其THC含量显著降低且趋于稳定，较好地解决了生产风险问题。
就肥料的影响来看，Bocsa等[8]研究发现，高施氮量降低叶片THC含量；赵国权[9]利用液体肥料开展试验发现，THC含量与施肥量呈极显著负相关关系（p≤0.01）；伍菊仙等[10]发现，施用复合肥后THC含量增加但变幅很小。就种植密度来说，张晓艳等[11]认为种植密度对CBD、THC含量影响不大，但两者呈极显著正相关关系；伍菊仙等[10]认为，随种植密度的减小，THC含量有增加的趋势，但变幅值很小。目前尚未见关于地膜覆盖直接影响大麻素含量的研究报道。这些结论进一步验证了对张川大麻进行提纯复壮后，其THC含量具有较好的稳定性。同时，根据现有的研究结果，纬度、温度、激素、机械损伤等措施均对大麻素含量有一定影响。例如，王雅妮等[12]开展的盆栽试验表明，相对于23℃和29℃，26℃的室温更有利于工业大麻CBD的累积；吴姗[13]发现喷施乙烯利（ETH）、激动素（KT）和赤霉素（GA3）可以显著降低THC含量；而Hahm等[14]发现生长抑制剂烯唑醇（diniconazole）可以通过抑制赤霉素生物合成而提高植株THC含量。但影响THC含量的关键还在于品种。因此，提纯复壮是解决地方品种工业大麻安全生产的有效途径。
3.2 张家川工业大麻籽粒生产的栽培措施
蛋白质和油脂是工业大麻籽粒利用的主要成分，随着植物源蛋白和油脂需求量的不断增加，开发好工业大麻籽粒是该产业的重点方向[15]。一般研究认为，在地力较弱、水分不足等区域适度提高种植密度、增加施肥量、地膜覆盖有利于工业大麻籽粒产量提高[16-18]。但由于试验区域气候条件、品种类型、水肥管理模式等不同而并没有一致的结论。本研究发现，栽培措施对当前品种的籽粒蛋白质和油脂含量没有显著影响，但由于对籽粒产量有显著影响而最终表现在单位面积耕地的蛋白质和油脂总产量有显著差异，且施肥方式是主要影响因子。考虑到整体肥效、产量差异和环境影响，较低的施肥水平（复合肥150kg/hm2+尿素75kg/hm2，折合N-P2O5-K2O为70.5-15-9kg/hm2）较符合张家川工业大麻的生产。对于不缺水的年份不覆盖地膜，缺水的年份覆盖全生物降解的麻地膜。
从当前品种的产量和质量水平来看，张川大麻与我国先进地区的差距较大。当前云南昆明工业大麻籽粒产量可以达到2162kg/hm2[17]，山西汾阳“晋麻3号”籽粒产量可以达到1583kg/hm2、油脂含量达到30.2%[19]，单位面积耕地产油量约为张家川的2倍。可见，品种改良仍然是张家川工业大麻高质量发展的必由之路。
4 结论
本文利用种植密度、施肥方式和地膜覆盖三因素正交试验，研究了栽培措施对提纯复壮后张川大麻花叶THC、CBD含量及籽粒蛋白质、油脂含量与产量的影响特征，发现提纯复壮后张川大麻花叶THC含量显著下降并趋于稳定，明显提高了张家川工业大麻生产的安全水平。在当前品种条件下，栽培措施对籽粒蛋白质和油脂含量影响较小，采用较低的种植密度和施肥量是获得较高种植效益的途径。持续提高张家川工业大麻籽粒的产量和质量，需要高度重视加快品种改良。
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文章摘自：赵浩含,马智峰,赵国良,等.栽培措施对张家川工业大麻安全性及籽粒品质的影响[J/OL].中国麻业科学,1-8[2024-08-09].http://kns.cnki.net/kcms/detail/43.1467.S.20240712.1702.002.html.
