在半干旱气候条件下，灌溉对花卉大麻生物质和大麻素产量的影响及其对水分胁迫的响应

《Agrosystems, Geosciences & Environment》：Floral hemp biomass and cannabinoid yield response to moisture stress under irrigation in a semi-arid climate

大麻在半干旱环境下灌溉率对花芽生物量、CBD和THC含量的影响研究表明，随着灌溉量从低到80%潜在蒸发蒸腾量（PEt）增加，次级和三级花芽生物量显著提升，但超过80%后趋于平稳，且CBD浓度变化不大，产量主要受花数量和大小影响。低灌溉或无灌溉条件下，大麻仍可成熟并产生部分CBD，经济可行性取决于灌溉成本与市场价格。

　　在过去的几年里，随着美国联邦农业法案的修订，大麻（*Cannabis sativa* L.）作为一种农业作物重新合法化，为农民提供了新的种植机遇。然而，尽管法律环境有所放宽，针对用于提取大麻素的大麻花作物的种植指南仍显不足。尤其是在半干旱地区，如何优化灌溉管理以提高产量和经济可行性成为研究的重点。本研究通过多年实验，探讨了不同灌溉水平对直接播种、露天生长的大麻花作物（包括自花授粉型和全季型）的影响，分析了其对花生物量、总生物量、大麻素浓度及产量的具体反应。研究结果不仅为大麻种植者提供了重要的参考，也为未来在干旱地区种植大麻的策略提供了科学依据。

在半干旱气候条件下，大麻作物的生长与水分供应密切相关。研究发现，尽管大麻花的大小在不同灌溉水平下变化不大，甚至在完全不进行补充灌溉的情况下也能生长成熟并产生一定数量的花和相关的大麻素产量，但随着灌溉量的增加，植物的茎叶生物量以及植物整体高度会持续上升。这意味着，虽然花的产量在一定范围内会受到灌溉的促进，但并非所有灌溉量的增加都会带来显著的收益。例如，在2020年和2023年的实验中，当灌溉量达到约80%的潜在蒸散发（PEt）时，花的生物量和CBD产量开始趋于稳定，即使继续增加灌溉量，也不会进一步提升这些指标。这一发现表明，在半干旱地区种植大麻时，如果灌溉资源有限，适当控制灌溉量可能在经济上更具可行性。

另一方面，大麻素的浓度似乎与灌溉量关系不大。无论是自花授粉型还是全季型大麻，其花中的CBD和THC浓度在不同灌溉条件下变化较小。这意味着，即使在较低的灌溉水平下，只要植物能够正常生长并达到成熟，其大麻素含量仍然可以保持在较高水平。这一特性对于那些主要关注大麻素浓度而非生物量的种植者来说具有重要意义，因为他们可能在较低的灌溉条件下仍能获得足够的产品品质。

此外，研究还发现，不同大麻品种对水分胁迫的反应存在差异。例如，自花授粉型大麻（如Bleugenius和AutoCBD）在灌溉量较低时表现出较强的适应能力，即使在没有降雨或灌溉的情况下，也能完成生长周期并产生一定数量的花。相比之下，全季型大麻（如Stella）虽然在灌溉量增加时表现出更显著的生物量增长，但其对灌溉的依赖程度更高，尤其是在干旱条件下，其花的产量和生物量可能受到较大影响。因此，种植者在选择品种时，应结合当地的气候条件和灌溉资源，权衡不同品种在水分供应不足情况下的表现。

研究还指出，虽然高灌溉量可以显著提高植物的生物量，但其对花产量的提升作用在达到一定水平后趋于平缓。这意味着，如果种植者的目标是最大化CBD产量，他们可能需要在灌溉量达到约80% PEt后停止增加灌溉，以避免不必要的水资源浪费。同时，植物的总生物量，尤其是茎叶部分，随着灌溉量的增加而持续上升，这表明在某些情况下，虽然花的产量不再显著增加，但植物的其他部分仍能受益于更多的水分供应。

在实验过程中，研究人员采用了不同的灌溉方法，包括2020年的“线源”灌溉系统和2023年的滴灌系统。这些方法在不同阶段对植物的生长产生了不同的影响。例如，2020年的线源灌溉系统导致靠近灌溉线的区域植物生长更快，而远离灌溉线的区域则表现出较弱的生长能力。而在2023年的滴灌系统中，虽然灌溉方式有所改变，但总体的灌溉量仍然覆盖了从最低到最高水平的范围，从而使得研究结果更具代表性。此外，研究还比较了灌溉区与非灌溉区的生长表现，发现即使在严重干旱条件下，植物仍能生长并产生一定的花和大麻素，这为在水资源紧张地区种植大麻提供了新的思路。

研究还揭示了植物结构对大麻素产量的影响。在自花授粉型大麻中，由于其植株较小且生长周期较短，其花的生物量在低灌溉条件下仍能维持较高水平，而全季型大麻则在灌溉量增加时表现出更明显的生物量增长。此外，自花授粉型大麻的花产量和生物量在较高灌溉条件下有显著提升，但在某些情况下，其产量并未达到最大值，这可能意味着该品种在更高水分条件下仍有增长潜力。因此，对于种植者而言，选择适合当地条件的品种，并合理安排灌溉计划，可能是提高经济效益的关键。

从经济角度来看，研究结果表明，在半干旱地区种植大麻时，即使灌溉量较低，只要能满足基本生长需求，其经济价值仍可能较高。例如，尽管低灌溉条件下植物的总生物量和花产量较低，但如果市场对CBD的需求较高，且其浓度稳定，那么这种种植方式可能更具成本效益。此外，研究还提到，种植者可以考虑通过其他措施提高水分利用效率，例如选择适宜的种植地点、采用合理的耕作方式以及优化播种时间等。这些措施可以减少对额外灌溉的依赖，从而降低生产成本。

研究中还提到，不同灌溉方式对植物生长的影响存在差异。例如，在使用滴灌系统时，植物的生长更加均匀，而线源灌溉则可能导致某些区域的植物生长更为旺盛。这种差异可能影响最终的产量和品质，因此种植者在选择灌溉系统时，需要综合考虑植物的生长模式、土壤特性以及水资源的可用性。

研究的另一个重要发现是，植物的开花结构对大麻素产量的影响远大于其对总生物量的影响。因此，种植者在管理过程中，应更加关注如何促进花的形成和发育，而不仅仅是增加植物的总生物量。此外，不同开花结构的生物量在灌溉量增加时表现出不同的变化趋势。例如，二次和三次花的生物量随着灌溉量的增加而显著上升，但在达到80% PEt后趋于稳定，而一次花的生物量则变化较小。这表明，二次和三次花的生物量可能是大麻素产量提升的主要来源。

此外，研究还指出，植物的总生物量和花生物量在灌溉量增加时呈现出显著的正相关关系。然而，这种关系在不同灌溉条件下可能有所不同。例如，在某些情况下，即使灌溉量达到较高水平，植物的总生物量仍可能受到其他因素（如土壤养分、气候条件等）的影响。因此，种植者在进行灌溉管理时，还需要综合考虑其他环境因素，以确保植物能够充分利用水分资源。

总体而言，这项研究为大麻种植者提供了关于如何在不同灌溉条件下优化种植策略的科学依据。尽管高灌溉量可以显著提高植物的生长表现和花产量，但达到一定水平后，其收益将趋于平缓。因此，在水资源有限的情况下，种植者应根据市场需求、品种特性以及成本效益，合理选择灌溉量。此外，研究还强调了在干旱条件下种植大麻的可行性，这为未来在类似气候区的大麻种植提供了新的方向。通过合理管理灌溉资源，种植者可以在不牺牲产品质量的前提下，实现较为稳定的产量和经济收益。