医用大麻渗透胁迫栽培调控：株高降低但伴随产量下降的权衡分析

《Journal of Cannabis Research》：Crop steering through osmotic stress can reduce height but reduced yield in medical Cannabis

本研究针对精准水分胁迫（渗透胁迫）在调控作物株高与品质中的应用难题，以医用大麻（Cannabis sativa）为模型，通过设置不同电导率（EC）的营养液处理（4 mS cm-1、8 mS cm-1及8/4 mS cm-1混合处理），系统评估渗透胁迫对株高、花产量、收获指数及大麻素浓度的影响。结果表明，高EC处理使株高降低15%，但导致‘Cherry’品种产量下降20%，‘Trump’品种仅在混合处理中产量显著降低；大麻素浓度无显著变化。研究揭示了大麻对渗透胁迫的高度耐受性及品种特异性响应，为栽培调控策略提供了关键依据。

　　

在精准农业领域，通过控制水分胁迫来优化作物生长一直是研究者追逐的“圣杯”。早在上世纪70年代，Boyer的研究就发现轻度水分胁迫可抑制大豆、向日葵和玉米的叶片扩张而不影响光合作用，但此后数十年间，相关研究结果却屡屡出现矛盾。尤其在医用大麻（Cannabis sativa）这类高经济价值作物中，如何通过“作物导向”（Crop steering）技术——即利用渗透胁迫精准调控植株形态与代谢——既控制株高、提升品质，又不牺牲产量，仍是悬而未决的难题。既往研究显示，番茄、草莓等作物在适度盐胁迫下可能提升糖分或风味，但高胁迫往往导致减产；而大麻对胁迫的响应更是众说纷纭，有的报道称胁迫能提升大麻素含量，有的则指出严重胁迫会同时降低生物量与次生代谢物合成。

为厘清渗透胁迫对大麻生长与品质的影响，犹他州立大学作物生理实验室的Justin Allred团队在《Journal of Cannabis Research》发表论文，以两种商用大麻品种‘Trump’和‘Cherry’为材料，通过严格控制的光照、温度、CO₂浓度及营养液EC值，系统分析渗透胁迫对株高、花产量、收获指数及大麻素浓度的调控效应。

研究采用的关键技术方法包括：基于石棉培养基的 hydroponic 水培系统，通过电磁传感器（Teros 12）与数据采集系统（CR 1000x）实现精准灌溉控制，维持体积含水量（VWC）＞50%以避免基质势干扰；利用负载细胞（LSP-5）实时监测植株水分动态；并通过调整营养液EC值（4 mS cm^-1与8 mS cm^-1）分别模拟-0.14 MPa与-0.29 MPa的渗透势，其中混合处理组在开花期前施加高EC胁迫后切换至低EC，以评估阶段性胁迫的效应。

Effects on plant height

研究发现，高EC（8 mS cm^-1）与混合处理（8/4 mS cm^-1）均使两个品种的株高降低15%，且开花期后解除胁迫并未进一步影响株高，表明渗透胁迫对高度的抑制主要发生在营养生长阶段。

Effects on yield and harvest index

花产量响应存在品种差异：‘Trump’在混合处理中产量下降20%，而持续高EC处理未见显著减产；‘Cherry’则在高EC与混合处理中均减产约20%。值得注意的是，高胁迫处理提高了收获指数（花干重与总生物量比值），说明胁迫可能引导生物量向花器官分配。

Cannabinoid content

CBD（大麻二酚）与THC（四氢大麻酚）浓度在各处理间无显著差异（变动幅度＜1%），且CBD/THC比值稳定，表明渗透胁迫未改变大麻素合成途径。

Nutrient and media considerations

叶片与花器官的养分浓度在各处理间无显著差异，且均处于大麻营养充足范围内，证实生长响应源于渗透胁迫而非养分失衡。石棉培养基的低阳离子交换容量与高持水性为精准胁迫控制提供了理想条件。

研究结论强调，大麻对渗透胁迫具有高度耐受性（‘Trump’耐受性优于‘Cherry’），阶段性胁迫虽可降低株高并提高收获指数，但难以避免产量损失，且对大麻素合成无促进作用。这一发现为大麻栽培中胁迫策略的优化提供了关键阈值依据，并提示未来需通过遗传筛选与胁迫时序精细化，平衡株型控制与产量保障的矛盾。