氮营养优化与克隆效应对药用大麻素产量的影响：CBD型品种的最佳氮肥施用策略

本研究针对药用大麻(Cannabis sativa L.)栽培中氮(N)肥施用与克隆来源对生物量及大麻素产量的调控机制不明问题，通过设置5个氮水平(30-400 mg/L)和5个克隆系(Tas1品种)，系统评估了开花期氮肥策略对Δ9-四氢大麻酚(THC)和 cannabidiol(CBD)产量的影响。研究发现160 mg/L N为最优施用量，可使花序生物量提升300%，同时揭示克隆13/27的CBD/THC含量显著高于18/26系。该成果为医用大麻标准化生产提供了关键农艺参数，发表于《Scientific Reports》。

　　

在当代药用植物栽培领域，大麻(Cannabis sativa L.)因其独特的次级代谢产物——大麻素而备受关注。其中，非精神活性的 cannabidiol(CBD)在抗癫痫、镇痛等方面展现巨大医疗价值，而Δ⁹-四氢大麻酚(THC)的严格管控使得精准调控CBD/THC比值成为产业核心需求。然而，当前栽培实践面临三大困境：氮肥施用标准混乱（文献报道最优值从50至160 mg/L不等）、克隆遗传稳定性存疑（同一品种不同克隆系化学型差异）、以及环境因素（如意外授粉）对产量影响的量化缺失。这些知识空白严重制约着药用大麻的标准化生产与合规性控制。

针对这些挑战，塔斯马尼亚大学农业研究所与英国爱丁堡大学生物统计学团队合作，以CBD优势型品种'Tas1'为材料，开展了一项融合农艺学与统计建模的创新研究。通过构建5×5因子试验设计（5个氮水平×5个克隆系），结合元素分析仪和高效液相色谱(HPLC)技术，首次系统解析了氮营养-克隆互作对大麻素产量的调控规律。该研究发表于《Scientific Reports》，为医用大麻的精准栽培提供了理论基石。

关键技术方法包括：1) 分光光度法(SPAD-502)监测叶绿素动态；2) 元素分析仪定量植株氮碳含量；3) HPLC-DAD(二极管阵列检测器)分析12种大麻素单体；4) 混合线性模型解析克隆遗传力；5) 基于35L栽培袋的根域限制效应评估。实验样本源自5个'Tas1'母本克隆系(编号2/13/18/26/27)，在受控温室中完成从营养生长到开花期的全周期观测。

氮水平效应
研究揭示氮供应与生物量呈显著二次关系（R²=0.783）。160 mg/L N处理使单株花序干重达300g，较30 mg/L处理提升100%，但超过该阈值后出现生长抑制（400 mg/L处理株高降低12%）。有趣的是，氮浓度每增加1%，CBD和THC含量分别下降0.8%和1.2%，但总CBD产量因生物量增加仍提高27g/株。这种"稀释效应"在叶片中尤为显著（p<0.001），而花序中变化未达统计学显著性。

克隆特异性
ANOVA分析显示克隆来源解释45.9%的CBD产量变异（p=0.007）。克隆13/27的CBD%比18/26高2.65%（95%CI:1.36-3.95），THC%高0.1%（p<0.001），但生物量无差异。遗传力分析证实大麻素产量52.9%受遗传因素驱动，而生物量仅8.8%。这种"化学型-产量解耦"现象暗示CBD/THC比值育种具有独立于生长势的改良潜力。

空间分布特征
上层花序CBD含量（12.3±1.8%DW）显著高于下层（8.7±2.1%DW），但氮处理未改变这种梯度分布（与假设相反）。意外发现是CBD/THC比值随氮供应线性增加（R²=0.397），160 mg/L处理使该比值提升19%。这种"氮介导的化学型偏移"为合规栽培提供了新思路——通过调节氮肥可自然抑制THC超标风险。

次要因素影响
尽管5%的意外授粉导致种子生物量，但HPLC检测显示种子污染对 cannabinoid 浓度无显著影响（p=0.145）。35L大容器栽培相比既往研究的6L盆栽，使单株产量提升300%，证实根域限制是制约产量的关键瓶颈。

讨论部分指出，该研究首次量化了克隆系对化学型的贡献度（52.9%），超越了既往认为环境主导的观点。160 mg/L N的"黄金阈值"的发现，解决了文献中50-240 mg/L的争议，其机制可能与氮利用效率峰值（4.25%DW）相关。尤为重要的是，CBD/THC比值可塑性的揭示，使种植者能通过氮肥策略同时满足产量提升（+24g/m²）和THC合规（<0.4%DW）的双重目标。

这项研究建立了药用大麻栽培的"G×E×M"（基因型-环境-管理）互作框架，为后续育种和栽培标准制定提供了数据支撑。未来研究需拓展到更多化学型（如THC优势型）和田间环境验证。团队特别强调，35L容器的使用突破了传统盆栽研究的局限，建议产业界重新评估根域管理在商业化生产中的关键地位。这些发现不仅适用于医用大麻产业，也为其他高价值药用植物的精准栽培提供了范式参考。