更少水分，同样花蕾：适度干旱作为室内大麻的节水策略

《Frontiers in Plant Science》：Less water, same buds: moderate drought as a water-saving strategy for indoor cannabis

　　

干旱胁迫（DS）可限制植物生长，同时可能通过适应性生理反应增强次生代谢。然而，其对大麻素产量的影响仍不确定，以往研究报道结果不一致。本研究探讨了DS强度和时机对两种化学型III（CBD优势型；高CBD、低THC）药用大麻基因型花序生物量、大麻二酚（CBD）浓度和CBD产量的影响，这两种基因型在株型和生长习性上存在差异。在开花期，相对于保持在容器持水量（CC）60%–80%、每日滴灌供水50–300 mL的充分浇水对照，施加了两种DS强度。在适度DS下，基质被允许干燥至20%–30% CC，然后每日补充50–150 mL水以防止萎蔫；该循环在三个开花阶段（早期，种植后46天[DAP]；中期，60 DAP；后期，79 DAP）重复进行。在严重DS下，完全停止供水直至萎蔫发生，作为这三个阶段之一的单次事件。受控水分亏缺引发了明显的生理响应，包括相对含水量、渗透压、蒸腾速率、光合速率和气孔导度的降低，证明植物有效感知并适应了水分限制。尽管存在这些响应，干旱胁迫对花序生物量和 cannabinoid产量仅产生有限影响。严重DS持续损害植物表现，且无农艺优势。虽然严重DS显著提高了叶片水平水分利用效率（WUE_i），但这反映了以碳同化受损为代价的短期生存响应。适度DS在不负面影响生物量或CBD产量的情况下降低了水分消耗。值得注意的是，基因型对生产力和大麻素积累的影响强于所施加的灌溉制度。这些发现表明，严重干旱胁迫并非提升大麻产量的适宜策略。相反，适度水分亏缺是在受控环境栽培中提高水分利用效率同时维持产量的实用方法。总体而言，优化基因型选择比施加干旱胁迫以刺激次生代谢更能有效地最大化生产力和大麻素产量。

室内药用大麻栽培因高能耗和高水足迹而面临可持续性挑战。以往关于干旱胁迫（DS）对大麻素产量的影响研究结果矛盾，且缺乏对反复适度干旱的探讨。本研究旨在系统评估DS强度（中度与严重）和发生时机（开花早、中、晚期）对两种株型不同的高CBD（大麻二酚）基因型的影响，以明确DS能否作为节水增效的农艺策略。研究人员在德国霍恩海姆大学可控环境内开展试验，以充分浇水为对照，设中度反复干旱和三个时点的严重单次干旱处理，从基质水分、叶片生理、生长到最终CBD产量逐层解析。结果发现，严重DS始终损害植物表现且无增产优势，而中度DS在不影响生物量和CBD产量的前提下显著降低耗水量。更重要的是，基因型对产量和CBD积累的影响远超灌溉处理。研究表明，优化基因型选择比施加干旱胁迫更有效，中度亏缺灌溉是室内生产可行的节水策略。该论文发表于《Frontiers in Plant Science》。

主要技术方法包括：在室内栽培室中，采用基质盆栽，设置对照组（维持60–80%容器持水量，每日滴灌50–300 mL）、中度干旱组（干燥至20–30% CC后每日补水50–150 mL，循环三次）以及严重干旱组（三个开花阶段各一次完全停水至萎蔫）；利用气体交换系统测定光合、蒸腾和气孔导度，用叶圆片法测相对含水量，用冰点渗透压计测渗透压；叶面积仪测叶面积；高效液相色谱（HPLC）测定花序总CBD浓度并计算单株CBD产量；混合模型进行统计分析。两种基因型来源为AiFame（KAN）和Female Seeds（TIT），材料为无性克隆苗。

**3.1 基质水平上的干旱**：通过每日两次称重监测基质持水量（CC）变化，发现中度干旱使CC降至约40%的平台（萎蔫点），严重干旱则进一步降至20–30% CC时主要叶片萎蔫。两种基因型的干旱处理干燥曲线均与对照显著不同。

**3.1.1 叶片水平上的干旱**：与对照相比，严重干旱显著降低了两种基因型的叶片相对含水量（RWC），而中度干旱处理未显著降低RWC。渗透压（OS）在严重干旱处理中最高，表明叶片渗透调节响应；中度干旱的OS与对照无显著差异，说明主要叶片未出现水分亏缺。

**3.2 对蒸腾、光合和气孔导度的影响**：随着CC下降，蒸腾速率、光合速率（A）和气孔导度均显著降低；低于30% CC时光合和蒸腾几乎为零。严重干旱下叶片内在水分利用效率（WUE_i）升至对照的2–3倍，但这源于气孔关闭的短期生存机制，以牺牲碳同化为代价。

**3.3 植株生长与花序生物量**：基因型响应模式不同。KAN采用保守策略，叶面积在开花期维持稳定，干旱未显著减少叶面积；TIT则通过脱落叶片应对严重干旱，晚期严重干旱使叶面积减少到对照的一半以下。最终花序干物质主要受基因型控制，TIT约为KAN的两倍。干旱处理对最终花序生物量影响有限，仅KAN在中度干旱和早、晚期严重干旱下略有增加。

**3.4 CBD浓度与产量**：总CBD浓度随开花进程先升后降（KAN于60 DAP达峰值4.5%），TIT在60 DAP达峰值9.3%后维持至收获。干旱处理对总CBD浓度无显著影响，中度干旱下的小幅上升均不显著。由于产量等于生物量与浓度的乘积，CBD产量趋势与生物量一致；TIT的CBD产量显著高于KAN（约5倍），而灌溉处理未显著改变最终产量。

讨论指出，严重干旱诱导的叶片脱落和主要叶片变形表明植物优先生存和保水，而非将干旱信号导向毛状体次生代谢；花序内部的糖叶在干旱中保持水合和代谢活性，可能维持了花序碳同化，从而解释了叶片水平胁迫未转化为CBD增量。未来需研究糖叶光合作用及更广遗传背景下的交互作用。

结论：本研究评估了开花期DS强度与时机对两种高CBD基因型花序生物量、CBD浓度和产量的影响。结果显示，DS被有效施加并被植物感知，但农艺指标仅受轻微影响。严重DS始终有害，虽提高了WUE_i，但以牺牲碳同化为代价；中度DS在维持产量和品质的同时降低了用水量。基因型在所有产量决定性状上均起主导作用，TIT的生物量和CBD产量远高于KAN。因此，选择适宜的高产品种并匹配收获时机是提升产量的关键手段，中度亏缺灌溉是可行的节水策略，而严重胁迫应避免。