工業(yè)大麻不同組織粉劑對大豆、玉米根系生長的影響

班定悅 李文鳳 李鵬 李廣澤 張曉臣 張偉君 郭春景 肖佳雷

摘要：工業(yè)大麻種植、開發(fā)及應用已成為全球各大公司開展的重要產(chǎn)業(yè)，工業(yè)大麻在種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中起到重要作用。本研究利用成熟期大麻器官根部和花果部烘干粉劑與黑土（體積1：3）混拌進行盆栽試驗，分析不同處理對大豆和玉米根系生長指標的影響。結(jié)果表明：工業(yè)大麻根干粉可提高大豆根干重，比對照增加1.67倍，花果干粉提高玉米根干重，比對照增加18.0%；工業(yè)大麻根干粉增加大豆根長、根表面積及根體積作用顯著，但降低大豆根平均直徑；根干粉和花果干粉均極顯著增加玉米根長、根表面積、根體積及根尖數(shù)，不利于根平均直徑增加；工業(yè)大麻不同器官粉劑對單子葉和雙子葉作物根系生長調(diào)控作用差異顯著，玉米根系生長指標好于大豆，以上研究結(jié)果將為工業(yè)大麻在農(nóng)化產(chǎn)品研發(fā)提供理論指導和技術支撐。

關鍵詞：工業(yè)大麻；根；花果；粉劑；黑土；大豆；玉米；根系生長

中圖分類號：S636.2文獻標志碼：A論文編號：cjas2021-0026

Effects of Different Tissue Powders of Industrial Hemp on Root Growth of Soybean and Maize

Ban Dingyue1， Li Wenfeng1， Li Peng2， Li Guangze3， Zhang Xiaochen2， Zhang Weijun2， Guo Chunjing2， Xiao Jialei1

（1College of Life Sciences， Northeast Agricultural University， Harbin 150010， Heilongjiang， China； 2Institute of High Technology， Heilongjiang Academy of Sciences， Harbin， 150020， Heilongjiang， China； 3Shenzhen Nopson Agrochemical Co.， Ltd.， Shenzhen 518102， Guangdong， China）

Abstract： The cultivation， development and application of industrial hemp have become an important industry of major companies in the world， and play an important role in the structural adjustment of planting industry. In this study， we mixed dried powder from root and flower and seed from industrial hemp at maturation period with black soil （volume 1：3） for pot experiment to analyze the effects of different treatments on root growth of soybean and maize. The results showed that dry powder of industrial hemp root increased the dry weight of soybean root by 1.67 times that of the control. The dry powder of flower and seed increased the dry weight of maize root by 18.0% compared with that of the control. Dry powder of industrial hemp root increased root length， root surface area and root volume of soybean significantly， but decreased the average root diameter； dry powder of root and dry powder of flower and seed significantly increased root length， root surface area， root volume of maize and the number of root tip， but was not conducive to the increase of the average root diameter. In conclusion， the effects of dry powder of industrial hemp from different tissues on monocotyledon and cotyledon are different， and the study could provide theoretical guidance and technical support for the research and development of industrial hemp in agrochemical products.

Keywords： Industrial Hemp； Root； Flower； Powder； Soybean； Black Soil； Corn； Root Growth

0引言

大麻是中國人類最早培植的“五谷”之一，是傳統(tǒng)的纖維作物，當今中國將四氫大麻酚含量低于0.3%的漢麻品種亦稱工業(yè)用大麻[1-3]。國內(nèi)外對工業(yè)大麻研發(fā)應用領域還主要集中在紡織、醫(yī)療、食品、化妝品、建材等領域，花葉中的化合物可以用作醫(yī)療用途，皮中的大麻纖維可以用作紡織品和新材料領域，桿芯可以用作建筑材料，根可以用于燃料和電池正負極材料，工業(yè)大麻的根莖、種子是上等的造紙、紡織、無毒材料、上光劑和潤滑油等的原材料[3-8]。目前，研究工業(yè)大麻在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和畜牧業(yè)養(yǎng)殖方面報道很少。本研究針對工業(yè)大麻體內(nèi)含有豐富的天然產(chǎn)物（酚類、萜類）及多糖，這些物質(zhì)可能對作物生長起調(diào)節(jié)作用。鑒于此，本試驗研究工業(yè)大麻成熟期不同器官（根、葉、花）粉劑對大豆和玉米苗期根系形態(tài)指標影響，初步明確工業(yè)大麻對作物生長調(diào)節(jié)作用及組織器官利用形式，以期為拓寬中國工業(yè)大麻生產(chǎn)應用領域提供新的思路，為利用工業(yè)大麻研發(fā)農(nóng)化產(chǎn)品提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

工業(yè)大麻材料由黑龍江省科學院高新技術研究院提供，‘大豆農(nóng)生2號’和‘玉米哈粘2號’由東北農(nóng)業(yè)大學生命科學學院提供。

1.2試驗方法

1.2.1工業(yè)大麻樣品處理9月初取鮮樣10株，按根、莖、葉及花果部分進行分割裝入袋內(nèi)，低溫帶回實驗室，殺青后烘干，粉碎后待用。

1.2.2盆栽試驗處理取烘干后根粉和花籽粉分別與黑土按體積比1：3混拌，分別將2種處理裝入盆，盆直徑10 cm×高10 cm大豆和玉米每盆播種3粒，每個處理重復3次，對照為正常黑土，苗期正常管理，出苗后30天取不同處理根系，洗凈后利用賽亞斯根系分析掃描儀進行根系形態(tài)指標測定。試驗數(shù)據(jù)利用SPSS統(tǒng)計分析軟件進行處理。

2結(jié)果與分析

2.1不同器官粉劑對作物根干物質(zhì)、根長的影響

圖1表明，工業(yè)大麻根干粉和花部干粉對大豆、玉米的根干重影響達差異顯著；大豆根干重變化特征為根粉>花果干粉>對照（CK），根粉處理大豆根干重比對照增加1.67倍；玉米根干重變化特征為花果干粉>對照（CK）>根粉，花果干粉處理玉米根干重比對照增加18.0%，根粉處理后降低玉米根干物質(zhì)積累。圖2表明，工業(yè)大麻根干粉和花果干粉對大豆、玉米的根長影響達差異極顯著；大豆根長變化特征為根粉>對照（CK）>花果干粉，根粉處理大豆根長為192.8 cm，比對照增加46.8%；玉米根長變化特征為花果干粉>根粉>對照（CK），花果干粉和根干粉處理分別比對照39.13%和35.7%，表明2種粉劑處理可以促進玉米根系伸長。

綜上，工業(yè)大麻根干粉對大豆根干重和根長有顯著促進作用；而花果部分烘干粉對玉米根干重和根長的增加更加顯著，兩種作物表現(xiàn)不同。

2.2不同器官粉劑對作物根表面積、根體積的影響

圖3表明，工業(yè)大麻根干粉和花果干粉對大豆、玉米的根表面積影響差異極顯著；大豆根表面積變化特征為根粉>對照（CK）>花果粉，根粉處理大豆根表面積為39.7 cm2，比對照增加38.8%；玉米根表面積變化特征為花果粉>根粉>對照（CK），花果粉和根粉處理分別比對照21.8%和15.8%，表明2種粉劑處理可以增大玉米根表面積有利于根系對土壤營養(yǎng)元素的吸收。圖4表明，工業(yè)大麻根干粉和花果干粉對大豆根體積影響達差異極顯著，對玉米根體積影響差異不顯著；大豆根體積變化特征為根粉>對照（CK）>花果粉，根粉處理大豆根體積比對照增加26.6%；花果粉處理后玉米根體積增加22.48%，但根干粉處理后玉米根體積沒有顯著變化。

2.3不同器官粉劑對作物根直徑和根尖數(shù)的影響

圖5表明，工業(yè)大麻根干粉和花果干粉對大豆、玉米根平均直徑影響達差異顯著水平，二者均降低了根平均直徑；大豆根、玉米根平均直徑以根粉處理最低，表明兩種粉劑處理不能增加玉米、大豆根粗度。圖6表明，工業(yè)大麻根干粉和花果干粉對大豆、玉米根尖數(shù)影響差異明顯，根干粉對大豆根尖數(shù)作用極顯著，花果干粉降低根尖數(shù)；而根干粉和花果干粉對玉米根尖數(shù)作用達極顯著水平，根干粉大于花果干粉，分別比對照增加37.59%和32.47%，根尖數(shù)增加提高玉米對土壤水分和肥料吸收，進一步提升玉米抗逆性和產(chǎn)量水平。

3結(jié)論與討論

大麻不同器官代謝產(chǎn)物豐富，其生長無需任何化學物質(zhì)，自身可抵御各種病蟲害，是典型的綠色環(huán)保作物，更是一種天然的抑菌劑。有研究報道，葉乙醇提取物（DML4）和莖皮乙醇提取物（DMS4）均具有顯著的抑菌作用，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌和白色念珠菌抑菌作用明顯，從大麻葉、莖皮石油醚提取物中分別分離得到8種和9種化合物，相同濃度DMS9抑菌作用顯著高于DML4抑菌作用，兩種提取物里都含有β-谷甾醇和齊墩果酸抑菌成分[9-15]。本研究結(jié)果顯示，工業(yè)大麻根干粉可提高大豆根干重，比對照增加1.67倍，花籽干粉提高玉米根干重比對照增加18.0%；根干粉增加大豆根長、根表面積及根體積作用明顯，但降低大豆根平均直徑；花果干粉均極顯著增加玉米根干重、根長、根表面積及根體積也不利于根直徑提高。總之，根粉對大豆根系指標調(diào)節(jié)作用明顯，根粉和花果粉對玉米根系指標調(diào)節(jié)均作用顯著，花果粉作用更為突出，進一步說明工業(yè)大麻體內(nèi)代謝產(chǎn)物對單子葉和雙子葉作物生長調(diào)控機制不同。可能是由于工業(yè)大麻根粉主要含有高纖維素，與黑土混拌提高土壤透氣性和土壤溫度，進而提高大豆和玉米根系生長；另外，工業(yè)大麻花果部分含有較高活性物[6]，而大豆種子內(nèi)含有較高的脂肪和蛋白，玉米主要含有較高淀粉，在種子萌發(fā)時工業(yè)大麻花果干粉活性物質(zhì)抑制大豆萌發(fā)，延遲大豆出苗時間和苗期根系生長，相反促進玉米出苗時間和玉米苗期根系生長，達到壯根的效果，其調(diào)控機理及應用效果需要進一步深入研究。工業(yè)大麻不同器官粉劑對作物根系調(diào)節(jié)作用研究拓寬了工業(yè)大麻應用領域，為工業(yè)大麻及活性物質(zhì)提取后材料在農(nóng)化產(chǎn)品研發(fā)及利用提供理論了指導和技術支撐。

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