摘  要：为探明适用于工业大麻室内种植的最优光质，实现工业大麻室内种植标准化、规范化生产，满足日益增长的市场需求，推动产业健康发展，开展了4种不同光质LED（发光二极管）光源对不同发育时期工业大麻农艺性状与产量的影响试验，对4种不同光质LED光源下工业大麻的农艺性状（株高、茎粗、总分枝数、第一分枝高、分枝长、有效分枝数）、生物量（茎干重、叶柄干重、花叶干重、根干重）等指标进行了分析。结果表明，在远红光（FR）∶红光（R）∶蓝光（B）∶绿光（G）=8∶9∶3∶12光源下，工业大麻盛花期株高最矮（141.83 cm），茎粗最细（8.95mm），总分枝数（39.50个）和有效分枝数（33.00个）较多，第一分枝高较高（9.75cm），分枝长较长（74.92cm），茎干重（69.31g/株）、叶柄干重（3.22 g/株）和根干重（28.16g/株）较重，花叶干重最重（62.94 g/株），收获指数最大（0.47）。综合分析各指标可知，FR∶R∶B∶G=8∶9∶3∶12的光谱配比工业大麻综合表现最优，是工业大麻室内种植的最优光质组合。

关键词：工业大麻；室内种植；光质；LED光源；农艺性状；产量；最优光质

近年来，LED（发光二极管）光源被视为传统光源（HPS）的替代品，具有光谱属性可控、低热辐射、节能等优势。可按作物自身特异性及生产目标（如花期调控、生物量积累）设计合适的LED光源，以缩短作物生产周期，实现稳产高产^[1]。有研究表明，含15%~30%远红光（FR）的混合光处理工业大麻的花叶生物量高于单色光处理。FR可通过调节光敏色素活性，部分抵消红光（R）对植物生长的促进作用。随着R与蓝光（B）比例的增加，植株会优先将养分分配至地上部器官，导致茎叶发育速度显著快于根系^[2]。也有研究表明，绿光（G）比例低于25%时可促进植物生长，超过50%可能抑制植物生长。此外，G还具有较强的叶片穿透能力，能促进植株下部叶片光合作用，优化群体光能利用率，进而提高作物生产力和产量^[3]。

近年来，随着LED光源技术的突破性发展，已可实现300~800 nm波段的单色光与组合光精准调控。该技术可根据不同药用植物的光响应特性，实现光照条件的个性化定制。目前，这种可编程光环境系统已在人参、铁皮石斛等药用植物的工厂化生产中成功应用，显著提升了有效成分的积累效率。工业大麻为大麻科大麻属一年生草本植物，是一种重要的经济作物^[4]。该植物依靠光受体感知光信号，通过复杂的接收和转导系统，与体内其他信号转导途径协同耦合，最终完成光形态建成^[5]。工业大麻对光响应较为敏感，属于光敏性作物，通过科学调控光环境可提高其产量和品质^[6]。大麻素总产量由单位质量大麻素含量与花叶干重共同决定^[7]。不同作物类型、发育阶段和组织器官对LED光源的光谱响应机理存在差异^[8-9]，这种特异性使得植物室内种植的光环境调控变得尤为复杂。现有研究因光源参数、植物类型及评价指标的差异，研究结果存在较大差异^[10-12]。本文研究了不同光质LED光源对不同发育时期工业大麻农艺性状及产量的影响，以探索适用于工业大麻室内种植的最优光质，为实现工业大麻室内种植标准化、规范化生产提供参考。

1材料与方法

1.1试验地概况

本试验于2023年7月在黑龙江省科学院大庆分院麻类作物育种室进行。连续监测栽培室空气温度和湿度，种植期间的独立生长室平均气温为26.2℃，相对湿度为32.6%。

1.2试验材料

本试验选用的工业大麻品种为汉麻11。该品种雌雄异株，叶片稠密，5~9片掌状裂叶，大麻二酚（CBD）含量高，四氢大麻酚（THC）含量<0.3%，花叶产量高。

1.3试验设计

试验共设4个处理，即LED光源中远红光（FR）、红光（R）、蓝光（B）、绿光（G）的比例分别为8∶9∶3∶12（A）、2∶4∶6∶5（B）、1∶8∶2∶3（C）、1∶10∶10∶1（D）。各处理LED光源参数见表1。每个处理6次重复，随机区组排列。

表 1 不同处理LED光源参数

1.4试验实施

选取大小均一的工业大麻种子，置于26℃培养箱催芽；然后种植在混有有机肥（N+P2O5+K2O≥4%，有机质≥30%）的育苗基质中。在工业大麻苗期管理中，应及时去除徒长苗、过矮苗和病虫害苗。每盆定植1株长势均匀的健壮幼苗，并且每隔3 d随机调整植株摆放位置。雌雄分化后，去除雄株。LED光源高度需根据植株生长进程动态调节。

1.5测定内容及方法

在工业大麻苗期、快速生长期和盛花期，参照《大麻种质资源描述规范和数据标准》^[13]测定各处理工业大麻的株高、茎粗、总分枝数、第一分枝高、分枝长和有效分枝数。

在工业大麻盛花期，收获各处理工业大麻的所有单株。收获时，从植株茎基部位置进行收割。将收获的工业大麻分成根、茎、花叶等部分，并用电子天平（精度0.0001g）称量各部分鲜重；然后在105℃高温下杀青30min，之后在60℃恒温下烘干至恒重，分别称量各部分干重，并计算花叶收获指数，计算方法如下：花叶收获指数=花叶干重/地上部干重。

1.6数据处理

使用Excel 2020和SPSS 26.0对试验数据进行单因素方差分析和相关性分析，采用Duncan′s新复极差法（P<0.05）进行差异显著性分析。

2结果与分析

2.1农艺性状

株高、茎粗、总分枝数、第一分枝高、分枝长、有效分枝数等农艺性状是评价工业大麻生长发育的关键指标，这些性状易受外界环境因素的影响。不同LED光源处理下，工业大麻不同发育阶段的株高、茎粗、总分枝数、第一分枝高、分枝长和有效分枝数这6个农艺性状指标见表2。可以看出，工业大麻农艺性状受光环境影响明显。

表 2 不同处理工业大麻农艺性状

注：1. 同列数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。下同。

2.“—”代表已检测但未发现。

从茎粗方面来看，在快速生长期，处理A（FR∶R∶B∶G=8∶9∶3∶12）工业大麻茎粗最大（8.52mm），处理C（FR∶R∶B∶G=1∶8∶2∶3）茎粗最小（6.81 mm），二者差异显著；但在盛花期，处理C工业大麻茎粗最大（12.68mm），与其他处理差异显著。从株高方面来看，在快速生长期，处理B（FR∶R∶B∶G=2∶4∶6∶5）株高最高（81.67cm），与其他3个处理差异显著；在盛花期，处理B株高最高，为176.17cm，与处理A株高（141.83cm）存在显著差异。从总分枝数方面来看，在快速生长期，处理B总分枝数最多，为24.17个，与处理C（21.00个）、处理D（FR∶R∶B∶G=1∶10∶10∶1，17.67个）差异显著；在盛花期，处理B总分枝数最多，为45.83个，与处理A、D存在显著差异。从第一分枝高方面来看，在工业大麻快速生长期，处理D第一分枝高最高（11.17cm），显著高于其他处理。从分枝长方面来看，在快速生长期，处理B分枝长最长，为43.17cm，与处理A、C差异显著，与处理D差异不显著。

2.2生物量

植株干物质生物量是评估光质调控效应的重要指标，但因试验设计差异，该指标尚未成为光质研究的常规观测参数。不同处理工业大麻生物量性状见表3。可以看出，处理C工业大麻茎干重最重（109.24g/株），与处理A、D存在显著差异；叶柄干重各处理间差异不显著；处理C根干重最重（84.87g/株），与其他处理差异显著；处理A花叶干重（62.94g/株）及收获指数（0.47）均最大，说明处理A（FR∶R∶B∶G=8∶9∶3∶12）可有效促进地上部分的物质分配向花叶部分集中。

表3 不同处理工业大麻生物量性状

2.3相关性分析

工业大麻生物量性状与LED光谱的相关性分析结果见表4。可以看出，茎干重与根干重、花叶干重呈显著正相关，叶柄干重与花叶干重呈极显著正相关，根干重与R呈显著正相关，花叶干重与G呈显著正相关，R与G、FR呈极显著负相关，B与G、FR呈极显著负相关，G与FR呈极显著正相关。

表4 工业大麻生物量性状与 LED 光谱的相关性分析

注：*表示在 0.05 水平相关性显著，**表示在 0.01 水平相关性极显著。

3结论与讨论

试验结果表明，在远红光（FR）∶红光（R）∶蓝光（B）∶绿光（G）=8∶9∶3∶12的光源下，工业大麻盛花期的株高最矮（141.83cm），茎粗最细（8.95mm），总分枝数（39.50个）和有效分枝数（33.00个）较多，第一分枝高较高（9.75cm），分枝长较长（74.92cm），茎干重（69.31g/株）、叶柄干重（3.22g/株）和根干重（28.16g/株）较重，花叶干重最重（62.94g/株），收获指数最大（0.47）。综合分析各指标可知，FR∶R∶B∶G=8∶9∶3∶12的光谱配比工业大麻综合表现最优，是工业大麻室内种植的最优光质组合。由此表明，在R、B混合光基础上，增加适宜比例的G、FR会提高工业大麻花叶生物量的积累，适宜的LED光质配比能促进工业大麻室内种植产业发展。已有研究表明：与R、B单色光及R与B混合光处理相比，LED混合光（R∶B∶G=8∶1∶1）处理兰花干物质生物量增加60%；在低R、FR混合光环境下，番茄的干重和鲜重比对照组分别显著增加了28.46%和33.26%；在高FR光环境条件下，大豆和莴苣的生物量均显著增加。因此，在R、B混合光基础上，增加适当比例的G、FR能增加植物干物质生物量^[14-15]。

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