Особенности культивации технической конопли

Как и в случае со всеми культурами, почву следует обрабатывать и обрабатывать, чтобы получить хорошо структурированную почву при минимальном количестве обработок. Поскольку у марихуаны семена меньше, чем у многих других культур, занимающих большую площадь, требуется более тонкое семенное ложе, чем было бы достаточно для таких культур, как злаки. Культивирование должно гарантировать, что почва не уплотнена, а почвенные кастрюли должны быть разбиты путем заделки почвы. 

Вредители и болезни 

У конопли выявлено более 300 вредителей и около 100 болезней (McPartland 1996b) (McPartland 1996a). Однако большинство вредителей и болезней не наносят экономического ущерба. Есть несколько специфических насекомых-вредителей конопли, которые могут вызвать потерю урожая, например, конопляная блоха (Psylliodes attenuata Koch) и европейский кукурузный мотыль (Ostinia nubilalis). В прошлом требовалась борьба с вредителями, чтобы избежать потерь урожая. 

Существуют также специфические болезни конопли, такие как ржавчина (Melampsora cannabina). Для борьбы с ними подходит ряд фунгицидов. Надеемся, что таких обязательных вредителей и болезней конопли не будет в Новой Зеландии, и пограничный карантин должен их не допустить. Тем не менее, незаконное выращивание марихуаны и импорт травы с высоким содержанием ТГК в Европу могут содержать или заносить специфические вредители и болезни конопли. 

Насекомые и грибки

Общие насекомые-вредители также могут вызвать значительную потерю урожая, но обычные методы борьбы, как обычные, так и органические, должны быть в состоянии контролировать их. Грибковые заболевания каннабис, такие как Pythium debaryanum и Botrytis cinerea (болезни, вызывающие увядание), могут быть проблемой, особенно во влажных условиях. Их можно контролировать, обеспечивая свободный дренаж почвы, а в неорганических системах эффективны обработка семян и фунгициды. Позвоночные вредители, такие как кролики и птицы, могут быть проблематичными. 

Многие травоядные находят коноплю очень вкусной. Если их большое количество, они нуждаются в контроле. Птиц очень привлекают семена (McPartland 1996a). Опыт с органическим льняным семенем (Linum usitatissimum L.) в Новой Зеландии показал, что потребление семян птицами постепенно увеличивается с течением времени в любой местности. 

Борьба с сорняками 

Конопля, выращиваемая для получения волокна, если она хорошо приживается, перерастет сорняки и задушит их. Таким образом, это ценно для органических фермеров. Если он страдает от плохой укореняемости, особенно если условия благоприятны для сорняков, тогда конопля может вытеснить сорняки (Bocsa & Karus 1998). С семенными культурами, как и с марихуаной ситуация не столь однозначна. Некоторые утверждают, что гербициды необходимы на более широких междурядьях, в то время как другие считают, что нехимических методов борьбы с сорняками более чем достаточно.

Ценное конопляное сырье: технология фиторемедиации

Эта технология включает иммобилизацию загрязняющих веществ без накопления и подходит для загрязняющих веществ, которые не являются биодоступными или немобильными. Фитоэкстракция с коноплей предполагает накопление загрязняющих веществ в собираемых частях растений и очень подходит для биодоступных элементов, которые могут накапливаться в побегах растений. 

За счет выращивания отдельных видов растений (техническая марихуана) на загрязненных участках и сбора надземной биомассы загрязняющие вещества удаляются с участка. Также возможно извлекать металлы из собранного растительного материала после озоления (фитомайнинга). 

Особенности технологии

Детоксикация коноплей обычно включает конъюгацию с последующей активной секвестрацией в вакуоли и апопласте, где поллютант может причинить наименьший вред. Показанными хелаторами являются GSH: глутатион, Glu: глюкоза, MT: металлотионеины, NA: никотианамин, OA: органические кислоты, PC: фитохелатины, которые могут быть экономически целесообразными в некоторых случаях, например, для никеля (Cerdeira-Perez et al., 2019). 

Фиторемедиация марихуаной имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами очистки почвы и воды. В целом фиторемедиация является относительно недорогим процессом. Фиторемедиация также может дать растительную продукцию с экономической ценностью, которая может компенсировать затраты на фиторемедиацию. В примере с фитодобычей можно восстановить загрязненный участок при добыче ценных металлов, которые оплачивают очистку окружающей среды (Cerdeira-Perez et al., 2019). 

Ограничения использования фитоэкстракции

Потенциальные ограничения фиторемедиации коноплей заключаются в том, что она может быть медленнее, особенно если используется фитоэкстракция, для восстановления которой иногда требуются десятилетия. Фиторемедиация также может быть ограничена глубиной корней и устойчивостью растения к рассматриваемому загрязнителю или местным условиям. 

В зависимости от загрязняющего вещества и используемой фитотехнологии растительный материал стебли марихуаны), возможно, придется собирать, он может быть токсичным и требовать специальной утилизации, что увеличивает стоимость. 

Методики оптимизации процессов очистки

Для оптимизации фиторемедиации важны исследования, чтобы понять процессы, с помощью которых растения поглощают, перемещают, накапливают, разлагают и обезвреживают загрязняющие вещества, чтобы идентифицировать и развивать виды или сорта конопли, которые особенно подходят для устранения различных загрязнителей. 

Общие характеристики растений, пригодных для фиторемедиации — это быстрый рост, высокая продуктивность биомассы каннабис, как над землей, так и под землей, широкая географическая применимость, устойчивость к экстремальным условиям и экономическая ценность. 

Дополнительными, более специфическими для загрязняющих веществ характеристиками являются хорошая способность поглощать, обезвреживать или разлагать рассматриваемые загрязнители. Конопля обладает всеми общими характеристиками хорошего вида фиторемедиатора. Еще предстоит выяснить, обладает ли она хорошими специфическими характеристиками загрязняющих веществ, и это является одной из тем данного исследования. 

Исследования на биодоступные селены

Причина, по которой конопля была исследована на предмет ее фиторемедиационного потенциала, заключалась в том, что она обладает многими характеристиками, которые делают растения хорошими кандидатами на фиторемедиацию, такими как быстрый рост, высокая производительность биомассы, устойчивость, глубоко проникающие корни и множество ценных экономических продуктов. 

Селен был выбран для этого исследования, потому что он может быть загрязнителем как промышленных, так и сельскохозяйственных сточных вод, а также встречается в больших количествах в некоторых районах, где выращивается конопля, включая Колорадо, США. Одним из коммерческих продуктов из этих регионов являются съедобные семена, которые требует расследования судьбы Se в этих растениях конопли. 

Заключение

Технологии фиторемедиации и биофортификации можно даже совмещать: коноплю, накопившую биодоступных селенов в своих съедобных семенах после фиторемедиации, можно использовать в качестве добавки селена для популяций с дефицитом селена. Как описано в главе 2, исследования включали два подхода: полевой анализ уровней селена в промышленных сортах каннабис, выращиваемых на естественно селенсодержащих почвах CO, и контролируемые эксперименты в теплицах.

Каннабис как ценное растительное сырье: от биообогащения к фиторемедиации

Биообогащенные культуры, такие, как конопля, могут снизить синдром недостаточности питательных микроэлементов, а также могут поддерживать питательный статус в долгосрочной перспективе (Singh et al., 2016). При сравнении этой потенциальной стратегии (марихуаны) с другими традиционными методами решения проблемы дефицита питательных микроэлементов (витаминно-минеральные добавки) биообогащение является самым дешевым, наиболее доступным для отдаленных и сельских районов и единственным экономически эффективным долгосрочным подходом к решению этого скрытого голода (Singh и др., 2016). 

Развитие этих культур с улучшенными микроэлементами также может быть использовано для создания улучшенных кормовых продуктов для производства обогащенного скота (Reddy et al., 2003; Zerbini & Thomas 2003). Биообогащение сельскохозяйственных культур (каннабис) может решить не только проблему нехватки микроэлементов у потребителей по всему миру, но и повысить продуктивность сельскохозяйственных культур за счет повышения силы и роста растений и повышения устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам (Bouis 2003).

Конопля интересна с точки зрения биофортификации из-за ее съедобных семян, которые уже хорошо известны потребителям своей пользой для здоровья. Биообогащение этих семян микроэлементами еще больше повысит их пищевую ценность. 

Фиторемедиация: рекультивация загрязненных участков

Еще одна новая растительная (фито)технология, которой конопля начинает привлекать внимание, — это фиторемедиация. Эта дешевая альтернатива механической или химической рекультивации загрязненных участков хорошо зарекомендовала себя за последние два десятилетия. Ниже приводится краткий обзор различных фитотехнологий, используемых в фиторемедиации, и аргументы, почему конопля является интересными видами для изучения с этой целью. 

Загрязнения, такие как мышьяк, кадмий, свинец и ртуть, а также органические загрязнители создают серьезные проблемы для здоровья людей и животных в экосистемах, где загрязняющие вещества могут биомагнифицироваться и накапливаться по всей пищевой цепи (Shayler et al., 2009; Miransari 2011; Bhargava). et al., 2012; He et al., 2014; Cristaldi et al., 2017). 

Эффективная борьба с загрязненными территориями

По оценкам, только в Европейском союзе загрязнено 3,5 миллиона объектов, из которых 500 000 сильно загрязнены и остро нуждаются в восстановлении окружающей среды. Всего загрязнено около 16% территории ЕС, или 52 миллиона гектаров. испаряется. 10 (Пеуке и др., 2005; Махар и др., 2016). Ожидается, что быстрое расширение загрязненных территорий будет продолжаться по мере роста населения мира и ускоренного развития и урбанизации. 

По оценкам, к 2050 году две трети населения мира будут проживать в крупных городах, образуя крупные источники загрязнения почвы, воды и воздуха (Pilon-Smits 2005). Крайне важно внедрить рентабельные и эффективные технологии восстановления для очистки (с помощью марихуаны) этих загрязненных территорий по всему миру. Возможная технология, появившаяся за последние два десятилетия и пользующаяся популярностью как дешевая эффективная альтернатива механической или химической рекультивации загрязненных участков, — это ремедиация на основе растений или фиторемедиация. 

Передовые методы растительной фиторемедиации

Фиторемедиация — это процесс очистки окружающей среды, который включает использование специально отобранных растений (конопля) и связанных с ними микробов для извлечения, разложения, улетучивания или стабилизации неорганических и органических загрязнителей в почве, воде и воздухе (Pilon-Smits 2005; Paz-Alberto 2013). 

Передовые методы фиторемедиации и ожидаемый успех зависят от нескольких факторов, включая класс загрязнителя, его концентрацию и биодоступность, физические/химические и климатические условия участка, а также выбранные виды (Cristaldi et al., 2017; Sreela & Jayanthi 2017). ). Среди различных фитотехнологий наиболее распространены фитодеградация, фитостабилизация и фитоэкстракция (обзор см. в 2005 г.).

Фитодеградация включает разрушение загрязняющих веществ внутри конопли или в корневой зоне и подходит для органических биодоступных загрязнителей, включая растворитель трихлорэтилен (ТХЭ), пестицид атразин и взрывоопасный тринитротолуол (ТНТ). 

Специфические метаболические пути и транспортеры могут позволить марихуане либо полностью минерализовать эти органические соединения, либо частично разложить или модифицировать их с последующей конъюгацией и секвестрацией в тканях растений (рис. 1.4). Разложение в корневой зоне (ризосфере) может включать ферменты, выделяемые коноплей, или разложение ассоциированными с растениями микробами (Peuke et al., 2005; Pilon-Smits 2005).