2017年， Rodale Institute 发起了 四年试用 研究工业大麻对土壤健康，杂草抑制和其他用途的影响。 该项目刚刚结束其第三年。 有关两年后的试验范围，方法和结果的更多信息，请参见“工业大麻试验：初步结果”，于2019年发布。
关键更新
- 大麻在其组织中开采并积累重金属，使其成为可行的生物修复作物。
- 在第3年开始进行营养管理试验，重点是研究工业用大麻的生育要求。 第二年的观察提示了这一点。
- 在第3年，大麻和高粱苏丹草使大豆和小麦的产量增加，而杂草压力降低。
- 氮的供应似乎可以使大麻在较宽的行距上克服杂草的竞争，而当氮受到限制时，杂草在较宽的行距上似乎可以胜过大麻。 更高的氮利用率可以在较宽的行距下提高麻籽的产量。
项目目标
该项目的目标是：1）评价工业大麻的除草能力（大麻）在有机谷物轮作中，2）减少基于有机覆盖作物的免耕系统的耕作，3）评价土壤健康影响，包括在有机谷物轮作中包括大麻，以及4）评价有机养分管理措施，以改善工业大麻的产量和质量。 当将大麻纳入现有的农业计划时，预期该信息将有助于农民的决策。
项目概况
工业大麻在1940年代初被禁止之前曾被视为宾夕法尼亚州和附近各州的主要经济作物，因此有望适合美国东北部的土壤和气候条件。 由于该禁令，在过去的八十年中，在美国几乎没有进行过关于工业大麻的研究，这导致了基本农艺实践的知识空白。 通常，我们知道大麻生长迅速并且具有广泛的根系，使其成为抑制天然杂草和增强土壤健康的潜在工具。 杂草管理被认为是现有有机种植者的长期障碍，也是那些考虑过渡到有机种植者的障碍。 有机系统中杂草的成功管理通常包括密集耕作和反复耕种，这可能会降低土壤健康状况。 为此原因， Rodale Institute 一直在研究大麻作为可再生农业和杂草管理的潜在工具。
我们从一项为期多年的研究的前两年获得的初步结果表明，大麻可以抑制杂草以及高粱苏丹草（高粱×drummondii）窒息作物。 这些结果还表明，轮麻的纤维麻品种可以免耕种植冬季覆盖作物，而不会降低随后的大豆产量（最大甘氨酸）和小麦（普通小麦）中的旋转。
项目假设
我们预测，大麻将抑制杂草并耗尽杂草种子库，改善土壤健康，减少耕作，并增加农民收入。
研究描述
正在进行的品种试验，杂草抑制试验以及工业用大麻的分析的详细说明可以在下面找到 初步结果.
品种试用
该试验的目的是评估最适合宾夕法尼亚州东部土壤和气候条件的大麻品种，并确定将其最有效地掺入作物轮作中以提供农艺和经济效益。
杂草抑制试验
杂草抑制试验正在评估大麻在有机轮作免耕种植系统中作为高价值杂草抑制作物的潜力，并促进无需耕作的冬季覆盖作物的建立，同时改善土壤健康状况和单产。随后轮作。 结果将在推广外联媒体和同行评审期刊上发布，以告知种植者，研究人员和其他利益团体有关最佳管理农业实践的信息，包括轮换工业大麻。
营养管理试验
在品种试验的第二年中观察到发芽，定植和总产量的明显下降，归因于土壤肥力的丧失，促使建立了营养管理试验来确定有机大麻生产的肥力需求。 研究了两种不同行距的三种氮肥处理方法（堆肥，血粉（NPK：12-0-0）和堆肥+血粉）。 测量了植物的生长，植物生物量，谷物产量和大麻籽粒中的养分浓度。
在种植大麻之前，以30磅重的长毛etch子种下了。 上一年初秋的每英亩土壤在春季作为绿肥并入土壤。 毛v子估计提供100-150磅。 耕作到土壤中的氮的量为N，但此氮的量可能不总是为后续作物提供足够的量。 在依靠土壤生物学来将肥沃来源矿化的有机系统中，营养异步还很常见，而这些肥沃源则被覆盖在农作物残留物和有机物中。 因此，可能需要额外的生育资源，以最大程度地提高大麻的产量潜力。
确定最佳植物间距对于最大化产量也是必要的。 可以将产量视为每单位土地的总种子或纤维含量或生物活性（可销售）化合物的总浓度，具体取决于所种植的大麻种类。 因此，这项研究不仅将测量土壤和组织中的矿物质含量，还将测量植物组织和种子油中生物活性化合物的浓度。
成果
品种和杂草抑制试验
品种和杂草抑制试验的结果与 初步结果 发表在2019。
重金属
鉴于土壤测试结果显示无法检测到重金属含量，因此在研究的第3年取样的大麻植物组织中生物积累了一些重金属，这表明大麻可以成为一种有效的生物修复作物（表1）。 我们将继续监测重金属从土壤到组织，再到其他大麻最终产品的移动，以确保大麻作为生物修复作物的效率，同时避免损失被重金属污染的有利的最终材料。
产量和杂草压力
大麻的短暂生长期拓宽了夏末/初秋建立冬季覆盖作物的窗口，在东北地区，由于收成较晚而种植玉米和大豆时，这可能很困难。 2017年，在工业大麻收获之后，谷物黑麦（谷物谷物）是在耕地上使用标准耕作方法建立的，或使用免耕谷物播种机直接播种。
黑麦卷缩后在2018年春季一次性种植所有大豆免耕作物。初步结果表明，与黑麦草相比，'Santhica 27'纤维大麻品种在抑制杂草方面与高粱苏丹草一样有效（多花黑麦草）控制，对某些杂草更有效。 在以前用耕作耕种黑麦覆盖物的土地上，2018年大豆或高粱苏丹草后的大豆平均单产明显更高，超过了2018年全国平均水平每英亩52蒲式耳（图1）。 但是，在免耕黑麦覆盖物中种植的大豆平均产量几乎等于全国平均水平，这表明如果轮作免耕中包括大麻，则不合理或没有必要建立经济耕地的经济和环境成本。有机旋转。
在2017年建立了黑麦覆盖作物而无需耕种的地块，大豆种植后的冬小麦往往具有较高的单产（图2）。 但是，这种趋势仅在以前有大麻和高粱苏丹草的地块中观察到。 总体而言，小麦平均单产超过了2019年全国平均水平每英亩62蒲式耳。 额外测量土壤和作物的肥力将使人们更好地了解大麻在轮作期内可能对随后的作物产生的影响。
图1.以前种植过的免耕谷物黑麦覆盖地中免耕大豆的平均产量，该覆盖物在麻，高粱苏丹草或年度黑麦草控制后可进行或不进行耕作。 在以前种植过大麻或高粱的所有地块上，耕作建立的谷物黑麦覆盖地中种植的大豆产量更高。 对照图则相反。 虚线表示2018年全国冬小麦平均产量（52蒲式耳/英亩）。
尽管在前期工作中观察到有趣的趋势，但有必要通过重复进行具有更大重复性的研究以确认统计差异来验证这些结果。
营养管理试验
在养分管理试验的第一年（2018）中，我们进行了对照处理（不添加土壤改良剂/肥料），堆肥处理（现场堆肥，固化一年并以15吨/英亩施用），中等（100lbs /英亩）和高（200lbs /英亩）的血粉（NPK：12-0-0）种植前施用。 所有修正案均在种植前立即应用，并与Perfecta耙结合并在种植前包装。
初步结果表明，氮肥施用量与大麻籽粒产量之间呈正线性关系（r2 = 0.66），而对照区（未施肥）的籽粒产量最低。 正如预期的那样，大麻氮素的产量随着氮肥施用量的增加而增加，最高的血粉量（200lbs /英亩）产生最大的谷物产量，其次是最低的血粉率（100lbs /英亩）和堆肥处理（图3).
该试验还包括两个行距处理，分别为7.5英寸和15英寸。 当肥力受到限制时（仅对照和堆肥），更宽的间距对大麻籽粒产量有负面影响，这可能是由于较高的杂草压力所致。 在N限制小于其他处理的血粉处理中，在两种行距处理中，大麻似乎都比杂草更好地竞争，但较宽的行距往往比较窄的行距（图3）。 据罗森伯格等。 （俄勒冈州立大学扩展，2019;大麻的土壤，苗床准备和播种），较宽的间距可使植物分支并产生最大的开花密度，这可以转化为更高的产量，但是需要确定最佳的行距不能限制最大潜在植物密度和最大潜在产量。
该数据的线性关系表明，可能尚未获得最大的谷物产量。 因此，应进行进一步的调查，增加氮肥施用量并改善杂草管理。 我们建议包括豆科覆盖农作物的处理，额外的血粉施用量，并在这些肥料量下测量氮的浸出潜力。 我们还希望包括许多农民所采用的做法，即最初施用堆肥，并在额外的肥育需求上补充诸如血粉的肥料。 此外，我们将通过测量植物组织和谷物中的总氮，确定固氮覆盖作物产生的可用氮，分析基线，季节中和季节后土壤样品中可能矿化的氮，来计算氮预算；以及使用吸盘溶渗仪将测试电位N浸出到地下水中。
结论
- 大麻在其组织中开采并积累重金属，使其成为可行的生物修复作物。
- 纤维麻后大豆和小麦的单产增加，而杂草压力降低。
- 氮的可用性使大麻能够在较宽的行距上胜过杂草并提高谷物产量，而当氮受到限制时，杂草种类在较宽的行距上便能胜过大麻。
初步项目评估结果
自推出以来 Rodale Institute 在2017年的工业大麻研究计划中，公众对我们工作的兴趣正在快速增长，2019年的网页访问量是9年的2018倍。除参加会议外， Rodale Institute 工作人员定期与东北地区和整个美国的农民进行磋商，以再生方式种植工业大麻，以确定大麻在减轻环境影响的同时如何使农民受益。
启示
我们的研究和推广活动将对快速增长的大麻市场产生积极影响，这是由于缺乏有关农民的最佳农艺方法信息，无法在美国东北部生产高质量的大麻产品。 迫切需要更好地了解标准做法，例如大麻的生育要求，以提高PA大麻农民的成功率。
Bronner博士和CV Sciences今年获得了额外的关注和资金，这使我们能够将大麻项目管理职位转变为“大麻专家”职位，他们100％的精力致力于管理和发展研究所的大麻研究。
未来方向
- 为了增加农民的收入，请更多地了解种子和两用品种，并确定它们是否可以作为杂草窒息作物以及纤维品种适合谷物轮作。 此外，研究成功收获纤维，种子和两用品种的成本效应技术。
- 将研究和种植扩展到不同的土壤和州，以确保这些轮换能够在整个县范围内进行。
- 继续进行工业和CBD大麻的营养管理试验，以更好地了解可再生有机管理系统中的肥力要求，以提高产量和质量并最终增加农民收入。
资助 Rodale InstituteBronner博士，CV Sciences和Natural Care PA提供的工业大麻试验和研究支持。 特别感谢巴勒斯坦权力机构农业部为营养管理试验提供资金。