Význam makroživin, zejména dusíku, při hydroponickém pěstování léčebného konopí

Ksenia Petryakova

Bachelor's thesis

The Importance of Major Nutrients, Mainly Nitrogen for Hydroponically Grown Medical Cannabis

Abstract:

Hydroponie patří k moderním způsobům celoročního pěstování rostlin. Umožňuje regulaci výživného stavu rostlin během celé vegetace a při dodržování hygienických přístupů minimalizuje potřeby chemické ochrany rostlin. Dusík je jednou z klíčových živin pro růst rostlin i tvorbu přírodních látek, vzhledem k tomu, že ho rostlina přijímá ve více formách a ve velkém množství je třeba věnovat výživě dusíkem zvýšenou pozornost. Tato práce zkoumá vliv makroživin (P, K, Ca, Mg, S), především dusíku, v živném roztoku na rozvoj nadzemní biomasy, květenství a koncentraci hlavních kanabinoidů v hydroponicky pěstovaných rostlinách. Hydroponie je metodou pěstování rostlin ve vodním prostředí bez substrátu, umožňuje pěstitelům plnou kontrolu nad výživou rostlin. Cílem bakalářské práce bylo popsat jednotlivé hydroponické pěstební systémy, jejich výhody a nevýhody, význam živin, zejména dusíku a jeho forem pro růst rostlin léčebného konopí a tvorbu kanabinoidů i dalších přírodních látek a hnojiva vhodná pro hydroponické pěstování rostlin, zejména léčebného konopí. Práce dále porovnává různé hydroponické systémy a jejich vliv na kvalitu a množství vyprodukované sušiny. Různé studie ukazují, že léčebně konopí lépe reaguje na přísun dusičnanů (NO3- ) než na amonnou formu (NH4+). Rostliny s nižším podílem NH4+ (0–30%) v roztoku mají lepší fyziologickou odezvu a vyšší fotosyntetické aktivity, což vede k větší velikosti rostlin a lepším výnosům ve srovnání s rostlinami s vyšším obsahem NH4+ v živném roztoku. Výzkumy také ukazují, že optimalizace množství dusíku může zvýšit produkci biomasy a kvalitu rostlin, ale extrémní úrovně dusíku mohou snižovat produkci kanabinoidů a terpenoidů. Doporučuje se, aby celkový příjem dusíku pro komerční produkci kanabinoidů byl mezi 60 a 210 mg/l. Nadměrné dávky dusíku mohou ovlivnit fotosyntézu a snížit výnosy vláken konopí, což poukazuje na potřebu pečlivé regulace hnojení v praxi. Během období intenzivního vegetativního růstu konopí potřebuje vyšší dávky dusíku, přibližně 160-200 mg.l-1 N. Těsně před květní fází je možné množství dusíku zvýšit na 200-225 mg.l-1 N. V květní fázi, kdy intenzita růstu klesá, se doporučuje snížit dávku dusíku na 100 až 150 mg.l-1 N. V experimentu bylo zjištěno, že celkový výnos květenství klesl, pokud byla dávka dusíku mimo rozmezí 160-240 mg.l-1 N (Saloner & Bernstein 2020).

Abstract:

Hydroponics belongs to modern methods of year-round plant cultivation. It allows for the regulation of the nutritional status of plants throughout the vegetation period, and when adhering to hygienic practices, it minimizes the need for chemical plant protection. Nitrogen is one of the key nutrients for plant growth and the formation of natural substances, as the plant absorbs it in multiple forms and in large quantities, necessitating particular attention to nitrogen nutrition. This thesis examines the influence of macronutrients (P, K, Ca, Mg, S), primarily nitrogen, in the nutrient solution on the development of above-ground biomass, flowering, and the concentration of main cannabinoids in hydroponically grown plants. Hydroponics, a method of cultivating in a water-based environment without substrate, allows growers full control over plant nutrition. The work also compares different hydroponic systems and their impact on the quality and quantity of the produced dry matter. The aim of the bachelor's thesis was to describe individual hydroponic cultivation systems, their advantages and disadvantages, the significance of nutrients, especially nitrogen and its forms for the growth of medicinal cannabis plants, and the formation of cannabinoids and other natural substances, as well as fertilizers suitable for hydroponic cultivation of plants, particularly medicinal cannabis. Various studies show that medicinal cannabis responds better to nitrate NO3- supply than to ammonium form NH4+. Plants with a lower percentage of NH4+ (0–30%) in the solution have healthier physiology and higher photosynthetic activities, leading to larger size and better yields compared to plants with a higher content of NH4+. Research also shows that optimizing the amount of nitrogen can increase biomass production and plant quality, but extreme levels of nitrogen may reduce the production of cannabinoids and terpenoids. It is recommended that the total nitrogen intake for commercial production of cannabinoids should be between 60 and 210 mg/l. Excessive doses of nitrogen can affect photosynthesis and reduce the yields of hemp fibers, highlighting the need for careful fertilization regulation in practice. During the period of intensive vegetative growth, cannabis needs higher doses of nitrogen, approximately 160-200 mg.l-1N. Just before the flowering phase, the amount of nitrogen can be increased to 200-225 mg.l-1 N. In the flowering phase, when the growth intensity decreases, it is recommended to reduce the nitrogen dose to 100 to 150 mg.l-1 N. In the experiment, it was found that the total yield of flowering decreased if the dose of nitrogen was outside the range of 160-240 mg.l-1 N (Saloner & Bernstein 2020).

Keywords

Cannabis, hydroponie, živiny, dusík, biomasa, kanabinoidy, hnojiva

Keywords

Cannabis, hydroponics, nutrients, nitrogen, biomass, cannabinoids, fertilizers

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 28. 5. 2024
• Supervisor: prof. Ing. Pavel Tlustoš, CSc. dr. h. c.
• Reader: Matěj Malík, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Horticulture