觀賞型植物工廠構造及生菜栽培技術

付前英 宋中權 鄒水發(fā)

（江西省斐然生態(tài)農業(yè)科技開發(fā)有限公司，江西 南昌 330511）

植物工廠是一種通過對設施內溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養(yǎng)液等要素進行高精度自動控制，實現作物周年連續(xù)生產的高效農業(yè)系統(tǒng)[1]，是實現未來農業(yè)安全生產的主要方法之一，代表未來農業(yè)發(fā)展的方向。由于觀賞性較強，目前很多農業(yè)觀光園建有植物工廠，主要用于展示現代農業(yè)高新技術、進行科普教育等。適宜在植物工廠內栽培的作物，要求其適于密閉式系統(tǒng)生產、可在低光照條件下生長、栽培周期較短（15～30 d），植物工廠能實現高密度栽培且效益較高。生菜營養(yǎng)豐富，市場需求量大，是植物工廠葉菜類蔬菜生產的主要種類之一[2]。生菜在植物工廠的密閉式系統(tǒng)中生長，因空間潔凈、不使用農藥，可直接食用，且產品附著的雜菌少，保鮮期是普通生菜的2倍。此外，植物工廠水培生產的生菜含水量高，采收時連根拔起，可將根系一同裝入保鮮袋作活體菜銷售，產品新鮮美觀，深受廣大消費者喜愛，經濟效益可觀。

1 觀賞型植物工廠結構

1.1 外部結構

1.1.1 外部骨架

觀賞型植物工廠的外圍護結構要求有一定的保溫絕熱性能，墻體一般使用80～120 mm 厚的夾心彩鋼板，利于保溫、防腐、防潮，抵御外界不良天氣。

1.1.2 透明玻璃

為便于觀賞，觀賞型植物工廠一般在觀賞面設置大窗戶，并選用5 mm-9A-5 mm鋼化雙層中空玻璃。

1.2 內部結構

1.2.1 育苗架

選用方便拆卸的鋁合金層架作育苗架。育苗架層高35 cm，共設置4層。育苗架下部水槽高60 cm，總高度200 cm，平地可視高度165 cm。采用潮汐式灌溉系統(tǒng)，灌溉苗床為泡沫板或PVC發(fā)泡板模型，上面置泡沫育苗板，育苗板寬24 cm、長43 cm、高2.5 cm，每板可育220株苗，下部置寬12 cm、高5 cm的凹型PVC水槽。

1.2.2 種植架

種植架尺寸、規(guī)格與育苗架相同。種植架的層頂部安裝LED 燈板，底部安裝PVC 凹型水槽。種植架寬60 cm，可設置3 條種植槽。種植槽設有供液端和回液端，回液端處安裝過濾網和液位調節(jié)閥。選用PVC 發(fā)泡板作種植板。種植孔間距20 cm×20 cm，孔直徑2.2 cm，生菜種植密度25株/m2。

1.2.3 配肥系統(tǒng)

配肥系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、2個母液桶、1個酸堿桶、2個總液桶、2個水泵、pH傳感器、EC傳感器、液位傳感器等。根據秧苗的不同生育期設置營養(yǎng)液的EC值和pH值，配肥系統(tǒng)從A桶、B桶、C桶吸取原液和酸堿液自動配液，直至預設值。

1.2.4 溫控系統(tǒng)

植物工廠因使用補光燈進行照明，燈具散發(fā)大量的熱量，正常條件下內部只需降溫不需加溫。一般40 m2的植物工廠需安裝2 臺功率2 300 W 的中央空調。為加強植物工廠內空氣流通，需配置2 臺循環(huán)風扇和1臺全熱交換器，用于室內外空氣的交換。

1.2.5 光照系統(tǒng)

LED 燈具的光譜覆蓋范圍為380～750 nm，紅光波峰660 nm，藍光波峰460 nm，紅藍光比為8∶1。此光譜可有效增加植物VC 含量，并降低硝酸鹽含量。作物距LED 燈帶15 cm 時，有效光量子通量密度為200 μmol/（m2·s），此時光能利用效率最高[3]。

1.2.6 CO2補充系統(tǒng)

植物工廠體積小，一般直接采用液態(tài)CO2補氣。CO2補充系統(tǒng)包括CO2傳感器、CO2鋼瓶、減壓閥、流量計、電磁閥、供氣管道等。

1.2.7 循環(huán)系統(tǒng)

育苗架和栽培架下方設有儲液桶，儲液桶裝有低液位和高液位探測器，當營養(yǎng)液的水平面到達低位時，配置好的營養(yǎng)液會從總液桶進入儲液桶。循環(huán)開始時，營養(yǎng)液由儲液桶進入苗床或栽培床，再由排液孔回流至凹型水槽，最后回到儲液桶。

1.2.8 智能控制系統(tǒng)

觀賞型植物工廠的智能控制系統(tǒng)將由傳感器及各種智能設備組成，以計算機系統(tǒng)為核心，實現數據監(jiān)測采集、信息反饋、工作命令控制執(zhí)行[4]。監(jiān)測數據包括溫度、濕度、CO2濃度、光照強度、營養(yǎng)液EC 值、營養(yǎng)液pH值，根據預設參數，智能控制系統(tǒng)完成自動調節(jié)。

2 生菜栽培技術

2.1 播種

將育苗泡沫棉塞入育苗板孔內，用清水浸泡20 min，使泡沫棉充分膨脹，隨后將種子平放于泡沫棉中間凹處，將播種后的育苗板平放在苗床上。設置育苗桶營養(yǎng)液EC 值為1.2 mS/cm、pH 值為5.5～6.5。育苗期間每天設置6個灌溉循環(huán)，第1次灌溉時間為光照啟動前30 min，最后1次灌溉時間為光照結束前30 min，每次灌溉循環(huán)15 min。一般播種后24 h種子即可破殼發(fā)芽。

2.2 移栽

播種后10～12 d，株高3.5 cm、根系長6 cm、長有4 葉1 心時即可移栽。用鑷子將育苗泡沫棉夾出放于定植籃內，將定植籃整齊地放在栽培板的定植孔上。

2.3 栽培管理

（1）光照：光照時間與植物工廠對外開放的觀賞時間相吻合，一般照明安排在6～18 時。（2）溫度：照明期溫度設置為24 ℃，暗期溫度設置為18 ℃，照明期與暗期溫差保持6～8 ℃。（3）濕度：植物工廠內空氣濕度會影響植物葉片和周圍空氣之間的水蒸氣飽和壓力差，進而影響植物蒸騰和光合作用。一般生菜植物工廠濕度保持60%～80%。（4）CO2濃度：CO2濃度設置為800～1 000 μmol/mol。照明期植物進行光合作用會消耗CO2，當CO2濃度低于800 μmol/mol時，開啟CO2控制器進行補充，當濃度達到1 000 μmol/mol時關閉控制器。（5）營養(yǎng)液配方：營養(yǎng)液選用山崎葉用萵筍標準配方，其大量元素包括236 mg/L 四水硝酸鈣、404 mg/L 硝酸鉀、57 mg/L 磷酸二氫銨、123 mg/L 七水硫酸，微量元素包括20～40 mg/L EDTA 鐵鈉鹽、15 mg/L 硫酸亞鐵、2.86 mg/L硼酸、4.5 mg/L硼砂、2.13 mg/L硫酸錳、0.05 mg/L硫酸銅、0.22 mg/L硫酸鋅、0.02 mg/L鉬酸銨。設置栽培桶營養(yǎng)液EC 值為2.0～2.5 mS/cm、pH 值為5.5～6.5。第1 次灌溉時間為光照啟動前30 min，最后1 次灌溉時間為光照結束前30 min，灌溉頻率1 次/h，每次灌10 min。儲液桶內的營養(yǎng)液需定期檢測指標，每月更換1次，將桶內營養(yǎng)液全部排出，注入新的營養(yǎng)液。

2.4 采收

定植后15～18 d，生菜進入采收期。以花葉生菜和橡葉生菜為例，采收期植株高12 cm，根系長30 cm，單株重140 g。采收后，將栽培板上附著的葉片、根系等清除干凈，然后將栽培板移至消毒區(qū)消毒。