導讀 植物工廠作為一種新興的高效農業(yè)生產模式 近年來受到世界各國廣泛關注 取得了突飛猛進的 發(fā)展 植物工廠有關的各項技術日趨成熟 所栽培的植物種類也越來越多 其中生菜是植物工廠栽培的 主要蔬菜 與其他栽培方式相比 效果明顯 效益突出 本文重點介紹了植物工廠栽培條件下生菜的生 產系統(tǒng)構成和基本栽培技術 生菜植物工廠栽培技術 齊紅偉 劉正魯 周俊國 姜立娜 植物工廠是一種通過高精度控制設施內生態(tài) 環(huán)境的高效農業(yè)生產系統(tǒng) 由計算機對作物生長過 程的環(huán)境要素進行自動控制 不受或很少受自然條 件的制約 能實現(xiàn)作物周年連續(xù)生產 有望解決 21 世紀人類面臨的糧食 資源 環(huán)境三大問題 因此受 到世界各國的廣泛關注 1 2 植物工廠條件下環(huán)境因 子控制精度高 植物生長快 不僅縮短了生長周期 還確保了植物生長的一致性 據估算 以葉菜為 例 人工光型植物工廠的生產效能為露地的 40 108 倍 3 生菜 L a c t u c a s a t i v a L var r a m o s a Hort 為菊科萵苣屬一年生或二年生草本作物 俗稱葉用萵 苣 具有生長期短 易于管理 產量高 營養(yǎng)價值高等 特征 還有降血壓 抗衰老和防止心律紊亂等功效 生 菜屬生食蔬菜 對潔凈品質的要求高 為植物工廠栽 培最廣泛的蔬菜 4 5 安徽省三安生物科技有限公司利 用中國科學院植物研究所在植物科學領域的研發(fā)成 果 結合三安集團旗下核心企業(yè)三安光電領先的 LED 光源技術 進行光生物技術產業(yè)轉化 應用于現(xiàn)代設 施農業(yè) 投資興建三安植物工廠 具有成熟的生產經 驗 在植物工廠條件下 生菜的栽培生產可分為播種 催芽 煉苗育苗 分栽 采收包裝 4個階段 1 植物工廠生產系統(tǒng)構成 1 1 潔凈系統(tǒng) 植物工廠是 完全封閉 的環(huán)境 產品安 全衛(wèi) 生 不 使 用農 藥 為 減 少 粉塵 預 防 病原微 生物的 侵入 對蔬菜產生為 害 必須 保 證 環(huán)境高度潔凈 進 入 生 產 車間需帶上口罩 身著 防 護服 雙手帶上 一 次 性 橡膠手套消毒后 進 入風淋室 并從專 用通 道 進 入 生產 車間 的內 部 潔凈通過 空氣循 環(huán)凈化 處 理設 備 及配套 系統(tǒng) 潔凈度 需達 到國 家標準 7級 相當 于 1 萬級 6 7 1 2 光源系統(tǒng) 光 照 是植物生長的 重 要因子 紅 光 R 和 藍 光 B 是生菜生長發(fā) 育 光合作用和物質 積累 不可或 缺 的光 譜 研究 表明 采 用 R B 3 1光 譜組 合 適宜 生菜生長 8 光源 早 期有 白熾燈 熒 光 燈 金 屬 鹵 化 物 燈 高壓 鈉燈等 能 耗較 高 近 年 來 隨著 LED 技 術的不 斷 發(fā) 展 LED 光源 優(yōu)勢愈加明顯 光能利用 效 率 高 可 達 80 90 9 耐 用 光 譜 可 調 可 控 發(fā) 熱 少 安 全 環(huán)保 目前普遍被 植物工廠 采 用 10 植物 工廠內生菜栽培的光 照時間 為 連 續(xù)光 照 16 h d 11 1 3 環(huán)境因子控制 植物工廠的生長環(huán)境條件 主 要 包括溫 度 光 照 空氣濕 度 營養(yǎng) 液溫 度和 O 2 濃 度 等 由計算 機 控 制系統(tǒng)精確 控 制 確保各 項 環(huán)境因子最 適宜 生菜 生長 營養(yǎng) 液采 用 山崎配方 供 應 方式采 用 深液流 技術 一 般 環(huán)境 標準 為 溫 度 18 24 濕 度 85 營養(yǎng) 液溫 度 18 24 O 2 濃 度 800 1 000 mL L 6 2 生菜栽培技術 2 1 品種選擇和栽培場所 植物工廠內栽培的生菜品種要求 適 應 密閉 環(huán) 境 生長周期短 適宜 高 密 度栽培 且 效 益 高 本 文 以 上?；?和種業(yè)有限公司的 格林 生菜品種為例 栽培 齊紅偉 河南科技學院園藝園林學院 新鄉(xiāng) 453003 劉正魯 安徽省三安生物科技有限公司 周俊國 通訊作者 河南科技學院園藝園林學院 新鄉(xiāng) 453003 姜立娜 河南科技學院園藝園林學院 收稿日期 2020 11 16 栽培技術 2021 1 33 場所在安徽省三安生物科技有限公司植物工廠車 間 2 2 播種催芽 播種催芽在植物工廠內的播種室進行 種子處理 先將種子進行水選 去除雜質和 不飽滿種子 12 然后用 2 aOH 溶液浸泡 15 min 再用無菌水清洗 3 5 遍或用 50 溫湯浸種 10 min 消毒 以殺滅生菜種子內及種皮上帶有的病原菌 13 14 消毒后用清水浸泡 4 h 后晾干 以加快發(fā)芽 播種 將滅菌后的育苗專用海綿放入育苗 盤內 海綿大小 25 cm 25 cm 100個種穴 每盤放 入 2塊海綿 加入 1 000 mL 左右清水 擠壓海綿使 其充分吸水 將處理過的生菜種子播入海綿種穴 內 每穴 1粒 播種不宜過深或過淺 過深容易造成 弱苗 過淺影響發(fā)芽率 催芽 將播種好的育苗盤放入催芽箱 催芽 條件為 無光照 恒溫 25 濕度 85 一般催芽 36 48 h 即可發(fā)芽 根長達到 0 5 1 0 cm 2 3 煉苗 育苗 煉苗 在植物工廠內的煉苗車間進行 催芽 完成后把育苗盤取出 將育苗海綿取出放入帶孔的 托盤上 再將海綿連同托盤一起放回育苗盤 轉至煉 苗間育苗架上 在育苗盤內加入營養(yǎng)液 營養(yǎng)液 E 值 1 2 m cm pH 值 5 5 7 5 定期檢測指標 為保證 幼苗正常生長所需的水分和養(yǎng)分 煉苗期間要定期 檢查營養(yǎng)液 量少時及時添加 煉苗 11天后 4葉 1 心時即可移栽 育苗 在植物工廠內的育苗車間進行 煉苗 完成后 將育苗海綿沿縫隙分成單獨的小塊 放入栽 培板的定植孔內 栽培板寬 60 cm 長 90 cm 每盤 90 株 將栽培板放入育苗車間栽培架上 栽培架共 6 層 打開營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng) 保持營養(yǎng)液 E 值為 1 0 1 5 m cm pH 值 5 5 7 5 定期檢測指標 育苗 12天 后即可分栽 2 4 分栽 在植物工廠內的分栽車間進行 生菜育苗完成 后 挑選生長健壯 長勢一致的幼苗放入栽培板的 定植孔內 定植孔間距 20 cm 20 cm 定植密度為 25株 m 2 將栽培板放入育苗車間栽培架上 共 6 層 保持營養(yǎng)液 E 值 1 5 2 0 m cm pH 值 5 5 7 5 定期檢測指標 2 5 采收包裝 在植物工廠內的包裝車間進行 分栽后 20天 格林生菜株高達 15 cm 單株凈菜質量達 80 120 g 時即可采收 采收時 將栽培板取下 轉至包裝車 間 剪下根部 去除不可食用部分 采用塑料袋真空 包裝后送入保鮮庫預冷 以減少微生物侵 染 和營養(yǎng) 物質的 流失 15 及時 貯運 不 能 及時 貯運 的 入冷庫 貯存 采收后 將栽培架內的營養(yǎng)液 全 部 排 出 并 用 清水清洗 將栽培板移至清洗消毒 區(qū) 清洗消毒 在植物工廠條件下 格林生菜的栽培 周 期一般 為 45天 可 全年 連 續(xù) 生 產 且 為 立體 栽培 大大 提 高 了 單 位 場 地 的 利 用率 據 統(tǒng) 計 全年產 量可達 98 4 121 2 kg m 2 與露地 生菜栽培 相比 生 產周 期 短 產 量高 品 質好 銷售價 格高 生 產效 率和 經濟 效益顯著提 高 參考文獻 1 楊 其長 植物工廠 現(xiàn)狀與 發(fā) 展戰(zhàn)略 J 農業(yè) 工 程 技 術 2016 36 10 9 12 2 日 古 在 豐樹 人 工光 型 植物工廠 M 賀冬仙 鈕 根 花 馬 承偉 譯 北京 中國農業(yè) 出 版社 2014 3 劉文 科 楊 其長 現(xiàn)代設施園藝 的 最 高 形式 植物工廠 J 科技 導報 2013 31 33 11 4 滕星 高 星愛 姚麗 影 等 植物工廠水培生菜技 術研究 進 展 J 東北農業(yè) 科 學 2017 42 1 40 45 5 Kozai T Plant factory in Japan current situation and perspectives J hronica Horticulturae 2013 53 2 8 11 6 楊 其長 魏靈玲 劉文 科 等 植物工廠系統(tǒng) 與實踐 M 北 京 化學 工 業(yè) 出 版社 2012 7 賀冬仙 朱本 海 楊珀 等 人 工光 型 密 閉式 植物工廠的 設 計與 環(huán) 境控制 J 農業(yè) 工 程學報 2007 3 151 157 8 徐文棟 光照 種植密度 與 采收期 對 植物工廠內生菜 產 量 和 品 質的影響 D 南京 南京農業(yè) 大 學 2015 9 魏靈玲 楊 其長 劉 水 麗 LED 在植物工廠 中 的 研究現(xiàn)狀 與應 用 前景 J 中國農學通報 2007 11 408 411 10 劉文 科 楊 其長 設施園藝半導體 照 明 M 北京 中國農 業(yè) 科 學 技 術 出 版社 2016 11 劉晨晨 馬超 陳洋洋 等 微 型 LED 人 工光植物工廠不 同種子 對 生菜生長的影響 J 寧波 工 程學院學報 2017 29 4 45 49 12 張莉莉 姜麗靜 于錫宏 等 蔬 菜種子播種 前 預處理的 研究 進 展 J 東北農業(yè) 大 學學報 2009 40 8 131 133 13 崔學晨 崔實 董韓 等 蔬 菜工廠種子消毒處理 方式 的 優(yōu)化 J 中國瓜 菜 2016 29 11 32 36 14 郭蘭英 蔬 菜種子消毒技 術 J 河北農業(yè) 2017 5 35 36 15 鄭 先 章 鄭郤 熊偉勇 真空保鮮技 術 在生鮮 農產品 加工 流通中 的 研究與應 用 J 農產品 加工 2015 12 64 69 2021 1栽培技術 34