生菜植物工廠栽培技術(shù)

齊紅偉 劉正魯 周俊國(guó) 姜立娜

導(dǎo)讀：植物工廠作為一種新興的高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，近年來(lái)受到世界各國(guó)廣泛關(guān)注，取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。植物工廠有關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)日趨成熟，所栽培的植物種類也越來(lái)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(diǎn)介紹了植物工廠栽培條件下生菜的生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成和基本栽培技術(shù)。

植物工廠是一種通過(guò)高精度控制設(shè)施內(nèi)生態(tài)環(huán)境的高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)對(duì)作物生長(zhǎng)過(guò)程的環(huán)境要素進(jìn)行自動(dòng)控制，不受或很少受自然條件的制約，能實(shí)現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn)，有望解決21世紀(jì)人類面臨的糧食、資源、環(huán)境三大問(wèn)題，因此受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注[1，2]。植物工廠條件下環(huán)境因子控制精度高，植物生長(zhǎng)快，不僅縮短了生長(zhǎng)周期，還確保了植物生長(zhǎng)的一致性。據(jù)估算，以葉菜為例，人工光型植物工廠的生產(chǎn)效能為露地的40~108倍[3]。生菜（Lactuca sativaL.var.ramosaHort.）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(zhǎng)期短、易于管理、產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(duì)潔凈品質(zhì)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(guó)科學(xué)院植物研究所在植物科學(xué)領(lǐng)域的研發(fā)成果，結(jié)合三安集團(tuán)旗下核心企業(yè)三安光電領(lǐng)先的LED光源技術(shù)，進(jìn)行光生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，應(yīng)用于現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)，投資興建三安植物工廠，具有成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。在植物工廠條件下，生菜的栽培生產(chǎn)可分為播種催芽、煉苗育苗、分栽、采收包裝4個(gè)階段。

1 植物工廠生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 潔凈系統(tǒng)

植物工廠是完全封閉的環(huán)境，產(chǎn)品安全衛(wèi)生，不使用農(nóng)藥。為減少粉塵、預(yù)防病原微生物的侵入對(duì)蔬菜產(chǎn)生為害，必須保證環(huán)境高度潔凈。進(jìn)入生產(chǎn)車間需帶上口罩，身著防護(hù)服，雙手帶上一次性橡膠手套消毒后進(jìn)入風(fēng)淋室，并從專用通道進(jìn)入。生產(chǎn)車間的內(nèi)部潔凈通過(guò)空氣循環(huán)凈化處理設(shè)備及配套系統(tǒng)，潔凈度需達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)7級(jí)（相當(dāng)于1萬(wàn)級(jí)）[6，7]。

1.2 光源系統(tǒng)

光照是植物生長(zhǎng)的重要因子，紅光（R）和藍(lán)光（B）是生菜生長(zhǎng)發(fā)育、光合作用和物質(zhì)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(zhǎng)[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(lái)，隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，LED光源優(yōu)勢(shì)愈加明顯，光能利用效率高，可達(dá)80%~90%[9]，耐用、光譜可調(diào)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(nèi)生菜栽培的光照時(shí)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(zhǎng)環(huán)境條件主要包括溫度、光照、空氣濕度、營(yíng)養(yǎng)液溫度和CO2濃度等，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)精確控制，確保各項(xiàng)環(huán)境因子最適宜生菜生長(zhǎng)。營(yíng)養(yǎng)液采用山崎配方，供應(yīng)方式采用深液流技術(shù)。一般環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為溫度18~24℃、濕度≤85%、營(yíng)養(yǎng)液溫度18~24℃、CO2濃度800~1 000 mL/L[6]。

2 生菜栽培技術(shù)

2.1 品種選擇和栽培場(chǎng)所

植物工廠內(nèi)栽培的生菜品種要求適應(yīng)密閉環(huán)境，生長(zhǎng)周期短，適宜高密度栽培且效益高，本文以上?；莺头N業(yè)有限公司的格林生菜品種為例。栽培場(chǎng)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(nèi)的播種室進(jìn)行。

①種子處理 先將種子進(jìn)行水選，去除雜質(zhì)和不飽滿種子[12]，然后用2%NaOH溶液浸泡15 min，再用無(wú)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(nèi)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。

②播種 將滅菌后的育苗專用海綿放入育苗盤內(nèi)，海綿大小25 cm×25 cm，100個(gè)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(guò)的生菜種子播入海綿種穴內(nèi)，每穴1粒。播種不宜過(guò)深或過(guò)淺，過(guò)深容易造成弱苗，過(guò)淺影響發(fā)芽率。

③催芽 將播種好的育苗盤放入催芽箱，催芽條件為：無(wú)光照，恒溫25℃，濕度85%。一般催芽36~48 h即可發(fā)芽，根長(zhǎng)達(dá)到0.5~1.0 cm。

2.3 煉苗、育苗

①煉苗 在植物工廠內(nèi)的煉苗車間進(jìn)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(zhuǎn)至煉苗間育苗架上，在育苗盤內(nèi)加入營(yíng)養(yǎng)液，營(yíng)養(yǎng)液EC值1.2 mS/cm，pH值5.5~7.5，定期檢測(cè)指標(biāo)。為保證幼苗正常生長(zhǎng)所需的水分和養(yǎng)分，煉苗期間要定期檢查營(yíng)養(yǎng)液，量少時(shí)及時(shí)添加。煉苗11天后，4葉1心時(shí)即可移栽。

②育苗 在植物工廠內(nèi)的育苗車間進(jìn)行。煉苗完成后，將育苗海綿沿縫隙分成單獨(dú)的小塊，放入栽培板的定植孔內(nèi)，栽培板寬60 cm、長(zhǎng)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(kāi)營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)，保持營(yíng)養(yǎng)液EC值為1.0~1.5 mS/cm，pH值5.5~7.5，定期檢測(cè)指標(biāo)，育苗12天后即可分栽。

2.4 分栽

在植物工廠內(nèi)的分栽車間進(jìn)行。生菜育苗完成后，挑選生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗放入栽培板的定植孔內(nèi)，定植孔間距20 cm×20 cm，定植密度為25株/m2，將栽培板放入育苗車間栽培架上，共6層。保持營(yíng)養(yǎng)液EC值1.5~2.0 mS/cm，pH值5.5~7.5，定期檢測(cè)指標(biāo)。

2.5 采收包裝

在植物工廠內(nèi)的包裝車間進(jìn)行。分栽后20天，格林生菜株高達(dá)15 cm、單株凈菜質(zhì)量達(dá)80~120 g時(shí)即可采收。采收時(shí)，將栽培板取下，轉(zhuǎn)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(kù)預(yù)冷，以減少微生物侵染和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失[15]，及時(shí)貯運(yùn)；不能及時(shí)貯運(yùn)的，入冷庫(kù)貯存。采收后，將栽培架內(nèi)的營(yíng)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(chǎn)，且為立體栽培，大大提高了單位場(chǎng)地的利用率，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全年產(chǎn)量可達(dá)98.4~121.2 kg/m2，與露地生菜栽培相比，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)量高，品質(zhì)好，銷售價(jià)格高，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。