植物工廠水培生菜技術研究進展

周威 趙寒冬 楊爽 施微 續(xù)延國 肖雨

摘要：在蔬菜培植的研究中，技術不斷在推陳出新，先進的設備和技術為蔬菜的種植和改良提供良好的研究環(huán)境。特別是水培蔬菜研究，因其具有巨大的市場潛力，且可控性良好。本文主要是對植物工廠在應用水培技術進行生菜種植的研究情況進行研究。

關鍵詞：植物工廠;水培生菜技術;研究進展

0 ?引言

生菜是一種可食用的蔬菜，其生長周期一般為一個多月到兩個月之間，生長周期短，畝產(chǎn)量高，其本身所含的營養(yǎng)元素，能夠具有調(diào)節(jié)血壓，穩(wěn)定情緒，對其他各種慢性病都有很好的保健功效。而生菜可以不經(jīng)過加工處理，直接食用的特點，非常適合植物工廠生產(chǎn)。雖然隨著我國工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)的基礎和國外差距已經(jīng)不大，但在植物工廠水培生菜技術上，還是有很大的不同。

1 ?簡述生菜水培技術

在植物工廠的生產(chǎn)中，生菜本身的特點決定其非常適合進行水培。水培可以緩解我國耕地的緊張，增加農(nóng)作物的種植空間，也可以避免土地中的污染和有毒、有害的物質(zhì)影響作物的生長和食用。而植物工廠規(guī)范化的生產(chǎn)流程，不僅能夠?qū)ι说钠房剡M行有效管理，還提高了生菜的生產(chǎn)效率。而隨著生菜研究的深入，水培技術也得到了很好的發(fā)展。目前，水培技術的方式主要分為三種，具體陳述如下：

Nutrient Film Technique，NFT技術，即營養(yǎng)液水培技術，這種技術的原理主要是讓生菜的根系只觸碰到營養(yǎng)液的表面，深度在一到兩厘米之內(nèi)，其余的部分全面暴露在外界中。我國早期就是使用這種技術，其資金投入少，操作和管理簡單是其優(yōu)點。但這種技術的設備設施壽命不長[1]。

Deep Flow Technique，DFT技術，即深液水培技術，這種技術和上面技術有著明顯的區(qū)別，需要將根系深入營養(yǎng)液的6～8cm之間。生菜一般采用懸掛法置于培養(yǎng)液的正上方，各系通過固定后置于液體中。這種技術相較于當面的技術是一種改良和升級，彌補了NFT技術的缺陷，使得設施設備的使用時間得到了延長，同時有保留了NFT技術的優(yōu)點。這種技術是最早在商業(yè)生產(chǎn)中應用的。美日國家最先進行了宣傳和使用。而我國這種技術的更多還是存在于高校的研究室中，進行數(shù)據(jù)的采集和分析。

Spray Culture技術，即霧噴技術，是目前最新的水培技術。其主要是建立在以上兩種水培技術上發(fā)展起來的。將液態(tài)的營養(yǎng)液借助設備進行霧化處理，定期使得生菜的根系環(huán)境被營養(yǎng)霧氣所籠罩，生菜在生長的過程中，不僅能夠獲取所需的營養(yǎng)元素，還可以吸收到足夠的水分和空氣，有效地改善了生菜的生長環(huán)境，促進了生菜生產(chǎn)的品質(zhì)提升。

2 ?營養(yǎng)液研究進展情況

2.1 ?液體濃度研究

營養(yǎng)液中的濃度對生菜的生長發(fā)育有著直接的影響，過低或過高都會影響其生長狀態(tài)。在進行NFT技術和DFT技術濃度對比研究中發(fā)現(xiàn)，不同技術的應用也會對生菜的生長造成影響。這主要是根系在吸收營養(yǎng)的同時也會受到氧氣濃度的影響。在營養(yǎng)液濃度為兩個單位時，生菜生長受到了阻礙，之后對營養(yǎng)液進行處理使其降低到一個單位，生菜在這種濃度下，生長得最為迅速。

同時，在生菜生長的過程中，會產(chǎn)生大量的廢液，廢液濃度過高，使得液體中的營養(yǎng)成分過于富集，生產(chǎn)單位直接排放，會對周圍的生態(tài)環(huán)境造成污染，這就需要提高含營養(yǎng)素少的溶液的使用率，減少廢液的產(chǎn)出，避免環(huán)境的污染。

2.2 ?營養(yǎng)配比研究

借助霧噴技術，可以對生菜在不同配比下的營養(yǎng)及生長情況進行分析。在進行對比和化驗后，我們發(fā)現(xiàn)我國農(nóng)大的配方PH值變化范圍最小，英國的配方則相反。在進行含糖量測試中發(fā)現(xiàn)，我國農(nóng)大的生菜中含糖量最大，日本的生菜含糖量最小。這些都可以表明，營養(yǎng)配比不同，最后水培出的生菜，所含的營養(yǎng)價值差異非常巨大。

3 ?光照研究進展

3.1 ?強度研究

生菜在生長的過程中對光的需求有兩個分節(jié)點，一個是補償點，另一個是飽和點。陽光在照射的過程中，其中有一部分光譜能夠被生菜吸收，這就需要選取合適的補光設備，讓其符合生菜生長的范圍。我國早期生產(chǎn)多用鹵化燈、日光燈，但其光照強度都不高，且非常消耗電能。而隨著科技的發(fā)展LED技術的應用，不僅可以進行頻譜定制，光的強度可控，同時還降低了能耗。在將紅藍LED燈和自然光生長的研究匯總發(fā)現(xiàn)，LED紅藍光下，生菜的生長速率更快。而在光照強度的研究中發(fā)現(xiàn)，強度和硝酸鹽的沉積成反比。而光照強度在300μmol·m-2·S-1時，是最佳光照強度。

3.2 ?光質(zhì)研究

光質(zhì)研究主要是對光的頻譜進行研究，即表現(xiàn)為不同顏色的光研究，如紅、白、藍黃等顏色光源的照射，最后進行檢驗，得出結果。從具體的實驗中我們發(fā)現(xiàn)，接受黃色光源照射的生菜生長最好，紅色光源和藍色光源阻礙生菜生長。

4 ?結語

綜上所述，隨著社會土地資源地逐漸減少，技術的進步，植物工廠將成為農(nóng)作物大規(guī)模生產(chǎn)的重要方式，而生菜的水培技術也會展現(xiàn)出自己的優(yōu)勢。雖然人們在研究中也解決了很多問題，但技術是需要不斷突破和發(fā)展的，從而使得水培生菜技術為人們提供更好的食用價值。

參考文獻

[1] 滕巍，馬藝蕎，馬燕，等.植物工廠水培生菜的栽培環(huán)境研究進展[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學，2018，287（5）：156-158.