付前英 宋中權(quán) 鄒水發(fā)

（江西省斐然生態(tài)農(nóng)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(duì)設(shè)施內(nèi)溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養(yǎng)液等要素進(jìn)行高精度自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)[1]，是實(shí)現(xiàn)未來農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)的主要方法之一，代表未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。由于觀賞性較強(qiáng)，目前很多農(nóng)業(yè)觀光園建有植物工廠，主要用于展示現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新技術(shù)、進(jìn)行科普教育等。適宜在植物工廠內(nèi)栽培的作物，要求其適于密閉式系統(tǒng)生產(chǎn)、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(shí)現(xiàn)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(chǎn)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(nóng)藥，可直接食用，且產(chǎn)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(chǎn)的生菜含水量高，采收時(shí)連根拔起，可將根系一同裝入保鮮袋作活體菜銷售，產(chǎn)品新鮮美觀，深受廣大消費(fèi)者喜愛，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

1 觀賞型植物工廠結(jié)構(gòu)

1.1 外部結(jié)構(gòu)

1.1.1 外部骨架

觀賞型植物工廠的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(shè)置大窗戶，并選用5 mm-9A-5 mm鋼化雙層中空玻璃。

1.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

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(shè)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(shè)置3 條種植槽。種植槽設(shè)有供液端和回液端，回液端處安裝過濾網(wǎng)和液位調(diào)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(gè)母液桶、1個(gè)酸堿桶、2個(gè)總液桶、2個(gè)水泵、pH傳感器、EC傳感器、液位傳感器等。根據(jù)秧苗的不同生育期設(shè)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(dòng)配液，直至預(yù)設(shè)值。

1.2.4 溫控系統(tǒng)

植物工廠因使用補(bǔ)光燈進(jìn)行照明，燈具散發(fā)大量的熱量，正常條件下內(nèi)部只需降溫不需加溫。一般40 m2的植物工廠需安裝2 臺(tái)功率2 300 W 的中央空調(diào)。為加強(qiáng)植物工廠內(nèi)空氣流通，需配置2 臺(tái)循環(huán)風(fēng)扇和1臺(tái)全熱交換器，用于室內(nèi)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(lán)光波峰460 nm，紅藍(lán)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(shí)，有效光量子通量密度為200 μmol/（m2·s），此時(shí)光能利用效率最高[3]。

1.2.6 CO2補(bǔ)充系統(tǒng)

植物工廠體積小，一般直接采用液態(tài)CO2補(bǔ)氣。CO2補(bǔ)充系統(tǒng)包括CO2傳感器、CO2鋼瓶、減壓閥、流量計(jì)、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(shè)有儲(chǔ)液桶，儲(chǔ)液桶裝有低液位和高液位探測器，當(dāng)營養(yǎng)液的水平面到達(dá)低位時(shí)，配置好的營養(yǎng)液會(huì)從總液桶進(jìn)入儲(chǔ)液桶。循環(huán)開始時(shí)，營養(yǎng)液由儲(chǔ)液桶進(jìn)入苗床或栽培床，再由排液孔回流至凹型水槽，最后回到儲(chǔ)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(shè)備組成，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測采集、信息反饋、工作命令控制執(zhí)行[4]。監(jiān)測數(shù)據(jù)包括溫度、濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度、營養(yǎng)液EC 值、營養(yǎng)液pH值，根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)，智能控制系統(tǒng)完成自動(dòng)調(diào)節(jié)。

2 生菜栽培技術(shù)

2.1 播種

將育苗泡沫棉塞入育苗板孔內(nèi)，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(shè)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(shè)置6個(gè)灌溉循環(huán)，第1次灌溉時(shí)間為光照啟動(dòng)前30 min，最后1次灌溉時(shí)間為光照結(jié)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(shí)即可移栽。用鑷子將育苗泡沫棉夾出放于定植籃內(nèi)，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(shí)間與植物工廠對(duì)外開放的觀賞時(shí)間相吻合，一般照明安排在6～18 時(shí)。（2）溫度：照明期溫度設(shè)置為24 ℃，暗期溫度設(shè)置為18 ℃，照明期與暗期溫差保持6～8 ℃。（3）濕度：植物工廠內(nèi)空氣濕度會(huì)影響植物葉片和周圍空氣之間的水蒸氣飽和壓力差，進(jìn)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(shè)置為800～1 000 μmol/mol。照明期植物進(jìn)行光合作用會(huì)消耗CO2，當(dāng)CO2濃度低于800 μmol/mol時(shí)，開啟CO2控制器進(jìn)行補(bǔ)充，當(dāng)濃度達(dá)到1 000 μmol/mol時(shí)關(guān)閉控制器。（5）營養(yǎng)液配方：營養(yǎng)液選用山崎葉用萵筍標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shí)間為光照啟動(dòng)前30 min，最后1 次灌溉時(shí)間為光照結(jié)束前30 min，灌溉頻率1 次/h，每次灌10 min。儲(chǔ)液桶內(nèi)的營養(yǎng)液需定期檢測指標(biāo)，每月更換1次，將桶內(nèi)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(jìn)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。