闭锁型育苗系统中不同光源对生菜生长的影响

李东星，周增产，卜云龙，商守海，李迎忠，张雪娇

（北京京鹏环球科技股份有限公司，100094）

随着我国蔬菜产业的不断壮大及人们对食品安全的日益重视，育苗的需求量及品质的要求也在逐年提高。传统温室环境下生产的种苗存活率低、品质差，不利于种苗的大规模商品化生产，不仅增加了育苗成本，还限制了工厂化育苗的推广与发展[1]。针对这些问题，北京京鹏环球科技股份有限公司开发了一种闭锁型育苗系统，该系统通过人工控制，采用科学化、标准化技术措施，运用机械化、自动化手段，使种苗在最佳环境下生长的植物工厂[2]。它摆脱了自然条件的束缚和地域性的限制，可以控制种苗生长周期，促进种苗快速发育，且栽培环境内采用完全封闭式，为种苗繁育创造了良好的生长环境[3]。在植物工厂内，光照是作物生命活动的能量源泉，又是某些作物完成生命周期的重要信息。无论是弱光、短日照或强光、长日照都可能成为某些作物生长、发育的限制因子。因此，对植物工厂内的光照环境进行调控是十分必要的[4]。本次试验对植物工厂内闭锁型育苗系统的不同光源对生菜生长情况进行显著性对比分析，以期得出不同光源对生菜生长的影响效果，并选择合适的光源。

1 材料与方法

1.1 试验装置组成与特点

该闭锁育苗室（图1）采用全封闭结构，由不透光的绝热壁板围护，配置有闭锁型育苗生产栽培架、恒温恒湿空调系统、CO2补充装置、空气搅拌风机、营养液循环系统和独立的室内环境智能控制装置等。

图1 闭锁育苗室的内景

闭锁育苗系统配置闭锁型育苗生产栽培架，规格为 2 800 mm×700 mm×1 900 mm（长×宽×高）。 栽培架钢骨架经热镀锌处理后喷塑，使用寿命长。生产栽培架共4层，人工光源采用红蓝相间的植物生长荧光灯。栽培架前部设置有灌水用的导水槽和管道，每层并排放置育苗盘，根据育苗盘规格合理栽培种苗。同时，每层中间均安装空气搅拌风扇，以产生均匀水平气流。闭锁育苗系统内环境及营养液循环采用JP/WSK计算机智能控制系统进行控制。光源配备采用LED灯和植物生长荧光灯2种。

1.2 试验材料

试验材料为北京市农科院蔬菜研究中心培育的罗生3号生菜（散叶）。

1.3 试验方法

本次试验在北京京鹏环球科技股份有限公司通州植物工厂闭锁育苗室内进行，于2012年4月20日播种，4月28日分苗，5月15日移栽至人工光栽培车间。以每种光源为1个处理，共设2个处理，4次重复，每个重复1个育苗盘，随机区组排列。首先，筛选出粒大饱满、无病虫害、结构完整的生菜种子，育苗使用的穴盘、海绵等器具用0.1%~0.15%的高锰酸钾液进行消毒。采用荷兰VISSER公司的精密针式气力播种机将生菜种子播至200孔海绵材质上。其次，将已播好的育苗盘放入恒温恒湿的催芽室中培养1.5~2 d[5]。最后，待催芽露白后将育苗盘分别置入荧光灯和LED灯光下进行生长试验，每天光照 10 h（7：00~17：00）。本次试验幼苗生长期的EC均值为1.4 mS/cm，pH值5，溶氧值7.0 mg/L。待幼苗需移栽至人工光车间时，采用对角线取样观测法，记录鲜质量、株高、根长、叶片数等测量值，并求取平均值，最后采用极差法对记录的数据进行方差分析。

表1 不同光照处理对生菜的影响显著性分析

图2 荧光灯光照射下生菜整体生长情况

图3 LED灯照射下生菜整体生长情况

2 结果与分析

2.1 不同光源对生菜鲜质量的影响

由表1可知，不同光源条件下，生菜地上部分鲜质量有极显著差异，LED灯光源照射下，生菜鲜质量的平均值远远高于荧光灯照射下的。同时，从图4~5中也可以看出，相较于荧光灯照射下生长的生菜，LED灯照射下的生菜叶大、株高且紧密结实，说明LED灯光源是培养生菜幼苗的最佳选择。

2.2 不同光源对生菜株高的影响

由表1可看出，不同光源对生菜株高有着不同程度的影响，LED灯照射下的生菜平均株高远高于荧光灯照射下的生菜株高，说明LED灯对生菜株高的生长具有一定的促进作用。

2.3 不同光源对生菜根长的影响

图4 荧光灯光照射下生菜根上部分

图5 LED灯光照射下生菜根上部分

图6 荧光灯光照射下生菜根系部分

图7 LED灯光照射下生菜根系部分

由表1可以看出，不同光源光照对生菜根长有显著影响。主要是因为在闭锁育苗室中培养时，生菜根系一般在苯板下与营养液密切接触，无法得到充分光照。由图6~7中也可以看出，LED灯照射下的生菜根系明显较荧光灯照射下的生菜根系粗壮，这说明LED灯对生菜根系生长有一定的促进作用。

2.4 不同光源对生菜叶片数的影响

从表1中可以看出，不同光源光照条件下，生菜的叶片数有明显差异，LED灯照射下生菜叶片数显著多于荧光灯照射下的叶片数，且差异极显著，这表明LED灯对叶片的生长具有极显著作用。

3 结论与讨论

已有研究表明，波长为380~720 nm的光直接影响植物的光合作用，而LED灯的红光波长为630 nm，蓝光波长为460 nm，且该LED灯的红蓝光比（R/B）为8，其红光对作物叶片的生长有促进作用，蓝光对作物茎的生长有促进作用，符合叶菜类植物生长。因此，是叶菜类作物生产的最佳光源。

本试验通过对闭锁型育苗系统中的不同光源进行对比，得出LED灯能明显促进生菜生长的结论。同时，综合整个试验，通过对生菜鲜质量、株高、根长、叶片数等进行显著性分析比较，发现LED光源在鲜质量、株高、叶片数方面极显著好于荧光灯，说明LED光源在促进生菜鲜质量、株高、叶片数等方面具有显著作用；在根长方面显著优于荧光灯，说明LED光源在促进作物根长方面具有一定的作用。可见，LED光源可以作为闭锁型育苗系统的最佳光源。

植物工厂是设施农业发展的高级阶段，代表着未来设施农业的发展方向，目前，植物工厂内的种植仍处于探索阶段，本次试验为植物工厂闭锁型育苗系统的灯光选择提供了理论依据，也为种苗的生长提供了良好的栽培经验。为确保植物工厂内作物快速健壮生长，下一步还需继续探索定植后移至人工光栽培车间的各种最佳环境因素，确保种苗健壮生长，为我国菜篮子工程的建设提供强有力的保障。

[1]古在豊樹，全昶厚，大山克己.閉鎖型苗生産システムの開発と利用[J].Shita Report，2000，14：14-19.

[2]辜松.蔬菜工厂化嫁接育苗系统的发展现状[J].农机化研究，2005，6（11）：52-54.

[3]侯艳锋，曲英华.闭锁型育苗系统的开发与利用[J].安徽农业科学，2007，35（23）：7 071-7 072，7 089.

[4]杨其长，张成波.植物工厂光照和温度调控[J].温室园艺，2005（11）：34-36.

[5]张东旭，张洁，张晓文，等.深液流技术（DFT）生菜栽培条件探索[J].温室园艺，2012，5（13）：54-56.