寒地居室型植物工厂叶菜种植模式与示范

杨立宾，冯玉胜

（1.黑龙江省科学院自然与生态研究所，哈尔滨150040；2.黑龙江省伊春市汤旺河林业局，黑龙江伊春153000）

寒地居室型植物工厂叶菜种植模式与示范

杨立宾1，冯玉胜2

（1.黑龙江省科学院自然与生态研究所，哈尔滨150040；2.黑龙江省伊春市汤旺河林业局，黑龙江伊春153000）

严寒地区冬季低温寡照，自然条件下不能进行农业生产，因此要进行居室型植物种植研究。本文以伊春市汤旺河区为例，提出以家庭为单位，建立微型植物工厂或者居室小菜园，进行寒地冬季叶菜生产模式示范。

寒地；居室；植物工厂；叶菜；种植

1 引言

按照现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB50176的规定将我国分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区等五个气候区［1］。寒地多指严寒地区和寒冷地区，严寒地区主要是指东北、内蒙古和新疆北部、西藏北部、青海等地区，累年最冷月平均温度≤－10℃或日平均≤5℃的天数，一般在145d以上的地区。伊春市冬季月平均气温－30.9℃～14.7℃，严格意义上说伊春地区属于我国气候区的严寒地区。严寒地区冬季低温寡照，自然条件下不能进行农业生产，其中主要的制约因素是取暖和光照问题。

植物工厂是设施农业也是精准农业，是通过设施调控植物生长所需的光、温、水、肥、气等条件来实现周年连续生长的高效农业系统［2］。叶菜水培技术主要是使植物根系直接与营养液接触的无土栽培技术，相比传统栽培技术，叶菜水培技术产量高、无污染、无病虫害，且节水节肥。但是其实际运用过程中，也存在投资比高、操作复杂、技术性高等特点，导致其在蔬菜生产中难以推广和应用。因此如何构建简易且高效的叶菜水培栽培模式，成为现阶段研究的重要课题。

2 栽培设施

在日常生活中，居室型植物工厂的栽培设施一般放置在具有取暖设备的东向或南向阳台，受栽培场地的限制，栽培设施的尺寸不宜过大。栽培设施主要包括栽培架、水槽、灯具、水循环系统和控制系统。

图1 定值板栽培孔排列Fig.1 Cultivated Pore Arrangement of Fixed Value Plate

每个独立栽培架共4层，其中栽培3层，最底层为营养液水槽和控制系统。栽培层每层的长×宽×高尺寸为125cm×50cm×40cm，每层放置2个栽培水槽，每个水槽放置一个定值板，每个定值板上种植20株（4株×5列），相间排列（见图1），种植密度约为67株/m2。补光灯具采用LED光源（参数见图2），30 cm处光照强度为150μmol/m2·s。室内平均温度约为25℃，湿度为40%。

图2 电光源测试报告Fig.2 Test Report of Electric Light Source

3 栽培品种与栽培方法

3.1 栽培品种的选择

蔬菜栽培的品种采用目前在黑龙江市场普遍能够购买到的种子进行栽培。其中包括生菜（美国大速生、奶油生菜、紫叶生菜）、油菜（五月慢、紫钻油菜）、油麦菜（宽叶香甜油麦菜）、小白菜（黄秧白）、茼蒿（大叶茼蒿）、苦菊（金华苦菊）和雪里蕻。

3.2 栽培方法

家庭式居室型植物工厂按照蔬菜栽培的基本要求进行生产，步骤包括催芽、播种、育苗、假植、定值、净化和采收。

3.2.1 浸种和催芽

浸种采用温汤浸种（2开兑1凉）的方法，将种子放入5倍于种子量的55℃水中浸泡30 min，搅拌水温至30℃左右，浸泡30 min。

催芽采用纱布包裹常温催芽的方法。将种子用纱布包好，放在无油污的容器内，置于温暖处催芽。每天检查2次，并翻动种子，以利于空气流动，并使种子受热均衡。当大部分种子露白时，停止催芽，准备播种。

3.2.2 播种

将露白的种子直接抹在海绵块表面，露白部分朝上，每块抹上2粒。然后在苗盘中加满清水，使水浸至海绵体表面。每天给种子表面喷雾2～3次，直至出芽。

3.2.3 假植

出芽后，将小苗移植光照条件下（窗台或可阳光直射的地方），经过1周的时间，使其绿化。当真叶开始显露时进行间苗，每个海绵块上只留1株成长最茁壮的。

3.2.4 定植

幼苗长出2片真叶，根尖从海绵块底部扎出即可定植。把幼苗连同海绵块从苗盘中撕下，塞入定植孔中即可。使营养液开始循环，每天3次，每次60min以上。

3.2.5 净化和收获

经3周左右的栽培后，将栽培槽中的营养液全部倒出，并换成相同体积的清水，继续栽培7d，此阶段白天关闭人工灯源，充分利用自然光照射，夜晚打开光源，增加照射时间。栽培采收后，要立刻将叶菜进行包装保鲜，防止水分流失，影响蔬菜品质和产量。

4 蔬菜品质检测

水培蔬菜的营养元素中关乎其品质最重要的指标是硝酸盐的含量。水培蔬菜的氮肥选择一般是硝酸氮，这样会导致硝酸盐的积累过多，硝酸盐含量过高会对人身体造成危害。伊春汤旺河的居室菜园采用采收前期处理的方法，来减少硝酸盐在蔬菜体内存留。处理后的硝酸盐含量经检测为1 000mg/kg左右，符合GB 18406-2001规定的无公害叶菜类≤3 000mg/kg的标准［3］。

5 经济性评价

5.1 成本核算

表1 设备成本Tab.1 Equipment Cost

经济性评价衡量是居室型植物工厂能否取得成功的关键指标。居室型植物工厂的成本构成主要分为两部分：一部分为设备成本，另一部分为生产运行成本。设备成本主要包括栽培架、补光灯具、水培栽培设备等（表1）共800元。生产运行成本主要包括电费、水费和各种材料费用（包括营养液、种子、栽培海绵等，表2）共94.2元。

表2 生产运行成本Tab.2 Production Costs

5.2 收入核算

每个栽培架有3层，每层2块定值板，每个定值板种植20株，油麦菜每株平均产量为250g，每年生产7个月。总产量为3×2×20×250=30 000，即30 kg，年产量为210 kg。按照超市当季超市叶菜的平均价格7元/kg计算，年毛收入为1 470元。

5.3 经济效益核算

不计算林区职工自身人员工资，毛收入与成本核算相比，栽培种植的第1年就可以收回所有投资。第2年，从毛收入中扣除生产运行成本，一个占地1m2的栽培架可获利810.6元，其经济效益非常可观。

6 总结与展望

我国植物工厂发展很快，国家地方政府进行了很多资助和投资，很多科技型企业已建立数十家不同规模的植物工厂。随着LED技术的完善和成本的降低，越来越多不同类型的植物工厂将出现并走近百姓身边。

［1］武志东.寒冷地区建筑外墙保温技术性能评价［D］.西安：西安建筑科技大学，2005.

［2］杨其长，魏灵玲，刘文科，等.植物工厂系统与实践［M］.北京：化学工业出版社，2012.

［3］刘文科，杨其长.设施无土栽培营养液中植物毒性物质的去除方法［J］.北方园艺，2010，(16)：69-70.

Planting Patterns and Demonstration of IndoorLeaf Vegetables Plant Factories inCold Areas

YANGLi-bin1，FENGYu-sheng2
(1.Institute ofNatral Resources&EcologyofHAS，Harbin 1500040,China;
2.HeilongjiangYichunTangwanghe ForestryBurea，Yichun 153000,China)

It'simpossible for the extreme cold area to program agriculture production under the natural situation in winter.With YichunTangwanghe District for example，put forward build mini-plant factiories or indoor small gardens in order to carry out planting patterns and demonstration ofleafvegetables by takingthe family as a unit.

cold areas，indoor，plant factories，leafvegetables，plant

S731.2

A

1674-8646（2015）10-0024-03

2015-07-29

寒地LED植物照明与智能化控制系统研发（2013G0780）；寒地微型植物工厂叶菜水培技术研究（G2014-10）

杨立宾（1981-），男，内蒙古呼伦贝尔人，博士，副研究员，主要从事植物资源学研究。