基于自动化及活菜销售的NFT叶菜栽培体系*

余纪柱（上海市农业科学院，上海 201106；上海绿立方农业发展有限公司，上海 200070）

叶菜生产存在的问题

与北方地区喜食茄果类蔬菜相比，青菜等绿叶蔬菜为南方地区喜食的蔬菜种类。上海绿叶蔬菜占常年蔬菜种植面积的60%，由此可见绿叶蔬菜在上海地区的重要性。但目前绿叶蔬菜基本是采用传统的土壤栽培的方式，存在以下主要问题：

周年均衡上市难以保证，产量波动大。经常出现周期性“多多少少”的产量大幅波动，多的时候每天上市达到9000 t，造成“菜贱伤农”，少的时候每天上市只有1000多t，造成“菜贵伤民”。

连作障碍的趋势尚未得到有效的遏制。主要表现在设施条件下连作障碍、土壤盐渍化和地力恶化而引起的减产减收；十字花科蔬菜连作引起的根肿病造成的大幅减产甚至绝产。

机械化、自动化程度低，用工量大。目前绿叶蔬菜的田间操作以及温室大棚的环境调控等仍以人工操作为主，劳动效率低。蔬菜生产从业者老龄化，且已呈现后继无人的趋势，对绿叶蔬菜的生产和效益提升带来了影响。如果不及时解决绿叶蔬菜机械化、自动化作业的难题，将会对今后的绿叶蔬菜生产带来严峻的挑战，可能会出现“无人种菜”的局面。

蔬菜采后处理程度低。由于蔬菜季节性明显及保鲜措施不当，又缺乏完善的冷藏链，我国的蔬菜主要在原始状态下进入流通和消费领域。运输和销售过程中发生的自身生理作用和微生物侵染，使得新鲜蔬菜不能保持原有的新鲜度和品质，营养和食用价值迅速降低甚至腐烂变质，导致蔬菜采后损失率高达30%～40%，使农民增产不增收，影响了菜农的生产积极性，并加剧了夏季绿叶蔬菜供应紧张的局面。

产品安全性问题仍然难以保障。由于设施设备简陋，病虫害防治难度大，安全性没有保障，尤其是夏秋高温季节。

NFT栽培是叶菜无土栽培的适宜生产方式

随着生活水平的提高，消费者对绿叶菜的安全性及品质要求越来越高，传统的种植方式难以确保产品的安全卫生。无土栽培的方式可避免土壤栽培普遍存在的问题。无土栽培包括基质栽培、水培等方式。

基质栽培用于叶菜生产特别是活菜销售方式存在一定的缺陷：因基质的感官不适合家庭及饭店摆放；基质搬运及更换难度大；叶菜难清洗；相对水培，基质栽培标准化生产有一定难度。

叶菜无土栽培建议采用水培的方式。水培有NFT(浅液流)及DFT（深液流）两种方式。DFT方式营养液相对较深，根系环境控制相对复杂，栽培槽如放置地面操作不便，如悬空，对栽培架要求高。

NFT相对DFT水培方式，根际环境好，营养液控温因营养液用量少相对能耗少。因此，NFT栽培方式具有生长速度快、可标准化操作、产品安全卫生等特点，是叶菜生产上台阶的重要途径之一（图1～2）。

图1 NFT栽培叶菜长势

图2 NFT栽培叶菜根系状态

省力化、自动化迫在眉睫

根据联合国的规定，65岁以上人口超过7%时，社会进入老龄化阶段，超过14%达到深度老龄化，超过20%则进入超老龄化。

日本已进入超老龄化阶段（65岁以上占23%，世界第2），230万农业人口，平均66岁。因此，近年来日本自动化研发快速发展。

随着我国城市化进程不断推进和人口老龄化速度加快（65岁以上占10%），越来越多的农民离开土地，农业人口逐渐减少，农业劳动力短缺问题日益严重。中国农业的现状是，“70后”不愿种地，“80后”不会种地，“90后”不提种地。因此，我国的农业生产的省力化、自动化迫在眉睫。如何提高农业生产效率、降低劳动强度、优化劳动环境、吸引劳动力回流成为解决我国农业劳动力问题的关键所在。而实现上述目标的重要方式就是推进农业生产的自动化（图3）。

图3 NFT栽培自动化系统

育苗系统（人工光及自然光）的选用

人工光植物工厂在国内用于高密度育苗具有一定前景，特别是叶菜高密度育苗，育苗密度大，环境可控，育苗时间短。人工光植物工厂育苗，主要针对自然光型植物工厂叶菜无土栽培的生产方式，生长速度快，而非针对土壤栽培生产方式。

图4 人工光育苗植物工厂

图5 自然光育苗植物工厂

因此，人工光型育苗+自然光型栽培是理想组合（图4～5）。为节省人工光植物工厂育苗的能源，在温光环境适宜的季节可采用自然光植物工厂进行育苗。

活菜销售的优势

图6 生菜贮藏期间VC的变化

图7 火锅店活菜销售

由图6可知，生菜贮藏三天VC下降明显。采用活菜销售的模式供应餐饮店及家庭，现吃现采，保证产品的极致新鲜（图7～8）。常规土壤栽培生产绿叶菜采收后损耗20%～25%，水培叶菜采收后损耗10%左右（图9～10），而活菜销售基本无损耗（图11）。

图8 餐饮店活菜销售

图9 常规生产绿叶菜采收后损耗20%～25%

图10 水培叶菜采收后损耗10%左右

图11 活菜销售基本无损耗

NFT叶菜生产关键技术

特定叶菜种类特定配方的研制与管理

目前是同一配方种植多个种类叶菜，管理方式一样，难以充分发挥每种叶菜的潜力。通过品种、配方、水温、流量、间隔时间、环境参数、基于营养液的功能叶菜的开发等，形成特定配方，进行分区管理、标准化操作，使叶菜产品达到优质高效（图12）。

环境控制

图12 试验苗床

上海2017年夏高温日35天，其中24个酷暑日（37℃以上），与2013年并列历史第二。营养液温度在30℃以上，水培蔬菜出现根系坏死，叶缘焦枯等现象，严重影响了蔬菜的正常生产。温室降温措施可采用湿帘+风机或高压喷雾+风机（图 12～15）。

由图16可知，未使用湿帘仅使用风机时，9∶00～15∶00温室温度在40℃左右，湿度在40%左右，温湿度均不适合叶菜生长。由图17可知，使用湿帘风机时，8∶00～15∶00 温室温度在32℃左右，湿度在8%左右，温湿度基本适合叶菜生长。

图13 湿帘

图14 风机

图15 营养液温度调控

虫害 控制

夏秋季节虫害危害严重，直接影响了叶菜的商品性及安全性。活菜销售方式虫害的控制更重要，消费者直接面对活菜，活菜上的成虫及虫卵大大降低消费者的消费欲望。因此虫害的控制非常重要。采取杜绝虫源，严格的物理隔离等措施，防止虫害的发生（图18～19）。

总体目标：根据特定区域（如上海及周边）气候特点，基于自动化及活菜销售的NFT叶菜生产方式，从温室类型、温室结构、配套设施设备、自动化、栽培系统、栽培技术、管理技术、物联网技术等方面形成系列标准与规程，以利于生产模式的快速复制。

图16 未使用湿帘仅使用风机时温室温湿度变化

图17 使用湿帘风机时温室温湿度变化

图18 风铃门

图19 驱虫黄带

我国发展部分高端设施（植物工厂）生产的理由

高端消费群体日益庞大，对食品安全要求越来越高。诚信及监管体系日趋完善，优质优价成为可能。

省力化（智能化、自动化）、种植环境舒适度对从业人员的吸引力。

部分企业（如上海绿立方）主动对农业的聚焦，生产与销售密切结合，高投入高产出的盈利模式呼之欲出，指日可待。

几点思考

创新。企业是创新的主体，企业只有不断创新才有生命力、才能可持续。 充分的市场分析及准确的产品定位，执行过程中的创新需求与生产密切相关，有针对性的技术突破（创新）的可能性大（如GRANPA、垂直农场、绿立方等）。

合作。单打独斗已过时，多学科、多领域、多行业密切合作才能成就大业。

自主产权核心技术的研发。生产过程本身就是一种生命现象，可变因素多达数百个，因果关系不是呈直线状而是网状，生产对象——植物的构造和功能时刻都在发生变化。因此，作物的生长发育规律与环境的关系等基础研究非常关键。但我国系统性的基础研究长期缺乏，核心技术的研发任重道远。