观赏型植物工厂构造及生菜栽培技术

付前英 宋中权 邹水发

（江西省斐然生态农业科技开发有限公司，江西 南昌 330511）

植物工厂是一种通过对设施内温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等要素进行高精度自动控制，实现作物周年连续生产的高效农业系统[1]，是实现未来农业安全生产的主要方法之一，代表未来农业发展的方向。由于观赏性较强，目前很多农业观光园建有植物工厂，主要用于展示现代农业高新技术、进行科普教育等。适宜在植物工厂内栽培的作物，要求其适于密闭式系统生产、可在低光照条件下生长、栽培周期较短（15～30 d），植物工厂能实现高密度栽培且效益较高。生菜营养丰富，市场需求量大，是植物工厂叶菜类蔬菜生产的主要种类之一[2]。生菜在植物工厂的密闭式系统中生长，因空间洁净、不使用农药，可直接食用，且产品附着的杂菌少，保鲜期是普通生菜的2倍。此外，植物工厂水培生产的生菜含水量高，采收时连根拔起，可将根系一同装入保鲜袋作活体菜销售，产品新鲜美观，深受广大消费者喜爱，经济效益可观。

1 观赏型植物工厂结构

1.1 外部结构

1.1.1 外部骨架

观赏型植物工厂的外围护结构要求有一定的保温绝热性能，墙体一般使用80～120 mm 厚的夹心彩钢板，利于保温、防腐、防潮，抵御外界不良天气。

1.1.2 透明玻璃

为便于观赏，观赏型植物工厂一般在观赏面设置大窗户，并选用5 mm-9A-5 mm钢化双层中空玻璃。

1.2 内部结构

1.2.1 育苗架

选用方便拆卸的铝合金层架作育苗架。育苗架层高35 cm，共设置4层。育苗架下部水槽高60 cm，总高度200 cm，平地可视高度165 cm。采用潮汐式灌溉系统，灌溉苗床为泡沫板或PVC发泡板模型，上面置泡沫育苗板，育苗板宽24 cm、长43 cm、高2.5 cm，每板可育220株苗，下部置宽12 cm、高5 cm的凹型PVC水槽。

1.2.2 种植架

种植架尺寸、规格与育苗架相同。种植架的层顶部安装LED 灯板，底部安装PVC 凹型水槽。种植架宽60 cm，可设置3 条种植槽。种植槽设有供液端和回液端，回液端处安装过滤网和液位调节阀。选用PVC 发泡板作种植板。种植孔间距20 cm×20 cm，孔直径2.2 cm，生菜种植密度25株/m2。

1.2.3 配肥系统

配肥系统包括控制系统、2个母液桶、1个酸碱桶、2个总液桶、2个水泵、pH传感器、EC传感器、液位传感器等。根据秧苗的不同生育期设置营养液的EC值和pH值，配肥系统从A桶、B桶、C桶吸取原液和酸碱液自动配液，直至预设值。

1.2.4 温控系统

植物工厂因使用补光灯进行照明，灯具散发大量的热量，正常条件下内部只需降温不需加温。一般40 m2的植物工厂需安装2 台功率2 300 W 的中央空调。为加强植物工厂内空气流通，需配置2 台循环风扇和1台全热交换器，用于室内外空气的交换。

1.2.5 光照系统

LED 灯具的光谱覆盖范围为380～750 nm，红光波峰660 nm，蓝光波峰460 nm，红蓝光比为8∶1。此光谱可有效增加植物VC 含量，并降低硝酸盐含量。作物距LED 灯带15 cm 时，有效光量子通量密度为200 μmol/（m2·s），此时光能利用效率最高[3]。

1.2.6 CO2补充系统

植物工厂体积小，一般直接采用液态CO2补气。CO2补充系统包括CO2传感器、CO2钢瓶、减压阀、流量计、电磁阀、供气管道等。

1.2.7 循环系统

育苗架和栽培架下方设有储液桶，储液桶装有低液位和高液位探测器，当营养液的水平面到达低位时，配置好的营养液会从总液桶进入储液桶。循环开始时，营养液由储液桶进入苗床或栽培床，再由排液孔回流至凹型水槽，最后回到储液桶。

1.2.8 智能控制系统

观赏型植物工厂的智能控制系统将由传感器及各种智能设备组成，以计算机系统为核心，实现数据监测采集、信息反馈、工作命令控制执行[4]。监测数据包括温度、湿度、CO2浓度、光照强度、营养液EC 值、营养液pH值，根据预设参数，智能控制系统完成自动调节。

2 生菜栽培技术

2.1 播种

将育苗泡沫棉塞入育苗板孔内，用清水浸泡20 min，使泡沫棉充分膨胀，随后将种子平放于泡沫棉中间凹处，将播种后的育苗板平放在苗床上。设置育苗桶营养液EC 值为1.2 mS/cm、pH 值为5.5～6.5。育苗期间每天设置6个灌溉循环，第1次灌溉时间为光照启动前30 min，最后1次灌溉时间为光照结束前30 min，每次灌溉循环15 min。一般播种后24 h种子即可破壳发芽。

2.2 移栽

播种后10～12 d，株高3.5 cm、根系长6 cm、长有4 叶1 心时即可移栽。用镊子将育苗泡沫棉夹出放于定植篮内，将定植篮整齐地放在栽培板的定植孔上。

2.3 栽培管理

（1）光照：光照时间与植物工厂对外开放的观赏时间相吻合，一般照明安排在6～18 时。（2）温度：照明期温度设置为24 ℃，暗期温度设置为18 ℃，照明期与暗期温差保持6～8 ℃。（3）湿度：植物工厂内空气湿度会影响植物叶片和周围空气之间的水蒸气饱和压力差，进而影响植物蒸腾和光合作用。一般生菜植物工厂湿度保持60%～80%。（4）CO2浓度：CO2浓度设置为800～1 000 μmol/mol。照明期植物进行光合作用会消耗CO2，当CO2浓度低于800 μmol/mol时，开启CO2控制器进行补充，当浓度达到1 000 μmol/mol时关闭控制器。（5）营养液配方：营养液选用山崎叶用莴笋标准配方，其大量元素包括236 mg/L 四水硝酸钙、404 mg/L 硝酸钾、57 mg/L 磷酸二氢铵、123 mg/L 七水硫酸，微量元素包括20～40 mg/L EDTA 铁钠盐、15 mg/L 硫酸亚铁、2.86 mg/L硼酸、4.5 mg/L硼砂、2.13 mg/L硫酸锰、0.05 mg/L硫酸铜、0.22 mg/L硫酸锌、0.02 mg/L钼酸铵。设置栽培桶营养液EC 值为2.0～2.5 mS/cm、pH 值为5.5～6.5。第1 次灌溉时间为光照启动前30 min，最后1 次灌溉时间为光照结束前30 min，灌溉频率1 次/h，每次灌10 min。储液桶内的营养液需定期检测指标，每月更换1次，将桶内营养液全部排出，注入新的营养液。

2.4 采收

定植后15～18 d，生菜进入采收期。以花叶生菜和橡叶生菜为例，采收期植株高12 cm，根系长30 cm，单株重140 g。采收后，将栽培板上附着的叶片、根系等清除干净，然后将栽培板移至消毒区消毒。