生菜植物工厂栽培技术

齐红伟 刘正鲁 周俊国 姜立娜

导读：植物工厂作为一种新兴的高效农业生产模式，近年来受到世界各国广泛关注，取得了突飞猛进的发展。植物工厂有关的各项技术日趋成熟，所栽培的植物种类也越来越多，其中生菜是植物工厂栽培的主要蔬菜，与其他栽培方式相比，效果明显，效益突出。本文重点介绍了植物工厂栽培条件下生菜的生产系统构成和基本栽培技术。

植物工厂是一种通过高精度控制设施内生态环境的高效农业生产系统，由计算机对作物生长过程的环境要素进行自动控制，不受或很少受自然条件的制约，能实现作物周年连续生产，有望解决21世纪人类面临的粮食、资源、环境三大问题，因此受到世界各国的广泛关注[1，2]。植物工厂条件下环境因子控制精度高，植物生长快，不仅缩短了生长周期，还确保了植物生长的一致性。据估算，以叶菜为例，人工光型植物工厂的生产效能为露地的40~108倍[3]。生菜（Lactuca sativaL.var.ramosaHort.）为菊科莴苣属一年生或二年生草本作物，俗称叶用莴苣，具有生长期短、易于管理、产量高、营养价值高等特征，还有降血压、抗衰老和防止心律紊乱等功效。生菜属生食蔬菜，对洁净品质的要求高，为植物工厂栽培最广泛的蔬菜[4，5]。安徽省三安生物科技有限公司利用中国科学院植物研究所在植物科学领域的研发成果，结合三安集团旗下核心企业三安光电领先的LED光源技术，进行光生物技术产业转化，应用于现代设施农业，投资兴建三安植物工厂，具有成熟的生产经验。在植物工厂条件下，生菜的栽培生产可分为播种催芽、炼苗育苗、分栽、采收包装4个阶段。

1 植物工厂生产系统构成

1.1 洁净系统

植物工厂是完全封闭的环境，产品安全卫生，不使用农药。为减少粉尘、预防病原微生物的侵入对蔬菜产生为害，必须保证环境高度洁净。进入生产车间需带上口罩，身着防护服，双手带上一次性橡胶手套消毒后进入风淋室，并从专用通道进入。生产车间的内部洁净通过空气循环净化处理设备及配套系统，洁净度需达到国家标准7级（相当于1万级）[6，7]。

1.2 光源系统

光照是植物生长的重要因子，红光（R）和蓝光（B）是生菜生长发育、光合作用和物质积累不可或缺的光谱。研究表明，采用R∶B=3∶1光谱组合，适宜生菜生长[8]。光源早期有白炽灯、荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯等，能耗较高。近年来，随着LED技术的不断发展，LED光源优势愈加明显，光能利用效率高，可达80%~90%[9]，耐用、光谱可调可控、发热少、安全环保，目前普遍被植物工厂采用[10]。植物工厂内生菜栽培的光照时间为连续光照16 h/d[11]。

1.3 环境因子控制

植物工厂的生长环境条件主要包括温度、光照、空气湿度、营养液温度和CO2浓度等，由计算机控制系统精确控制，确保各项环境因子最适宜生菜生长。营养液采用山崎配方，供应方式采用深液流技术。一般环境标准为温度18~24℃、湿度≤85%、营养液温度18~24℃、CO2浓度800~1 000 mL/L[6]。

2 生菜栽培技术

2.1 品种选择和栽培场所

植物工厂内栽培的生菜品种要求适应密闭环境，生长周期短，适宜高密度栽培且效益高，本文以上海惠和种业有限公司的格林生菜品种为例。栽培场所在安徽省三安生物科技有限公司植物工厂车间。

2.2 播种催芽

播种催芽在植物工厂内的播种室进行。

①种子处理 先将种子进行水选，去除杂质和不饱满种子[12]，然后用2%NaOH溶液浸泡15 min，再用无菌水清洗3~5遍或用50℃温汤浸种10 min消毒，以杀灭生菜种子内及种皮上带有的病原菌[13，14]。消毒后用清水浸泡4 h后晾干，以加快发芽。

②播种 将灭菌后的育苗专用海绵放入育苗盘内，海绵大小25 cm×25 cm，100个种穴，每盘放入2块海绵，加入1 000 mL左右清水，挤压海绵使其充分吸水。将处理过的生菜种子播入海绵种穴内，每穴1粒。播种不宜过深或过浅，过深容易造成弱苗，过浅影响发芽率。

③催芽 将播种好的育苗盘放入催芽箱，催芽条件为：无光照，恒温25℃，湿度85%。一般催芽36~48 h即可发芽，根长达到0.5~1.0 cm。

2.3 炼苗、育苗

①炼苗 在植物工厂内的炼苗车间进行。催芽完成后把育苗盘取出，将育苗海绵取出放入带孔的托盘上，再将海绵连同托盘一起放回育苗盘，转至炼苗间育苗架上，在育苗盘内加入营养液，营养液EC值1.2 mS/cm，pH值5.5~7.5，定期检测指标。为保证幼苗正常生长所需的水分和养分，炼苗期间要定期检查营养液，量少时及时添加。炼苗11天后，4叶1心时即可移栽。

②育苗 在植物工厂内的育苗车间进行。炼苗完成后，将育苗海绵沿缝隙分成单独的小块，放入栽培板的定植孔内，栽培板宽60 cm、长90 cm，每盘90株，将栽培板放入育苗车间栽培架上，栽培架共6层。打开营养液循环系统，保持营养液EC值为1.0~1.5 mS/cm，pH值5.5~7.5，定期检测指标，育苗12天后即可分栽。

2.4 分栽

在植物工厂内的分栽车间进行。生菜育苗完成后，挑选生长健壮、长势一致的幼苗放入栽培板的定植孔内，定植孔间距20 cm×20 cm，定植密度为25株/m2，将栽培板放入育苗车间栽培架上，共6层。保持营养液EC值1.5~2.0 mS/cm，pH值5.5~7.5，定期检测指标。

2.5 采收包装

在植物工厂内的包装车间进行。分栽后20天，格林生菜株高达15 cm、单株净菜质量达80~120 g时即可采收。采收时，将栽培板取下，转至包装车间，剪下根部，去除不可食用部分；采用塑料袋真空包装后送入保鲜库预冷，以减少微生物侵染和营养物质的流失[15]，及时贮运；不能及时贮运的，入冷库贮存。采收后，将栽培架内的营养液全部排出，并用清水清洗。将栽培板移至清洗消毒区清洗消毒。

在植物工厂条件下，格林生菜的栽培周期一般为45天，可全年连续生产，且为立体栽培，大大提高了单位场地的利用率，据统计，全年产量可达98.4~121.2 kg/m2，与露地生菜栽培相比，生产周期短，产量高，品质好，销售价格高，生产效率和经济效益显著提高。