西红花室内环境模式设计与运行分析

阮晓莎，饶君凤，宣立淇，吕伟德

（杭州职业技术学院，浙江 杭州 310018）

西红花（Crocus sativus L.）是药食两用植物，是鸢尾科番红花属的多年生花卉，药用部位仅是柱头，主产于伊朗、希腊、意大利、印度、中国等国家[1]。唐朝时由印度经由西藏传入我国，因此西红花又称为藏红花[2]。西红花同时是国外昂贵的香料，也是我国传统名贵中药材，具有活血化瘀、凉血解毒、解郁安神等功效[3]。现代药理学研究发现，西红花还具有抗肿瘤、治疗心血管疾病和糖尿病等功效[2-3]。

西红花含有包括萜类（如西红花苷）、黄酮类、氨基酸和生物碱类等100多种有益人体健康的化合物，西红花的产量与球茎大小呈正相关，质量大的球茎所产花柱的产量和西红花苷含量高[4]。球茎越大，产花量越大，子代的苗会长得越壮、球茎也会越大[5-8]。浙江由于气候的关系，栽培西红花采用二段模式栽培法，即11月中旬—次年5月初田间栽培西红花种球队段，5月初到11月中旬西红花种球室内培育开花阶段，种球室内培育的好坏是非常重要的关键一环，直接影响西红花的产量与质量。研究表明，西红花室内能否顺利开花，与西红花种球所处的温度和湿度关系密切，温度过高和湿度过低都无法顺利开花，为提高西红花室内开花产花率，同时保证种球的质量，对适宜西红花室内开花的温湿度进行了研究。

1 西红花室内智能花房的建设

本研究根据西红花的生长特点，设计一个适用于西红花培育的方案，通过建设智能花房，利用物联网技术打造西红花培育环境监测系统，实时监测和调控。根据该方案在临平海宁基地建设了一个以物联网技术为主体的智能化培育温室：一个长为20.92 m，宽为8 m，外加遮阴的钢架连栋大棚，墙体采用100厚轻质材料砌筑，柱墩采用95实心砖砌筑而成，地面采用预制多空板架空，形成加湿系统循环；大棚内设有吊顶，底板高度为地平线+23 cm，采用钢筋混凝土现浇板并铺设膨胀珍殊岩颗粒。

智能化培育温室的建设更有利于物联网技术的调控。设计了摆放西红花的木匾长1 m，宽0.64 m，内高0.04 m；结合西红花种球的生长高度和所需空间，设计了钢构架长1.96 m，宽0.56 m，高2.03 m；分为5层，层与层间隔0.36 m；为了方便工作人员管理，预留过道1.4 m。

室内培育期间，随着种球茎的不断生长，重心会向上移动，形成上重下轻的情况，可采取遮网的方法进行物理固定，既可以保证茎的直立生长，又可以方便后期管理过程中种球若发生了倾倒，也可以通过扯网使其恢复直立的状态，便于搬运和观察等。

充分利用现代科学和物联网技术，将智慧农业应用于西红花的室内栽培管理，形成智能花房。通过智能化培育温室中的传感仪（见图1）进行24 h不间断的数据精准采集，并及时反馈到移动设备，可随时通过手机app监测并远程调控花房中的空气温度、空气湿度、光照强度、CO2浓度、土壤温度、土壤湿度等。如以下界面，可在“传感器”一栏中观测到智能化培育温室中的各项条件指标，并在“控制器”一栏选择需要进行调控的室内环境，实现一键到位，无需亲临现场进行人工调控。

图1 环境数据采集仪Fig.1 Environmental data acquisition instrument

通过加湿机准确监测并调控花房的室内空气湿度。防止湿度低时，种球因芽会干枯且难以长高，芽内花蕾很难抽出；或者因湿度过高种球腐烂，促使球茎发根，影响西红花产量。

2 研究适合西红花室内开花的温湿度

针对西红花的生长习性，5月—11月初是种球室内管理期，可以将温湿度控制在种球生长开花最适宜的温湿度。通过数据采集到的温湿度与西红花种球生长、西红花开花情况的观察比较，发现了西红花在室内不同时期适宜的温度和湿度，见表1。

表1 西红花在室内不同时期适宜的温湿度Tab.1 Suitable temperature and humidity of crocussativus in different indoor periods

特别要注意，同化叶分化期温度≥30℃，否则同化叶停止分化，影响来年球茎的生长；西红花开花期温度要在15℃~18℃，湿度在85%以上，才能保证正常开花；间隙加湿下做到整个花房通风、透气，如果温度＞25℃，湿度＜75%，则会导致西红花花芽焦黄干枯开不了花长不出新叶。另外，增湿时要保持球茎表面干燥，否则会提前长根，之后种到田里无根可长，导致长不出新球茎。

3 总结

西红花智能花房不仅能满足西红花开花期温度控制在17℃~20℃、空气湿度控制在92%~96%，还能采用主动控制方式变温及间隙加湿，避免西红花因温度太高、湿度太低或湿度太大损坏种球。当前传统花房手工管理方式是农户通过开门通风、地面洒水控制温湿度，在生产效率、生产方式、信息化程度等方面都相当的粗放，面对天气变化力不从心，导致球茎腐烂和黄芽，不能正常开花或开不了花；优化后的智能花房智能管理方式将室内温湿度控制在西红花室内生长各个时期最适宜的温湿度，可防止种球腐烂，保证花丝的产量与品质。