寒地居室型植物工廠葉菜種植模式與示范

楊立賓，馮玉勝

（1.黑龍江省科學院自然與生態(tài)研究所，哈爾濱150040；2.黑龍江省伊春市湯旺河林業(yè)局，黑龍江伊春153000）

寒地居室型植物工廠葉菜種植模式與示范

楊立賓1，馮玉勝2

（1.黑龍江省科學院自然與生態(tài)研究所，哈爾濱150040；2.黑龍江省伊春市湯旺河林業(yè)局，黑龍江伊春153000）

嚴寒地區(qū)冬季低溫寡照，自然條件下不能進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，因此要進行居室型植物種植研究。本文以伊春市湯旺河區(qū)為例，提出以家庭為單位，建立微型植物工廠或者居室小菜園，進行寒地冬季葉菜生產(chǎn)模式示范。

寒地；居室；植物工廠；葉菜；種植

1 引言

按照現(xiàn)行國家標準《民用建筑熱工設計規(guī)范》GB50176的規(guī)定將我國分為嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)、溫和地區(qū)等五個氣候區(qū)［1］。寒地多指嚴寒地區(qū)和寒冷地區(qū)，嚴寒地區(qū)主要是指東北、內(nèi)蒙古和新疆北部、西藏北部、青海等地區(qū)，累年最冷月平均溫度≤－10℃或日平均≤5℃的天數(shù)，一般在145d以上的地區(qū)。伊春市冬季月平均氣溫－30.9℃～14.7℃，嚴格意義上說伊春地區(qū)屬于我國氣候區(qū)的嚴寒地區(qū)。嚴寒地區(qū)冬季低溫寡照，自然條件下不能進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，其中主要的制約因素是取暖和光照問題。

植物工廠是設施農(nóng)業(yè)也是精準農(nóng)業(yè)，是通過設施調(diào)控植物生長所需的光、溫、水、肥、氣等條件來實現(xiàn)周年連續(xù)生長的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)［2］。葉菜水培技術主要是使植物根系直接與營養(yǎng)液接觸的無土栽培技術，相比傳統(tǒng)栽培技術，葉菜水培技術產(chǎn)量高、無污染、無病蟲害，且節(jié)水節(jié)肥。但是其實際運用過程中，也存在投資比高、操作復雜、技術性高等特點，導致其在蔬菜生產(chǎn)中難以推廣和應用。因此如何構(gòu)建簡易且高效的葉菜水培栽培模式，成為現(xiàn)階段研究的重要課題。

2 栽培設施

在日常生活中，居室型植物工廠的栽培設施一般放置在具有取暖設備的東向或南向陽臺，受栽培場地的限制，栽培設施的尺寸不宜過大。栽培設施主要包括栽培架、水槽、燈具、水循環(huán)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

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

每個獨立栽培架共4層，其中栽培3層，最底層為營養(yǎng)液水槽和控制系統(tǒng)。栽培層每層的長×寬×高尺寸為125cm×50cm×40cm，每層放置2個栽培水槽，每個水槽放置一個定值板，每個定值板上種植20株（4株×5列），相間排列（見圖1），種植密度約為67株/m2。補光燈具采用LED光源（參數(shù)見圖2），30 cm處光照強度為150μmol/m2·s。室內(nèi)平均溫度約為25℃，濕度為40%。

圖2 電光源測試報告Fig.2 Test Report of Electric Light Source

3 栽培品種與栽培方法

3.1 栽培品種的選擇

蔬菜栽培的品種采用目前在黑龍江市場普遍能夠購買到的種子進行栽培。其中包括生菜（美國大速生、奶油生菜、紫葉生菜）、油菜（五月慢、紫鉆油菜）、油麥菜（寬葉香甜油麥菜）、小白菜（黃秧白）、茼蒿（大葉茼蒿）、苦菊（金華苦菊）和雪里蕻。

3.2 栽培方法

家庭式居室型植物工廠按照蔬菜栽培的基本要求進行生產(chǎn)，步驟包括催芽、播種、育苗、假植、定值、凈化和采收。

3.2.1 浸種和催芽

浸種采用溫湯浸種（2開兌1涼）的方法，將種子放入5倍于種子量的55℃水中浸泡30 min，攪拌水溫至30℃左右，浸泡30 min。

催芽采用紗布包裹常溫催芽的方法。將種子用紗布包好，放在無油污的容器內(nèi)，置于溫暖處催芽。每天檢查2次，并翻動種子，以利于空氣流動，并使種子受熱均衡。當大部分種子露白時，停止催芽，準備播種。

3.2.2 播種

將露白的種子直接抹在海綿塊表面，露白部分朝上，每塊抹上2粒。然后在苗盤中加滿清水，使水浸至海綿體表面。每天給種子表面噴霧2～3次，直至出芽。

3.2.3 假植

出芽后，將小苗移植光照條件下（窗臺或可陽光直射的地方），經(jīng)過1周的時間，使其綠化。當真葉開始顯露時進行間苗，每個海綿塊上只留1株成長最茁壯的。

3.2.4 定植

幼苗長出2片真葉，根尖從海綿塊底部扎出即可定植。把幼苗連同海綿塊從苗盤中撕下，塞入定植孔中即可。使營養(yǎng)液開始循環(huán)，每天3次，每次60min以上。

3.2.5 凈化和收獲

經(jīng)3周左右的栽培后，將栽培槽中的營養(yǎng)液全部倒出，并換成相同體積的清水，繼續(xù)栽培7d，此階段白天關閉人工燈源，充分利用自然光照射，夜晚打開光源，增加照射時間。栽培采收后，要立刻將葉菜進行包裝保鮮，防止水分流失，影響蔬菜品質(zhì)和產(chǎn)量。

4 蔬菜品質(zhì)檢測

水培蔬菜的營養(yǎng)元素中關乎其品質(zhì)最重要的指標是硝酸鹽的含量。水培蔬菜的氮肥選擇一般是硝酸氮，這樣會導致硝酸鹽的積累過多，硝酸鹽含量過高會對人身體造成危害。伊春湯旺河的居室菜園采用采收前期處理的方法，來減少硝酸鹽在蔬菜體內(nèi)存留。處理后的硝酸鹽含量經(jīng)檢測為1 000mg/kg左右，符合GB 18406-2001規(guī)定的無公害葉菜類≤3 000mg/kg的標準［3］。

5 經(jīng)濟性評價

5.1 成本核算

表1 設備成本Tab.1 Equipment Cost

經(jīng)濟性評價衡量是居室型植物工廠能否取得成功的關鍵指標。居室型植物工廠的成本構(gòu)成主要分為兩部分：一部分為設備成本，另一部分為生產(chǎn)運行成本。設備成本主要包括栽培架、補光燈具、水培栽培設備等（表1）共800元。生產(chǎn)運行成本主要包括電費、水費和各種材料費用（包括營養(yǎng)液、種子、栽培海綿等，表2）共94.2元。

表2 生產(chǎn)運行成本Tab.2 Production Costs

5.2 收入核算

每個栽培架有3層，每層2塊定值板，每個定值板種植20株，油麥菜每株平均產(chǎn)量為250g，每年生產(chǎn)7個月。總產(chǎn)量為3×2×20×250=30 000，即30 kg，年產(chǎn)量為210 kg。按照超市當季超市葉菜的平均價格7元/kg計算，年毛收入為1 470元。

5.3 經(jīng)濟效益核算

不計算林區(qū)職工自身人員工資，毛收入與成本核算相比，栽培種植的第1年就可以收回所有投資。第2年，從毛收入中扣除生產(chǎn)運行成本，一個占地1m2的栽培架可獲利810.6元，其經(jīng)濟效益非?？捎^。

6 總結(jié)與展望

我國植物工廠發(fā)展很快，國家地方政府進行了很多資助和投資，很多科技型企業(yè)已建立數(shù)十家不同規(guī)模的植物工廠。隨著LED技術的完善和成本的降低，越來越多不同類型的植物工廠將出現(xiàn)并走近百姓身邊。

［1］武志東.寒冷地區(qū)建筑外墻保溫技術性能評價［D］.西安：西安建筑科技大學，2005.

［2］楊其長，魏靈玲，劉文科，等.植物工廠系統(tǒng)與實踐［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2012.

［3］劉文科，楊其長.設施無土栽培營養(yǎng)液中植物毒性物質(zhì)的去除方法［J］.北方園藝，2010，(16)：69-70.

Planting Patterns and Demonstration of IndoorLeaf Vegetables Plant Factories inCold Areas

YANGLi-bin1，F(xiàn)ENGYu-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植物照明與智能化控制系統(tǒng)研發(fā)（2013G0780）；寒地微型植物工廠葉菜水培技術研究（G2014-10）

楊立賓（1981-），男，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，博士，副研究員，主要從事植物資源學研究。