奶油生菜植物工廠栽培的設施建設及主要生產技術

魯紅 周威

摘要：植物工廠是一種高投入、高技術、精裝備的生產體系，集生物技術、工程技術和系統(tǒng)管理于一體，代表著未來農業(yè)的發(fā)展方向。該系統(tǒng)的主要特征是：利用計算機和多種傳感裝置實行自動化、半自動化控制；采用營養(yǎng)液栽培技術，產品的數量和質量大幅度提高。奶油生菜是一種高經濟附加值的蔬菜，通過植物工廠系統(tǒng)可生產出優(yōu)質、綠色的產品。

關鍵詞：植物工廠；栽培；建設；生產技術

中圖分類號： S62 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.12.058

長春·智能數字植物工廠是國內第一家以智能控制為核心的生產型植物工廠，建筑面積200平方米，其核心包括：一是環(huán)境控制技術。通過制冷與加熱雙向調溫控濕系統(tǒng)、光照/CO2聯動氣肥增施系統(tǒng)、光環(huán)境調節(jié)系統(tǒng)、均勻遞風系統(tǒng)、環(huán)境數據系統(tǒng)與自動控制系統(tǒng)的應用，可實現植物工廠的周年連續(xù)生產；二是營養(yǎng)液在線監(jiān)控技術。通過對營養(yǎng)液EC、PH和營養(yǎng)液溫度等要素的在線檢測，可實時對栽培系統(tǒng)營養(yǎng)液進行自動監(jiān)控，保證作物最適宜營養(yǎng)要求；三是節(jié)能光源利用技術：節(jié)能型植物生長燈以及LED的應用，使光環(huán)境更適宜于植物生長需求。

1 植物工廠簡介

植物工廠由植物苗工廠和蔬菜工廠兩部分組成，共有6個功能區(qū)：

1.1緩沖間

緩沖間是工作人員進入植物工廠的入口，為了控制植物工廠內的病蟲害，工作人員需要在此換鞋，穿戴工作服后進入。緩沖間入口的除塵風幕在人員進出時開啟阻止灰塵雜物的進入，緩沖間出口的紫外線殺菌燈定時開啟殺菌。

1.2 清潔通道

清潔通道連接工廠內各個功能區(qū)，可有效阻止人員和工具直接進入蔬菜工廠而帶入病菌。

1.3 計算機控制室

計算機控制室是植物工廠的大腦，它控制著工廠內的空氣環(huán)境與營養(yǎng)液環(huán)境，對實時采集的各項數據進行收集并即時處理。通過計算機可以控制植物工廠空氣的溫度和濕度、增加二氧化碳濃度、設定光照時長、加熱營養(yǎng)液溫、調節(jié)營養(yǎng)液理化值、設定營養(yǎng)液的供液時長、補充水分，這一系列的環(huán)境控制結點為植株的良好生長提供了保障。植物工廠的控制軟件由中國農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所下屬的北京中環(huán)易達設施園藝科技有限公司研發(fā)，主機為研華工業(yè)機。

1.4 營養(yǎng)液調配室

營養(yǎng)液調配室包括營養(yǎng)液池、營養(yǎng)液母液罐、二氧化碳發(fā)生裝置。通過營養(yǎng)液在線檢測，實時監(jiān)控營養(yǎng)液的EC值、PH值和溫度，當理化指標偏離設定數值計算機自動補充母液或水分、添加酸液、加熱營養(yǎng)液。

1.5 植物苗工廠

苗工廠為立式基質栽培模式，共五層，采用潮汐式灌溉。種子在穴盤播種后直接進入苗工廠，由計算機控制定時灌溉，營養(yǎng)液經回收管道可回流營養(yǎng)液池再次利用。苗工廠內有熒光燈和LED兩種光源，LED又分燈板型和燈帶型兩種模式。

1.6 植物蔬菜工廠

蔬菜工廠為立式深液流栽培模式，共四層，主要為種植葉類蔬菜設計。由于外部制約環(huán)境條件的減少，不僅植物工廠內的溫度根據蔬菜的生理需要設定，營養(yǎng)液的循環(huán)促進根際氧氣的含量，而且植物工廠內清潔衛(wèi)生，基本杜絕了病蟲害的發(fā)生，所以植物工廠的蔬菜比同時期溫室中的蔬菜成熟期短，沒有病蟲害，是一種高效的農業(yè)生產模式。但是由于其前期投入高，運行成本大，存在發(fā)展的瓶頸。

2 植物工廠生菜栽培過程

2.1 育苗前的準備

2.1.1 基質消毒 將泥炭放置在薄膜大棚中，把泥炭堆成30厘米高的土堆，同時噴濕基質，使其含水量達到80%，再覆蓋一層塑料薄膜，密閉大棚，曝曬48小時以上。

2.1.2 種子消毒 使用55℃～60℃的溫水浸泡種子，不斷攪拌，并保持水溫15分鐘，待水溫下降到20℃之后，浸種1小時。

2.1.3 植物工廠消毒 按照福爾馬林溶液10毫升/立方米、高錳酸鉀5克/立方米的比例，先將溫水倒入容器中，再加入高錳酸鉀，攪拌均勻，再加入福爾馬林，人員迅速撤離后密閉大門。24小時后，開啟植物工廠通風系統(tǒng)，使甲醛蒸汽充分排出。

2.2 播種

將消毒過得泥炭和珍珠巖以2∶1的比例混合后裝入72穴的穴盤中，澆透水，將種子直播在穴盤后，蓋1毫升厚的泥炭，再用塑料薄膜覆蓋穴盤，直接放入育苗工廠。溫度控制在20℃～25℃，濕度70%，2～3天即可出苗，當60%的種子出苗可揭去塑料薄膜。出苗后當穴盤泥炭含水量在40%左右，利用供液管線澆水。

2.3 定植及后期管理

2.3.1 定植 生菜長至4～5片葉時，用清水清洗生菜根部， 2.5×2.5厘米的海綿塊夾住生菜根莖交界部，定植到蔬菜工廠種植槽的浮板上，種植槽內為18℃～22℃的清水，定植密度在25株/平方米。定植后設定供液系統(tǒng)每日循環(huán)12～24次，環(huán)境溫度設定在18℃～22℃，濕度70%，日照控制在9～10小時。

2.3.2 水肥管理 定植后2～3天為緩苗期，待新根發(fā)出后，即可添加營養(yǎng)液，營養(yǎng)液溫度要求為18℃～20℃，濃度要求EC1.0，pH6～6.5之間，環(huán)境溫度控制在15℃～21℃，濕度60%，日照控制在9～10小時。

待生菜長至7片葉以上，EC值要達到1.5～2.0。在生菜的整個生長期，每2天測定營養(yǎng)液濃度，當濃度降低到原始的1/3～2/3時，需要繼續(xù)添加營養(yǎng)液，每周根據需要適當更換直至全部更換營養(yǎng)液。

2.4 采收及清理

定植30天后可根據需要采收。不同生長期的奶油生菜每株重100～200克。在生菜采收一周前不再添加營養(yǎng)液，更換清水進行循環(huán)。蔬菜采收后，植物工廠的營養(yǎng)液全部排放，徹底清掃工廠內部，種植板使用0.1%的甲基托布津溶液清洗消毒并曬干。下茬播種前再進行整體熏蒸消毒。

2.5 成本核算

植物工廠每茬可產出奶油生菜3000株，產量150～300公斤，每公斤售價60元。苗期的用電量為1250度左右（以25天計），營養(yǎng)期的用電量為3600～4800度（以30～40天計）。電費總計4122.5～5142.5元。營養(yǎng)液25元×30噸=750元，自來水8元/噸×50噸=400元。全部栽培過程的用工量以每人次每天45元計算，準備工作為3，播種為2，定植為10，后期管理每天按2小時計算，為13～16， 45元/天×28～31=1260元～1395元?？傆嫵杀緸?403～7688元。

附：營養(yǎng)液配方（EC值為2.0ms/cm的營養(yǎng)液的用量）

作者簡介：魯紅，研究生，長春農業(yè)博覽園，研究員，研究方向：園藝種植；周威，本科學歷，長春現代農業(yè)示范中心有限公司，助理農藝師，研究方向：園藝種植。