奶油生菜植物工厂栽培的设施建设及主要生产技术

鲁红 周威

摘要：植物工厂是一种高投入、高技术、精装备的生产体系，集生物技术、工程技术和系统管理于一体，代表着未来农业的发展方向。该系统的主要特征是：利用计算机和多种传感装置实行自动化、半自动化控制；采用营养液栽培技术，产品的数量和质量大幅度提高。奶油生菜是一种高经济附加值的蔬菜，通过植物工厂系统可生产出优质、绿色的产品。

关键词：植物工厂；栽培；建设；生产技术

中图分类号： S62 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.12.058

长春·智能数字植物工厂是国内第一家以智能控制为核心的生产型植物工厂，建筑面积200平方米，其核心包括：一是环境控制技术。通过制冷与加热双向调温控湿系统、光照/CO2联动气肥增施系统、光环境调节系统、均匀递风系统、环境数据系统与自动控制系统的应用，可实现植物工厂的周年连续生产；二是营养液在线监控技术。通过对营养液EC、PH和营养液温度等要素的在线检测，可实时对栽培系统营养液进行自动监控，保证作物最适宜营养要求；三是节能光源利用技术：节能型植物生长灯以及LED的应用，使光环境更适宜于植物生长需求。

1 植物工厂简介

植物工厂由植物苗工厂和蔬菜工厂两部分组成，共有6个功能区：

1.1缓冲间

缓冲间是工作人员进入植物工厂的入口，为了控制植物工厂内的病虫害，工作人员需要在此换鞋，穿戴工作服后进入。缓冲间入口的除尘风幕在人员进出时开启阻止灰尘杂物的进入，缓冲间出口的紫外线杀菌灯定时开启杀菌。

1.2 清洁通道

清洁通道连接工厂内各个功能区，可有效阻止人员和工具直接进入蔬菜工厂而带入病菌。

1.3 计算机控制室

计算机控制室是植物工厂的大脑，它控制着工厂内的空气环境与营养液环境，对实时采集的各项数据进行收集并即时处理。通过计算机可以控制植物工厂空气的温度和湿度、增加二氧化碳浓度、设定光照时长、加热营养液温、调节营养液理化值、设定营养液的供液时长、补充水分，这一系列的环境控制结点为植株的良好生长提供了保障。植物工厂的控制软件由中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所下属的北京中环易达设施园艺科技有限公司研发，主机为研华工业机。

1.4 营养液调配室

营养液调配室包括营养液池、营养液母液罐、二氧化碳发生装置。通过营养液在线检测，实时监控营养液的EC值、PH值和温度，当理化指标偏离设定数值计算机自动补充母液或水分、添加酸液、加热营养液。

1.5 植物苗工厂

苗工厂为立式基质栽培模式，共五层，采用潮汐式灌溉。种子在穴盘播种后直接进入苗工厂，由计算机控制定时灌溉，营养液经回收管道可回流营养液池再次利用。苗工厂内有荧光灯和LED两种光源，LED又分灯板型和灯带型两种模式。

1.6 植物蔬菜工厂

蔬菜工厂为立式深液流栽培模式，共四层，主要为种植叶类蔬菜设计。由于外部制约环境条件的减少，不仅植物工厂内的温度根据蔬菜的生理需要设定，营养液的循环促进根际氧气的含量，而且植物工厂内清洁卫生，基本杜绝了病虫害的发生，所以植物工厂的蔬菜比同时期温室中的蔬菜成熟期短，没有病虫害，是一种高效的农业生产模式。但是由于其前期投入高，运行成本大，存在发展的瓶颈。

2 植物工厂生菜栽培过程

2.1 育苗前的准备

2.1.1 基质消毒 将泥炭放置在薄膜大棚中，把泥炭堆成30厘米高的土堆，同时喷湿基质，使其含水量达到80%，再覆盖一层塑料薄膜，密闭大棚，曝晒48小时以上。

2.1.2 种子消毒 使用55℃～60℃的温水浸泡种子，不断搅拌，并保持水温15分钟，待水温下降到20℃之后，浸种1小时。

2.1.3 植物工厂消毒 按照福尔马林溶液10毫升/立方米、高锰酸钾5克/立方米的比例，先将温水倒入容器中，再加入高锰酸钾，搅拌均匀，再加入福尔马林，人员迅速撤离后密闭大门。24小时后，开启植物工厂通风系统，使甲醛蒸汽充分排出。

2.2 播种

将消毒过得泥炭和珍珠岩以2∶1的比例混合后装入72穴的穴盘中，浇透水，将种子直播在穴盘后，盖1毫升厚的泥炭，再用塑料薄膜覆盖穴盘，直接放入育苗工厂。温度控制在20℃～25℃，湿度70%，2～3天即可出苗，当60%的种子出苗可揭去塑料薄膜。出苗后当穴盘泥炭含水量在40%左右，利用供液管线浇水。

2.3 定植及后期管理

2.3.1 定植 生菜长至4～5片叶时，用清水清洗生菜根部， 2.5×2.5厘米的海绵块夹住生菜根茎交界部，定植到蔬菜工厂种植槽的浮板上，种植槽内为18℃～22℃的清水，定植密度在25株/平方米。定植后设定供液系统每日循环12～24次，环境温度设定在18℃～22℃，湿度70%，日照控制在9～10小时。

2.3.2 水肥管理 定植后2～3天为缓苗期，待新根发出后，即可添加营养液，营养液温度要求为18℃～20℃，浓度要求EC1.0，pH6～6.5之间，环境温度控制在15℃～21℃，湿度60%，日照控制在9～10小时。

待生菜长至7片叶以上，EC值要达到1.5～2.0。在生菜的整个生长期，每2天测定营养液浓度，当浓度降低到原始的1/3～2/3时，需要继续添加营养液，每周根据需要适当更换直至全部更换营养液。

2.4 采收及清理

定植30天后可根据需要采收。不同生长期的奶油生菜每株重100～200克。在生菜采收一周前不再添加营养液，更换清水进行循环。蔬菜采收后，植物工厂的营养液全部排放，彻底清扫工厂内部，种植板使用0.1%的甲基托布津溶液清洗消毒并晒干。下茬播种前再进行整体熏蒸消毒。

2.5 成本核算

植物工厂每茬可产出奶油生菜3000株，产量150～300公斤，每公斤售价60元。苗期的用电量为1250度左右（以25天计），营养期的用电量为3600～4800度（以30～40天计）。电费总计4122.5～5142.5元。营养液25元×30吨=750元，自来水8元/吨×50吨=400元。全部栽培过程的用工量以每人次每天45元计算，准备工作为3，播种为2，定植为10，后期管理每天按2小时计算，为13～16， 45元/天×28～31=1260元～1395元。总计成本为6403～7688元。

附：营养液配方（EC值为2.0ms/cm的营养液的用量）

作者简介：鲁红，研究生，长春农业博览园，研究员，研究方向：园艺种植；周威，本科学历，长春现代农业示范中心有限公司，助理农艺师，研究方向：园艺种植。