NFT移动式活体盆栽蔬菜系统展示设计及应用

刘立平 卞志伟 惠 静 卜立君 陈西涛 卜崇兴

（上海孙桥溢佳农业技术股份有限公司，上海 201210）

无土栽培是现代农业新科技、新模式、新艺术的体现，水培技术作为无土栽培技术中的一种重要生产方式，生产出的产品具有产量高、品质优、安全美味等特点，符合国际环保节能标准，被普遍认为是未来农业的发展方向[1]。近年来，国内各地的水培模式不断创新发展，网络媒体以及中小学校等宣传教育平台开设相关专题学习内容，通过普及农业知识让公众了解并热爱农业[2]。

NFT（nutrient film technique）是一种水培技术，植物的根系生长在一个塑料薄膜槽或一个固定通道中，营养溶液通过该槽或通道不断循环，从而给植物提供必要的营养和水分。NFT模式因具有根际环境好、生长速度快、占用空间小、可标准化操作、产品卫生安全等特点逐渐成为绿叶蔬菜周年生产的优选模式。NFT移动式活体盆栽蔬菜系统作为一种新型水培模式，具有水肥管理自动化、节省人工等特点，经济效益、生态效益显著。科普教育可把NFT移动式活体盆栽蔬菜系统作为提高公众科技素养、激发全民科技创新意识的关键手段[3]。

本文以上海正义园艺有限公司NFT移动式活体盆栽蔬菜系统为例，从系统模式展示设计、配套设备及栽培管理技术、应用等方面进行总结，以供相关人员参考。

1 NFT移动式活体盆栽蔬菜系统概况

NFT是一种水培技术，植物的根系生长在一个塑料薄膜槽或一个固定通道中，营养溶液通过该槽或通道不断循环，从而给植物提供必要的营养和水分[4]。NFT系统水培设施主要由营养液槽、栽培床、加液系统、排液系统和循环系统等5个部分构成[5]。NFT系统特点是循环供液的液流呈膜状，仅以数毫米厚的浅液流流经栽培槽底部，水培作物的根垫底部接触浅液流吸水吸肥，上部暴露在空气中吸氧，较好地解决了根系吸水与吸氧的矛盾。在所有类型的叶菜NFT水培栽培系统中，常见的NFT水培模式为无基质栽培类型。由于生产设施条件限制、区域水资源限制以及栽培技术人员的管理水平等因素，NFT存在液流浅、液温不稳定，一旦停电停水，植株易枯萎，根际环境稳定性差等不足，还存在NFT水培的叶菜保鲜期短，不利于长途运输等问题，制约着叶菜水培的运营生产。

NFT移动式活体盆栽蔬菜系统结合NFT系统的特点进行改进，具有机械播种育苗、基质固定叶菜根系、智能肥水灌溉系统及紫外线杀菌循环利用、移动种植苗床等特点。

NFT移动式活体盆栽蔬菜系统包括自动化播种线、催芽室、自走式喷灌育苗系统、移动式生长系统、采收包装线、紫外线处理系统等，是集自动播种、育苗、移栽、采收等功能为一体的全自动移动式流水线系统，所生产的蔬菜可以带根活体收获，也可以切根后销售。该系统适用于温室、大棚精品叶菜类、香辛类蔬菜和草本花卉规模化生产。

NFT移动式活体盆栽蔬菜系统由工厂化育苗区、移动种植生产区、采收清洗区等组成，可以实现蔬菜工厂化生产设备自动化流水线作业栽培模式，从播种、育苗到生产以及最终产品采收都实现了专业化的管理。其无土栽培中的播种、移栽、间距、供液等自动化过程，劳动效率高，节省人力操作。

蔬菜在生长区域移动时，种植槽的间距根据蔬菜不同生长阶段自动调节，确保每个阶段都有足够的生长空间，具体间距根据不同作物品种、收获的重量进行设置。根据作物的品种、气候条件、水质、光强等因素，通常从移栽至收获需要20～28 d，较露地种植产量高出10～12倍。该种植系统使用可循环的水系统，相比露地种植可节约90%～95%的水。同时，该种植系统替换种植其他植物非常方便。

2 NFT移动式活体盆栽蔬菜系统的展示设计

2.1 设计建设

2020年1月，上海正义园艺有限公司利用园区内已建成的1座连栋玻璃温室的1个仓（面积2880 m2，配套水帘风机、内外遮阳网、加温设备和防虫网等设备设施），设计为NFT移动式活体盆栽蔬菜系统展示应用基地。NFT移动式活体盆栽蔬菜系统将叶菜整个生产过程分为工厂化育苗区、移动种植生产区、采收清洗区，每个区协调运作，实现叶菜的机械化、自动化生产，节省了人力的支出。

2.1.1 工厂化育苗区。蔬菜种苗是生产的基础，其技术含量高，对蔬菜生产起着关键性的作用。蔬菜工厂化集中育苗就是集现代高新技术于一体，运用企业化生产经营的方式，培育优质高产蔬菜秧苗，从而推进蔬菜产业快速发展。NFT移动式活体盆栽蔬菜系统工厂化育苗区由自动化播种流水线、催芽车架、催芽室、育苗床及自走式喷灌设备组成。

自动化播种线包含了穴盘填土机、精确播种设备、蛭石覆盖机、浇水机、滚轴台，特别适用于各类种子的播种。操作上，整条线不需要配设空气压缩机，最大播种速度可达到200盘/h。

人工播种流程为用铁锹拍碎基质、装穴盘、播种、蛭石覆盖、转运、浇水等；自动化播种线流程则是装盘、播种、浇水等一步到位，减少了作业环节，提高了作业效率。通过测算，机械播种的效率是人工播种的8倍。

育苗技术在叶菜栽培中起着重要作用，秧苗的整齐度、长势以及成活率直接影响着后期移栽的计划工作。在育苗技术中，催芽是非常重要的一项，不论是炎热的夏季还是寒冷的冬季，不适宜的环境温度会降低叶菜种子的发芽率，从而增加育苗的种子成本。

经播种线播种穴盘摆放至催芽车架，进入催芽室进行催芽。催芽室配备先进的计算机系统，实现温度、湿度、光照、气体环流等内部环境全部自动化控制，能针对不同种子的不同生长需求，对温、湿度做到可控。以生菜为例，在催芽时保证发芽温度25℃、空气湿度80%，催芽12～72 h，当秧苗开始拱土时，及时推出催芽室，转到温室育苗床正常管理。

该育苗系统肥水浇灌采用自走式喷灌车根据基质的养分含量适当补充肥料和水分，可以通过遥控器来调节喷灌时往返喷灌的速度，相较于传统的简易催芽室及催芽箱、简便的水管加花洒的水分管理形式，提高了生产效率，育出的苗成活率高、长势整齐一致。

2.1.2 移动种植生产区。移动种植生产区包括种植槽、移动制架、供液回液系统。移动制架以进水端稍高、排水末端稍低的滑坡方式为好，坡降8/1 000。种植槽铺设在移动制架上，传送链条通过反扣挡卡推动种植槽物流栽培线的末端方向位移。移动制架在布局时中间预留80～100 cm操作空间。

作物在生长区域移动时，种植槽的间距根据植物不同生长阶段自动调节，确保植物每个阶段的生长有足够的空间，具体间距根据不同作物品种、收获的重量进行设置。栽培槽管道里专用的定植杯省水省肥，移栽与采收时操作方便。

从育苗区转移定植入生长区域种植槽可以由人工完成或者由市面上常用的机械臂完成。本区域考虑规模小采用人工完成。

随着植物生长，种植槽间距自动调节以确保植物有足够的生长空间。一个生长区域跨度总共种植槽267条，每条种植槽有61盆蔬菜，一共有3个生长区跨度。根据作物品种，种植密度（15～50株/m2）可以调控。

采用水肥一体化技术供应营养液。进液管的铺设通常以靠近走道的一端为纵向布设一道进液总管，再用黑色的微管引入浇灌槽，微管对应每根管道；而另一侧排液管用集液槽收集回液，可以把每根种植槽回液的营养液集中回送至贮液回收池。流入贮液回收池的营养液可以通过再处理使用。浇灌槽和集液槽回流至贮液池安装流水型的紫外线杀菌装置，保证对水彻底消毒。再次浇灌时灌溉机检测回收液的EC值，再对该营养物质进行补充，最后重新流入浇灌管道内作为新的营养液使用。

2.1.3 采收清洗区。采收作业可以由人工完成或者常用的采收机械臂完成。本区域考虑规模小常采用人工完成。收获区带有专门设计的包装工作台及传输平台，员工进行采收作业时最大程度符合人体工程学，力求工作效率达到最大。采收区工作人员将采收的叶菜装在运转箱，再经过传输平台，通过传输带，将采收的叶菜运输到包装区，全程不需要人工搬动，节省人力。

种植槽叶菜采收结束后不需要采用传统的疏通管道的清洗方式来清洗栽培槽，将种植槽放在自动种植槽清洗设备进入口处，利用自动清洗设备自动往返清洗1次，然后经过热水高压清洗机，可同时清洗和消毒种植槽。

2.2 适宜栽培品种

根据NFT移动式活体盆栽蔬菜系统栽培模式特点，可以进行周年生产，具有很好的科普展示效果。NFT移动式活体盆栽蔬菜系统适栽种类较多，适用于温室、大棚精品叶菜类、香辛类叶菜和观赏类叶菜规模化生产。

生产示范叶菜种类为普通叶菜类（青菜、杭白菜、奶白菜、菠菜、空心菜、生菜、苦苣等）、香辛叶菜类（韭菜、西芹、香菜、小香葱等）、观赏类（羽衣甘蓝、红梗芹菜、红梗叶恭菜等）。

生产示范芳香作物有罗勒、鼠尾草、九层塔、猫薄荷、百里香、牛至、欧芹等种类。

2.3 配套技术

与设施设备相结合，按作物生长需要，精准地调节植物所需的光照、室温、空气相对湿度、CO2浓度、营养液等生长条件，使作物生长在最适的环境条件下，促进作物产量增加、品质提高。温室中通过内外遮阳网来控制光照，通过通风窗、湿帘或风机、加温机等来控制室温，通过水肥灌溉设备来控制营养液浇灌量。

病虫害防治以防为主，重在于防，主要有化学防治、农业防治、物理防治、生物防治等防治措施[6]。在开窗位置设置防虫网将害虫挡在防虫网外；利用害虫对光波段、气味的敏感性，通过悬挂色板、粘虫板等进行诱杀；臭氧熏蒸进行室内熏杀；环流风机定期循环可有效降低病菌的附着繁殖；营养液回收进行紫外线杀菌后再循环利用等。保持温室内环境整洁卫生，及时清理枯枝、烂叶、病株及其他垃圾，减少病虫害来源。

3 NFT移动式活体盆栽蔬菜系统的推广及应用成效

温室建造技术迅速发展，自动化控制技术、仪器仪表及计算机技术在农业种植中的应用，以及人们对植物的生长规律、营养需求、环境因素对植物生长的影响、植物产值最大化的深入研究，使得水培技术得到了广泛的推广应用[7]。NFT移动式活体盆栽蔬菜系统是对水培技术的一个深入研究探索，从规模化标准化生产、农业科普教育到农业观光旅游都有很好的运用意义。

设计制作NFT移动式活体盆栽蔬菜系统宣传海报，通过科普展示橱窗加以宣传，利用广播、电视、报纸、网络等媒体平台进行专题报道，同时录制视频，利用论坛这种网络交流的平台，通过文字、图片、视频等方式发布，也可以借助直播平台进行宣传推广。建立“学校—基地—家庭”科普教育渠道[8]，开展田间课堂体验活动，以青少年学生为主要服务对象，以讲座+实地展示+手册+互联网多种宣传交流方式结合，提高活动的实用性和时效性。

2020年8月至2021年5月上海正义园艺有限公司智能玻璃温室NFT移动式活体盆栽蔬菜系统示范种植青菜、杭白菜、奶白菜、菠菜、空心菜、生菜、香菜、小香葱等10个品种，总产量27 396.5 kg；青菜、杭白菜、奶白菜、生菜、菠菜、香葱分别可周年种植 16、12、11、16、10、8 茬；年种植茬口是露地栽培茬口的3～4倍，且单位面积产量表现为奶白菜>青菜>杭白菜>生菜>菠菜>香葱。

相比于经济效益，社会效益方面更突出。据统计，该项目建成后每年接待游客约3万人次，其中为青少年学生进行专项科普教育约2万人次，在社会公益性、普及性等方面起到了极好的作用。

生态效益方面，灌溉系统可以对营养液进行回收并进行紫外线杀菌循环利用，实现零排放、无污染，生态环保且消毒彻底。