生菜植物工廠栽培技術

齊紅偉 劉正魯 周俊國 姜立娜

導讀：植物工廠作為一種新興的高效農業生產模式，近年來受到世界各國廣泛關注，取得了突飛猛進的發展。植物工廠有關的各項技術日趨成熟，所栽培的植物種類也越來越多，其中生菜是植物工廠栽培的主要蔬菜，與其他栽培方式相比，效果明顯，效益突出。本文重點介紹了植物工廠栽培條件下生菜的生產系統構成和基本栽培技術。

植物工廠是一種通過高精度控制設施內生態環境的高效農業生產系統，由計算機對作物生長過程的環境要素進行自動控制，不受或很少受自然條件的制約，能實現作物周年連續生產，有望解決21世紀人類面臨的糧食、資源、環境三大問題，因此受到世界各國的廣泛關注[1，2]。植物工廠條件下環境因子控制精度高，植物生長快，不僅縮短了生長周期，還確保了植物生長的一致性。據估算，以葉菜為例，人工光型植物工廠的生產效能為露地的40~108倍[3]。生菜（Lactuca sativaL.var.ramosaHort.）為菊科萵苣屬一年生或二年生草本作物，俗稱葉用萵苣，具有生長期短、易于管理、產量高、營養價值高等特征，還有降血壓、抗衰老和防止心律紊亂等功效。生菜屬生食蔬菜，對潔凈品質的要求高，為植物工廠栽培最廣泛的蔬菜[4，5]。安徽省三安生物科技有限公司利用中國科學院植物研究所在植物科學領域的研發成果，結合三安集團旗下核心企業三安光電領先的LED光源技術，進行光生物技術產業轉化，應用于現代設施農業，投資興建三安植物工廠，具有成熟的生產經驗。在植物工廠條件下，生菜的栽培生產可分為播種催芽、煉苗育苗、分栽、采收包裝4個階段。

1 植物工廠生產系統構成

1.1 潔凈系統

植物工廠是完全封閉的環境，產品安全衛生，不使用農藥。為減少粉塵、預防病原微生物的侵入對蔬菜產生為害，必須保證環境高度潔凈。進入生產車間需帶上口罩，身著防護服，雙手帶上一次性橡膠手套消毒后進入風淋室，并從專用通道進入。生產車間的內部潔凈通過空氣循環凈化處理設備及配套系統，潔凈度需達到國家標準7級（相當于1萬級）[6，7]。

1.2 光源系統

光照是植物生長的重要因子，紅光（R）和藍光（B）是生菜生長發育、光合作用和物質積累不可或缺的光譜。研究表明，采用R∶B=3∶1光譜組合，適宜生菜生長[8]。光源早期有白熾燈、熒光燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈等，能耗較高。近年來，隨著LED技術的不斷發展，LED光源優勢愈加明顯，光能利用效率高，可達80%~90%[9]，耐用、光譜可調可控、發熱少、安全環保，目前普遍被植物工廠采用[10]。植物工廠內生菜栽培的光照時間為連續光照16 h/d[11]。

1.3 環境因子控制

植物工廠的生長環境條件主要包括溫度、光照、空氣濕度、營養液溫度和CO2濃度等，由計算機控制系統精確控制，確保各項環境因子最適宜生菜生長。營養液采用山崎配方，供應方式采用深液流技術。一般環境標準為溫度18~24℃、濕度≤85%、營養液溫度18~24℃、CO2濃度800~1 000 mL/L[6]。

2 生菜栽培技術

2.1 品種選擇和栽培場所

植物工廠內栽培的生菜品種要求適應密閉環境，生長周期短，適宜高密度栽培且效益高，本文以上海惠和種業有限公司的格林生菜品種為例。栽培場所在安徽省三安生物科技有限公司植物工廠車間。

2.2 播種催芽

播種催芽在植物工廠內的播種室進行。

①種子處理 先將種子進行水選，去除雜質和不飽滿種子[12]，然后用2%NaOH溶液浸泡15 min，再用無菌水清洗3~5遍或用50℃溫湯浸種10 min消毒，以殺滅生菜種子內及種皮上帶有的病原菌[13，14]。消毒后用清水浸泡4 h后晾干，以加快發芽。

②播種 將滅菌后的育苗專用海綿放入育苗盤內，海綿大小25 cm×25 cm，100個種穴，每盤放入2塊海綿，加入1 000 mL左右清水，擠壓海綿使其充分吸水。將處理過的生菜種子播入海綿種穴內，每穴1粒。播種不宜過深或過淺，過深容易造成弱苗，過淺影響發芽率。

③催芽 將播種好的育苗盤放入催芽箱，催芽條件為：無光照，恒溫25℃，濕度85%。一般催芽36~48 h即可發芽，根長達到0.5~1.0 cm。

2.3 煉苗、育苗

①煉苗 在植物工廠內的煉苗車間進行。催芽完成后把育苗盤取出，將育苗海綿取出放入帶孔的托盤上，再將海綿連同托盤一起放回育苗盤，轉至煉苗間育苗架上，在育苗盤內加入營養液，營養液EC值1.2 mS/cm，pH值5.5~7.5，定期檢測指標。為保證幼苗正常生長所需的水分和養分，煉苗期間要定期檢查營養液，量少時及時添加。煉苗11天后，4葉1心時即可移栽。

②育苗 在植物工廠內的育苗車間進行。煉苗完成后，將育苗海綿沿縫隙分成單獨的小塊，放入栽培板的定植孔內，栽培板寬60 cm、長90 cm，每盤90株，將栽培板放入育苗車間栽培架上，栽培架共6層。打開營養液循環系統，保持營養液EC值為1.0~1.5 mS/cm，pH值5.5~7.5，定期檢測指標，育苗12天后即可分栽。

2.4 分栽

在植物工廠內的分栽車間進行。生菜育苗完成后，挑選生長健壯、長勢一致的幼苗放入栽培板的定植孔內，定植孔間距20 cm×20 cm，定植密度為25株/m2，將栽培板放入育苗車間栽培架上，共6層。保持營養液EC值1.5~2.0 mS/cm，pH值5.5~7.5，定期檢測指標。

2.5 采收包裝

在植物工廠內的包裝車間進行。分栽后20天，格林生菜株高達15 cm、單株凈菜質量達80~120 g時即可采收。采收時，將栽培板取下，轉至包裝車間，剪下根部，去除不可食用部分；采用塑料袋真空包裝后送入保鮮庫預冷，以減少微生物侵染和營養物質的流失[15]，及時貯運；不能及時貯運的，入冷庫貯存。采收后，將栽培架內的營養液全部排出，并用清水清洗。將栽培板移至清洗消毒區清洗消毒。

在植物工廠條件下，格林生菜的栽培周期一般為45天，可全年連續生產，且為立體栽培，大大提高了單位場地的利用率，據統計，全年產量可達98.4~121.2 kg/m2，與露地生菜栽培相比，生產周期短，產量高，品質好，銷售價格高，生產效率和經濟效益顯著提高。