李東星，周增產(chǎn)，卜云龍，商守海，李迎忠，張雪嬌

（北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司，100094）

隨著我國蔬菜產(chǎn)業(yè)的不斷壯大及人們對(duì)食品安全的日益重視，育苗的需求量及品質(zhì)的要求也在逐年提高。傳統(tǒng)溫室環(huán)境下生產(chǎn)的種苗存活率低、品質(zhì)差，不利于種苗的大規(guī)模商品化生產(chǎn)，不僅增加了育苗成本，還限制了工廠化育苗的推廣與發(fā)展[1]。針對(duì)這些問題，北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司開發(fā)了一種閉鎖型育苗系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過人工控制，采用科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)措施，運(yùn)用機(jī)械化、自動(dòng)化手段，使種苗在最佳環(huán)境下生長(zhǎng)的植物工廠[2]。它擺脫了自然條件的束縛和地域性的限制，可以控制種苗生長(zhǎng)周期，促進(jìn)種苗快速發(fā)育，且栽培環(huán)境內(nèi)采用完全封閉式，為種苗繁育創(chuàng)造了良好的生長(zhǎng)環(huán)境[3]。在植物工廠內(nèi)，光照是作物生命活動(dòng)的能量源泉，又是某些作物完成生命周期的重要信息。無論是弱光、短日照或強(qiáng)光、長(zhǎng)日照都可能成為某些作物生長(zhǎng)、發(fā)育的限制因子。因此，對(duì)植物工廠內(nèi)的光照環(huán)境進(jìn)行調(diào)控是十分必要的[4]。本次試驗(yàn)對(duì)植物工廠內(nèi)閉鎖型育苗系統(tǒng)的不同光源對(duì)生菜生長(zhǎng)情況進(jìn)行顯著性對(duì)比分析，以期得出不同光源對(duì)生菜生長(zhǎng)的影響效果，并選擇合適的光源。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置組成與特點(diǎn)

該閉鎖育苗室（圖1）采用全封閉結(jié)構(gòu)，由不透光的絕熱壁板圍護(hù)，配置有閉鎖型育苗生產(chǎn)栽培架、恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)、CO2補(bǔ)充裝置、空氣攪拌風(fēng)機(jī)、營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)和獨(dú)立的室內(nèi)環(huán)境智能控制裝置等。

圖1 閉鎖育苗室的內(nèi)景

閉鎖育苗系統(tǒng)配置閉鎖型育苗生產(chǎn)栽培架，規(guī)格為 2 800 mm×700 mm×1 900 mm（長(zhǎng)×寬×高）。 栽培架鋼骨架經(jīng)熱鍍鋅處理后噴塑，使用壽命長(zhǎng)。生產(chǎn)栽培架共4層，人工光源采用紅藍(lán)相間的植物生長(zhǎng)熒光燈。栽培架前部設(shè)置有灌水用的導(dǎo)水槽和管道，每層并排放置育苗盤，根據(jù)育苗盤規(guī)格合理栽培種苗。同時(shí)，每層中間均安裝空氣攪拌風(fēng)扇，以產(chǎn)生均勻水平氣流。閉鎖育苗系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境及營養(yǎng)液循環(huán)采用JP/WSK計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。光源配備采用LED燈和植物生長(zhǎng)熒光燈2種。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為北京市農(nóng)科院蔬菜研究中心培育的羅生3號(hào)生菜（散葉）。

1.3 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)在北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司通州植物工廠閉鎖育苗室內(nèi)進(jìn)行，于2012年4月20日播種，4月28日分苗，5月15日移栽至人工光栽培車間。以每種光源為1個(gè)處理，共設(shè)2個(gè)處理，4次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1個(gè)育苗盤，隨機(jī)區(qū)組排列。首先，篩選出粒大飽滿、無病蟲害、結(jié)構(gòu)完整的生菜種子，育苗使用的穴盤、海綿等器具用0.1%~0.15%的高錳酸鉀液進(jìn)行消毒。采用荷蘭VISSER公司的精密針式氣力播種機(jī)將生菜種子播至200孔海綿材質(zhì)上。其次，將已播好的育苗盤放入恒溫恒濕的催芽室中培養(yǎng)1.5~2 d[5]。最后，待催芽露白后將育苗盤分別置入熒光燈和LED燈光下進(jìn)行生長(zhǎng)試驗(yàn)，每天光照 10 h（7：00~17：00）。本次試驗(yàn)幼苗生長(zhǎng)期的EC均值為1.4 mS/cm，pH值5，溶氧值7.0 mg/L。待幼苗需移栽至人工光車間時(shí)，采用對(duì)角線取樣觀測(cè)法，記錄鮮質(zhì)量、株高、根長(zhǎng)、葉片數(shù)等測(cè)量值，并求取平均值，最后采用極差法對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

表1 不同光照處理對(duì)生菜的影響顯著性分析

圖2 熒光燈光照射下生菜整體生長(zhǎng)情況

圖3 LED燈照射下生菜整體生長(zhǎng)情況

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光源對(duì)生菜鮮質(zhì)量的影響

由表1可知，不同光源條件下，生菜地上部分鮮質(zhì)量有極顯著差異，LED燈光源照射下，生菜鮮質(zhì)量的平均值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熒光燈照射下的。同時(shí)，從圖4~5中也可以看出，相較于熒光燈照射下生長(zhǎng)的生菜，LED燈照射下的生菜葉大、株高且緊密結(jié)實(shí)，說明LED燈光源是培養(yǎng)生菜幼苗的最佳選擇。

2.2 不同光源對(duì)生菜株高的影響

由表1可看出，不同光源對(duì)生菜株高有著不同程度的影響，LED燈照射下的生菜平均株高遠(yuǎn)高于熒光燈照射下的生菜株高，說明LED燈對(duì)生菜株高的生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用。

2.3 不同光源對(duì)生菜根長(zhǎng)的影響

圖4 熒光燈光照射下生菜根上部分

圖5 LED燈光照射下生菜根上部分

圖6 熒光燈光照射下生菜根系部分

圖7 LED燈光照射下生菜根系部分

由表1可以看出，不同光源光照對(duì)生菜根長(zhǎng)有顯著影響。主要是因?yàn)樵陂]鎖育苗室中培養(yǎng)時(shí)，生菜根系一般在苯板下與營養(yǎng)液密切接觸，無法得到充分光照。由圖6~7中也可以看出，LED燈照射下的生菜根系明顯較熒光燈照射下的生菜根系粗壯，這說明LED燈對(duì)生菜根系生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。

2.4 不同光源對(duì)生菜葉片數(shù)的影響

從表1中可以看出，不同光源光照條件下，生菜的葉片數(shù)有明顯差異，LED燈照射下生菜葉片數(shù)顯著多于熒光燈照射下的葉片數(shù)，且差異極顯著，這表明LED燈對(duì)葉片的生長(zhǎng)具有極顯著作用。

3 結(jié)論與討論

已有研究表明，波長(zhǎng)為380~720 nm的光直接影響植物的光合作用，而LED燈的紅光波長(zhǎng)為630 nm，藍(lán)光波長(zhǎng)為460 nm，且該LED燈的紅藍(lán)光比（R/B）為8，其紅光對(duì)作物葉片的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，藍(lán)光對(duì)作物莖的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，符合葉菜類植物生長(zhǎng)。因此，是葉菜類作物生產(chǎn)的最佳光源。

本試驗(yàn)通過對(duì)閉鎖型育苗系統(tǒng)中的不同光源進(jìn)行對(duì)比，得出LED燈能明顯促進(jìn)生菜生長(zhǎng)的結(jié)論。同時(shí)，綜合整個(gè)試驗(yàn)，通過對(duì)生菜鮮質(zhì)量、株高、根長(zhǎng)、葉片數(shù)等進(jìn)行顯著性分析比較，發(fā)現(xiàn)LED光源在鮮質(zhì)量、株高、葉片數(shù)方面極顯著好于熒光燈，說明LED光源在促進(jìn)生菜鮮質(zhì)量、株高、葉片數(shù)等方面具有顯著作用；在根長(zhǎng)方面顯著優(yōu)于熒光燈，說明LED光源在促進(jìn)作物根長(zhǎng)方面具有一定的作用?？梢姡琇ED光源可以作為閉鎖型育苗系統(tǒng)的最佳光源。

植物工廠是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級(jí)階段，代表著未來設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，目前，植物工廠內(nèi)的種植仍處于探索階段，本次試驗(yàn)為植物工廠閉鎖型育苗系統(tǒng)的燈光選擇提供了理論依據(jù)，也為種苗的生長(zhǎng)提供了良好的栽培經(jīng)驗(yàn)。為確保植物工廠內(nèi)作物快速健壯生長(zhǎng)，下一步還需繼續(xù)探索定植后移至人工光栽培車間的各種最佳環(huán)境因素，確保種苗健壯生長(zhǎng)，為我國菜籃子工程的建設(shè)提供強(qiáng)有力的保障。

[1]古在豊樹，全昶厚，大山克己.閉鎖型苗生産システムの開発と利用[J].Shita Report，2000，14：14-19.

[2]辜松.蔬菜工廠化嫁接育苗系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].農(nóng)機(jī)化研究，2005，6（11）：52-54.

[3]侯艷鋒，曲英華.閉鎖型育苗系統(tǒng)的開發(fā)與利用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（23）：7 071-7 072，7 089.

[4]楊其長(zhǎng)，張成波.植物工廠光照和溫度調(diào)控[J].溫室園藝，2005（11）：34-36.

[5]張東旭，張潔，張曉文，等.深液流技術(shù)（DFT）生菜栽培條件探索[J].溫室園藝，2012，5（13）：54-56.