楊立賓，馮玉勝

（1.黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所，哈爾濱150040；2.黑龍江省伊春市湯旺河林業(yè)局，黑龍江伊春153000）

寒地居室型植物工廠葉菜種植模式與示范

楊立賓1，馮玉勝2

（1.黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所，哈爾濱150040；2.黑龍江省伊春市湯旺河林業(yè)局，黑龍江伊春153000）

嚴(yán)寒地區(qū)冬季低溫寡照，自然條件下不能進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，因此要進(jìn)行居室型植物種植研究。本文以伊春市湯旺河區(qū)為例，提出以家庭為單位，建立微型植物工廠或者居室小菜園，進(jìn)行寒地冬季葉菜生產(chǎn)模式示范。

寒地；居室；植物工廠；葉菜；種植

1 引言

按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176的規(guī)定將我國(guó)分為嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)、溫和地區(qū)等五個(gè)氣候區(qū)［1］。寒地多指嚴(yán)寒地區(qū)和寒冷地區(qū)，嚴(yán)寒地區(qū)主要是指東北、內(nèi)蒙古和新疆北部、西藏北部、青海等地區(qū)，累年最冷月平均溫度≤－10℃或日平均≤5℃的天數(shù)，一般在145d以上的地區(qū)。伊春市冬季月平均氣溫－30.9℃～14.7℃，嚴(yán)格意義上說(shuō)伊春地區(qū)屬于我國(guó)氣候區(qū)的嚴(yán)寒地區(qū)。嚴(yán)寒地區(qū)冬季低溫寡照，自然條件下不能進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，其中主要的制約因素是取暖和光照問(wèn)題。

植物工廠是設(shè)施農(nóng)業(yè)也是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，是通過(guò)設(shè)施調(diào)控植物生長(zhǎng)所需的光、溫、水、肥、氣等條件來(lái)實(shí)現(xiàn)周年連續(xù)生長(zhǎng)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)［2］。葉菜水培技術(shù)主要是使植物根系直接與營(yíng)養(yǎng)液接觸的無(wú)土栽培技術(shù)，相比傳統(tǒng)栽培技術(shù)，葉菜水培技術(shù)產(chǎn)量高、無(wú)污染、無(wú)病蟲害，且節(jié)水節(jié)肥。但是其實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，也存在投資比高、操作復(fù)雜、技術(shù)性高等特點(diǎn)，導(dǎo)致其在蔬菜生產(chǎn)中難以推廣和應(yīng)用。因此如何構(gòu)建簡(jiǎn)易且高效的葉菜水培栽培模式，成為現(xiàn)階段研究的重要課題。

2 栽培設(shè)施

在日常生活中，居室型植物工廠的栽培設(shè)施一般放置在具有取暖設(shè)備的東向或南向陽(yáng)臺(tái)，受栽培場(chǎng)地的限制，栽培設(shè)施的尺寸不宜過(guò)大。栽培設(shè)施主要包括栽培架、水槽、燈具、水循環(huán)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

圖1 定值板栽培孔排列Fig.1 Cultivated Pore Arrangement of Fixed Value Plate

每個(gè)獨(dú)立栽培架共4層，其中栽培3層，最底層為營(yíng)養(yǎng)液水槽和控制系統(tǒng)。栽培層每層的長(zhǎng)×寬×高尺寸為125cm×50cm×40cm，每層放置2個(gè)栽培水槽，每個(gè)水槽放置一個(gè)定值板，每個(gè)定值板上種植20株（4株×5列），相間排列（見(jiàn)圖1），種植密度約為67株/m2。補(bǔ)光燈具采用LED光源（參數(shù)見(jiàn)圖2），30 cm處光照強(qiáng)度為150μmol/m2·s。室內(nèi)平均溫度約為25℃，濕度為40%。

圖2 電光源測(cè)試報(bào)告Fig.2 Test Report of Electric Light Source

3 栽培品種與栽培方法

3.1 栽培品種的選擇

蔬菜栽培的品種采用目前在黑龍江市場(chǎng)普遍能夠購(gòu)買到的種子進(jìn)行栽培。其中包括生菜（美國(guó)大速生、奶油生菜、紫葉生菜）、油菜（五月慢、紫鉆油菜）、油麥菜（寬葉香甜油麥菜）、小白菜（黃秧白）、茼蒿（大葉茼蒿）、苦菊（金華苦菊）和雪里蕻。

3.2 栽培方法

家庭式居室型植物工廠按照蔬菜栽培的基本要求進(jìn)行生產(chǎn)，步驟包括催芽、播種、育苗、假植、定值、凈化和采收。

3.2.1 浸種和催芽

浸種采用溫湯浸種（2開(kāi)兌1涼）的方法，將種子放入5倍于種子量的55℃水中浸泡30 min，攪拌水溫至30℃左右，浸泡30 min。

催芽采用紗布包裹常溫催芽的方法。將種子用紗布包好，放在無(wú)油污的容器內(nèi)，置于溫暖處催芽。每天檢查2次，并翻動(dòng)種子，以利于空氣流動(dòng)，并使種子受熱均衡。當(dāng)大部分種子露白時(shí)，停止催芽，準(zhǔn)備播種。

3.2.2 播種

將露白的種子直接抹在海綿塊表面，露白部分朝上，每塊抹上2粒。然后在苗盤中加滿清水，使水浸至海綿體表面。每天給種子表面噴霧2～3次，直至出芽。

3.2.3 假植

出芽后，將小苗移植光照條件下（窗臺(tái)或可陽(yáng)光直射的地方），經(jīng)過(guò)1周的時(shí)間，使其綠化。當(dāng)真葉開(kāi)始顯露時(shí)進(jìn)行間苗，每個(gè)海綿塊上只留1株成長(zhǎng)最茁壯的。

3.2.4 定植

幼苗長(zhǎng)出2片真葉，根尖從海綿塊底部扎出即可定植。把幼苗連同海綿塊從苗盤中撕下，塞入定植孔中即可。使?fàn)I養(yǎng)液開(kāi)始循環(huán)，每天3次，每次60min以上。

3.2.5 凈化和收獲

經(jīng)3周左右的栽培后，將栽培槽中的營(yíng)養(yǎng)液全部倒出，并換成相同體積的清水，繼續(xù)栽培7d，此階段白天關(guān)閉人工燈源，充分利用自然光照射，夜晚打開(kāi)光源，增加照射時(shí)間。栽培采收后，要立刻將葉菜進(jìn)行包裝保鮮，防止水分流失，影響蔬菜品質(zhì)和產(chǎn)量。

4 蔬菜品質(zhì)檢測(cè)

水培蔬菜的營(yíng)養(yǎng)元素中關(guān)乎其品質(zhì)最重要的指標(biāo)是硝酸鹽的含量。水培蔬菜的氮肥選擇一般是硝酸氮，這樣會(huì)導(dǎo)致硝酸鹽的積累過(guò)多，硝酸鹽含量過(guò)高會(huì)對(duì)人身體造成危害。伊春湯旺河的居室菜園采用采收前期處理的方法，來(lái)減少硝酸鹽在蔬菜體內(nèi)存留。處理后的硝酸鹽含量經(jīng)檢測(cè)為1 000mg/kg左右，符合GB 18406-2001規(guī)定的無(wú)公害葉菜類≤3 000mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)［3］。

5 經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

5.1 成本核算

表1 設(shè)備成本Tab.1 Equipment Cost

經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)衡量是居室型植物工廠能否取得成功的關(guān)鍵指標(biāo)。居室型植物工廠的成本構(gòu)成主要分為兩部分：一部分為設(shè)備成本，另一部分為生產(chǎn)運(yùn)行成本。設(shè)備成本主要包括栽培架、補(bǔ)光燈具、水培栽培設(shè)備等（表1）共800元。生產(chǎn)運(yùn)行成本主要包括電費(fèi)、水費(fèi)和各種材料費(fèi)用（包括營(yíng)養(yǎng)液、種子、栽培海綿等，表2）共94.2元。

表2 生產(chǎn)運(yùn)行成本Tab.2 Production Costs

5.2 收入核算

每個(gè)栽培架有3層，每層2塊定值板，每個(gè)定值板種植20株，油麥菜每株平均產(chǎn)量為250g，每年生產(chǎn)7個(gè)月?？偖a(chǎn)量為3×2×20×250=30 000，即30 kg，年產(chǎn)量為210 kg。按照超市當(dāng)季超市葉菜的平均價(jià)格7元/kg計(jì)算，年毛收入為1 470元。

5.3 經(jīng)濟(jì)效益核算

不計(jì)算林區(qū)職工自身人員工資，毛收入與成本核算相比，栽培種植的第1年就可以收回所有投資。第2年，從毛收入中扣除生產(chǎn)運(yùn)行成本，一個(gè)占地1m2的栽培架可獲利810.6元，其經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

6 總結(jié)與展望

我國(guó)植物工廠發(fā)展很快，國(guó)家地方政府進(jìn)行了很多資助和投資，很多科技型企業(yè)已建立數(shù)十家不同規(guī)模的植物工廠。隨著LED技術(shù)的完善和成本的降低，越來(lái)越多不同類型的植物工廠將出現(xiàn)并走近百姓身邊。

［1］武志東.寒冷地區(qū)建筑外墻保溫技術(shù)性能評(píng)價(jià)［D］.西安：西安建筑科技大學(xué)，2005.

［2］楊其長(zhǎng)，魏靈玲，劉文科，等.植物工廠系統(tǒng)與實(shí)踐［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［3］劉文科，楊其長(zhǎng).設(shè)施無(wú)土栽培營(yíng)養(yǎng)液中植物毒性物質(zhì)的去除方法［J］.北方園藝，2010，(16)：69-70.

Planting Patterns and Demonstration of IndoorLeaf Vegetables Plant Factories inCold Areas

YANGLi-bin1，F(xiàn)ENGYu-sheng2
(1.Institute ofNatral Resources&EcologyofHAS，Harbin 1500040,China;
2.HeilongjiangYichunTangwanghe ForestryBurea，Yichun 153000,China)

It'simpossible for the extreme cold area to program agriculture production under the natural situation in winter.With YichunTangwanghe District for example，put forward build mini-plant factiories or indoor small gardens in order to carry out planting patterns and demonstration ofleafvegetables by takingthe family as a unit.

cold areas，indoor，plant factories，leafvegetables，plant

S731.2

A

1674-8646（2015）10-0024-03

2015-07-29

寒地LED植物照明與智能化控制系統(tǒng)研發(fā)（2013G0780）；寒地微型植物工廠葉菜水培技術(shù)研究（G2014-10）

楊立賓（1981-），男，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，博士，副研究員，主要從事植物資源學(xué)研究。