自然光型植物工厂叶菜高效无土栽培技术
随着现代植物工厂的发展，各种无土栽培新技术在植物工厂中得到应用。在充分利用自然光的基础上，通过将现有温室改造为半密闭式自然光型植物工厂，结合营养液温度管理调控技术，以人工光育苗+自然光栽培的方式生产叶菜，可实现叶菜高效、优质、安全、规模化生产和周年连续供应，是一种生产计划性强、单位面积产量高、劳动强度低、资源利用率高的叶菜栽培技术。
中国是叶菜类蔬菜的生产和消费大国。据统计，叶菜类蔬菜产量已占中国蔬菜生产总产量的30%~40%，有些地区的叶菜产量比例更高。作为速生类蔬菜，叶菜具有生长速度快、周期短、肥水管理方便等特点。近些年来，由于在设施栽培过程中过量的施肥及用药，叶菜硝酸盐累积和农药残留问题凸显，加之生产劳动力数量不足和老龄化问题，已经成为制约叶菜类蔬菜生产发展的主要因素。因此提高蔬菜生产的组织化程度和生产效益，保障叶菜类蔬菜供应的质量安全和生产的可持续发展，迫切要求叶菜类蔬菜的高效、优质、安全、规模化的高效栽培技术。
植物工厂栽培具有安全高效、自动化程度高、生产计划性强、单位面积产量高等特点，是未来设施园艺重要的发展方向之一。自然光利用型植物工厂是指在半封闭的温室环境下，利用太阳光或者短期人工补光进行植物工厂化生产的方式。通过将现有温室改造为半密闭式自然光型叶菜植物工厂，结合人工光型工厂化育苗、自然光栽培与营养液温度调控等生产技术，可有效提高生产效率，实现设施叶菜的集约化、产业化、标准化生产。
设施概况
生产温室位于江苏常熟国家农业科技园区内，由2400m2文洛型玻璃温室改造而成。温室自身配备内外遮阳、内保温、湿帘、风机等环境控制系统。园区在现有基础上对温室进行升级改造，通过增加风淋消毒室、人工光型密闭式育苗箱、平滑式移动栽培架、营养液温度调控及管理系统，设计建成了半密闭式自然光型叶菜植物工厂（图1）。
栽培管理
育苗
◎品种选择
依据本地气候特点及市场需求，兼顾考虑其品质、产量、抗逆性等特性，园区叶菜栽培种类主要包括小青菜、菠菜、水菜、生菜、小松菜、叶用甜菜等。在种子的选择上采取国内、外搭配及早、中、晚熟品种搭配。以小青菜为例，日本'姬八仙’，国产'苏州青’等品种都是较好的选择。
◎播种育苗
采用基质穴盘育苗，包括基质装填、压穴、播种、覆土、浇水、催芽处理等流程。采用育苗专用基质进行穴盘（288柱状孔，泡沫制）装填，基质装填完成后刮去表面多余基质，压穴后放入托盘准备播种。可使用播种板或者手动播种，将种子直接拨入穴盘孔。播种粒数根据叶菜种类及生产季节决定，株型较大的生菜、小青菜等每穴播1粒，株型较小的菠菜、小松菜等可每穴播5~6粒，播种深度7mm左右，便于种子生根。播种完成，覆盖基质进行平整后，喷淋浇水，每个穴盘水量约800mL。随后将托盘放入育苗箱，银膜覆盖，20℃条件下黑暗催芽处理。
◎苗期管理
种子发芽出苗后应将托盘摆放到育苗箱（图2）的育苗架上，采用人工光型密闭式育苗箱进行育苗。设置每日光照时间12h（9:00~21:00），黑暗时间12h（21:00~次日9:00）；温度白天设置为22℃，夜间设置为19℃；CO2浓度设定为1000umol/mol；营养液（日本三菱集团叶菜营养液配方）浓度设为EC1.5mS/cm，每日自动浇水1次，每次10min，采取潮汐式灌溉的方式使基质充分吸水，浇水时间与光照开始时间同步。育苗期间，注意定期查看幼苗情况。一般发芽后8~14天左右即可成苗。
栽培
◎苗床准备
叶菜幼苗长到2叶1心时，可以定植（图3）。定植前需完成栽培床清洗、铺无纺布、营养液配制及定植板的铺设等准备工作。采用消毒液对栽培床进行清洗，然后将无纺布均匀铺设在栽培床的银膜上，保证营养液流过时无气泡产生，最后进行定植板的铺设，依据植株种类及大小选择合适的定植板。准备工作就绪后准备定植。
◎定植定植
应选取阴天早上或者晴天傍晚进行，以防止幼苗萎蔫，缓苗迟缓。定植当天，需要在浇水前将育苗箱里的幼苗移出，定植时，先用顶根板将幼苗根部顶起，后将幼苗移植到定植孔。定植完成后，开启营养液循环，缓苗期2~3天应避免阳光直射，定期检查存活情况，及时查漏补缺。
营养液管理（图4）的关键在于EC和pH的管理，应根据生长季节及生长时期适时调节营养液浓度进行调节，以生菜为例，生长前期EC以2.0mS/cm较为适宜，进入结球期后以2.0~2.5mS/cm为宜。整个生产季节营养液pH应保持为5.5~6.5，当营养液pH>7时可采用稀HNO3溶液加以调整，当pH过低时可用0.5%~1.0%的NaOH溶液进行调整，生产过程中，应定期对营养液颜色、养分含量及酸碱度进行测量，及时调整。
肥水管理
叶菜类蔬菜根系较浅，在栽培过程中，选用营养液膜法（NFT）栽培模式，采用不间断循环式供液的方法对根部进行供液，每床（18.0m×1.2m）供液量为9L/min。根据实际生产需要，将设施区域分成若干相对独立的种植单元，其中每个单元配备单独子液罐，子液罐与营养液控制系统中的母液罐相连，可实现单元内部多条栽培床营养液的自动供给及精确管理。单元内营养液循环系统主要由子液罐、水泵、管道、阀门等组成。营养液循环过程为子液罐→水泵→管道→阀门→栽培床→排液口→子液罐。每个单元内的营养液浓度及叶菜生长阶段可保持一致，多单元种植区域的划分一方面可以根据不同叶菜品种选择不同的营养液，提高栽培品种的多样性，另一方面也可实现营养液的有效隔离，防止病菌大面积扩散。营养液配方可依据叶菜种类的不同进行选择。
环境管理
叶菜生长适宜温度在15~25℃，适宜昼夜温差大、夜间温度低的环境（图5）。白天温度保持在20~25℃，夜间温度保持在10~15℃，应结合温室内部天窗、遮阳、湿帘风机、保温幕、加温机等环境控制设备对室温进行控制，环境温度超过25℃时应通风降温。夏季最高气温应控制在40℃以下，冬季最低气温应控制在5℃以上。
此外，为促进根系养分吸收及生长发育，发挥生产潜力，实现高效栽培，在每个栽培单元的营养液罐中配备了营养液温度控制系统。该系统采用冷热水循环温控技术，在罐内配备单独冷热水循环热交换盘管，借助燃气热水锅炉或冷水空调机组对盘管内部循环水进行加热或制冷。通过冷热水温度、流量和流速的设定，营养液温度控制在植物根区适宜的温度范围内。营养液温度控制在18~22℃为宜，夏季应在25℃以下，冬季应保持在13℃以上。叶菜较喜冷凉气候，夏秋季节中午光照较为强烈时，应采取适当避光措施；冬季或连续阴雨天光照不足时，可采取人工补光措施。由于温室设施的密闭性，容易造成CO2的缺乏，影响光合作用，进而影响产量，因此应定时通风，加强气体流通，必要时可适当补充CO2，提高生产效益。
病虫害防治
叶菜生长速度快，生产周期较短，病虫害发生相对较少，应秉持“预防为主、综合防治”的原则，采用隔离、物理防治等方式的配合，以达到安全生产的目的。温室环境应做到密闭，对侧窗，天窗处遮盖防虫网，在温室入口处设置风淋消毒室，对所有进出温室人员进行风淋，避免将病菌及虫卵带入室内。常见虫害有菜青虫、小菜蛾、蚜虫等，可通过温室内部悬挂黄色粘虫板及灭虫灯诱杀等物理方式进行防治。常见病害主要有枯萎病，软腐病、霜霉病等，应以预防为主，控制好室内温、湿度，一旦发现病害，及时处理病株。局部发病时，可去除病株，继续种植，若种植单元内栽培床出现大面积发病，应立即停止种植，将植株全部移出室外，对栽培床及营养液罐进行消毒处理（将600mL浓度为6%的次氯酸钠倒入营养液罐中，经200L清水稀释后进行循环消毒处理），同时对整个温室进行烟熏消毒。平时要对温室内部及时清扫，保持整洁，杜绝病菌滋生。
采收
叶菜的采收应适时，应根据不同生产季节及叶菜品种进行采收（图6）。冬春季菠菜、小松菜等叶菜采收期在定植后28~35天左右，小青菜、生菜在40~45天左右；夏季，菠菜、小松菜采收期在定植后15~18天左右，小青菜、生菜在28~30天左右即可收获。采收应尽量选在早晨，避免高温，采收前，若是整个单元采收，需提前一到两天将营养液子液罐中供液阀门关闭，便于子液罐内剩余养分充分利用。采收前需关闭子液罐给液阀门。采收时从定植板上一手将植株板上部扶住，另一手持剪刀将根部剪除，将收获的叶菜整齐放置在周转箱中。为保证新鲜度，延长保存时间，也可带活根采收、销售。另外，将采收后的叶菜称重后在5~8℃条件下预冷5~6h可延长新鲜期。
采收结束应进行栽培床的残根处理、清洗、消毒，以及下一茬的准备工作。首先，将定植板取下进行清洗，对栽培床上的根部进行清理，可从栽培床一头向另一头将根系慢慢卷起，完成后移出室外。将无纺布取下、用次氯酸钠浸泡清洗消毒后晾干备用，清洗栽培床。往子液罐中导入次氯酸钠消毒液，打开循环水泵与阀门，对管道及栽培床进行循环式消毒，消毒液循环时间需保持2h以上。清洗除菌完毕后，将营养液罐及管道内的废水外排到室外，然后加水，再次循环1h。完成后配置新的营养液，铺设新的无纺布，无纺布下不能有气泡，放置新的定植板，准备下一茬的种植。在每一茬口种植前要做好对所有相关资材的消毒清理工作。
栽培茬口安排
应根据叶菜品种、生产季节以及市场需求状况合理安排种植茬口。以小青菜为例，每年可实现8~10茬的种植与采收（表1）。目前，园区17m2的人工光育苗箱配合2400m2的温室栽培床，主要栽培品种包括小青菜、菠菜、水菜、生菜、小松菜等，全年可培育优质菠菜种苗150万株或生菜种苗80万株，可栽培叶菜13~19茬，叶菜年产量可达5万kg以上，该高效栽培技术的实施可有效推动叶菜育苗集约化、工厂化，实现设施叶菜生产的绿色标准化。
作者：魏斌、毕研飞、唐政辉、孙昊、钱晗（江苏常熟国家农业科技园区管理委员会）；殷峰（常熟市农业科技发展有限公司）；孟颖（南农大(常熟)新农村发展研究院有限公司）
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