【摘要】為降低葉菜生產勞動強度，提高溫室單位面積使用效率和產品質量安全，江蘇常熟國家農業科技園區結合區域環境特點、市場實際需要和生產技術要求，通過與科研院校和企業進行產學研合作，重點對國內外近年溫室發展領域的最新技術成果進行引進消化集成，包括人工光型密閉式工廠化育苗、平滑式移動栽培、營養液溫度調控、營養液模塊化管理和蔬菜品質調控等技術，總結出1套溫室葉菜高產、優質栽培模式及配套栽培技術。
目前葉菜設施栽培模式主要包括塑料大棚和人工光利用型溫室（或人工光利用型植物工廠）。塑料大棚是在半封閉的溫室環境下，利用太陽光或者短期人工補光進行植物工廠化生產的方式，室內環境調控能力不足，制約了工廠化優質高效育苗，很難實現週年連續生產。人工光利用型溫室（或人工光利用型植物工廠）則是在完全密閉的環境下采用人工光源與營養液栽培技術進行植物工廠化生產的方式，初期投入大、運行成本高，制約了其規模化推廣應用。
為降低溫室投資運行成本和生產勞動強度，充分提高溫室單位面積使用效率和產品質量安全，江蘇常熟國家農業科技園區結合區域環境特點、市場實際需要和生產技術要求，通過與江蘇省農業科學院、南京農業大學、無錫菱陽生態農業設施科技有限公司、常熟市農業科技發展有限公司和常熟市佳盛農業科技發展有限公司等科研院校和企業進行產學研合作，整合人才、技術、品種和產業優勢，重點對國內外近年溫室發展領域的最新技術成果進行引進消化集成，包括人工光型密閉式工廠化育苗、平滑式移動栽培、營養液溫度調控、營養液模塊化管理和蔬菜品質調控等技術，總結出1套“人工光育苗系統+自然光栽培系統”的葉菜高產、優質栽培模式及配套栽培技術（圖1~2）。
人工光型密閉式工廠化育苗系統
針對目前國內蔬菜育苗設施簡陋、防寒保溫性差、育苗技術水平較低、幼苗管理費工費時、病蟲害防治不足等弊端，引進了人工光型密閉式工廠化育苗系統（圖3），精確調控育苗過程中的光照、溫度和溼度等環境因子，提高育苗質量，實現週年連續集約化育苗，縮短生產週期。
以絕熱壁板為主要材質的育苗箱可以將系統內外的物質和熱能的交換控制在最小限度範圍內，降低環境因子調控的能源消耗。利用PLC控制理論及空調機組對育苗系統內的光照、溫度、相對溼度、CO2濃度等環境因子進行自動控制和調節。根據不同作物幼苗各自的生長習性，調控出適宜幼苗發育的最佳環境。系統內採用多層栽培架，提高育苗室空間的利用率。
優質的種苗是設施植物生長髮育和產量品質形成的必要前提，目前荷蘭和日本等發達國家已普遍採用人工光型密閉式工廠化育苗系統。與塑料大棚育苗系統相比，密閉式工廠化育苗系統具有顯著優點：①系統封閉性極好，換氣次數少，將系統內外的物質（水蒸氣、CO2等）和熱能的交換降低到最小限度，降低用於環境調控的能耗；②營養液使用循環供液系統，沒有多餘的營養液向外排出，清潔環保；③種子發芽率高、出苗整齊、葉片肥厚、莖杆茁壯、根系發達、抗逆性強，有助於提高後期作物品質；④採用多層立體培養架，提高空間利用率；⑤可以高精確調控育苗過程中的光照、溫度和溼度等環境因子，實現週年連續育苗，縮短生產週期；⑥勞動強度低，幼苗管理方便，可以顯著降低人工成本。
茬口安排
採用人工光型密閉式育苗系統，可顯著縮短葉菜的育苗週期，提高生產的計劃性，可根據市場需求，進行連續多茬栽培。以菠菜和生菜為例，菠菜育苗週期在6~8天，1年可種植19茬左右；生菜育苗週期在14~16天，1年可種植13茬左右。
自然光栽培系統
採用營養液膜技術（NFT），葉菜被種植在1~2cm深的不停循環流動的淺層營養液中。在塑料大棚生產管理的基礎上集成應用了平滑式移動栽培、營養液溫度調控、營養液模塊化管理和蔬菜品質調控等技術，顯著提高了溫室自然光栽培系統的生產效率。
平滑式移動栽培技術
移動栽培苗床（圖4）既方便葉菜的生產作業，又可以充分利用溫室空間。苗床的邊框採用優質的熱鍍鋅鋁合金支架和管架，能夠在溫室的高溫高溼環境中長期使用。苗床可以藉助螺栓進行高度（0~10cm）調節，而且具有防翻限位裝置。任意兩個苗床間可產生0.5m左右的作業通道，溫室土地利用率可以提高30%以上。
營養液溫度調控和模塊化管理技術
營養液溫度是影響水培植物根系吸收養分的重要環境因素，對植物的水分代謝、礦物質吸收、激素代謝、生長髮育以及光合作用等具有顯著影響。把營養液溫度控制在植物根區適宜的溫度範圍內，對於發揮栽培植物的生產潛力，實現高效栽培，有著十分重要的作用。水培營養液若不採取控溫措施，夏季因氣溫升高會引起營養液液溫的升高，最高時可達30℃以上，高溫將顯著降低營養液中溶解氧的含量，同時增強根系的呼吸作用，加速根系老化；冬季根區溫度偏低，植物的淨同化速率降低，抑制植株的生長髮育。
目前，在塑料大棚生產中，夏季降低營養液溫度的措施主要有利用地下水、向營養液中加冰袋、機械壓縮式製冷。但是，採用地下水,需要有充足的地下水源,並易於造成水資源的浪費；向營養液中添加冰袋的方法，即費時又費力，而且效果不好；機械壓縮式製冷不易滿足植物工廠栽培生產的需要。在冬季，則主要採用電加熱直接加熱營養液或把電熱絲鋪於栽培槽下提高根部溫度。但通過在營養液罐內直接用電熱管加溫,經過一段時間的加熱後，加熱棒的表面會出現Ca2+、Mg2+離子的結垢,從而影響營養液的成分穩定，另外能源消耗較大，增加了設施生產的運行成本。
該模式採用冷熱水循環溫控技術（圖5），種植區域每個栽培單元採用獨立的子液罐，罐內配備單獨的冷熱水循環控溫盤管，藉助燃氣熱水鍋爐或冷水機組對盤管內部循環水進行加熱或製冷。通過冷熱水溫度、流量和流速的設定，使得營養液溫度保持在根區適宜的溫度範圍內，可以在降低能源消耗的基礎上，實現營養液的溫度調控，充分發揮栽培品種的生產潛力，提高溫室栽培的經濟效益。另外根據生產需要，把設施區域分成若干個相對獨立的種植單元，應用營養液模塊化管理技術對每個單元進行營養液成分和濃度的精確管理。一方面可以根據不同蔬菜品種選擇不同的營養液，提高栽培品種的多樣性，有利於計劃生產，另一方面也可以有效地防止病菌的擴散。
蔬菜品質調控技術
在蔬菜收穫前2~4天，將營養液替換成無氮營養液、清水或含有一定量滲調離子的水溶液，通過處理達到降低水培蔬菜硝酸鹽含量，提高營養品質的目的。另外，針對病蟲源進入設施的主要途徑，制定減少病蟲源攜帶進入的操作規程，減少病蟲源進入風險，結合綠色防控技術的利用，形成高效的病蟲害防控體系，提高蔬菜產品的安全性。
經濟效益
以江蘇常熟國家農業科技園區為例（17m2的人工光育苗系統配套2400m2的玻璃溫室栽培系統），1年可育優質菠菜種苗150萬株或生菜種苗80萬株左右，與塑料大棚育苗相比，單位土地的利用效率可提高20倍以上。葉菜年產量達5萬kg以上，單位面積產量提高50%以上，節約勞動成本70%以上，經濟效益提高3倍以上。
社會效益
該栽培模式是以現有溫室為基礎，建立結合密閉式育苗系統的自然光型植物工廠，一方面有助於解決現有溫室利用率較低的問題，提高溫室利用率，另一方面也有助於降低葉菜生產勞動強度、減少能源消耗、提高葉菜品質安全，促進葉菜育苗技術進步，推動葉菜育苗集約化、產業化，實現設施葉菜的綠色標準化生產，提升葉菜產業競爭力，實現農業增產，農民增收。
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