李 雪，王 崢，張文嬙，熊 清，李 蔚，孫朝華*

（1.京東方后稷科技(北京）有限公司，北京 100144；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市研究所，成都 610200；3.北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 100029）

芝麻菜（Eruca sativaMill.），別名紫花芥、蕓芥，又稱臭菜、火箭生菜，是十字花科芝麻菜屬的一年生草本植物。原產(chǎn)于歐洲，在非洲西北部、亞洲西部及北部等均有分布。中國主要分布在四川、甘肅、河北、山西、新疆等地[1]。因其全株具有很濃烈的芝麻香味、且營養(yǎng)價值較高，受到了消費者的廣泛關(guān)注和喜愛。芝麻菜的可食用部分一般為柔嫩的莖葉，可以用作炒食、煮湯、涼拌等，在餐廳里一般用來制作沙拉，經(jīng)常食用不僅可以降低膽固醇，還可以提高機體的免疫力，具有較高的營養(yǎng)價值[2]。近年來，芝麻菜主要銷往凈菜加工企業(yè)，通過再加工之后銷往商超和西餐店等。

目前，芝麻菜的栽培方式主要以露地栽培為主，每年可采收2～3茬，平均年產(chǎn)量可達(dá)到9 kg/m2[2]。而在實際的生產(chǎn)過程中，芝麻菜普遍存在著不合理施肥、灌水過量、病蟲害多、雜草難以控制、易抽薹開花、采收耗費人工等諸多問題。上述問題還會影響到后續(xù)凈菜加工環(huán)節(jié)，二次挑選芝麻菜中的不合格葉片需要耗費大量的人工成本，且效率較低。

水培芝麻菜一般采用淺液流水培技術(shù)（Nutrient film technique，NFT），其根墊底接觸無土栽培淺液流吸收水分和養(yǎng)分，上部暴露在空氣中吸氧，較好地解決了根系吸水與吸氧的矛盾。目前，位于北京市大興區(qū)的裕農(nóng)AIoT智聯(lián)植物工廠，已采用NFT模式水培芝麻菜，并實現(xiàn)周年生產(chǎn)。每年能生產(chǎn)12茬，每茬生長周期約為22～40天，平均年產(chǎn)量為29 kg/m2，是露地栽培的3倍左右。伴隨著無土栽培技術(shù)的快速發(fā)展，在工廠化水培種植過程中，可通過環(huán)境調(diào)控，提高水肥利用率、避免病蟲害的發(fā)生和芝麻菜的抽薹開花，同時工廠化標(biāo)準(zhǔn)種植還能避免雜草的混入，運用自動采收機割取葉片，可大大提升采收效率。本文系統(tǒng)總結(jié)了NFT水培芝麻菜各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)及管理方法，為推廣芝麻菜水培技術(shù)提供參考。

溫室結(jié)構(gòu)及設(shè)施配套

溫室位于北京市大興區(qū)長子營鎮(zhèn)北京市裕農(nóng)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品種植有限公司，占地面積2073.6 m2，栽培面積約1593.9 m2。智能溫室采用京東方后稷科技（北京）有限公司的技術(shù)，配備了全套環(huán)境控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、水肥一體化系統(tǒng)、人工光育苗設(shè)備、營養(yǎng)液溫度控制設(shè)備以及過濾消毒設(shè)備，并結(jié)合了京東方后稷科技（北京）有限公司自主研發(fā)的Agriculture Intelligence PaaS（AIPaaS）應(yīng)用系統(tǒng)（圖1），能夠?qū)崿F(xiàn)種植+運營+數(shù)據(jù)+溯源等多環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)控制，有效管理芝麻菜生產(chǎn)過程中的種植、農(nóng)事、巡檢、植保、采收和產(chǎn)量預(yù)測等環(huán)節(jié)。

圖1 北京裕農(nóng)基地溫室大棚和AIPaaS應(yīng)用系統(tǒng)

NFT水培設(shè)施主要包括栽培苗床、貯液池、營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)等。栽培苗床采用鋁合金床架式，距地面0.8 m，長22.5 m，寬1.3 m，高15 cm，液深0.5～1.0 cm；種植槽采用覆蓋PE銀灰色防滲膜的EPS固定板，并在上方鋪設(shè)一層無紡布，種植槽上覆蓋漂浮板，板上有栽植孔，待育好的苗插入栽植孔中時，便于植株固定在育苗板上，且根系可以有效地與營養(yǎng)液面接觸(圖2）[3]，營養(yǎng)液通過系統(tǒng)自動循環(huán)。

圖2 淺液流栽培芝麻菜

栽培技術(shù)

試驗材料

芝麻菜種子的選擇，可根據(jù)實際生產(chǎn)情況選擇生長周期短、抗逆性強、抽薹晚、抗病蟲害、適應(yīng)性廣、外型美觀且品質(zhì)較佳等特性的高產(chǎn)品種，本試驗播種北京鼎豐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司的“細(xì)葉火箭菜”。

播種及育苗

芝麻菜是一種半耐寒性的蔬菜，適宜生長的溫度范圍為18～22℃，在8～10℃亦可生長[4]，傳統(tǒng)露地芝麻菜播種時間在4～6月和8～10月。在植物工廠中，通過智能環(huán)境系統(tǒng)控制，溫度可常年穩(wěn)定在15～28℃，因此芝麻菜可以實現(xiàn)周年生產(chǎn)。

水培育苗支撐物使用具有良好保水保肥能力、透氣性好、緩沖能力強的專用育苗海綿，可分割成小塊，且每小塊都有小孔，能夠給種子萌發(fā)和幼苗根系固定提供適宜的生長環(huán)境(圖3)。在播種時，將整塊海綿浸濕并將空氣擠壓出去，隨后放入底部有細(xì)孔、易滲透、保濕并且便于操作的平底育苗盤中，加清水至水位沒過海綿底部0.5 cm，再進(jìn)行手工播種或機械播種，完成之后移至育苗室。每個海綿孔的播種量為3～5粒，采用自制播種工具進(jìn)行播種。

圖3 芝麻菜育苗專用海綿

育苗期管理

芝麻菜播種完成后，轉(zhuǎn)移至育苗室，育苗室溫度應(yīng)控制在19℃左右，且空氣相對濕度應(yīng)保持在60%左右。從播種到萌發(fā)一般需要2天左右，在種子萌發(fā)3天后，即幼苗長至約1 cm高時轉(zhuǎn)至全人工光育苗環(huán)境下，人工光源采用LED光源，自動水循環(huán)供液、新風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)等確保育苗海綿保持濕潤，葉面保持良好通風(fēng)。

定植

當(dāng)幼苗長至3～4片真葉并充分展開時，即兩片真葉平展直徑為0.5～0.8 cm開始定植。定植時將幼苗連同海綿一起放入定植板（長×寬=79.5 cm×59.6 cm，56孔）的定植孔中，保證根部可以充分接觸到營養(yǎng)液。因此時芝麻菜幼苗的根系比較脆弱，所以定植需要小心操作，避免根系受傷影響移栽成活率。

生長期管理

溫度管理

芝麻菜白天生長溫度控制在15～26℃，夜間溫度控制在8～18℃。陰天較晴天溫度低2～3℃，保證晝夜溫差6～10℃。陰天較晴天溫度低2～3℃，保證晝夜溫差6～10℃。

夏季白天可利用風(fēng)機、濕簾和遮陽網(wǎng)進(jìn)行降溫，夜間可利用風(fēng)機和天窗進(jìn)行降溫。冬季可利用加溫設(shè)備和保溫設(shè)施調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。春秋季可通過天窗、風(fēng)機和側(cè)窗調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，中午短時間高溫可通過適當(dāng)遮陽進(jìn)行降溫。

濕度管理

生長區(qū)域相對濕度控制在70%～80%。夏季可通過地面灑水或開啟濕簾增加濕度，冬季可通過開啟地源熱泵或適當(dāng)開啟頂窗降低濕度。

光照管理

水培芝麻菜的最適光照強度為285 μmol/m2/s左右，當(dāng)溫室的光照強度高于這個值時，需要開啟內(nèi)外遮陽降低光強，當(dāng)溫室的光照強度低于這個值時，需要通過補光裝置增加光照強度。補光裝置的光合有效光量子密度控制在100～300 μmol/m2/s。

營養(yǎng)液管理

水培芝麻菜生長所采用的營養(yǎng)液配方為京東方后稷專用營養(yǎng)液配方，是依據(jù)基地水質(zhì)以及芝麻菜生長的營養(yǎng)需求，以日本山崎（生菜）配方為基礎(chǔ)經(jīng)過長時間生產(chǎn)檢驗而后改良形成的芝麻菜專用營養(yǎng)液配方。營養(yǎng)液的大量元素配方見表1，主要中微量元素配方見表2。

表1 營養(yǎng)液大量元素含量

表2 營養(yǎng)液微量元素通用配方

在種植過程中，要及時對營養(yǎng)液EC和pH進(jìn)行調(diào)控。在芝麻菜育苗期，營養(yǎng)液EC控制在1.5 mS/cm左右；定植之后，EC 控制在2.1～2.7 mS/cm，采收前3～5天，EC可以降至1.8～2.0 mS/cm，以降低葉片中的硝酸鹽含量。水培芝麻菜生長的最適 pH范圍為6.5～6.8，當(dāng)pH＞6.5 時，用磷酸進(jìn)行調(diào)整，當(dāng) pH＜5.5 時，用 KOH 溶液進(jìn)行調(diào)整。

營養(yǎng)液液溫控制在22℃左右，最適溫度為18～22℃。冬季控制在10～18℃，最適溫度為10～15℃。夏季控制在20～25℃，最適溫度為21～23℃。采用NFT模式，根系可以長時間暴露在空氣中，保證芝麻菜的正常生長。營養(yǎng)液白天供液頻率為10 min1次，夜間供液頻率為20 min1次。

病蟲害防治

水培芝麻菜的病蟲害防治，遵循“預(yù)防為主、綜合防治”的原則，以物理防治為基礎(chǔ)，生物防治為核心。在溫室天窗處設(shè)置防蟲網(wǎng)，在溫室內(nèi)懸掛黃、藍(lán)板。黃板可誘殺蚜蟲、白粉虱、斑潛蠅，藍(lán)板可誘殺薊馬等[5]。為了保證生產(chǎn)出具有安全無公害品質(zhì)芝麻菜，在芝麻菜生長過程中，一般避免使用化學(xué)農(nóng)藥，如遇較為嚴(yán)重的病蟲害，可以采用表3中的方法控制病蟲害。

表3 芝麻菜的主要病蟲害防治方法

水培芝麻菜栽培常見問題及對策

夏季開花

（1）光照

當(dāng)光周期超過12 h，在一定的范圍內(nèi)，隨著光照時間的增加，花芽分化和抽薹發(fā)育的表現(xiàn)就越明顯。隨著光照強度增強，芝麻菜的花芽分化量也會增加。

（2）養(yǎng)分

氮磷鉀等元素的過量積累及相應(yīng)比例變化也會影響花芽分化。當(dāng)芝麻菜吸收充足的氮元素時，其花芽分化會加快且花的數(shù)量會明顯增加。而磷元素和鈣元素的增加同樣也會促進(jìn)芝麻菜的花芽分化。EC的高低同樣會影響植物的花芽分化和開花。夏季EC較高，容易引發(fā)干旱，導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，加速芝麻菜開花抽薹。

表4 水培芝麻菜外觀及品質(zhì)指標(biāo)測定

（3）春化時間

春化處理的時間對花芽分化、抽薹、開花也有促進(jìn)作用。一般來說，芝麻菜種子的萌動或者是幼苗，在0～5℃以下經(jīng)過5～10天會通過春化階段，春化時間越久，越容易誘導(dǎo)花芽分化，同時芝麻菜溫度超過適宜溫度后，隨著溫度的提高以及日照時間的增長，會提前抽薹。夏季時，需及時打開遮陽，降低溫室內(nèi)部光強，控制早晚溫差。合理優(yōu)化營養(yǎng)液中的大量元素的比例，特別是在夏季要加強對營養(yǎng)液EC的管理調(diào)控。

葉片發(fā)黃

缺乏鈣、鐵、硼等微量元素或夏季溫度偏高易引起葉片發(fā)黃。優(yōu)化改進(jìn)營養(yǎng)液配方，及時在營養(yǎng)液中補充對應(yīng)的微肥或在植株葉片表面噴打適量的微肥。同時在夏季，溫室需及時通風(fēng)、開濕簾與遮陽。

葉片發(fā)紫

在育苗定植初期，芝麻菜的根系并不發(fā)達(dá)，植株不容易吸收磷元素，造成植株缺磷。定植后，噴施磷酸二氫鉀的葉面肥。

水培芝麻菜的生長動態(tài)和品質(zhì)

采用NFT模式水培芝麻菜，周年的產(chǎn)量比露地栽培高。本文選取了北京裕農(nóng)基地智能溫室芝麻菜進(jìn)行外觀指標(biāo)的記錄和品質(zhì)指標(biāo)的測定。其中水培芝麻菜的單株鮮重和有效葉片數(shù)為露地栽培的2倍，定植后采收周期可比露地栽培縮短44%。檢測水培芝麻菜品質(zhì)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)維生素含量高達(dá)18 mg/g，目前露地栽培的葉綠素a、葉綠素b、可溶性糖、維生素含量未見報道。

采收

水培芝麻菜定植后22～45天可進(jìn)行采收，采收標(biāo)準(zhǔn)為的單株重量不低于15～20 g。采收時，要清除老葉、黃葉，據(jù)定植板上20～25 cm切取上半部分，整齊地擺放于采收筐內(nèi)或塑料包裝袋中。如圖4所示，采收的合格成菜，葉片在13～15 cm以上，沒有硬梗，要求葉色嫩綠、株型良好、大小一致，未徒長、未抽薹、未焦邊爛葉及無病蟲害。

圖4 芝麻菜采收標(biāo)準(zhǔn)圖