植物工厂生菜根际通风对冠层和根际环境影响

李 琨 ，邹志荣

（1. 西北农林科技大学园艺学院，农业部西北设施园艺工程重点实验室，杨凌 712100；2. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081）

0 引 言

人工光植物工厂（PFAL，plant factory with artificial lights）是一种通过对设施内温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境要素进行高精度自动控制，实现作物周年连续生产的高效农业系统[1]。经过多年研究，已经建立了一套以光/暗期变温控制为主的温度控制策略，辅以不间断的强制通风，使适宜温湿度及 CO2浓度的气体与内部空气进行交换，并在植物冠层上方保持一定的横向气流，使植物工厂内部各环境参数分布均匀，促进植物生长发育[2]。这一成熟的环境控制体系在密闭式人工栽培系统中得到了广泛的应用[3-7]。

然而，该传统通风调温方式很难使植物工厂内部各处形成均匀一致的气流场，随之而来的是温度场、湿度场和浓度场的不均匀。有研究表明，在规格为 3.47 m×4.35 m× 2.97 m 的人工光植物工厂中环境参数即存在较大差异，不同工况下不同高度处温差能够达到 0.4～2.7 ℃，流速差异可达0.963～1.408 m/s[8]。随着植物工厂规模逐步扩大，传统通风调温模式下不同区域环境差异进一步凸显，难以满足高品质蔬菜的生产环境需求。

研究表明，调高通风系统功率，增加叶面冠层气流速度可在一定程度上改善气流分布，促进植物光合作用。Thongbai等[9]将设施内的风速从不到0.5 m/s提高到1 m/s，使番茄幼苗的光合速率提高了1.6倍。Kitaya等[10]将风速从0.1 m/s增加到0.4 m/s，番茄叶片光合速率增加了1.3倍。在黄瓜幼苗光合与蒸腾速率试验中，当风速从0.005 m/s增加到0.8 m/s，光合速率增加1.7倍，蒸腾速率提高2.1倍[11]。……