兩種水培大麥苗方法的可行性與產(chǎn)量比較＊

劉 康，季一鳴，張樣平（上海綠立方農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，上海 201210）

大麥苗一般是指大麥抽穗前，高8～17 cm 的幼株，可加工為食品，也可直接做為一種優(yōu)質(zhì)的青綠飼料[1]。青綠飼料指含水量60% 或以上的新鮮植物，一般應(yīng)用于草食動物的飼養(yǎng)，例如羊、馬、牛等。大麥苗可使用土培法和水培法進行生產(chǎn)[2]。水培法的一般流程是在大小合適的淺盤內(nèi)均勻鋪上經(jīng)過浸種的大麥種子，在溫濕度適宜的環(huán)境下，2～4 天后即可生根發(fā)芽，經(jīng)過6～9 天后，盤上可見綠色芽苗，盤內(nèi)種子萌發(fā)的根部互相纏繞，形成一塊地毯狀成品[3]。由于水培的時間短，生產(chǎn)過程中只需添加清水和少量成分明確的營養(yǎng)液，水培大麥苗植株干凈衛(wèi)生，根部較嫩，因此可將生產(chǎn)的地毯狀成品直接喂食，免去了收割等環(huán)節(jié)，節(jié)省人工[4]。與只收割地上部分的土培大麥苗飼料相比，極大提高了大麥苗利用率。

目前，國內(nèi)外多數(shù)與水培大麥苗相關(guān)的研究或生產(chǎn)均選擇在人工氣候室中進行。人工氣候室可提供穩(wěn)定的溫濕度環(huán)境和充足的人工光光照，但氣候室初期硬件設(shè)施投入較高，并且在青綠飼料需求量大的冬季，其能源消耗也較大，提高了生產(chǎn)大麥苗的成本，不利于推廣。水培大麥苗的生長周期短，室溫在25℃左右時可以考慮不使用人工氣候室水培[5]。經(jīng)過前期預(yù)實驗后發(fā)現(xiàn)，麥苗在生長初期的2～4 天，置于溫度適宜，黑暗，高濕度環(huán)境可正常萌發(fā)出黃綠色嫩芽，后期施加光照后嫩芽可由黃轉(zhuǎn)綠，且高濕環(huán)境下盤內(nèi)凝結(jié)的水珠可供給麥苗的生長，無需額外灌溉。因此考慮在前期使用僅控制溫度和濕度的黑暗催芽室，提供適合大麥萌芽的環(huán)境；后期將發(fā)芽大麥移至自然光照充足的環(huán)境，用自然光替代人工氣候室中的LED 光照使麥苗轉(zhuǎn)綠，這樣的方法可以極大減少麥苗生產(chǎn)過程中硬件設(shè)施成本和能耗成本的投入。筆者試驗了萌發(fā)階段兩種不同的環(huán)境設(shè)定，使用了人工氣候室與配備有濕簾、風(fēng)機、遮陽網(wǎng)等環(huán)控設(shè)備的溫室環(huán)境結(jié)合生產(chǎn)大麥苗，與僅使用人工氣候室生產(chǎn)的大麥苗進行產(chǎn)量比較，旨在探究一種裝置簡單、成本低廉的大麥苗生產(chǎn)方法。

材料與方法

處理方法

試驗于2020 年7 月7～17 日在上海綠立方農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司的人工氣候室和文洛式玻璃溫室進行。每份干重為320 g 的優(yōu)質(zhì)大麥經(jīng)過消毒殺菌和16 h 浸泡后，平鋪于59 cm×24 cm，底部有漏水孔的的塑料淺盤內(nèi)，每個處理使用6 盤。鋪種完成后根據(jù)下列不同處理方法放置于溫度設(shè)定為日溫（6:00～22:00）23℃，夜溫（22:00～次日6:00）15℃，濕度不同的人工氣候室內(nèi)。

處理A：放置于平均濕度80% 的黑暗環(huán)境3天，當(dāng)可以看見3～4 cm 的芽時，移至文洛式溫室；

處理B：放置于濕度100% 的黑暗環(huán)境3 天，當(dāng)可以看見3～4 cm 的芽時，移至文洛式溫室；

處理C：放置于平均濕度80%的黑暗環(huán)境3 天。當(dāng)盤內(nèi)可見3～4 cm 的芽時打開氣候室內(nèi)的LED燈，在日溫時間段給予PPFD 為180 μmol/（m2·s）的光照。

當(dāng)每個處理內(nèi)的麥苗開始接受光照后，每日早中晚進行澆水。早上和中午使用清水，晚上使用EC=1.5、pH=6 的的水培蔬菜營養(yǎng)液進行澆灌。待麥苗生長至17 cm 左右時，將盤內(nèi)所有麥苗連根采收，測量鮮重后送入烘箱，先105℃烘干15 min，再65℃烘干24 h，結(jié)束后測定干重。

溫室環(huán)控策略

由于7 月室外氣溫較高，晴天時，白天8:00～16:00 打開遮陽網(wǎng)。當(dāng)溫室內(nèi)氣溫超過30℃時，關(guān)閉側(cè)卷膜和天窗，打開濕簾進行降溫。其余時間溫室天窗開啟，側(cè)卷膜打開，風(fēng)機啟動，遮陽網(wǎng)收起。氣候室和溫室內(nèi)的溫濕度由溫濕度傳感器每30 min 采集記錄1 次。

數(shù)據(jù)分析

測定干重和鮮重后根據(jù)下列公式計算干物質(zhì)含量：

干物質(zhì)含量（%）=干重/ 鮮重×100%

使用Excel 2017 和SPSS 20.0 對試驗中的數(shù)據(jù)進行處理和顯著性分析。

結(jié)果與分析

環(huán)境氣溫

根據(jù)圖 1 可知，人工氣候室內(nèi)溫度穩(wěn)定，晝夜溫差大；濕度在60%～80% 波動，平均濕度76% 左右。溫室內(nèi)除7 月12 日超過30℃，其余時間溫度相對穩(wěn)定，平均溫度在30℃以下，基本無晝夜溫差；但由于降雨或使用濕簾，溫室內(nèi)大部分時間濕度較高，平均濕度90% 左右。

麥苗產(chǎn)量與質(zhì)量

圖1 實驗期間人工氣候室與溫室的溫濕度

由表 1 可知，3 種處理中，處理C 最快達到了可采收標(biāo)準(zhǔn)，此時每盤麥苗的平均鮮重為2399.8 g。在第七天處理C 采收時，同時對處理A 和處理B 進行了抽樣采收，此時處理A 每盤平均鮮重為1082.8 g，處理B 平均鮮重為573.0 g。但兩處理的盤內(nèi)麥苗高度均未達采收標(biāo)準(zhǔn)，根系不發(fā)達，盤底可見較多大麥粒，作為水培青綠飼料的價值不大。

對于最終產(chǎn)量，由表1 可知，每種處理間的鮮重和干重都有顯著差異。處理C 的單盤平均鮮重和平均干重最大，處理A 次之，處理B 最輕。處理B 的干物質(zhì)含量明顯高于其他兩組，可能是由于在實驗初期，為了保證處理B 所在環(huán)境濕度達到100%，大大減少了通風(fēng)時間，環(huán)境密閉，氧氣含量逐漸減少，最終環(huán)境不利于種子萌發(fā)，導(dǎo)致開始接受光照時，處理B 的萌發(fā)率（45%）遠低于處理A（70%）和處理C（90%），干物質(zhì)含量較高是由混在最終產(chǎn)物中未萌發(fā)的種子導(dǎo)致。處理A 和處理C 僅鮮重有顯著差異，干物質(zhì)含量之間無顯著差異，可能是由于麥苗開始接受光照后，人工氣候室內(nèi)光照良好，晝夜溫差大，與溫室中的環(huán)境相比加速了麥苗生長，因此在相同采收標(biāo)準(zhǔn)下，縮短了采收時間。

值得注意的是，放在文洛式溫室中生長的麥苗在采收時可聞到根部有異味，尤其是處理B 異味較重。推測是氣溫過高，且溫室內(nèi)濕簾常開，導(dǎo)致環(huán)境高溫高濕，淺盤內(nèi)容易滋生細菌所致。

表1 3 種處理的麥苗產(chǎn)量和采收時間比較

結(jié)論與討論

浸種有助于種子萌發(fā)，但若種子萌發(fā)初期一直處于高濕密閉環(huán)境下，萌發(fā)率反而降低，可能是因為種子吸水后呼吸作用加強，耗氧量增大，若環(huán)境中含氧量過低會抑制種子萌發(fā)，所以環(huán)境含氧量應(yīng)保持在10% 以上[6]。因此浸種鋪盤結(jié)束后，不可將其直接放置于密閉環(huán)境，而應(yīng)置于空氣流通、有一定通風(fēng)量的地方。但是通風(fēng)量過大，濕度降低后會導(dǎo)致水分蒸發(fā)過快，需要額外補水，增加了工作量。因此適宜的環(huán)境平均濕度是80% 左右，即可保證出芽率，也可省去額外的補水步驟。

土培麥苗的優(yōu)勢是耗種量少，分蘗前可重復(fù)采收[7]，但多在室外栽培，受到土地資源限制，并且受環(huán)境影響大。水培麥苗可以支持室內(nèi)多層栽培，提高土地利用率，同時受環(huán)境影響更小，可支持周年供應(yīng)。不過，水培麥苗對管理要求更為嚴苛。由于水培麥苗種植密度很大，根部潮濕，容易滋生蚊蟲和病菌，因此生產(chǎn)場所的衛(wèi)生情況對麥苗影響較大，在夏季要做好殺菌消毒和防蟲措施，在冬天即使室外氣溫較低也要保證每天有適當(dāng)?shù)耐L(fēng)量。

水培麥苗的可采收高度變化范圍較大，可根據(jù)實際需求在15～25 cm 中變化。若過晚采收，根區(qū)濕度較大，易滋生蚊蟲和有害微生物。另外地上部分需水量大大增加，若未及時補充水分，麥苗易出現(xiàn)倒伏萎蔫；若過早采收，大麥顆粒內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)未充分吸收利用，產(chǎn)物中會混雜較多麥粒，且綠色部分較少，不宜做為優(yōu)質(zhì)的青綠飼料。過早采收會導(dǎo)致麥苗根系不夠發(fā)達，不能交織纏繞形成“地毯”狀結(jié)構(gòu)，增大了采收難度。一般麥苗長至17 cm 左右時是最理想的采收時間。

值得注意的是，在自然光環(huán)境中生產(chǎn)的麥苗，其生長期延長了40% 左右，平均產(chǎn)量卻僅僅達到氣候室麥苗產(chǎn)量的70%。從長期生產(chǎn)來看，使用人工氣候室花費高，但可生產(chǎn)的茬數(shù)更多，生長更穩(wěn)定，且LED 燈管的使用和氣候室晝夜溫差的設(shè)定也使得最終產(chǎn)量更高；自然光培育法不適合氣候環(huán)境惡劣時使用，并且要求管理人員及時針對外界環(huán)境改變做出相應(yīng)的應(yīng)對措施，以確保在麥苗產(chǎn)量穩(wěn)定的同時質(zhì)量達標(biāo)，但其低廉的生產(chǎn)成本也更易被使用者接受。人工氣候室與自然光生產(chǎn)相結(jié)合的模式可以抵消一部分各自的不足，在水培麥苗生產(chǎn)上擁有巨大前景，但其中仍有許多細節(jié)有待深入研究，例如延長或縮短其中一個部分的生長時間是否能提高麥苗質(zhì)量和產(chǎn)量；氣候室的環(huán)境設(shè)定是否可以優(yōu)化；溫室的環(huán)境調(diào)控方法是否可以優(yōu)化等。在實際使用這種新方法前，也應(yīng)因地制宜，綜合考慮麥苗的需求時間、需求量、當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境等事宜后再制定合適的生產(chǎn)計劃。