西紅花室內環境模式設計與運行分析

阮曉莎，饒君鳳，宣立淇，呂偉德

（杭州職業技術學院，浙江 杭州 310018）

西紅花（Crocus sativus L.）是藥食兩用植物，是鳶尾科番紅花屬的多年生花卉，藥用部位僅是柱頭，主產于伊朗、希臘、意大利、印度、中國等國家[1]。唐朝時由印度經由西藏傳入我國，因此西紅花又稱為藏紅花[2]。西紅花同時是國外昂貴的香料，也是我國傳統名貴中藥材，具有活血化瘀、涼血解毒、解郁安神等功效[3]。現代藥理學研究發現，西紅花還具有抗腫瘤、治療心血管疾病和糖尿病等功效[2-3]。

西紅花含有包括萜類（如西紅花苷）、黃酮類、氨基酸和生物堿類等100多種有益人體健康的化合物，西紅花的產量與球莖大小呈正相關，質量大的球莖所產花柱的產量和西紅花苷含量高[4]。球莖越大，產花量越大，子代的苗會長得越壯、球莖也會越大[5-8]。浙江由于氣候的關系，栽培西紅花采用二段模式栽培法，即11月中旬—次年5月初田間栽培西紅花種球隊段，5月初到11月中旬西紅花種球室內培育開花階段，種球室內培育的好壞是非常重要的關鍵一環，直接影響西紅花的產量與質量。研究表明，西紅花室內能否順利開花，與西紅花種球所處的溫度和濕度關系密切，溫度過高和濕度過低都無法順利開花，為提高西紅花室內開花產花率，同時保證種球的質量，對適宜西紅花室內開花的溫濕度進行了研究。

1 西紅花室內智能花房的建設

本研究根據西紅花的生長特點，設計一個適用于西紅花培育的方案，通過建設智能花房，利用物聯網技術打造西紅花培育環境監測系統，實時監測和調控。根據該方案在臨平海寧基地建設了一個以物聯網技術為主體的智能化培育溫室：一個長為20.92 m，寬為8 m，外加遮陰的鋼架連棟大棚，墻體采用100厚輕質材料砌筑，柱墩采用95實心磚砌筑而成，地面采用預制多空板架空，形成加濕系統循環；大棚內設有吊頂，底板高度為地平線+23 cm，采用鋼筋混凝土現澆板并鋪設膨脹珍殊巖顆粒。

智能化培育溫室的建設更有利于物聯網技術的調控。設計了擺放西紅花的木匾長1 m，寬0.64 m，內高0.04 m；結合西紅花種球的生長高度和所需空間，設計了鋼構架長1.96 m，寬0.56 m，高2.03 m；分為5層，層與層間隔0.36 m；為了方便工作人員管理，預留過道1.4 m。

室內培育期間，隨著種球莖的不斷生長，重心會向上移動，形成上重下輕的情況，可采取遮網的方法進行物理固定，既可以保證莖的直立生長，又可以方便后期管理過程中種球若發生了傾倒，也可以通過扯網使其恢復直立的狀態，便于搬運和觀察等。

充分利用現代科學和物聯網技術，將智慧農業應用于西紅花的室內栽培管理，形成智能花房。通過智能化培育溫室中的傳感儀（見圖1）進行24 h不間斷的數據精準采集，并及時反饋到移動設備，可隨時通過手機app監測并遠程調控花房中的空氣溫度、空氣濕度、光照強度、CO2濃度、土壤溫度、土壤濕度等。如以下界面，可在“傳感器”一欄中觀測到智能化培育溫室中的各項條件指標，并在“控制器”一欄選擇需要進行調控的室內環境，實現一鍵到位，無需親臨現場進行人工調控。

圖1 環境數據采集儀Fig.1 Environmental data acquisition instrument

通過加濕機準確監測并調控花房的室內空氣濕度。防止濕度低時，種球因芽會干枯且難以長高，芽內花蕾很難抽出；或者因濕度過高種球腐爛，促使球莖發根，影響西紅花產量。

2 研究適合西紅花室內開花的溫濕度

針對西紅花的生長習性，5月—11月初是種球室內管理期，可以將溫濕度控制在種球生長開花最適宜的溫濕度。通過數據采集到的溫濕度與西紅花種球生長、西紅花開花情況的觀察比較，發現了西紅花在室內不同時期適宜的溫度和濕度，見表1。

表1 西紅花在室內不同時期適宜的溫濕度Tab.1 Suitable temperature and humidity of crocussativus in different indoor periods

特別要注意，同化葉分化期溫度≥30℃，否則同化葉停止分化，影響來年球莖的生長；西紅花開花期溫度要在15℃~18℃，濕度在85%以上，才能保證正常開花；間隙加濕下做到整個花房通風、透氣，如果溫度＞25℃，濕度＜75%，則會導致西紅花花芽焦黃干枯開不了花長不出新葉。另外，增濕時要保持球莖表面干燥，否則會提前長根，之后種到田里無根可長，導致長不出新球莖。

3 總結

西紅花智能花房不僅能滿足西紅花開花期溫度控制在17℃~20℃、空氣濕度控制在92%~96%，還能采用主動控制方式變溫及間隙加濕，避免西紅花因溫度太高、濕度太低或濕度太大損壞種球。當前傳統花房手工管理方式是農戶通過開門通風、地面灑水控制溫濕度，在生產效率、生產方式、信息化程度等方面都相當的粗放，面對天氣變化力不從心，導致球莖腐爛和黃芽，不能正常開花或開不了花；優化后的智能花房智能管理方式將室內溫濕度控制在西紅花室內生長各個時期最適宜的溫濕度，可防止種球腐爛，保證花絲的產量與品質。