FEATURES 專題專題 文 周語怡 1 向 陽 2 劉必江 1 劉亞軍 1 顧亞敏 1 周 豐 2 陸香慶 2 陳 旺 4 丁小濤 1 3 1 上海金塘農業科技發展有限公司 上海 201516 2 湖北省飲料科學及啤酒工程技術研究中心 湖北 430200 3 上海市農業科學院 上海市設施園藝技術重點實驗室 上海 201403 4 百威雪津啤酒有限公司 福建 351111 自然光植物工廠啤酒花種植技術 20 中外酒業 摘要 啤酒花 Humulus lupulus ?？迫劜輰俣嗄晟荼局参?是釀造啤酒的四大主要原料之一 其賦予 啤酒苦味和獨特的芳香品質 同時還具有防腐 延長保質期與澄清麥汁的作用 目前 啤酒花主要以露地 栽培為主 溫室設施栽培啤酒花的研究較少 在設備條件較好的自然光植物工廠中 目前還沒有相關研究 筆者從 2021 年 4 月上旬開始 在自然光植物工廠中進行啤酒花的無土栽培 上海金山 北緯 31 左右 目前新植啤酒花實現了一年三茬的采收 年產量達到 165kg 畝 本研究對啤酒花基質栽培配套實踐技術進 行總結 主要包括了種植基質 營養液配方 種植茬口安排等方面 希望通過該技術的研究與總結 降低 地域氣候對啤酒花生產的限制 并為實現現代溫室啤酒花周年多茬無土栽培提供栽培依據 關鍵詞 啤酒花 自然光植物工廠 基質栽培 營養液 一年多茬 引言 啤酒花 Humulus lupulus 桑科 葎 草屬多年生草本 植物 是釀造啤酒的四大主要原料之一 其賦予苦味和 獨特的芳香品質 同時還具有防腐 延長保質期與澄清麥汁 的作用 1 受氣候條件的限制 啤酒花主要種植在位于北緯 35null 55 null 的 地 區 其 中 以 北 緯 4 0 null 50 null 之間的氣候最適 合啤酒花的種植 2 3 在我國 啤酒花的主要產區為甘肅 新 疆 4 主要采用露地栽培 一年采收一茬 為方便儲藏與運輸 一般加工成顆粒酒花 酒花油 酒花浸膏等形式 通常不采 用鮮花投料進行釀造 5 植物工廠栽培具有安全高效 自動化程度高 生產計劃 性強 單位面積產量高等特點 是未來設施園藝重要的發展 方向之一 6 自然光植物工廠是在透明溫室中進行生產的植 物工廠類型 主要利用太陽光 并可結合短期補光 具有安 全高效 自動化程度高 生產計劃性強產品產量高和品質 好等特點 自然光植物工廠可以精確控制植物生育的溫度 濕 度 光 照 C O 2濃 度 以 及 營 養 液 等 環 境 條 件 降 低 外 界 氣 候對所種植作物的影響 7 8 目前 還沒有關于啤酒花在自然光植物工廠中一年多茬 無土栽培種植技術的相關研究 筆者從 2021年開始在上海 金山區的智能玻璃中進行啤酒花栽培試驗 并對啤酒花基質 栽培配套管理和環境控制等實踐技術進行總結 希望通過 該技術的研究 降低地域氣候對啤酒花生產的限制 同時為 實現啤酒花鮮花周年多茬供應提供一定栽培依據 1 設施概況 生產自然光植物工廠位于上海市金山區國家現代農業 產業園中 總體面積為 2 5 公頃 配備荷蘭普瑞瓦 Priva 環境控制系統和整套的環境自動化控制設備與水肥自動化 控制設備 如幕布系統 濕簾風機系統 高壓噴霧 二氧化碳 補償系統等 通過管理軟件和設備硬件的結合 對作物生產 中的溫度 濕度 二氧化碳 水肥等一系列參數實現精細化 管理 2 品種和栽培環境 品種選用卡斯卡特 2021年4月上旬開始采用跑條 指地下表層的橫向根 扦插繁殖 新植酒花年產量達到 165kg 畝 使用無土栽培種植常用的巖棉 椰糠等基質進行基質 栽培 由于啤酒花是宿根的作物 根系發達每株啤酒花的 基質量不低于25L 可采用加侖盆 種植槽等容器 栽培區面積約 2240 溫 室 設 有 幕 布 系 統 濕 簾 風 機 系統 高壓噴霧 自動滴灌系統等 圖1 自然光植物工廠啤酒花生長情況 3 苗期管理 第一茬采用跑條扦插育苗 選擇優質的跑條 以種苗根 21June 2023 FEATURES 專題專題 莖粗 1 1 5 厘米 長 12 15 厘米 節間短 含兩層以上芽節 為好 芽節距上切口處 2 厘米左右 種苗無病蟲害 兩端切 口平滑 完整 無劈裂損傷 芽體飽滿肥壯 9 育 苗 前 種 苗 用草木灰或用 0 3 0 5 的高錳酸鉀溶液浸漬或噴灑處 理 避 免 種 苗 根 感 染 腐 爛 9 將處理好的跑條 埋入準備好 的種植基質中 深度 5 8cm 注意將芽點朝上 3 1 育苗基質 巖棉具有自身成分單一 電導率與酸堿度穩定 不含病 原菌等優點 有利于扦插初期的生根與成活 在使用之前用 清水浸透 可選用 7 5cm 7 5cm 6 5cm 的巖棉塊 由愛圃 巖棉提供 使用前清水浸泡 24 小時 椰糠育苗選用10cm 15cm無紡布袋子將粗細比為1 1 的椰糠 由卡洛思提供 裝袋使用 若選用椰糠進行育苗 應注意對椰糠進行泡發 洗鹽與緩沖處理 基質EC值應低 于1 0 mS cm 避免鹽分太高造成生根困難與養分失調 椰糠使用前的預處理操作具體為 配制緩沖液 緩沖液配比 為1噸水中加入1 5kg 硝酸鈣和 0 75kg 硫酸鎂 攪拌溶解 檢查緩沖液的 EC 如在1 5ms cm 左右即可使用 若 EC 過低 加入適量硝酸鈣和硫酸鎂 反之則加水 使用配制好 的緩沖液浸泡椰糠 直至椰糠完全泡發 靜置 24 小時以上 使椰糠條充分緩沖置換 將泡發好的椰糠裝入無紡布袋 繼續用緩沖液進行沖洗 直至無紡布袋底部排出液與緩沖 液 EC 相同 3 2 苗期管理要點 跑條生根前 為避免溫度過高和光照過強對萌發芽點 的不利影響 需要對苗子進行遮蔭 如使用遮陽率為75 的進行小拱棚遮蔭處理10 天 待扦插跑條扎根后逐步揭開 遮陽網 生根前一般不用進行灌溉 若基質偏干只需澆灌清水即 可 跑條生根后 可澆灌EC值為0 8 1 5 mS cm的營養液 營 養 液 配 方見 表 1 啤酒花生長適溫為14 25 10 苗 期 溫 度 控 制 為 白 天 20 25 夜間溫度為15 左右 a a 巖棉育苗 b b 椰糠育苗 圖 2 巖棉育苗與椰糠育苗 4 定植 4 1 定植前準備 消毒與清潔 對種植區的溫室框架與空間進行徹底的 清理 并使用漂白粉配制的 0 2 0 5 消毒液進行消毒 同 時注意將種植區域的雜草徹底拔除 基質與定植盆準備 可選用的種植基質有純椰糠 粗細 比 為 1 1 混 合基 質 泥 炭 蛭 石 珍 珠 巖 5 3 2 椰 糠 巖棉 1 混配 巖棉可以選用育苗或栽培過果菜的廢棄巖棉 等 將基質混合好后裝入加侖盆中 用 EC 值為 2 0 pH 值 為 5 5 的營養液將其澆透 按照 0 5 盆 的密度將加侖桶 在種植區均勻擺放 4 2 定植 待扦插的跑條生根成活 根系發育良好 基質成團或基 質塊外部可見根系盤繞 即可進行定植 注意定植前將苗子 澆 透 水 每 個 加 侖 盆 定 植 一 株 5 定植后管理 5 1 茬口分布與種植密度 啤酒花溫室無土栽培種植可以實現一年三到四茬采收 一般分為春茬 3 5 月 夏茬 6 8 月 秋茬 9 11 月 在光照條件較好的地區 可增加冬季茬口生產 每茬采收結 束將地上部剪去 為避免傷口感染 將莖稈剩余 5cm 左右 剪除 留待地下與根莖部芽點重新萌發 種苗定植后的第一茬是根系生長發育的關鍵時期 以 養根為主 啤酒花產量少 宜采用低密度種植增加透光 每 株 留 蔓 6 個左 右 對 應 密 度 為 3 蔓 第一茬種植結束后 酒花根系發育完善 從第二茬開始 啤酒花枝蔓生長旺盛 產量明顯提升 每株留蔓 6 12 個 對 應密度為 3 6 蔓 一般根據采收茬口的光照情況留蔓 在日照時間長 光照強度大的茬口選用更高的密度 反之 在光照情況不理想的茬口 為保證啤酒花的品質特性 選用 較低的密度 5 2 植株調整 5 2 1 放掛鉤與引蔓 使用可放線的園藝掛鉤懸掛啤酒花植株 按照每株啤酒花6根掛線的密度進行掛鉤 根據茬口 的密度要求進行留蔓引蔓 一般一根掛線引蔓1 2 根 5 2 2 整芽 從第二茬開始 芽點萌發初期 需要進行整芽 撥開根 莖部周圍的基質 露出根莖 根據種植密度需求選留6 12 個直立健壯的芽 抹除根莖多余芽 當沒有直立壯芽時則 用橫 斜 生芽代替 用基質扶正 整芽完成后 將基質輕輕 蓋回 5 2 3 整枝打杈 選定的主蔓上架后 抹去其余的側芽 距離根部1米范 圍內的側枝全部抹去 隨時抹除新長出的側枝 便于集中養 分用于主蔓生長 5 2 4 打老葉 主蔓生長至4米左右時 將距根部1米左右的老葉打去 減少老葉對養分的消耗 同時增加通風透氣 降低濕度 降 低病害發生的風險 5 2 5 落蔓 可以根據自然光植物工廠設施高度 主蔓生長高度接 近園藝掛鉤時 將掛鉤上的掛繩放開兩圈 將啤酒花植株下 22 中外酒業 23June 2023 FEATURES 專題專題 24 中外酒業 落 40cm 左右 增加酒花有效生長高度 5 3 溫室環境調控 5 3 1 光照 要盡量減少溫室結構對作物的遮陰 同時及時清洗溫室 覆蓋材料 條件允許時可在光照不足時進行補光 啤酒花是 長日照植物 研究表明 光周期對其花序的分化有重要的調 控作用 通過補光延長光照時長 對啤酒花花芽分化更為有 利 11 5 3 2 溫度 啤酒花喜冷涼 生長適溫為15 25 啤酒花耐寒性強 但溫度過低時 植株生長緩慢 成熟延遲 啤酒花耐熱性較差 溫度過高時對其生長 產量與品質會產生不良影響 結合種 植茬口的外界光溫差異 一般夜間均溫在15 20 白天均 溫控制在 20 29 自然光植物工廠春秋季啤酒花生長溫 度相對容易控制 夏季可通過濕簾風機等運行 使溫度盡量 不高于32 在光照條件較好的地區 可增加冬季茬口生產 通過管道加溫 保持夜間溫度不低于13 5 3 3 濕度 種植過程中 一般將濕度控制在 50 85 如果濕度過高 相對濕度長期大于90 會造成植物 的蒸騰減少 影響礦質元素的吸收和運輸 還會造成一些真 菌病害 如霜霉病 的發生 主要通過通風來降低濕度 如 果在冬季低溫下也可通過加熱來降低濕度 如果濕度過低 相對濕度小于50 會造成植物的蒸 騰過大 對啤酒花的生長造成脅迫 適當提高密度 減少通 風和適當遮陰可以增加溫室相對濕度 5 3 4 二氧化碳 二氧化碳是植物光合作用必不可少的 啤酒花生長旺盛 消耗大量二氧化碳 在冬季密閉的溫室內 由于大量消耗二 氧化碳 又無法與空氣進行交換 溫室內空氣中的二氧化碳 濃度在晴天光照條件較好時下降很快 及時補充二氧化碳有 利于提高啤酒花光和作用效率 一般晴好天氣可將溫室內二 氧化碳濃度補充至 600 900mg L 沒有條件補充二氧化碳 的設施要盡量增加通風或換新風管理 使外界的二氧化碳充 分進入設施內部 5 4 肥水管理 5 4 1 營養液配方 目前 針對啤酒花無土栽培營養液配方的相關研究較少 前人對啤酒花側蔓營養元素的研究表明 啤酒花植株處于上 架期時營養元素含量變化最為穩定 此時健康植株分生組 織的各營養元素的占比較能反映啤酒花對各元素的總體需 求 12 13 結合無土栽培中的通用性營養液 制定如下基礎配 方 約100 倍1000 升母液配方 啤酒花的不同生長階段由于營養生長與生殖生長的占 比不同 對各養分的需求也有所差異 為保證不同時期啤酒 花特定的營養需求 在不同的生育時期應參照標準配方對各 營養成分作適當的增減 表 2 啤酒花現蕾期與膨大期對肥料配方的調整 B罐肥料 KH 2 PO 4 kg Mg SO 4 kg K NO 3 kg B o r a x 11 B g 質量變化 6 12 12 55 針對各階段的營養液配方調整 啤酒花不同栽培時期有 所不同 今后還需進一步完善 5 4 2 灌溉營養液濃度 啤酒花的不同生長時期 灌溉營養液的濃度應有所變化 通過營養液濃度的變化可以調節其營養生長和生殖生長 伸 蔓期與上架期的營養液濃度適當低一些 以促進植株迅速生 長 到植株開始現蕾 應提高營養液的濃度 促進生殖生長 同時提高啤酒花的品質 其整個生育時期灌溉營養液 EC值 的變化按如下表 3 表3 啤酒花不同生育時期營養液EC值 生育時期 伸蔓期 mS cm 上架期 mS cm 現蕾期 mS cm 膨大期 mS cm 灌溉 EC值 1 5左右 1 5 2 2 2 2 3 0 3 5左右 5 4 3 營養監測 無土栽培基質的緩沖性能弱 肥水管理稍有不慎就有 可能產生營養失調 因此必須經常跟蹤監測啤酒花的營養狀 況 可以通過檢測 分析啤酒花根際營養液的營養成分含量 以便及時對營養液的配方進行調整 監測程序如下 每天 測定灌溉營養液和介質營養液的 pH 和 EC 每月 全面分析灌溉營養液和介質營養液 包括微量元 素 此外 還可以對植物的汁液或葉片等取樣進行分析 5 4 4 營養配方調整 根據營養液監測的結果及營養失調癥狀的表現 如果發 現某種營養成分偏移較大或表現某種缺素癥狀 在以后配 制營養液時 就必須對營養液母液的配方進行調整 一般對 于缺少的元素可上調10 15 5 4 5 灌溉管理 灌溉管理一般圍繞營養液的 EC 溶液電導率 pH 和 灌溉量開展 EC值即灌溉營養液的電導率 是以數字表示的溶液傳 表1 啤酒花營養液母液肥料配方 A罐 kg 1000 L B罐 kg 1000 L B罐 g 1000 L Ca NO 3 2 4H 2 O 128 156 KNO 3 45 55 MnSO 4 H 2 O 176 216 EDTA Fe 13 13 Fe 1 1 1 3 KH 2 PO 4 40 48 ZnSO 4 7H 2 O 131 161 MgSO 4 7H 2 O 68 83 Na 2 B 4 O 7 10H 2 O 243 297 Mg NO 3 2 4 6 CuSO 4 5H 2 O 22 5 27 5 Na 2 MoO 4 2H 2 O 11 7 14 3 25June 2023 FEATURES 專題專題 導電流的能力 反映溶液中離子含量的多少 是反映溶液濃 度的重要參數 14 15 一般參照啤酒花不同生育期的要求進 行控制 需要注意的是 在日常的灌溉管理中 需要結合光 照強度對灌溉的 EC 值進行調整 當光照強烈時 植物蒸騰 量劇烈 需水量高 宜采用較低的 EC值 保證植株能獲得 足夠的水分 光照較弱時 則灌溉液的 EC值可保持在較高 水平 pH 值即營養液的酸堿度 根際pH 影響著各種元素的 有效性 合理的 pH 范圍是 5 5 6 5 在無土栽培種植中 由于根系基質量少 其緩沖性較差 需要通過過量灌溉保證一定的排液量 使根系環境穩定 避 免個別元素和次生代謝物富集對作物產生脅迫和毒害 排 液量占給液量的比值一般控制在15 20 排液可經過紫 外等消毒后再次使用 灌溉量根據光輻射累積量來控制 即每達到一定的輻射量 灌溉一定量的營養液 如伸蔓期 光照每累計20 35Klux h即灌溉280 300mL 營養液 目前現代化溫室栽培大多采用這種方法 結合排液的需求 每日對灌溉設置進行微調 使灌溉量處于合理范圍 5 5 病蟲害防治 啤酒花易發的病害主要有霜霉病 根腐病等 易發的蟲 害主要有白粉虱 紅蜘蛛 病蟲害防治應貫徹 預防為主 綜合防治 的方針 根據有害生物綜合治理 IPM 的基本原 則 采用以抗 耐 病蟲品種為主 以栽培防治為重點 生物 生 態 防治與物理化學防治相結合的綜合防治措施 5 5 1 培育壯苗 加強苗期水分和營養管理及環境控制 培育無病蟲 健 康的壯苗 5 5 2 生態和生態管理防治 在整個生育期間 綜合應用溫室加熱系統 通風系統 簾幕等環境控制設備 調溫控濕 使溫室的溫度控制在15 2 5 相 對 濕 度 控 制 在 9 0 以 下 使 環 境 條 件 不 利 于 病 蟲 害的發生 嚴格執行生產操作規程 杜絕內 外人員和操作用具等 成為病蟲的傳播媒介 適時整枝 及時清除受病蟲侵染的老 殘 枝 葉 果 等 減 少 病 蟲 侵 染 源 5 5 3 物理防治和生物天敵防治 溫室通風口裝置防蟲網防止外界害蟲進入溫室 利用 殺蟲燈誘殺 同時懸掛黃板 25 20 每 畝 用 3 0 4 0 張 監測并在每個栽培行懸掛整條黃帶用于殺滅和減少溫室內 蟲源 捕食螨等生物天敵可以防治螨蟲和白粉虱 一般在害 蟲初發期投放天敵 捕食螨的使用一般為200 頭 根 據 蟲口密度進行適度調整 5 5 4 藥劑防治 在上述各項防治技術的基礎上 由專人負責檢查 監測 病蟲害發生情況 必要時可采用一些低毒高效藥劑進行針 對性用藥 藥劑防治時優先選用生物農藥和仿生農藥 合理 使用高效 低毒 安全的化學制劑 如根腐病可使用精甲霜 惡霉靈 1000倍左右 進行灌根 可使用螺蟲乙酯 1 00倍 與啶蟲脒 2000 倍 混配防治白粉虱 針對紅蜘蛛的防治 則有聯肼螺螨酯 1500倍 與聯肼乙螨唑 1500倍 等藥劑 同時可使用生物肥皂 50 100 倍液噴霧防治粉虱與紅蜘蛛 注意不同類型的農藥交替使用 以免產生抗藥性 5 6 采收 5 6 1 采收前管理 啤酒花是多年生宿根作物 采收時會將地上部剪除清理 露地栽培時一般只留地下部越冬直至第二年新的芽點萌發 生長 基質栽培中 由于根系基質體積小 根際環境 指含水 量 含氧量 EC 值與 pH 值等 的緩沖性低于露地土壤栽培 在自然光植物工廠的一年多茬啤酒花種植模式的茬口輪換 期間 在芽點萌發生長之前植株幾乎沒有蒸騰量 因此在 采收剪去植株地上部之前應當采取低EC 1 5 mS cm左右 與適當控水的策略 以保證芽點萌發前 根系處于適宜的環 境避免發生漚根腐爛或其他根系病害 5 6 2 采收標準 啤 酒 花 成 熟 時 花 體 鱗 片 苞 片 緊 閉 有 彈 性 用 手 握 之 有沙沙聲 鱗片基部的蛇麻腺呈金黃色 散發出特有啤酒花 香味 此時則為采收適期 一般開花后30 40 天可以采收 一般夏季周期較短 16 儲 藏 指 數 0 2 5 a 酸 達 到 各 品 種正常值要求 初步達到采收要求 5 6 3 采收方法 將藤蔓收割下來后 采摘啤酒花球果 種植規模較小時 可采用人工摘花 若種植規模大 考慮到人工成本 可采用 專用的啤酒花摘花機將鮮花與藤蔓進行分離 圖3 人工采收 5 6 4 采后貯藏 鮮花含水分為70 80 在低溫 0 5 干燥 缺氧 和避光的地方貯藏 17 參考文獻 1 蔣培基 王德良 江偉 宋濤 李濤 蒲彪 欒春光 基 于競爭性等位基因特異性 PCR 技術對啤酒花進行純度檢測 J 食品與發酵工業 2018 44 01 211 216 JIANG P J WANG D L JIANG W et al Based on kompetitive albele specific PCR methodology for the purity detection of Humulus lupulus variesties J Food and Fermentation Industries 2018 44 1 211 216 26 中外酒業 27June 2023 FEATURES 專題專題 28 中外酒業 2 Pearson Brian J Smith Richard M Chen Jianjun Growth strobile yield and quality of four humulus lupulus varieties cultivated in a protected open sided greenhouse structure J HortScience 2016 51 7 3 Marceddu Roberto Carrubba Alessandra Sarno Mauro Cultivation trials of hop Humulus lupulus L in semi arid environments J Heliyon 2020 6 10 4 楊靜 啤酒花的生產現狀及機械化收獲技術研究 J 農 業機械 2016 11 115 117 119 YANG J Research on hop production status and mechanized harvesting technology J Farm Machinery 2016 11 115 117 119 5 張濤 啤酒花的采摘與加工應用 J 糧食與食品工 業 2015 22 02 71 73 76 ZHANG T The application on picking and processing of hops J Cereal and Food Industry 2015 22 2 71 73 76 6 魏斌 畢研飛 唐政輝 孫昊 錢晗 殷峰 孟穎 自 然光型植物工廠葉菜高效無土栽培技術 J 農業工程技 術 2018 38 19 66 71 WEI B BI Y F TANG Z H et al Efficient soilless cultivation technology of leaf vegetables in natural light plant factory J Agriculture Engineering Technology 2018 38 19 66 71 7 楊其長 植物工廠現狀與發展戰略 J 農業工程技 術 2016 36 10 9 12 YANG Q C Current situation and development strategy of plant factory J Agriculture Engineering Technology 2016 36 10 9 12 8 丁小濤 周強 何立中 潘燁 余紀柱 半封閉溫室迷你 黃瓜巖棉栽培技術 J 中國蔬菜 2016 6 91 95 DING X T ZHOU Q HE L Z et al Semi closed greenhouse mini cucumber rock wool cultivation technology J China Vegetables 2016 6 91 95 9 李蘋 白金貴 劉春榮 新植啤酒花高密度栽培技術 J 農村科技 2008 05 58 LI P BAI J G LIU C R High density cultivation technique of newly planted hops J Rural Sience and Technology 2008 05 58 10 王惟晨 氣候變暖對玉門市啤酒花種植的影響探析 J 現代農業科技 2020 10 173 175 WANG W C Analysis of the influence of climate warming on hop planting in Yumen City J Modern Agricultural Science and Technology 2020 10 173 175 11 Bauerle William L Disentangling photoperiod from hop vernalization and dormancy for global production and speed breeding J Scientific reports 2019 9 1 12 張新慧 張恩和 何慶祥 任寶倉 啤酒花側蔓營養元 素的研究 J 甘肅農業大學學報 2007 06 57 60 ZHANG X H ZHANG E H HE Q X REN B C Dynamics of nutrient elements in the side stem of Humulus lupulus in the oasis irrigation area J Journal of Gansu Agricultural University 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29June 2023