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【实用技术】无土栽培营养液的增氧消毒方法都在这里,建议收藏!
作者:富通园艺微信号发布日期:2017-08-15 17:53:59
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      无土栽培是指不用天然土壤,而用营养液或固体基质加营养液栽培作物的方法。固体基质或营养液代替天然土壤向作物提供良好的水、肥、气、热等根际环境条件,使作物完成从苗期开始的整个生命周期。无土栽培是实现蔬菜由传统庭园生产向工厂化、规模化、集约化转化的新型栽培方式。
      无土栽培中的植物主要依靠营养液提供生长发育所必需的营养元素。目前营养液的使用存在以下问题:
      一是营养液容易缺氧。无土栽培尤其是水培,因营养液层较深、根系活动范围小,容易造成氧气供应不足。作物根系缺氧时,其生长缓慢、水分及养分吸收减弱,从而影响地上部分生长并导致产量下降。
      二是营养液的循环使用容易接触病原菌。植物根系一旦染病传播会非常迅速,短时间内就能使整个栽培系统全部染病,造成重大的经济损失。
      因此,开发一种经济高效的循环营养液增氧和消毒方法成为亟待解决的重要课题。
管道水培
一、常用营养液增氧技术
      植物根系生长发育中,其呼吸过程要消耗氧气,为使其能正常生长就需要有足够的氧气供应。无土栽培植物根系生长的环境可以是在类似土壤的生长基质中,也可以是在与土壤环境截然不同的营养液中。因此,在无土栽培中根系氧的供给是否充分和及时往往会成为妨碍作物生长的限制因子。
      人工增氧的方法包括营养液循环流动、落差法、喷雾、增氧器、间歇供氧、滴灌、压缩空气、反应氧、动态液位法等具体如下表:
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二、常用营养液消毒技术
      营养液灭菌消毒方法比较多,包括化学药剂消毒、高温消毒、紫外线消毒、臭氧消毒、慢砂过滤消毒等。各消毒原理和作用如下表:
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三、微纳米气泡增氧消毒技术
      针对现有无土栽培营养液增氧效率低,各种消毒方法单一使用,存在环境污染大、运行成本高以及效果差、效率低等问题,一种新型高效的无土栽培营养液的增氧、消毒装置及其方法——“营养液微纳米气泡增氧消毒系统”经研发并逐步推广。
      营养液微纳米气泡增氧消毒系统采用国际先进的微纳米气泡发生技术,并结合臭氧杀菌技术以及紫外线消毒技术等,解决营养液供氧不足以及病原微生物侵害所造成的无土栽培作物生长受抑制、产量下降等问题,避免由此造成的经济损失,在设施农业领域具有很好的实用性。
      微纳米气泡发生技术是利用微纳米气泡快速发生装置将气体快速高效溶入水中产生微纳米气泡。微纳米气泡的显著特点是其在水中上升缓慢,停留时间长,并产生自我压缩,在水中具有很高的溶解度,并且微纳米气泡具有促进植物生长的生理活性,微纳米气泡技术被认为非常适合应用于水培栽培系统。此外,利用微纳米气泡发生技术将气体溶入水中,与其他曝气方式相比受温度影响较小,在夏季高温季节使用具有显著优势。
      营养液微纳米气泡增氧消毒系统的技术原理:利用微纳米气泡发生技术将氧气溶入营养液中形成微纳米气泡富氧水对营养液进行增氧;利用微纳米气泡发生技术将臭氧溶入营养液中形成微纳米气泡臭氧水,并经过紫外线消毒器对营养液发挥协同消毒作用。
营养液微纳米气泡增氧消毒系统的创新点:
     (1)利用微纳米气泡发生技术使氧气/臭氧在水中高效溶解,生成的微纳米气泡具有缓释效果,可延长氧气/臭氧在水中的存留时间,提高利用率;
     (2)臭氧、紫外线协同作用灭菌:臭氧与有机物分子反应需要活化能,紫外线的照射提高了有机物分子能量,使活化分子比例增多,从而使有机物更容易在臭氧的氧化下分解;另外,水中溶解的臭氧在紫外线照射下能够生成反应活性更高的羟基自由基(•OH),进而加速了水中有机物的去除速率;
     (3)在营养液进行臭氧和紫外线消毒前过滤,减少了营养液中还原性物质和不透明杂质对消毒效果的影响,提高了杀菌效果;
     (4)采用空压机对残留臭氧进行吹脱,使营养液中的臭氧浓度迅速下降,减少或避免对植物根系产生危害;
     (5)无土栽培换茬时不启动空压机,含有较高浓度微纳米气泡臭氧水的营养液在串联水培设施内进行数次循环,有效清除设施死角的病原菌;
     (6)可实现增氧、消毒双重功能,既能对营养液进行增氧,又能对营养液进行消毒,有效降低了单一设备的累加投资成本;
     (7)本装置采用自动化控制,使用PLC和LED控制面板,操作简便;控制单元预留数据端口,可连接其它装置的控制单元,实现物联网综合控制。
四、微纳米气泡增氧消毒技术的适用范围
      营养液微纳米气泡增氧消毒系统非常适用于水培,直接对营养液进行增氧、消毒。深液流水培(DFT)营养液的溶解氧随栽培槽长度的增加而降低,因此DFT种植槽长度不宜过长。利用微纳米气泡技术增氧,其产生微纳米气泡具有缓释效果,可保证DFT种植槽末端的溶解氧浓度。
      对于雾(气)培,营养液以喷雾的形式喷射出,在雾化的过程中营养液与空气充分接触,有效提高了营养液的溶解氧浓度,配以营养液循环流动方式,足以满足植物生长需要。因此,只需使用营养液微纳米气泡增氧消毒系统的消毒功能即可。
      对于基质培,既可以通过控制滴灌流量及时间,使基质的透气性和持水性达到动态平衡而使根系获取充足的氧气,亦可利用营养液微纳米气泡增氧消毒系统进行增氧;基质栽培的营养液残液不再循环利用,排放前需经营养液微纳米气泡增氧消毒系统进行消毒,消毒之后可作为肥料用于大田灌溉。
微纳米气泡水
五、微纳米气泡增氧消毒技术的推广应用
      示范推广项目:营养液微纳米气泡增氧消毒系统率先应用于北京农业嘉年华的蔬菜主题馆,该馆展示了各种新颖的无土栽培设施及蔬菜。营养液增氧方式包含了营养液循环流动、落差法和营养液微纳米气泡增氧消毒系统。该系统布置于地下贮液池附近,增氧时调节溶氧值10 mg/L左右(浓度范围>20mg/L),与贮液池的营养液混合后将含有丰富溶氧值的营养液通过液循环流动供无土栽培蔬菜根系利用;消毒时调节臭氧浓度1 mg/L左右(浓度范围1-8 mg/L)对营养液进行消毒,消毒后采用空压机对残留臭氧进行吹脱,使营养液中的臭氧浓度迅速下降到0.1 mg/L,减少或避免对植物根系产生危害。增氧消毒后无土栽培系统无烂根现象和营养液病害,营养液微纳米气泡增氧消毒系统确保了无土栽培蔬菜良好的生长态势。
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      生产推广项目:营养液微纳米气泡增氧消毒系统应用于山东惠民鑫诚现代农业科技示范园,该园区有2栋连栋温室,总建设面积为18276.48㎡,以荷兰高效无土栽培(椰糠基质培)生产模式为主。椰糠基质培除了应用间歇滴灌法增氧与紫外线消毒外,还应用营养液微纳米气泡增氧消毒系统对营养液进行增氧,对收集的残液进行消毒后再应用于大田灌溉;该系统还应用于园区的深夜流水培韭菜,增氧消毒效果明显,韭菜根系发达,病害发生率极低。
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六、营养液微纳米气泡增氧消毒技术的应用展望
      我国无土栽培的面积不断增加,与传统栽培模式相比,无土栽培可以有效地克服保护地栽培中土壤盐渍、土传病害等连作障碍,可以在非耕地场所周年种植,并能提高单位面积产量和产品质量。保证无土栽培蔬菜健康成长以提供优质绿色的安全食品,是无土栽培生产面临的重要技术课题。无土栽培主要依靠营养液为作物提供所需养分,而营养液的增氧和消毒问题成为无土栽培中亟待解决的问题。
      目前全国具有很多生态园区和农业园区水处理设施,项目承建过程中很多客户咨询营养液增氧消毒方面的设备设施,这些客户常常遇到营养液增氧困难、易滋生藻类和病菌等现实问题,他们对营养液增氧消毒设施具有很强烈的需求。因此,该技术具有切实的推广市场。
      营养液微纳米气泡增氧消毒系统由于集成了现有的增氧消毒优势技术及自控和物联网控制系统,成本相对比较高,这就决定了该系统首先面向高经济附加值的蔬菜、水果、中药、花卉、食用菌等生产应用推广。其次,营养液微纳米气泡增氧消毒系统在生产与示范方面具有一定的应用,其增氧与消毒的基础研究有待进一步探索,以期为技术改进、降低成本、生产应用提供参考。
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      北京中农天陆微纳米气泡水科技有限公司(简称“中农天陆”):隶属于中农富通,业务领域主要涉及精准灌溉、农业水科技园/场馆设计建设、农业农村水处理、微纳米气泡水技术、黑臭河道增氧治理以及工厂化养鱼。拥有自主知识产权产品——微纳米气泡快速发生装置、营养液增氧消毒系统、土壤消毒机、精准配方自动施肥系统、水肥气热一体化系统、鱼菜共生系统等。

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