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    花卉灌溉水的殺菌技術及原理

    2019-10-27 14:46| 發布者: 李先生| 查看: 896| 評論: 0

    農業種植技術
    隨著花卉栽培面積的擴大和對品質要求的提升,對水質的清潔與無菌要求也更高。通過灌溉水傳播的病原物主要有真菌、細菌、病毒與線蟲等。雖然并不是所有的微生物都對植物產生危害,但是當這些微生物進入植物后都可能造成植物感病直至死亡。所以殺菌作業就是要去除、殺死這些病原物。從經濟成本的觀點出發,殺菌越徹底,成本將越高,由于病原物在某些低濃度之下,并不一定致病,因此灌溉水不一定需要百分之百的殺菌。但為確保花卉不致因為灌溉而遭受到外來病原菌的侵害,灌溉水必須解決殺菌問題。
    一、主要的殺菌技術
    目前可用的殺菌技術主要有熱處理、臭氧處理、紫外線輻射、緩速砂濾法、膜過濾法、離子殺菌法等。
    1.熱處理
    這種處理的方法是將灌溉水經過95℃的熱交換,時間達到30s以上。在進入熱交換器之前,pH值要減少到4.5以下,以避免鈣質累積在熱交換器上。交換器的管壁材料以不銹鋼或鈦合金為主。加熱能源以天然氣為例,每立方米熱水約需要2~4立方米的天然氣。目前在荷蘭的花卉種植業主主要是使用這種技術進行殺菌。
    2.臭氧處理
    臭氧因為具有3個氧分子,對細胞膜具有很強的氧化能力。使用時在密閉室內,每立方米體積灌溉水需要使用10g臭氧。使用前水的pH值要低于4.0,使用后放置1h才可供應灌溉。水要通過炭質過濾以避免臭氧逸入溫室內或停留在水中產生毒性。
    3.紫外線處理
    這種方法最為流行和可靠,下文還將進行詳細的介紹。主要是使水流通過紫外光照射,其劑量為100~300ml/平方厘米。
    4.緩慢砂濾法
    這種方法在許多國家用以過濾飲用水。研究結果顯示,用0.35~0.5mm的細砂可濾除真菌,對細菌的濾除率為95%~99%。濾菌作業緩慢是這種技術的主要問題,對病毒則無法濾除。
    5.膜過濾法
    該方法是利用孔徑極小的過濾隔膜,用以隔除真菌、細菌或線蟲的進入,使用的孔徑0.05~0.25μm。主要的應用問題在于孔徑容易阻塞。
    6.離子殺菌法
    這項技術目前還停留在研究階段,主要的問題在于完成殺菌的灌溉水不容易去除殘留離子,對植物產生毒害。
    目前在荷蘭與北美地區溫室灌溉用水的殺菌仍是以熱處理、臭氧處理與紫外光殺菌3種為主。在選擇灌溉殺菌設備時,除了考慮花卉作物與病原的相互關系,在殺菌系統的規劃設計上也必須要考慮到水源的供應、儲存,而使用成本更是決定性的因素。此外還需要考慮的問題在于是否需要百分之百的完全殺菌,如果花卉作物對于病原有抵抗性,就不需要徹底殺菌以降低成本。
    二、紫外光殺菌技術簡介
    由于國內花卉栽培(尤其是溫室花卉栽培)中病毒病的猖獗,利用紫外線殺菌是最可靠的技術,因此在此加以詳細的介紹。
    1.作用原理
    紫外光是光線某一波段,也可稱為一種電磁波。能量由頻率或波長所決定。紫外線通常又分為3類:紫外線A(長波紫外線)、紫外線B(中波紫外線)和紫外線C(短波紫外線)。由于紫外線C具有最短的波長與最高的能量,因此最適合用以殺菌作業。
    紫外線對付病原物的方式是利用其能量貫穿細胞膜,并遮斷分子的DNA。由于DNA結構受到紫外線的輻射作用,所有基因資料不再存在,無法再讀取,因此引起細胞失去作用或是死亡,也因此失去再繁殖能力。
    造成病害細胞失去生命作用的輻射量決定因子有兩項:一是在紫外線作用時,灌溉水所吸收的強度(或稱密度)。二是灌溉水在處理室內的作用時間,兩者的乘積稱為劑量,單位為mJ/平方厘米。
    2.殺菌技術
    使用紫外線殺菌作業基于兩種因子:使用劑量的強度與時間。在實際作業時影響殺菌性能的因子還需要考慮水的清潔程度。由于水中的粒子都會吸收紫外線能量,影響了殺菌能力,因此在進行殺菌作業之前,必須先濾除掉水中的雜質。
    水中的病原菌要受到足夠的劑量才有殺菌效果,為了使輻射源確實能傳遞至水中,使用時必須考慮到以下因子,即:紫外光源的輻射能量、光源與灌溉水的距離、紫外光能量在水中的傳遞能力。殺死病原菌所需要的能量并不相同,一般家庭常見的細菌只需70ml/平方厘米;而要殺死引起植物病害的病原,其所需劑量大致為:霉菌或細菌需100ml/平方厘米,而病毒需達到250ml/平方厘米。
    5.紫外線殺菌設備的設計
    (1)殺菌作業室:作業室通常為不銹鋼材料所組成,通常用高壓石英燈管產生紫外光,在處理室內必須裝設紫外線傳感器以連續監測光能量。目前常見的殺菌室結構有三類:一是軸心型即,殺菌燈位于中央,水流過此圓柱體。二是同心圓型即水流經圓管,殺菌燈位于圓周管壁。三是平面薄膜型即水流流經扁平板面,扁平板內裝置紫外燈管。為了確保灌溉水都經過紫外光殺菌,殺菌室內必須有擾流裝置,使流水均勻暴露于紫外光下。為避免雜質累積在燈管與傳感器而影響性能,作業室要定期進行清潔。
    (2)控制器:為了確保殺菌性能,殺菌過程必須加以監測。紫外光燈管的使用小時要連續的記錄,以確定不超過使用期限。
    4.使用紫外線進行水質處理常見的問題
    使用紫外線殺菌作業,在適當的規劃與正確使用下,應該可殺死病菌。但有時使用紫外線進行水質處理,也會出現一些問題,失敗的原因可歸納如下:
    (1)燈源能量太小:設計不當是主要原因,選用的燈管無法提供足夠的能量。
    (2)燈管老化:燈管使用總時間超過了使用期限。
    (3)水量過大或流速太快:灌溉水受到紫外線照射的時間太短或是強度不足,造成總能量不足。
    (4)燈管累積雜質:由于雜質的累積,隔斷了紫外線逸出的能量。
    (5)水中雜質太多:雜質吸附了紫外線能源,造成水中吸收的能量不夠,不足以殺死病毒。
    (6)水流處理不全面:所有灌溉水沒有完全通過紫外光,部分水源自旁支通路進入已完成殺菌的容器內,相互混合,造成污染。
    上述幾種問題的出現,都應該及時采取有針對性的措施,避免灌溉水源的殺菌不徹底而影響到花卉作物的生產。
    隨著花卉栽培面積的擴大和對品質要求的提升,對水質的清潔與無菌要求也更高。為確保花卉不致因為灌溉而遭受到外來病原菌的侵害,灌溉水無論是在栽培時直接噴施,還是經過回收后再利用,都必須解決殺菌問題。雖然我國花卉產業目前對于水質殺菌還未引起足夠重視,但針對未來的發展,灌溉水源殺菌將成為花卉栽培(尤其是設施栽培)必須面對的問題。
    作者單位:江西宜春學院農學院

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