[发明专利]一种无土栽培基质消毒系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无土栽培基质消毒系统与方法，属于设施蔬菜无土栽培领域。

背景技术

无土栽培摆脱了土壤对农业生产的限制，采用草炭、蛭石、岩棉等轻质材料作为栽培介质，同时用浇灌营养液的方式为作物提供充足的水分、养分。与土壤栽培相比，无土栽培可以通过对营养液组分、特性调控，创造适宜作物生长的根际环境，同时还能防止连作及土壤盐分累积引发的作物生理障碍。

按照营养液是否循环利用将无土栽培分为开放式和闭合式方式。在开放式无土栽培系统中，由于营养液不是循环利用的，每次都需要添加新配制的营养液，同时将剩余的营养液废液直接排放，大大降低了营养液的利用率，同时也增加了环境污染的风险。闭合式无土栽培系统中的营养液是循环利用的，仅需对营养液组分、特性调控，使其满足作物生长的需求，用水量仅为土壤栽培的1/3-1/2，肥料利用率可以由土壤栽培的50%左右提高到90%-95%，同时减少了排出废液对环境污染的风险，降低了生产成本。因此，闭合式无土栽培技术已成为设施农业中重要的组成部分。然而，在营养液循环利用过程中，致病的病毒和细菌不断在基质中积累，增大了作物的患病几率。因此，研发合理高效的无土栽培基质消毒方法是闭合式无土基质栽培能否推广需要解决的关键问题之一。

目前常用的基质消毒方法从大的方面分为化学方法和物理方法。化学方法主要是通过向基质中添加有毒的药品对致病微生物病菌进行杀灭。虽然化学消毒法具有见效快、操作简便及成本低的优点，但是基质中残留的药物会对作物产生毒害作用，且这些药物被作物吸收后会导致其品质降低，而且会对人们的健康造成危害。物理方法主要包括高温消毒和臭氧消毒。高温消毒通过对基质加温，将基质中致病微生物杀灭，其缺点是能耗较高。臭氧消毒是通过向基质中通入一定浓度的臭氧，利用臭氧的强氧化性对基质中的致病微生物进行杀灭。由于臭氧易在空气中扩散，不宜进入基质团块的内部，在一定程度上降低了其消毒效果。

发明内容

针对现有无土栽培基质消毒方法存在的问题，本发明提出一种能耗低、杀菌效果好的无土栽培基质消毒系统与方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无土栽培基质消毒系统，包括滴灌系统、基质槽、储液池、储液桶、电解装置；所述滴灌系统布置在基质槽的上方，基质槽底部通过回液管与储液池连接，在储液池内底部设有两个潜水泵，其中一个潜水泵通过过滤器连接储液桶，所述储液桶再通过加压泵与电解装置的入口连接，所述电解装置的阳极出液口通过阳极端回液管与滴灌系统相连接，阴极出液口通过阴极端回液管与储液池连接。

所述过滤器为筛网式过滤器或叠片式过滤器，并定期对过滤器进行清洗，以防止过滤器阻塞，影响其使用效果。

本发明分别设置储液桶和储液池，每次消毒时，待营养液需全部进入储液桶中后，再进行电解消毒，并将处理后的营养液回流至储液池中，实现了处理的营养液与未处理营养液分开存放，避免二次污染。

在上述消毒系统基础上，在阳极端回液管、滴灌系统和营养液供液管连接处安装三通阀门，并将营养液供液管与储液池中另一个潜水泵相连；当消毒系统工作时，保持电解装置阳极端回液管与滴灌系统连通；当在栽培过程中需要供给营养液时，保持营养液供液管与滴灌系统连通。

本发明还提供上述消毒系统的消毒方法，具体步骤如下：

1）将基质槽中残留待回收的营养液经回液管收集至储液池中；

2）将储液池中回收的营养液经潜水泵进入过滤器过滤，滤液流入储液桶中，同时向储液桶内加入电解质；

3）混有电解质的营养液经加压泵进入电解装置，在直流电场的作用下在阳极端电解生成次氯酸；

4）电解装置阴极端电解生成的碱性液经阴极端回液管回流至营养液储液池中，阳极端电解生成的含有次氯酸的酸性消毒液经阳极端回液管、滴灌系统滴入待消毒的基质槽中，消毒后再通过基质槽底部的回液管将基质中渗出的营养液收集至储液池中，完成一次基质消毒。

其中，在步骤2）中，所述电解质为氯化钠或氯化钾，其添加量以营养液中氯离子浓度在0.01%-0.05%范围之间为宜，既保证消毒效果，又不会损伤农作物的健康状况。

在步骤3）中，所述电解为无隔膜电解，其中，所述无隔膜电解参数具体为：电解电压在15-25v之间，均能达到电解消毒效果，优选20v，供水压力范围在200-400千帕之间，以300千帕为宜，营养液和基质的温度不宜高于30℃，否则可能加速次氯酸分解，影响消毒效果。