現(xiàn)代溫室無(wú)土栽培模式產(chǎn)生排液排放的原因

定植初期基質(zhì)的沖洗

無(wú)土栽培如果采用椰糠作為基質(zhì)，由于椰糠自身帶顏色，會(huì)影響回液消毒設(shè)備，如紫外消毒機(jī)的穿透率，所以大部分種植者在定植的前3周左右會(huì)將排液排掉。

水肥一體化設(shè)備過(guò)濾器的反沖洗

為保證灌溉系統(tǒng)的可靠性，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，施肥設(shè)備一般配置有不同目數(shù)的過(guò)濾器，例如Y型過(guò)濾器或自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器。由于現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大多數(shù)項(xiàng)目將過(guò)濾器的沖洗管線連接到了廢水管網(wǎng)，這類(lèi)過(guò)濾器的沖洗過(guò)程也會(huì)造成一部分營(yíng)養(yǎng)液的流出。

Y 型過(guò)濾器

營(yíng)養(yǎng)液元素比例不平衡

由于植物的選擇性吸收，排液中的元素比例往往是很不平衡的。在重復(fù)利用環(huán)節(jié)，在一定種植水平情況下，僅能通過(guò)使用有限的排液比例再加上一定的新肥比例來(lái)保證植株的生長(zhǎng)。這個(gè)因素一定程度上也限制了重復(fù)利用的比例，多余的排液也會(huì)被排出。

根系鈉離子的富集

由于在無(wú)土基質(zhì)栽培中根系集中在有限的基質(zhì)環(huán)境中，根系對(duì)基質(zhì)環(huán)境要求非常高。如果灌溉原水水質(zhì)不好，比如鈉離子偏高的情況下，很容易造成根系的鈉離子富集，進(jìn)而影響植株生長(zhǎng)。在這種情況下，一些種植者會(huì)對(duì)基質(zhì)進(jìn)行“沖洗”操作來(lái)降低基質(zhì)環(huán)境中鈉離子的含量。這也會(huì)造成一部分排液流出。有荷蘭種植者曾表示，在一些水質(zhì)不好的地區(qū)，該因素甚至成為了目前溫室做不到零排放的主要因素。

減少排液排放的措施

收集并利用定植初期基質(zhì)的沖洗水

針對(duì)種植初期椰糠自身顏色導(dǎo)致排液顏色過(guò)深而無(wú)法經(jīng)過(guò)UV消毒機(jī)的情況，可以從以下兩個(gè)方面采取優(yōu)化措施：一是種植者可以根據(jù)情況選擇其他顏色淺或者無(wú)顏色的基質(zhì)如巖棉等；二是在基質(zhì)泡發(fā)以及日常灌溉過(guò)程中選擇一些顏色較淺的肥料，帶顏色的肥料主要為鐵肥，比如采用一部分EDTA-Fe肥。這樣就可以收集并重復(fù)利用定植初期基質(zhì)的沖洗水，避免了排液的外部排放。

在項(xiàng)目的硬件設(shè)施中，改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)備管線，將此部分過(guò)濾器沖洗水管線也接入排液收集系統(tǒng)，使其進(jìn)入殺菌環(huán)節(jié)后也能被重復(fù)利用進(jìn)入灌溉系統(tǒng)。加強(qiáng)水肥設(shè)備系統(tǒng)的維修維護(hù)在設(shè)備可靠性方面，做好定期的灌溉系統(tǒng)的維修維護(hù)工作，避免一些突發(fā)故障的發(fā)生。

精準(zhǔn)灌溉

在無(wú)土栽培管理中，種植者需要學(xué)會(huì)“閱讀”植株，盡可能的按照植株所需要的營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行灌溉。精準(zhǔn)灌溉會(huì)有效降低排液的排出。

配方管理

比如在植株不同的生長(zhǎng)階段提供不同的適宜水肥配方，滿(mǎn)足植株不同階段的水肥需求。

灌溉管理

在植株不同的生長(zhǎng)階段、不同的天氣情況采用合理的灌溉策略，做到精準(zhǔn)灌溉。

加強(qiáng)監(jiān)測(cè)以及控制

做好過(guò)程中的監(jiān)測(cè)比如EC、pH等的監(jiān)測(cè)以及過(guò)程控制，有條件的情況下定期做好營(yíng)養(yǎng)液的元素檢測(cè)，包含進(jìn)液、排液的檢測(cè)，在回液重復(fù)利用的情況下，可以精準(zhǔn)調(diào)控配方。

避免鈉離子富集

避免鈉離子富集可從以下幾個(gè)方面采取措施。

水源選擇

溫室灌溉水源優(yōu)先選用雨水。由于現(xiàn)在溫室結(jié)構(gòu)多采用文洛式結(jié)構(gòu)，雨水收集比較容易實(shí)現(xiàn)，可以配置雨水蓄水池，確保雨水能夠作為溫室生產(chǎn)的首要水源。

增加水處理設(shè)備

在溫室水源為地下水或者市政水的時(shí)候，可以使用反滲透純水設(shè)備對(duì)原水進(jìn)行處理，有效降低原水中鈉離子的含量。

控制好肥料質(zhì)量

使用高質(zhì)量的水溶肥。現(xiàn)在市面上水溶肥廠家較多，一定要選用高質(zhì)量純度較高的水溶肥，避免肥料中所攜帶雜質(zhì)引起鈉離子或者其他重金屬的富集。

排液重復(fù)利用的利弊

排液的重復(fù)利用好處很多，最重要的兩點(diǎn)就是一方面能夠降低肥料的投入，另一方面也能夠大幅降低對(duì)環(huán)境的影響，對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。甚至在缺水地區(qū)，重復(fù)利用排液也是確保溫室栽培用水安全的重要措施。

當(dāng)然，排液重復(fù)利用在前期也會(huì)帶來(lái)一些溫室項(xiàng)目的額外投入，比如排液的儲(chǔ)水罐、回液井以及回液泵組等等。佐治亞大學(xué)曾做了一份調(diào)查：在個(gè)別地區(qū)，這部分投入甚至超過(guò)了重復(fù)利用所帶來(lái)的效益。但是在大部分的案例來(lái)看，重復(fù)利用排液都是一個(gè)可行且經(jīng)濟(jì)有效的措施。

排液重復(fù)利用也帶來(lái)另外的風(fēng)險(xiǎn)，那就是增加了一些病害的發(fā)生幾率，例如腐霉菌屬病害等，這就對(duì)排液重復(fù)利用之前的消毒處理要求比較嚴(yán)格，尤其對(duì)周年生產(chǎn)的作物比如番茄、黃瓜、彩椒等更為重要，消毒不徹底造成病害蔓延擴(kuò)散會(huì)對(duì)溫室生產(chǎn)造成嚴(yán)重打擊。

常見(jiàn)的排液消毒處理方法

為了降低排液中病原菌帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，常見(jiàn)的排液消毒方法有臭氧消毒、UV消毒和加熱消毒，目前大型連棟溫室中使用比較多的是臭氧消毒與UV消毒。

臭氧消毒

臭氧消毒可以用于破壞細(xì)菌、病原菌等結(jié)構(gòu)。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，溶于水后，直接或利用反應(yīng)中生成的大量羥基自由基及新生態(tài)氧間接氧化水中的無(wú)機(jī)物、有機(jī)物，并進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi)氧化胞內(nèi)有機(jī)物，從而達(dá)到殺菌消毒、凈化水質(zhì)的目的。一般認(rèn)為臭氧設(shè)備供給10 g/（h?m3）同時(shí)與水體充分接觸1 h即可足夠殺死所有病原菌。

臭氧消毒機(jī)

臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，滅菌過(guò)程屬生物化學(xué)氧化反應(yīng)。臭氧滅菌有以下3種形式：①臭氧能氧化分解細(xì)菌內(nèi)部葡萄糖所需的酶，使細(xì)菌滅活死亡；②臭氧直接與細(xì)菌、病毒作用，破壞它們的細(xì)胞器、DNA和RNA，使細(xì)菌的新陳代謝受到破壞，導(dǎo)致細(xì)菌死亡；③臭氧透過(guò)細(xì)胞膜組織，侵入細(xì)胞內(nèi)，作用于外膜的脂蛋白和內(nèi)部的脂多糖，使細(xì)菌發(fā)生通透性畸變而溶解死亡。

UV消毒

紫外光UV是一種有效且常見(jiàn)的消毒方式，可以對(duì)被微生物污染的空氣、水源或者是表面進(jìn)行消毒。有研究表明，在200~310 nm的紫外輻射具有殺菌效果，在260 nm的波長(zhǎng)附近有最大的消毒效果。

在殺滅細(xì)菌以及真菌類(lèi)微生物時(shí)候，建議劑量為100 mJ/cm2。進(jìn)行殺滅病毒時(shí)，建議劑量為250 mJ/cm2。研究表明，紫外線主要是通過(guò)對(duì)微生物(細(xì)菌、病毒、芽孢等病原體) 的輻射損傷和破壞核酸的功能使微生物致死，從而達(dá)到消毒的目的。紫外線對(duì)核酸的作用可導(dǎo)致鍵和鏈的斷裂、股間交聯(lián)和形成光化產(chǎn)物等，從而改變了DNA的生物活性，使微生物自身不能復(fù)制，這種紫外線損傷也是致死性損傷。目前常見(jiàn)的紫外消毒機(jī)有中壓消毒機(jī)以及低壓消毒機(jī)。此方式消毒對(duì)排液的顏色要求比較高，排液過(guò)深的話紫外燈不能穿過(guò)，進(jìn)而會(huì)造成消毒效率降低。

中壓紫外消毒機(jī)

加熱消毒

研究表明，在灌溉水消毒方面，將水加熱至95℃并持續(xù)30 s以上即可殺死所有的病原菌。該消毒方式的缺點(diǎn)是需要消耗大量的能源，而且被加熱的水含氧量一般會(huì)大幅度降低。此外是在重復(fù)利用前還需對(duì)被加熱的水進(jìn)行降溫處理。