无土栽培营养液消毒技术研究与应用

为了减少营养液排放对环境造成的污染,世界范围内的无土栽培系统正逐步由开放式向封闭式转变.封闭式无土栽培系统中根系病害的传播危险急剧增加,因此营养液消毒技术的研究和应用发展迅速.该文综述了国内外营养液消毒方法、原理、成本及应用效果,重点介绍了营养液消毒新技术-慢砂过滤.     

紫外线－臭氧组合式营养液消毒机的设计及灭菌性能试验

为了充分利用紫外线、臭氧在封闭式无土栽培系统营养液消毒上的优势,设计、试制并检测了一种紫外线－臭氧组合式营养液消毒机。样机主要包括紫外线消毒器、4个文丘里射流器、臭氧发生器、自吸泵、ABS管路及自动控制设备等。工作时,灌溉后回收的营养液首先由自吸泵提高压力后以一定流量和速度通过文丘里射流器的喉管,在此由臭氧发生器产生的臭氧由于负压作用吸入并与营养液充分混合,从而杀灭营养液中的病原微生物;然后营养液再经过紫外线消毒器,在紫外线的照射下进一步杀灭病原微生物。对所研制的消毒机,用经过了180 d番茄栽培试验的营养液进行了UV、O3、UV+O3 3种方法的灭菌性能测试,结果表明：主要微生物（细菌、真菌、放线菌）总的消毒效果分别达到70.6%、15.9%和89.9%。可以看出,紫外线－臭氧组合式消毒,达到了比单一灭菌方法更好的灭菌效果,显现出了协同效应,可以较大幅度地提高消毒效率。     

循环式海绵基质培设施结构和性能的研究与应用

循环式海绵基质培是根据世界无土栽培技术发展趋势和中国具体国情进行试验设计、研制而成的新型无土栽培设备。其主要特点是：1)基质用量少，成本低；2)供排液分开，避免根际病害传播；3)配套营养液生物过滤装置，提高系统安全稳定性；4)营养液供给自动控制。循环式海绵基质培由贮液池、农用海绵基质（黑白双色膜包被）、双层槽式集液系统、营养液滴灌系统及自控设备、营养液生物过滤系统等组成。循环式海绵基质培在中国东南沿海地区一年可以栽培两茬果菜，亩产量达10000 kg以上，亩产值1.5万元以上，适合农业示范园区内的大型温室应用。     

我国有机生态型无土栽培技术研究

有机生态型无土栽培是20世纪90年代由我国首创的1项农业新技术,它把有机农业导入无土栽培,突破了无土栽培必须使用营养液的传统观念,为我国推广应用无土栽培开辟了新途径,10年间全国推广有机生态型无土栽培面积已超过163hm2.阐述了有机生态型无土栽培的发展历史、特点、系统构造、目前的研究进展、推广状况及其应用发展前景.     

我国有机生态型无土栽培技术研究

有机生态型无土栽培是２０世纪９０年代由我国首创的１项农业新技术,它把有机农业导入无土栽培,突破了无土栽培必须使用营养液的传统观念,为我国推广应用无土栽培开辟了新途径。１０年间全国推广有机生态型无土栽培面积已超过１６３ｈｍ＾２。阐述了有机生态型无土栽培的发展历史、特点、系统构造、目前的研究进展、推广状况及其应用发展前景。     

世界温室技术进展与无污染蔬菜生产

近年来世界设施农业发展迅速，各种新型建筑材料给温室建设创造了有利条件，温室作物生产管理技术大大提高，世界农业发展的方向是持续和有机农业，在目前的无土栽培系统中，只有“有机生态型”无土栽培法，能生产无污染的绿色食品，而营养液栽培系统须尽快研究出有机营养液灌溉系统。     

基于无线传感器网络的温室栽培营养液电导率监测系统

温室营养液无土栽培,具有节约种植成本、生产效率高等优点.监测营养液的电导率、pH值等特性参数,是实现营养液无土栽培信息化与自动化的基础.为了实现温室无土栽培营养液的实时监测,开发了基于无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)的营养液电导率实时监测系统.系统以JN5139为中央控制器同时控制营养液电导率信息采集单元和无线通讯单元,实现了营养液电导率信息的实时采集与处理、LCD显示和键盘输入等人机交互操作以及基于WSN的营养液电导率实时测量自组织网络,同时系统集成了GPRS模块,实现了营养液电导率与温度信息的远程传输与监控等功能.系统采用星型网络拓扑结构,并进行定时休眠、传感器掉电控制来节省能源消耗.针对系统的实用性和可靠性进行了系统标定、温度补偿以及温室试验,分析比较了电导率测量线性与非线性模型.试验结果表明分段线性模型建模效果较好,分段拟合R2均在0.97以上.系统的测量范围为0.5~2.9 mS/cm,测量结果能够精确到0.01 mS/cm,总体测量相对误差为2.10%,较好地满足了温室营养液电导率实时监测的要求,为无土栽培的科学管理提供技术手段.     

基于二次混合机构的营养液调控模型与PID算法实现

封闭式栽培是解决中国日光温室传统栽培连作障碍问题的有效途径之一。营养液调控过程的性能指标是封闭式栽培模式的关键。该文针对一种具有二次混肥特性的营养液调控过程进行动态分析并建立模型,使用PID控制算法实现了营养液调控,并对影响因素进行对比试验。试验结果表明,系统达到稳定的时间随出液流量的减小或营养液浓度之和的增大呈现减小的趋势;系统震荡持续时间与超调量随出液流量的减小或营养液浓度之和的增大呈现增大的趋势。由试验结果与分析可知,该带有二次混肥的封闭式栽培系统中最优的出液流量与营养液浓度之和分别为6 m3/h与200 g/L,在此状态下进行PID控制参数整定,得到系统在最优条件下稳定时间为100 s、超调量为3%、震荡持续时间为25 s。表明该带有二次混肥的封闭式栽培系统的营养液调控过程能使用PID算法进行调控,能使系统实现稳定、高效的运行。该研究为封闭式栽培的营养液调控提供了参考。     

水培番茄、黄瓜营养液管理专家系统的构建

针对无土栽培的技术核心——营养液管理，构建了水培番茄、黄瓜的营养液管理专家系统，以促进无土栽培技术在中国大面积的推广和应用。该文详细介绍了该专家系统的设计目标、结构和功能设计的过程以及知识库的构成；构建了番茄、黄瓜在不同生育期对氮、磷、钾、钙等大量元素的吸收模型，组成动态模型库；优化了番茄、黄瓜在逆境(高温、低温、寡照等)生长条件下对营养液的管理。在大量搜集水培知识和营养液管理数据的基础上，基本实现了对水培番茄、黄瓜不同生育期的营养液浓度(EC)，酸碱度(pH)，氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)等营养元素浓度，以及营养液温度、溶解氧浓度的管理和决策。     

循环式海绵基质培设施结构和性能的研究与应用

循环式海绵基质培是根据世界无土栽培技术发展趋势和中国具体国情进行试验设计、研制而成的新型无土栽培设备.其主要特点是1)基质用量少,成本低;2)供排液分开,避免根际病害传播;3)配套营养液生物过滤装置,提高系统安全稳定性;4)营养液供给自动控制.循环式海绵基质培由贮液池、农用海绵基质(黑白双色膜包被)、双层槽式集液系统、营养液滴灌系统及自控设备、营养液生物过滤系统等组成.循环式海绵基质培在中国东南沿海地区一年量达10000 kg以上,亩产值1.5万元以上,适合农业示范园区内的大型温室应用.     

聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置光热性能

该文针对传统设施农业土壤灭虫除菌过程使用化学消毒法所带来的环境污染和农作物药物残留等问题,提出了新型聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置,利用太阳能聚光集热技术加热空气进而对农业种植土壤进行高温消毒,同时将土壤所含有机物加热挥发,实现对农业种植土壤的修复,同时处理后的热土壤对进料空气进行预热,提高了装置的热能利用效率。该文介绍了聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置的工作原理,利用光学仿真软件对装置中复合多曲面聚光器的光学效率进行了计算,基于光学计算结果,对聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置的光热性能进行了室外试验,测试了装置的空气加热温度和集热效率。结果表明,用于土壤灭虫除菌的热空气在聚光比为3.6,流动速度为1.075 m/s时,装置的集热效率最高,加热后空气温度最高达到了88℃左右,集热效率为65%左右,能够满足农业土壤灭虫除菌所需的温度需求。     

干旱荒漠区斧形沙芥露地人工种植关键技术

斧形沙芥是一种低糖高蛋白的绿色蔬菜,具有很高的开发利用价值和推广前景。为了有效地保护野生资源。通过开展斧形沙芥的露地人工种植试验,从种植时间、种植土壤、土壤施肥、土壤杀菌消毒、苗床整理、种子选择及处理、播种后期管理、病虫害防治、鲜叶采收和种子采收等方面系统性地总结了干旱荒漠区斧形沙芥露地人工种植关键技术。     

New technique for rose production in soilless culture system and disease reduction

Rose flower is one of the most important cut flowers, with the world's highest production rate. Soilless culture has been increasingly popular in plant production worldwide in the past few decades. In two separate trials, the efficacy of Trichoderma harzianum, Anearobacillus migululanas, slow filtration, and UV ultraviolet (UV) treatment and sand filtration in eliminating Fusarium oxyporum, artificially added in the recirculating nutrient solution, was evaluated with Rosea hybrid plants grown in closed soilless systems. The dynamics of these fungi in the recirculating nutrient solution and in the sand filter was also investigated. T. harzianum, A. migululanas, UV treatment and slow sand filtration were effective in reducing Fusarium root rot. However, slow sand filtration may be a more feasible disinfection method than UV because of lower costs of installation and maintenance and for its adaptability to a wide range of production systems. Moreover, these disinfection techniques can be successfully combined with the application of antagonistic microorganisms.     

射频制热技术应用现状及土壤射频消毒展望

土壤消毒领域经过多年发展,已经形成较为成熟的应用市场。针对化学、生物等传统消毒方式已经不能满足目前土壤消毒多元需求的问题,该文聚焦现代土壤消毒的应用需求,较为明确的分析了传统消毒方式的显著效果及典型缺陷,基于现有研究基础,探索性的提出将射频制热消毒技术应用到土壤消毒领域并研制对应装备的设想。首先,综合归纳了射频制热系统的组成、分类及制热性能影响因素,并分析了射频制热不均性的基本原因;其次,梳理总结了射频制热技术在工业、医疗、纺织轻工业、林业产品加工、农副产品加工等领域的应用现状,并针对农副产品的消毒杀菌、干燥解冻等加工的发展历程进行了重点概述;再次,基于搭建的射频制热试验平台进行的土壤制热试验表明:电极结构形式对土壤制热性能的影响明显,是制热不均匀的显著影响因素;此外,结合学者的研究及土壤制热试验,从射频制热系统自身制热机理、土壤自身受热特性、物料与射频的匹配等角度深入分析了射频这种物理制方式的应用缺点,根本原因及改进方法,提出了改善土壤射频制热均匀性的建议;最后,针对未来土壤消毒领域的应用提出了田间土壤、有机质土壤射频消毒装备分开设计的思路,并基于对射频制热在其他领域应用缺陷的认知,分别提出了更合适射频制热电极结构形式与受热物料的匹配方案。该文论述可为土壤射频消毒应用领域的装备研发提供一定借鉴。     

阿特拉津在紫外-氯消毒中的转化特性及机理研究

采用紫外-氯消毒技术去除水中的农药类内分泌干扰物阿特拉津,利用高效液相色谱（HPLC）测定水中阿特拉津残留浓度,并以液相-质谱联用（LC-MS、LC-MS/MS）技术鉴定其消毒副产物。结果表明,紫外-氯联合消毒技术能有效去除水中的阿特拉津。阿特拉津在紫外消毒过程中迅速降解,主要表现为脱氯羟基化作用,主要产物为2-羟基-4-乙胺基-6-异丙胺基-1,3,5-三氮苯（OIET）,次要反应为氨基侧链脱烷基、氧化以及脱水成烯反应。后续加氯过程对阿特拉津及其主要产物没有明显的去除效果,但能有效去除乙烯胺类产物,且不明显引入消毒副产物,是一种安全有效的水处理工艺。     

水产品热泵干燥装置性能参数的理论分析

为了降低水产品干燥加工能耗,该文以能源效率和除湿能耗比为指标,对热泵干燥装置性能参数的影响因素进行了分析。根据水产品干燥特性和亚热带地区气候特点,首先对开式热泵干燥系统和闭式热泵干燥系统的能源效率进行了比较;然后以闭式热泵干燥装置为例,对其除湿能耗比的影响因素进行了分析。结果表明,闭式热泵干燥装置的能源效率为2.52,而开式热泵干燥装置的能源效率为2.39,两者相差不大;蒸发温度和冷凝温度对热泵干燥系统的除湿能耗比均有明显的影响,其中蒸发温度的影响尤为显著;为了提高除湿能耗比,可提高蒸发温度和降低冷凝温度。     

半夏叶柄组织培养一步成苗研究

为给半夏组织培养和工厂化育苗体系的建立提供参考,以半夏叶柄为外植体,研究了不同消毒措施以及不同浓度激素对诱导外植体一次性成苗的影响。结果显示,以75%乙醇消毒30 s,再用0.1%HgCl溶液消毒6 min的灭菌效果最好;最佳诱导培养基为MS+蔗糖30 g/L+琼脂8 g/L+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L。     

基于物联网的病死猪无害化处理山区运输监控系统设计

目前,大多数无害化处置运输车辆使用全球定位系统(global positioning system,GPS)来确定病死猪的消毒站位置和运输路线。然而,当车辆在偏远山区运行时,定位信息传递不连续和不完整。为了解决这个问题,设计了一套病死猪无害化处理监控系统,系统结合北斗导航系统、全球定位系统、无线射频识别技术(radio frequency identification,RFID)、通用分组无线服务技术和地理信息系统等技术。利用北斗/GPS双模用户机双模定位和双向通信的功能,一方面,它可以解决单一定位时出现的定位信息不稳定的问题;另一方面,当BDS导航定位系统数据似乎显示出偏差,将WGS-84坐标系的GPS定位数据转换为BDS定位系统的CGCS2000坐标系,以提高运输车辆位置信息采集精度的目的。利用GAMIT软件计算观测点的三维坐标,并对组合导航和单导航的定位精度进行分析。采用Floyd算法对运输路线进行优化,寻找最短的运输距离。利用北斗卫星的信息通信功能代替全球移动通信系统(global system for mobile communications,GSM),短消息业务,实现无害化运输车辆与控制中心之间的信息远程传输。控制中心通过对接收到的数据进行分析,得到病死猪收运车的运输路线和定点消毒监测信息。系统试验表明:采集的数据能够准确及时地传输到控制中心,北斗/GPS双模接收机定位精度比北斗卫星定位精度高55.13%,比GPS卫星定位精度高52.71%。北斗通信的网络丢包率为0.26%,消毒点的车辆定点识别误差率0.97%,结果表明,满足病死猪无害化处理监控管理的要求,系统运行可靠、稳定。该系统的构建与应用,为其他病死动物无害化处理的综合管理与监控提供参考。