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花卉灌溉水的杀菌技术及原理


随着花卉栽培面积的扩大和对品质要求的提升,对水质的清洁与无菌要求也更高。通过灌溉水传播的病原物主要有真菌、细菌、病毒与线虫等。虽然并不是所有的微生物都对植物产生危害,但是当这些微生物进入植物后都可能造成植物感病直至死亡。所以杀菌作业就是要去除、杀死这些病原物。从经济成本的观点出发,杀菌越彻底,成本将越高,由于病原物在某些低浓度之下,并不一定致病,因此灌溉水不一定需要百分之百的杀菌。但为确保花卉不致因为灌溉而遭受到外来病原菌的侵害,灌溉水必须解决杀菌问题。
    一、主要的杀菌技术
    目前可用的杀菌技术主要有热处理、臭氧处理、紫外线辐射、缓速砂滤法、膜过滤法、离子杀菌法等。
    1.热处理
    这种处理的方法是将灌溉水经过95℃的热交换,时间达到30s以上。在进入热交换器之前,pH值要减少到4.5以下,以避免钙质累积在热交换器上。交换器的管壁材料以不锈钢或钛合金为主。加热能源以天然气为例,每立方米热水约需要2~4立方米的天然气。目前在荷兰的花卉种植业主主要是使用这种技术进行杀菌。
    2.臭氧处理
    臭氧因为具有3个氧分子,对细胞膜具有很强的氧化能力。使用时在密闭室内,每立方米体积灌溉水需要使用10g臭氧。使用前水的pH值要低于4.0,使用后放置1h才可供应灌溉。水要通过炭质过滤以避免臭氧逸入温室内或停留在水中产生毒性。
    3.紫外线处理
    这种方法最为流行和可靠,下文还将进行详细的介绍。主要是使水流通过紫外光照射,其剂量为100~300ml/平方厘米。
    4.缓慢砂滤法
    这种方法在许多国家用以过滤饮用水。研究结果显示,用0.35~0.5mm的细砂可滤除真菌,对细菌的滤除率为95%~99%。滤菌作业缓慢是这种技术的主要问题,对病毒则无法滤除。
    5.膜过滤法
    该方法是利用孔径极小的过滤隔膜,用以隔除真菌、细菌或线虫的进入,使用的孔径0.05~0.25μm。主要的应用问题在于孔径容易阻塞。
    6.离子杀菌法
    这项技术目前还停留在研究阶段,主要的问题在于完成杀菌的灌溉水不容易去除残留离子,对植物产生毒害。
    目前在荷兰与北美地区温室灌溉用水的杀菌仍是以热处理、臭氧处理与紫外光杀菌3种为主。在选择灌溉杀菌设备时,除了考虑花卉作物与病原的相互关系,在杀菌系统的规划设计上也必须要考虑到水源的供应、储存,而使用成本更是决定性的因素。此外还需要考虑的问题在于是否需要百分之百的完全杀菌,如果花卉作物对于病原有抵抗性,就不需要彻底杀菌以降低成本。
    二、紫外光杀菌技术简介
    由于国内花卉栽培(尤其是温室花卉栽培)中病毒病的猖獗,利用紫外线杀菌是最可靠的技术,因此在此加以详细的介绍。
    1.作用原理
    紫外光是光线某一波段,也可称为一种电磁波。能量由频率或波长所决定。紫外线通常又分为3类:紫外线A(长波紫外线)、紫外线B(中波紫外线)和紫外线C(短波紫外线)。由于紫外线C具有最短的波长与最高的能量,因此最适合用以杀菌作业。
    紫外线对付病原物的方式是利用其能量贯穿细胞膜,并遮断分子的DNA。由于DNA结构受到紫外线的辐射作用,所有基因资料不再存在,无法再读取,因此引起细胞失去作用或是死亡,也因此失去再繁殖能力。
    造成病害细胞失去生命作用的辐射量决定因子有两项:一是在紫外线作用时,灌溉水所吸收的强度(或称密度)。二是灌溉水在处理室内的作用时间,两者的乘积称为剂量,单位为mJ/平方厘米。
    2.杀菌技术
    使用紫外线杀菌作业基于两种因子:使用剂量的强度与时间。在实际作业时影响杀菌性能的因子还需要考虑水的清洁程度。由于水中的粒子都会吸收紫外线能量,影响了杀菌能力,因此在进行杀菌作业之前,必须先滤除掉水中的杂质。
    水中的病原菌要受到足够的剂量才有杀菌效果,为了使辐射源确实能传递至水中,使用时必须考虑到以下因子,即:紫外光源的辐射能量、光源与灌溉水的距离、紫外光能量在水中的传递能力。杀死病原菌所需要的能量并不相同,一般家庭常见的细菌只需70ml/平方厘米;而要杀死引起植物病害的病原,其所需剂量大致为:霉菌或细菌需100ml/平方厘米,而病毒需达到250ml/平方厘米。


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