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2007年8月28日 作者:xwz2367609 [返回]
闭锁型光自养育苗技术的设施构建

    设施化工厂化育苗是今后种苗产业发展的趋势与方向,是实现农业产业化的首要关键环节,只有标准健壮无公害的种苗才能栽培出优质高产的农产品,只有批量化的生产才可以实现育苗资源的节省化与种苗质量的保障。温室育苗虽然已成为当前工厂化育苗的一种最为重要与主要的方式,但温室运行的成本与利用率,以及温室存在的环境波动性大等问题都成为生产上增加成本与影响苗质的主要问题。在众多影响苗质的因素中,首推的因素应该是环境因子,只有稳定的环境因子才可以让先进的园艺技术发挥最佳的作用与效果,否则要么增加成本,要么就是影响质量。所以要真正实现种苗的标准化工业化周年化集约化生产,还得采用先进的稳定的环控技术与设施保障才能实现。当前温室内的种子育苗与无性繁殖育苗虽然也比传统的露地育苗或简易设施育苗有了很大的进步,但在环境的精准度及合理科学化高效化的角度来说还相差甚远,这是导致当前温室育苗效率低成本高设施运转利用率低的主要原因。针对这些问题,我们设计了一种能够实现环境因子精准化,运行高效化完全可控化的周年育苗技术,这就是闭锁型的光自养育苗新技术。
    从闭锁型光自养的名词概念来解述其中含义,其实就可以初步了解其中的精髓,从闭锁角度来说就有多层意义包括其间,物理空间的隔绝闭锁是其一,系统采用的隔热绝缘的沫泡板材构建,实现了物理隔绝阻断了空间内外的热力交换,创造一个相对的不受外界气候影响的人工空间;其二就是生态隔绝以实现闭锁,生态隔绝就是气候生态因子的人工创造,最大可能地减少外环境的影响,另外一层含义就是生态隔绝以实现闭锁,实现农业生产的循环可持续性,可以利用生态技术达到生产的零外排,是一种循环的农业生产模式。这种循环包括营养代谢的内循环与水光热气资源的内循环,把排放的废水得以物理或生物处理又可以重新利用,系统排放的二氧化碳气又可以循环用于光合作用所需,甚至空调冷凝的水汽也可以返回到系统,是一种闭锁生态系的生物模式。从光自养的含义来理解,又是实现技术方法的具体阐述,利用光合作用创造生物可增长发育的生物量,是一种自养的生物构建过程,不需要像组织培养一样,以依赖糖的碳源作为能量代谢源,是一种完全发挥与依赖自身的光合作用及提高光合效率而达到的生物量增加,继尔形成人工所需的种苗或者产品,是在光的作用下完全把无机合成有机的过程。所以从技术实现角度来说一切以围绕优化光合环境与提高光合效率为目的的技术实现路径,如温度湿度二氧化碳气及矿质元素风速等因子的最优化,以及无菌环境与病虫环境的可控化,这些因素的有效优化控制都是为了实现光自养过程的效率最优化,为生物量的快速增长积累达到一种最佳的效果,从而使培育的苗木或者栽培的植物达到了快速化高效化可控化最优化发挥的效果。
    为了实现闭锁光自养的最优效果与育苗的最佳效率,从能耗角度及生产的的效率角度都得进行综合的考虑,这是一项农业技术是否能够达到实用化的关键所在。首先从温室育苗的能耗分析,它主要的能耗在于冬季的加温及夏日的降温,而且在加温的作用效果来说非常之低,它只作用于一个平面所育的种苗,在实现温度调控的精确度来说与稳定波动性来说都存在的问题,因气候的影响及空间综合因子的干扰都难以达到准确的温度,只是处于一个阈值内的大概温度范围,包括营养液的夏日致冷冬季加温,空气温度的加温与降温,成为温室庞大耗能的主要投入,而闭锁空间内的加温或降温能够维持较长的时间,空间的温度变化因隔绝性能的优化而使内外热交换得以减缓,即使要加温或降温所耗的能量也是较为经济而节省。其实是空间的多层次立体化设计,也使加温或降温的利用率得以数倍的提高,一般的系统至少可以设计成5-7层,这样的设计可以使相同育苗周期与育苗量的种苗面积缩少到温室的1/5-1/7,另外,再加上环境稳定后,种苗的培育周期与出苗率提高,综合效率就可达10倍甚至数十倍以上。这里需重点提及的因子是人工光照因子,它是系统的主要耗能部份,在温室系统中这因子因太阳光照的利用而可以最省化,只是在阴暗天进行适当的补光即可,但从光效果与效率来说人工光源最大的优势可以得以最优化的体现,可以接近植物进行近距离补光,可以调节至育苗或栽培的最佳光强,这是温室太阳光利用型工厂所难以企及的,在人工光强与光谱都得以优化后,苗或植物体的生长速率大大加快,育苗的时间缩短周转批数增加特别明显,这也是人工光效率提高减少成本的一个间接因素,所以虽然人工光会耗去大量的电资源,但从单株苗的成本来说还是较低,因为在人工光环境下,为了提高利用率除了光的近距离照射外,我们还采用了数倍于温室的育苗密度,这种密度的增加又间接地提高的育苗效率降低了成本,比如许多苗在温室环境下采用的是128孔的托盘而在闭锁系统中我们可以选用288孔的托盘,这样就间接地节省了一半的能源,再加上湿度二氧化碳气等因子的优化,又可以使育苗时间大大缩短,形成的综合效率使人工光的补光效率达到了最优化,单苗的综合成本来说还是大大地低于温室育苗。
    除了上述光热人工因子的最节约化设计运行外,在闭锁环境中最大的提高光合效率的技术因子还有二氧化碳气的强制供给,当闭锁空间的二氧化碳气浓度达到平常的数倍以上时(1000-2000ppm),苗与植物叶片的光合效率及光合积累可提高3-5倍,这又使光的利用效率得以数倍提高,闭锁空间就如一个太空站的生命支撑系统一样,叶片呼吸所放出的二氧化碳又可循环地成为光合原料,在栽培中只需向系统内输入二氧化碳气即可,其实就可以自然地达到一种最佳的氧气与二氧化碳环境,不需经常性的外界通风也可以达到自组织自优化与自洁化的效果。当然在这种闭锁环境中模拟自然风速以提高通风性是非常重要的,通过侧壁风流技术可以提高空气的循环通透性,使病害减少使密度提高,这是提高密度的一种主要措施,光闭锁系统中可以利用风速来达到环境的稳定与通风透气性。在闭锁系统中湿度的控制也较为稳定而容易,采用雾发生技术,超声波雾化系统,可以达到最佳的环境湿度,不会像温室一样要么过高湿度可么过于干燥,这样使苗的生长更好更为稳定,这些都是普通的温室育苗技术所不能比拟的。通过闭锁的科学设计及能源的节约化循环高效利用,闭锁系统比温室系统可以提高24倍以上的育苗效率,这对于成本降低与稳定化供苗来说是极为重要的突破。闭锁系统可以用于种子苗培育也可用于无性的非试管苗快繁培育,甚至在闲淡季节还可以栽培高价植的药草与蔬菜,是一种完全无污染型的安全食品生产系统与无污染种苗的健生促生培育系统。
    随着土地的减少,闭锁育苗的高效性与稳定性必将成为农业产业化实践过程中的一项重要技术,也是未来瓜果蔬菜经济植物种苗生产企业实现高效化低成本战略提高竞争力的一项主体技术。

 上述为闭锁系统的主体硬件构造


以上为利用闭锁型部育的各种苗与蔬菜

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