Дезинфекция питательных растворов в рециркуляционных гидропонных системах – Наука в гидропонике
Системы выращивания растений, которые рециркулируют питательные вещества, более эффективны с точки зрения использования удобрений и воды, чем их аналоги. Однако постоянная рециркуляция питательного раствора создает прекрасную возможность для болезнетворных микроорганизмов и водорослей процветать и колонизировать целые культуры, что часто приводит к разрушительным результатам. В этом посте мы собираемся обсудить различные альтернативы, доступные для дезинфекции рециркуляционных культур, какие из них обеспечивают наилучшую защиту и что нам нужно сделать, чтобы использовать их эффективно. Я собираюсь описать преимущества и недостатки каждого из них, чтобы вы могли принять это во внимание при выборе решения для вашей гидропонной культуры.
Дезинфекция рециркулирующих питательных растворов широко описана в научной литературе, статьи по следующим ссылкам (1,2,3,4) предлагают хороший обзор таких методов и экспериментальных результатов, лежащих в их основе. Обсуждение в этом посте использует информацию из этих документов, а также мой личный опыт работы с производителями по всему миру за последние 10 лет.
Чтобы убить патогены в гидропонном растворе, мы можем использовать химические или нехимические методы. Химические методы добавляют в питательный раствор что-то, что вступает в реакцию с молекулами, из которых состоят патогены, убивая их в процессе, в то время как нехимические методы добавляют энергии в питательный раствор в той или иной форме или фильтруют раствор, чтобы устранить нежелательные популяции микробов. . Химические методы часто воздействуют на растения, поскольку химические вещества уносятся с питательным раствором, и требуют постоянной корректировки, поскольку уровни этих химических веществ в питательных растворах необходимо контролировать очень тщательно.
Химические методы включают гипохлорит натрия, перекись водорода и добавки озона. Из этих вариантов и гипохлорит, и перекись водорода имеют плохую дезинфицирующую способность при концентрациях, переносимых растениями, и их трудно поддерживать при желаемых концентрациях в течение всего цикла выращивания без вредных последствий. Озон обладает хорошими дезинфицирующими свойствами, но требует дополнительных стадий угольной фильтрации после инъекции, чтобы обеспечить его удаление из питательного раствора до того, как он попадет на корни растений (поскольку он очень плохо переносится растениями). Кроме того, стерилизация озоном требует установки датчиков озона на объекте, чтобы люди не подвергались воздействию высоких уровней этого газа, что вредно для здоровья человека. Во всех этих случаях дозировку можно отслеживать и контролировать на приличном уровне с помощью измерителей ОВП, хотя полагаться исключительно на датчики ОВП может быть плохой идеей для таких веществ, как гипохлорит, поскольку накопление Na и Cl также может быть проблематичным.
Наиболее популярными нехимическими методами обеззараживания являются термическая обработка, УФ-облучение и медленная фильтрация через песок. Медленная песчаная фильтрация может успешно уменьшить популяцию микробов, грибков и бактерий, но медленный характер процесса делает ее неподходящим выбором для крупных объектов (> 1 га). Термическая обработка растворов очень эффективна при обеззараживании, но энергозатратна, так как требует нагревания и последующего охлаждения питательных растворов. Для крупных объектов УФ-стерилизация предлагает наилучший компромисс между стоимостью и дезинфекцией, поскольку требует мало энергии, легко масштабируется и обеспечивает эффективную дезинфекцию от широкого спектра патогенов, если дозировка достаточно высока. Однако важно отметить, что некоторые УФ-лампы также генерируют озон в растворе, который требует угольной фильтрации, чтобы устранить вредное воздействие этого химического вещества. Если этого нужно избежать, необходимо использовать лампы, специально разработанные для предотвращения образования озона.
Если вы хотите использовать УФ-стерилизацию, вам следует тщательно продумать мощность ламп и необходимую скорость потока, чтобы обеспечить адекватную стерилизацию. Большинство встроенных УФ-фильтров дают вам скорость потока в галлонах в час, при которой они считают дозировку достаточной для дезинфекции. патогенам потребуются дозы облучения, значительно превышающие другие. Вы также можете добавить многие из этих УФ-фильтров параллельно, чтобы получить измерение GPH, необходимое для вашей культуры. Ультрафиолетовая стерилизация также оказывает значительное влияние на все популяции микробов в окружающей среде (5), поэтому учтите, что вам потребуется инокулировать более полезными микробами, если вы хотите поддерживать популяции микробов в ризосфере растений.
С учетом всего сказанного, последний момент, который следует учитывать, заключается в том, что как химические, так и ультрафиолетовые методы стерилизации будут иметь тенденцию разрушать органические молекулы в питательном растворе, а это означает, что хелаты тяжелых металлов будут непрерывно разрушаться, вызывая осаждение тяжелых металлов в питательном растворе в виде оксидов. или фосфаты. Как правило, любой гровер, который использует какой-либо метод, который, как ожидается, разрушает хелаты, должен регулярно добавлять больше тяжелых металлов, чтобы заменить те, которые потеряны. Чтобы откалибровать эти замены, Fe следует измерять с помощью лабораторного анализа каждые 2 дня в течение недели, чтобы увидеть, сколько Fe истощается в результате УФ-процесса. Некоторые люди пытались использовать другие типы хелатов Fe, такие как лигносульфаты, чтобы решить эту проблему (6).
