浅谈设施培植对臭氧扩散的影响

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1臭氧技术现状

用臭氧替代农药应用在设施农业大棚中，还存在着许多问题未能解决，目前国际上还没有相关的实际成果。20世纪90年代，山东、陕西、大连、北京等地就有许多机构在做相关研究。目前广泛采用的技术路线是“管道扩散法”，多年的实践证明该扩散法对低矮作物尚可，但对如黄瓜这样的藤架作物却不行，原因是臭氧扩散问题还没彻底解决。因此，高浓度臭氧扩散是臭氧杀菌技术能否在温室中实际应用的关键之一，它需要解决快速扩散、均匀分布的问题。

2臭氧的杀菌机理

杀菌剂的杀菌效果分为：溶菌型和抑菌型，臭氧属于前者，农药则是后者。臭氧能穿透微生物细胞膜，直接作用于DNA、RNA，并将其杀灭，理论上臭氧可以杀灭任何微生物，但杀灭不同微生物有不同的浓度阈值，一旦臭氧浓度达到所需阈值，杀灭作用瞬间即完成。臭氧有气态臭氧、液态臭氧及臭氧水，目前，除了液态臭氧还不能被直接利用外，其他所有应用都为气态臭氧或臭氧水。通常气态臭氧用于温室气传病害的防治，而臭氧水用于土传病害的防治。

3气态臭氧杀菌的方法

3.1气流循环法以空气为原料，通过距棚顶一定高度的排风装置，利用棚的封闭空间，将臭氧发生器产生的高浓度的臭氧气体以一定的方向、风压和速度，迅速稀释并向设定方向运动，形成大棚内的气流循环，快速均匀扩散，同时使臭氧气体达到一定均匀浓度，达到杀灭棚内病害而不伤作物的目的。

3.2管道扩散法以空气为原料，通过距地面一定高度的排风装置和管道系统（该管道系统的主管道分布着的一定数量的孔洞，或和分管道组成），将臭氧发生器产生的具有一定浓度的臭氧气体，通过自身重量由高处向下自由扩散到棚内各处，达到杀灭棚内病害而不伤作物的目的。

3.3管道扩散法与气流循环法的比较管道扩散法是利用臭氧气体的密度高于空气密度，将高浓度的臭氧气体通过管道运输逐渐稀释，再通过分支管或孔洞自由排出。这种方法有其不足的地方，管道管径有限，浓度排出的时候也是较高浓度的臭氧气体逐渐向下扩散再稀释的过程，棚内高处的臭氧浓度较高，越向下浓度越低，浓度呈阶梯状降低，棚内臭氧浓度不均匀，高枝植物易受伤害，甚至死亡，如果浓度控制不好，整棚作物将死亡。如果保证高枝植物不受伤害，防病治病效果不明显，作物产量将受影响。气流循环法则不同，臭氧气体在排出的时候即在顶棚高处，且在不受限制的空间进行稀释，同时具有较大的风速和循环气流，臭氧气体迅速扩散，高浓度气体迅速降低、均匀，不论高枝和低枝作物都不易受伤害，如果臭氧发生量控制得当，能瞬间杀灭病害并提高产量。

4试验结果

2012年10月江苏省农业机械试验鉴定站工作人员在南京市浦口区盘城镇双城社区浦浩农业生态园的日光温室大棚，针对“气流循环法”，进行了同棚不同天的3次现场臭氧气体浓度的试验检测，试验采用5点法（四角和中间点）进行，大棚规格：8332标准棚（55×8×3）m，大棚地面面积：429.605m2，大棚最大高度：3.10m，植物品种：红颜草莓，植株高：135.7mm，土壤：沙壤土，取点高度1m左右，试验结果表明，各点臭氧气体浓度在不同时段分布较均匀，在整个工作时段的臭氧气体浓度满足企业产品规定的范围。现场也发现：在开启臭氧设备的同时，全棚会产生薄薄的、均匀的雾气（水），随着时间的推移，雾气越来越均匀，同时棚内空气变得异常清新。关闭发生器后，臭氧浓度逐渐降到本底浓度，雾气仍未完全消除。雾气的产生是臭氧氧化后的产物二氧化碳和水，雾气均匀，表明二氧化碳也均匀，臭氧也均匀。

5气流循环法的应用环境条件和附加产物

5.1气流循环法的应用环境条件气流循环法的气流源为臭氧气体，工业臭氧发生器是产生臭氧气体的来源，需要一定的臭氧发生量，进而调整和达到一定的臭氧浓度。因此对于一个特定的臭氧发生器，必须提高臭氧发生器的发生效率。提高臭氧发生器的发生效率，必须要对气源进行预处理，而气源来自于周围环境（即棚内温湿度状况），预处理的手段就是降温和排湿。因此，温度、湿度直接影响臭氧发生量，并间接影响臭氧浓度。其应用环境条件：①应用时间：棚内给臭氧时间均在夜间，一般在太阳落山后就可进行（以保证低温和无光照）。②闭棚，保证臭氧气体不流失（湿度越大，杀菌效果越好，臭氧发生量效率越低）。

5.2附加产物植物在成长过程中会释放各种不同的有机化合物，臭氧与有机化合物反应的产物就是二氧化碳和水。植物成长呼吸需要吸收二氧化碳，在密闭棚内二氧化碳因消耗较大，通常其浓度偏低，试验棚使用臭氧后增加了二氧化碳气肥的浓度，促进植物的生长，增加了作物产量。另外，臭氧发生器产生臭氧气体的同时产生非常少量的一氧化氮、二氧化氮，增加了棚内的氮肥量。

6应用前景

设施园艺种植中温室应用的最大收获是适宜的温、湿度环境，而适宜环境的结果是一把双刃剑，既创造了农作物生长需要的良好环境，但同时也成为农作物病菌生存、生长、繁殖的良好温床，因此有效杀灭温室作物有害病菌，有效减轻病虫害的影响，提高种植产量，减少农药使用，实现无公害目标，生产出绿色无污染的农产品，保障食物安全，对设施农业的发展显得尤为重要。臭氧防病杀菌替代农药是设施园艺中一个卓有成效的新式武器，也是最便捷有效、无污染的一个重要手段，但它也是一把双刃剑，处理不当，会造成植物的损伤甚至是死亡。目前这一新式武器还有缺陷，仍需研究和解决技术应用中的许多关键技术和基础问题“，气流循环法”只是解决了其中一个关键问题，它实现了大棚中的气流组织的流动问题，从根本上解决了多年来困扰臭氧技术在设施农业上难于取得进展的一个瓶颈。据统计，截止2012年底，全国设施园艺种植面积已达399.8万hm2，预计到2015年，全国设施园艺面积可达433.3万hm2以上。

7小结

目前，我国设施园艺的种植面积已达到了一个空前的规模，约占世界总面积的85%以上。如此巨大的市场拥有量，这一新技术的应用，具有极大的推广应用价值，随着其他关键技术的突破，必将给整个设施农业园艺种植行业的质保技术带来革命，同时给相关制造企业带来无限的商机。

作者：糜南宏屈弘赵海瑞汪世明高飞单位：江苏省农业机械试验鉴定站南京益隆高科技有限公司南京农业大学苏果超市有限公司