 | Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . ( Апрель 2012 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
| сельское хозяйство |
|---|
 |
| Портал сельского хозяйства |
Почва стерилизация паром ( почва пропаривание ) является сельским хозяйством метод , который стерилизует почву с паром в открытом грунте или теплицах. Вредители растений культур , таких как сорняки, бактерии, грибы и вирусы погибают через индуцированной горячим паром , который вызывает жизненно важные клеточные белки разворачиваться. Биологически метод считается частичной дезинфекцией. Важные термостойкие спорообразующие бактерии могут выжить и оживить почву после охлаждения. Усталость почвы можно вылечить путем выделения питательных веществ, заблокированных в почве. Обработка паром улучшает исходную позицию, ускоряет рост и повышает сопротивляемость растений болезням и вредителям. Сегодня использование горячего пара считается лучшим и наиболее эффективным способом дезинфекции больной почвы, горшечной почвы и компоста. Он используется как альтернатива бромметану , производство и использование которого были ограничены Монреальским протоколом . "Пар эффективно убивает болезнетворные микроорганизмы, нагревая почву до уровней, вызывающих коагуляцию белков или ферментов.инактивация ». [1]
Преимущества пропаривания почвы [ править ]
Стерилизация почвы обеспечивает безопасное и быстрое избавление почвы от вредных для растений веществ и организмов, таких как:
- Бактерии
- Вирусы
- Грибы
- Нематоды и
- Другие вредители
Дополнительные положительные эффекты:
- Все сорняки и семена сорняков погибают [2]
- Значительное увеличение урожайности [ необходима цитата ]
- Снятие усталости почвы за счет активации химико-биологических реакций [3]
- Блокированные питательные вещества в почве извлекаются и становятся доступными для растений.
- Альтернатива бромистому метилу и другим важным химическим веществам в сельском хозяйстве
Приготовление на пару перегретым паром [ править ]
Благодаря современным методам пропаривания перегретым паром при температуре 180–200 ° C можно добиться оптимальной дезинфекции почвы. Почва впитывает лишь небольшое количество влаги. Микроорганизмы становятся активными, когда почва остывает. Это создает оптимальные условия для мгновенной обработки почвы саженцами и семенами. Кроме того, метод интегрированного пропаривания может способствовать целенаправленному заселению пропаренной почвы полезными организмами. В процессе почва сначала очищается от всех организмов, а затем восстанавливается и микробиологически забуферивается путем введения почвенного активатора на основе компоста, который содержит естественную смесь благоприятных микроорганизмов (например, Bacillus subtilis и т. Д.).
На практике также доступны различные типы такого применения пара, включая пропаривание субстрата, пропаривание поверхности и глубокое пропаривание почвы.
Обработка поверхностей паром [ править ]
Используются несколько методов поверхностной пропаривания, в том числе: пропарка листового металла, паровой колпак, пропаривающая борона, паровой плуг и вакуумная пропарка с дренажными трубами или системами мобильных труб.
Чтобы выбрать наиболее подходящий метод пропаривания, необходимо учитывать определенные факторы, такие как структура почвы, культура растений и производительность на площади. В настоящее время разрабатываются более совершенные методы, такие как приготовление на пару сэндвичей или частично интегрированное приготовление сэндвичей на пару, чтобы максимально снизить потребление энергии и связанные с этим расходы.
Глубокое пропаривание почвы [ править ]
Глубокое пропаривание почвы - концепция, принятая норвежской компанией Soil Steam international AS. Они разработали технологию, позволяющую получать пар на глубину 30-40 см в почву. Это делается непрерывно, и их последний прототип смог обработать 1 гектар за 10 часов. При пропаривании почвы на такой глубине они становятся достаточно глубокими, чтобы фермер не пустил новые семена, грибки или нематоды при вспашке осенью. Это означает, что обработка длится много лет, поскольку почва остается свободной от сорняков, семян, грибов и нематод в течение многих лет после одной глубокой обработки почвы паром. Смотрите дополнительную информацию на soilsteam.com
Пропаривание листа [ править ]
Обработка поверхностей специальными листами (пропаривание листов) - это метод, применяемый на протяжении десятилетий для пропаривания больших площадей, достигающих от 15 до 400 м 2 за одну операцию. При правильном применении обработка листов отпариванием проста и очень экономична. Использование термостойкого, неразлагающегося изоляционного флиса позволяет экономить до 50% энергии, значительно сокращает время пропаривания и улучшает проникновение. Участки с единичным рабочим шагом до 400 м 2 можно пропарить за 4–5 часов на глубину 25–30 см / 90 ° C. Использование термостойкого и неразлагающегося синтетического утеплителя толщиной 5 мм, 500 гр / м 2., может сократить время пропаривания примерно на 30%. Через паровой инжектор или перфорированную трубу пар вводится под лист после того, как он был разложен и утяжелен мешками с песком.
Производительность площади за одну рабочую операцию зависит от мощности парогенератора (например, парового котла):
| Паропроизводительность кг / ч: | 100 | 250 | 300 | 400 | 550 | 800 | 1000 | 1350 | 2000 г. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Площадь м 2 : | 15–20 | 30–50 | 50–65 | 60–90 | 80–120 | 130–180 | 180–220 | 220–270 | 300–400 |
Время пропаривания зависит от структуры почвы, а также от внешней температуры и составляет 1–1,5 часа на 10 см глубины пропарки. Таким образом, почва достигает температуры около 85 ° C. Фрезерование для разрыхления почвы не рекомендуется, поскольку структура почвы может стать слишком мелкой, что снижает ее проницаемость для пара. Использование лопаточных машин идеально подходит для рыхления почвы. Наилучших результатов можно достичь, если почва будет комковатой на большей глубине и гранулированной на меньшей.
На практике одновременная работа как минимум с двумя листами оказалась очень эффективной. В то время как один лист используется для пропаривания, другой готовится для впрыска пара, поэтому ненужные выемки для пропаривания исключаются.
Глубина пропаривания с вакуумом [ править ]
Пропаривание с вакуумом, которое создается через мобильную или стационарную систему труб, установленную на глубине обрабатываемой зоны, является методом, обеспечивающим наилучшее проникновение. Несмотря на высокие капитальные затраты, стационарный монтаж дренажных систем целесообразен для интенсивно используемых территорий, поскольку может достигаться глубина пропаривания до 80 см.
В отличие от стационарных дренажных систем, в мобильных всасывающих системах трубы находятся на поверхности. Центральный всасывающий трубопровод, состоящий из оцинкованных быстроразъемных труб, подсоединяется через равные промежутки 1,50 м, а концы шлангов погружаются в почву на желаемую глубину с помощью специального инструмента.
Зона пропаривания покрыта специальным листом для пропаривания и утяжелена со всех сторон, как при пропаривании. Пар вводится под лист через инжектор и защитный туннель. В то время как на коротких участках длиной до 30 м пар вводится спереди, на более длинных участках пар нагнетается в середину листа с помощью тройника, разветвляющегося в обе стороны. Как только лист накачивается давлением пара примерно на 1 м, включается всасывающая турбина. Сначала воздух из почвы удаляется через всасывающие шланги. Создается частичный вакуум, и пар отводится вниз.
На заключительном этапе, когда достигается требуемая глубина пропаривания, вентилятор работает без остановок, и излишки пара выпускаются. Чтобы не допустить потери этого избыточного пара, он снова подается под лист.
Как и во всех других системах пропаривания, требуется период после пропаривания примерно 20–30 минут. Время пропаривания составляет примерно 1 час на глубину пропарки 10 см. Потребность в паре составляет примерно 7–8 кг / м 2 .
Самым важным требованием, как и для всех систем пропаривания, является то, что почва должна быть хорошо разрыхлена перед пропариванием, чтобы обеспечить оптимальное проникновение.
Техника отрицательного давления [ править ]
Техника отрицательного давления обеспечивает соответствующую температуру почвы на глубине 60 см , и достигается полный контроль над нематодами , грибами и сорняками . В этом методе пар вводится под пропаривающуюся оболочку и принудительно проникает в профиль почвы за счет отрицательного давления. Отрицательное давление создается вентилятором, который всасывает воздух из почвы через заглубленные перфорированные полипропиленовые трубы. Эта система требует постоянной установки перфорированных труб в почву на глубине не менее 60 см для защиты от плуга . [4]
Пар с вытяжками [ править ]
Паровая вытяжка - это мобильное устройство, состоящее из коррозионно-стойких материалов, таких как алюминий, которое кладется на обрабатываемую поверхность. В отличие от пропаривания листов, не требуются дорогостоящие рабочие операции, такие как раскладка и утяжеление листов, однако площадь пропарки за один рабочий шаг меньше в соответствии с размером вытяжки.
На открытом воздухе капот устанавливается вручную или с помощью трактора с помощью специального предварительно напряженного 4-точечного рычага подвески. Время пропаривания составляет 30 минут для пропарки на глубину 25 см. Таким образом достигается температура 90 ° C. В больших устойчивых теплицах вытяжки крепятся к направляющим. Их поднимают и перемещают пневматические цилиндры. Вытяжки малых и средних размеров до 12 м 2 поднимаются вручную с помощью рычага опрокидывания или перемещаются электрически с помощью специальных лебедок.
Комбинированная закачка пара на поверхность и в глубину (обработка сэндвичем) [ править ]
Обработка сэндвичей на пару, которая была разработана в рамках проекта DEIAFA, Туринского университета (Италия, www.deiafa.unito.it) и Ferrari Costruzioni Meccaniche (см. Изображение), представляет собой комбинацию пропаривания на глубине и поверхности, предлагает эффективный метод стимулирования горячий пар в почву. Пар вдавливается в почву одновременно с поверхности и из глубины. Для этого место, которое необходимо оборудовать системой впрыска глубокого пара, накрывают вытяжкой. Пар попадает в почву одновременно сверху и снизу. Листы не подходят, так как под крышкой возникает высокое давление до 30 мм водяного столба.
Приготовление сэндвичей на пару дает несколько преимуществ. С одной стороны, расход энергии можно увеличить до 120 кг пара на м 2 / ч. По сравнению с другими методами пропаривания может быть достигнута экономия энергии до 30% и соответственно снижается расход топлива (например, мазута). Повышенное потребление энергии приводит к быстрому нагреванию почвы, что снижает потери тепла. С другой стороны, требуется только половина обычного времени приготовления на пару.
Сравнение пропаривания сэндвичей с другими методами впрыска пара в отношении выработки пара и потребности в энергии (*):
| Метод приготовления на пару | Максимум. паропроизводительность | Спрос на энергию (*) |
|---|---|---|
| Пропаривание листов | 6 кг / м 2 ч | около 100 кг пара / м 3 |
| Глубина пропаривания (лист + вакуум) | 14 кг / м 2 ч | около 120 кг пара / м 3 |
| Вытяжка на пару (Alu) | 30 кг / м 2 ч | около 80 кг пара / м 3 |
| Вытяжка на пару (Сталь) | 50 кг / м 2 ч | около 75 кг пара / м 3 |
| Варка сэндвичей на пару | 120 кг / м 2 ч | около 60 кг пара / м 3 |
(*) в почве влажность не более 30%
Очевидно, что приготовление на пару сэндвичей обеспечивает максимальную выработку пара при минимальном потреблении энергии.
Частично интегрированная обработка сэндвичей на пару [ править ]
Частичное интегрированное пропаривание сэндвичей - это усовершенствованный комбинированный метод пропаривания только тех участков, которые должны быть засажены, и преднамеренного исключения тех участков, которые не должны использоваться. Чтобы избежать риска повторного заражения обработанных паром участков вредителями из непаренных участков, полезные организмы можно напрямую вводить в увлажненную почву через почвенный активатор (например, специальный компост). Частичное приготовление сэндвичей на пару открывает дополнительную потенциальную экономию в процессе приготовления на пару.
Обработка контейнеров / штабелей [ править ]
Обработка штабелем паром используется при термической обработке компоста и таких субстратов, как дерн. В зависимости от количества пропаренный материал укладывается на высоту до 70 см в паровые ящики или в небольшие самосвальные прицепы. Пар равномерно впрыскивается через коллекторы. Для больших объемов используются контейнеры для пропаривания и почвенные ящики, оборудованные системами всасывания для улучшения результатов пропаривания. Миниатюрные количества можно готовить на пару в специальных небольших паровых аппаратах.
Количество пропаренной почвы следует настраивать таким образом, чтобы время пропаривания составляло не более 1,5 ч, чтобы избежать образования большого количества конденсированной воды в нижних слоях почвы.
| Производительность пара кг / ч: | 100 | 250 | 300 | 400 | 550 | 800 | 1000 | 1350 | 2000 г. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| м 3 / ч примерно: | 1,0–1,5 | 2,5–3,0 | 3,0–3,5 | 4,0–5,0 | 5.5–7.0 | 8,0–10,0 | 10,0–13,0 | 14,0–18,0 | 20,0–25,0 |
На легких субстратах, таких как газон, производительность в час значительно выше.
История [ править ]
Современная паровая стерилизация почвы была впервые открыта в 1888 году (Франк в Германии) и впервые была коммерчески использована в Соединенных Штатах (Раддом) в 1893 году (Baker 1962). С тех пор было создано множество паровых машин для дезинфекции почвы коммерческих теплиц и питомников (Grossman and Liebman 1995). Например, в 1950-х годах технологии паровой стерилизации расширились с дезинсекции почвенных растений и парниковых смесей до промышленного производства паровых граблей и паровых лопастей на тракторной тяге для фумигации небольших акров срезанных цветов и других ценных полевых культур (Langedijk 1959). Сегодня разрабатываются еще более эффективные паровые технологии. [1]
Применение горячего пара [ править ]
- В садоводстве, а также в питомниках для стерилизации субстратов и верхнего слоя почвы.
- В сельском хозяйстве для стерилизации и обработки пищевых отходов при откорме свиней и нагревании патоки.
- При выращивании грибов для пастеризации камер выращивания, стерилизации верхнего слоя почвы и комбинированного применения в качестве отопления.
- В винодельнях в качестве комбинированного котла для стерилизации и очистки резервуаров для хранения, темперирования сусла и производства теплой воды.
Ссылки [ править ]
- ^ a b Пар EPA как альтернатива бромистому метилу в питомниках
- ^ Отчет об исследовании DLR Rheinlandpfalz, сентябрь 2010 г .: Борьба с сорняками в семенных культурах, особенно рукколе , Автор: д-р Норберт Лаун, Институт «Квекбруннерхоф», Шифферштадт (Германия). Дата просмотра 14 февраля 2011 г.
- ^ Отчет об исследовании DLR Rheinlandpfalz, январь 2012 г .: Отчет об испытании усталости почвы , Автор: Герхард Бааб, Райнбах (Германия). Дата просмотра 19 января 2012 г.
- ^ Глобальный отчет ФАО о проверенных альтернативах использованию бромистого метила в почве
Дальнейшее чтение [ править ]
- Куорлз, W. (1997): STEAM - самая горячая альтернатива бромистому метилу. American Nurseryman, 15 августа 1997 г., стр. 37–43.
- Бэнкс, Дж. (1995): Сельскохозяйственное производство без бромистого метила - четыре тематических исследования; Отдел энтомологии CSIRO и программа OzonAction IE ЮНЕП в рамках Многостороннего фонда, 1995 г.
- Барток, Дж. У. (1993): Обработка паром по- прежнему является наиболее эффективным способом обработки загрязненных сред. Менеджер теплицы 1993, 110 (10), 88–89
- Бейкер, К.Ф. (1992): Полезный гриб увеличивает урожайность и прибыль коммерческого производства. Заведующий теплицей 1992, 10, 105
- Зайферт, HD (2008): Введение в пропаривание почвы
- Бейкер, К.Ф. (1962): Принципы термической обработки почвы и посадочного материала. J. Austral. Inst. Сельского хозяйства. Sci. 1962, 28 (2), 118–126
- Бунт, А.Г. (1954): Паровое давление при стерилизации почвы I. В бункерах. Журнал садоводства 1954/29, 89–97.
- Бунт, А.Г. (1955): Паровое давление при стерилизации почвы II. Стерилизация теплицы на месте. Журнал садоводства 1955/1, 43–55
- Даббене, Ф., Гей, П., Тортиа, К. (2003): Моделирование и контроль процессов паровой дезинсекции почвы. Biosystems Engineering, 84, 3, 247-256, DOI : 10.1016 / S1537-5110 (02) 00276-3
- Грейнер, Дж. И Кеннеди, Р.Р. (1964): Распределение температуры и характеристики при пропаривании почвы с помощью воздушного шара. Hort. Res. 4 1964/1, 27–41
- Джонсон, Д. и Аас, К. (1960): Исследования техники пропаривания почвы. Acta Agriculturae Skandinavica Supplementum 9, Стокгольм
- Джонсон, Дж. (1946): Обработка почвы паром для борьбы с болезнями. Почвоведение 61, 83–92
- Маловани, С.Н. и Ньюстон, И.Д. (1947): Исследования по стерилизации почв штаммом I. Некоторые воздействия на физические, химические и биологические свойства. Канадский исследовательский журнал, C, 25, 189–208
- Моррис, Л.Г. (1957): Использование пара для стерилизации почвы. I. Физические аспекты стерилизации почвы - II. Практические аспекты стерилизации почвы - III. Подбор котла, паропроводов и распределительных сетей. Инженер по промышленному отоплению 19, 3–6, 24, 38–41, 67–71
- Моррис, Л. Г. и Виспир, К. В. (1957): Некоторые эксперименты по стерилизации почвы паром. I. Прохождение тепла через мелкую почву - II. Подогрев комков почвы. Журнал исследований сельскохозяйственной инженерии 2, 4, 262
- Моррис, Л. Г. и Нил Ф. Е. (1959): Некоторые эксперименты по стерилизации почвы паром. III. Прохождение тепла вниз ниже точки впрыска. Журнал исследований сельскохозяйственной инженерии 4, 153–160
- Моррис, Л. Г. и Нил Ф. Е. (1959): Некоторые эксперименты по стерилизации почвы паром. IV. Эффект покрытия поверхности почвы. Журнал исследований сельскохозяйственной инженерии 4, 153–160
- Newhall, AG (1955): Дезинфекция почвы нагреванием, затоплением и фумагацией. Ботанический обзор 21, 189–250
- Бейкер К.Ф., Ройстахер К.Н. (1957): Термическая обработка почвы, изд. Система UC для выращивания здоровых растений в контейнерах. Калифорнийский университет, Отделение сельскохозяйственных наук, Окленд, Калифорния
Внешние ссылки [ править ]
- Блог о пропаривании почвы и паровых котлах
