花卉灌溉水的杀菌技术及原理(二)
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。在选择花卉灌溉杀菌设备时,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花卉灌溉水源的供应、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,花卉灌溉水所吸收的强度(或称密度)。二是花卉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、光源与花卉灌溉水的距离、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。
5.紫外线杀菌设备的设计
(1)杀菌作业室:作业室通常为不锈钢材料所组成,通常用高压石英灯管产生紫外光,在处理室内必须装设紫外线传感器以连续监测光能量。目前常见的杀菌室结构有三类:一是轴心型即,杀菌灯位于中央,水流过此圆柱体。二是同心圆型即水流经圆管,杀菌灯位于圆周管壁。三是平面薄膜型即水流流经扁平板面,扁平板内装置紫外灯管。为了确保花卉灌溉水都经过紫外光杀菌,杀菌室内必须有扰流装置,使流水均匀暴露于紫外光下。为避免杂质累积在灯管与传感器而影响性能,作业室要定期进行清洁。
(2)控制器:为了确保杀菌性能,杀菌过程必须加以监测。紫外光灯管的使用小时要连续的记录,以确定不超过使用期限。
4.使用紫外线进行水质处理常见的问题
使用紫外线杀菌作业,在适当的规划与正确使用下,应该可杀死病菌。但有时使用紫外线进行水质处理,也会出现一些问题,失败的原因可归纳如下:
(1)灯源能量太小:设计不当是主要原因,选用的灯管无法提供足够的能量。
(2)灯管老化:灯管使用总时间超过了使用期限。
(3)水量过大或流速太快:花卉灌溉水受到紫外线照射的时间太短或是强度不足,造成总能量不足。
(4)灯管累积杂质:由于杂质的累积,隔断了紫外线逸出的能量。
(5)水中杂质太多:杂质吸附了紫外线能源,造成水中吸收的能量不够,不足以杀死病毒。
(6)水流处理不全面:所有花卉灌溉水没有完全通过紫外光,部分水源自旁支通路进入已完成杀菌的容器内,相互混合,造成污染。
上述几种问题的出现,都应该及时采取有针对性的措施,避免花卉灌溉水水源的杀菌不彻底而影响到花卉作物的生产。
随着花卉栽培面积的扩大和对品质要求的提升,对花卉灌溉水的水质清洁与无菌要求也更高。为确保花卉不致因为灌溉而遭受到外来病原菌的侵害,花卉灌溉水无论是在栽培时直接喷施,还是经过回收后再利用,都必须解决杀菌问题。虽然我国花卉产业目前对于花卉灌溉水的水质杀菌还未引起足够重视,但针对未来的发展,花卉灌溉水水源杀菌将成为花卉栽培(尤其是设施栽培)必须面对的问题。