溫室氣霧法工廠化栽培馬鈴薯脫毒小薯生產設施研究

高璇

摘要：通過分析馬鈴薯脫毒小薯（原種）生產與生態環境的關系，分析馬鈴薯栽培技術、馬鈴薯生長與營養液之間的關系，進而分析溫室氣霧法工廠化栽培馬鈴薯硬件系統設計和過程控制設計實現供應業控制裝置和遠程監控設計，所建立生產設置滿足霧化法工廠化生產需求，將其運行成分，經過測試，結果表明設備運行穩定，能夠加快馬鈴薯脫毒小薯（原種）繁殖速度，為我國馬鈴薯脫毒小薯工廠化生產和管理提供便利參考。

關鍵詞：氣霧法;馬鈴薯;生產設置;自動化

中圖分類號：S532文獻標識碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190215025

馬鈴薯產量高、耐旱，是國家重點扶持農業發展，馬鈴薯雖然屬于高產作物，但并不代表穩產，很多病毒病害都會引起馬鈴薯產量的下降，為避免出現馬鈴薯病毒病，開始采用無病毒植株和脫毒薯來種植，能夠提高馬鈴薯產量約30%～50%，目前在脫毒薯的種植中，大多集中在營養液的配置等方面，并沒有解決設備成本問題，不適合工廠化生產，在本組研究中，以馬鈴薯脫毒小薯為對象，分析工廠化生產設施的研究。

1氣霧栽培法硬件系統組成

分析制約馬鈴薯脫毒小薯氣霧栽培工廠化主要原因，生產設施發展是主要原因，只有相關設備的先進性和穩定性才能促進氣霧栽培的發展。

1.1氣霧栽培生產設施整體設計要求

隨著控制技術高速發展，馬鈴薯脫毒小薯生產工藝開始與自動化技術相結合，因此氣霧栽培得到了快速發展，我國目前所采用的氣霧生產馬鈴薯脫毒小薯自動化程度普遍不高，對管理以及技術要求很高，因此氣霧栽培生產設置需要朝著自動化方向發展。

氣霧栽培工程化生產馬鈴薯脫毒小薯生產設施的自動化應該包括通風系統、溫度控制系統等，保證馬鈴薯脫毒小薯的生產條件，能夠根據外部環境的變化自動條件溫度、濕度以及光照等，整個軟件系統應該有溫度和濕度控制，并實現相關設施的調節。在硬件設置方面需要安裝溫度傳感器，實現工作控制功能，能夠快速改進外部環境，準確進行溫度控制。供液營養系統需要包括營養液池、管理系統以及回液管路系統等。

在氣霧栽培系統的設計中，還需要能夠實現生產設置的可視化，在重要設備旁邊安裝監控設備，及時發現氣霧栽培存在的故障點，有效監督設施執行情況，全面條件系統自動化執行情況。同時能夠觀察馬鈴薯脫毒小薯在不同周期的生產情況，實現掌控全局的管理模式。

1.2硬件系統設計

在氣霧栽培系統設計中，氣霧栽培裝置設備主要包括溫室、營養液溫控系統、定時供液系統以及遠程視頻控制系統等。氣霧栽培溫室系統設備主要包括溫室主體設計、通風系統、保溫系統以及遮陽系統等，為馬鈴薯脫毒小薯生長提供必要的外部氣候環境。氣霧栽培培養槽包括支架、回水部件以及保溫槽體等，為馬鈴薯氣霧栽培提供必要的根系生長環境。定時供液系統主要包括供液泵、電磁閥、回水管路、控制裝置等，為馬鈴薯生長提供必要的水分和氧氣等。營養液溫控系統主要包括加熱管、調溫器以及制冷機等，為馬鈴薯氣霧栽培提供必要的根系生長環境。遠程視頻系統主要包括顯示系統、數據采集器以及攝像頭等，主要為了解馬鈴薯生產提供條件支持。

測控裝置近幾年發展比較快，在氣霧栽培中主要包括定時供液系統、溫控系統以及遠程視頻系統等。我國目前所采用的氣霧栽培控制系統絕大多數都是從國外進口，引進的設備花費非常高，而且在使用中，不少的控制設備并不符合我國國情，存在很大的資源浪費問題，而且這些設備比較復雜，需要專業人員操作。相對于國外引進設備而言，營養液定時定量供給系統，設計操作比較簡單，維護方面，也非常經濟。供液泵在設計中，采用耐腐蝕潛水電泵，操作和維護都比較簡單，經濟耐用，電磁閥選用NAC-1塑料交流電磁閥，交流電壓在24V，具有耐腐蝕性，工作安全性和可靠性都比較高，故障發生率很低。控制器采用JNY-5S型控制器，設計多路循環系統設計，定時供液，并能夠實現定時控制，依照不同時間標準自行控制運行，該控制器的設計操作方面，使用安全，無需專業編碼語言，能夠直接控制交流負載。

營養液環境包括營養液池、培養槽等，采用地下結構設計，深度超過2m，依照馬鈴薯脫毒小薯生長所需營養液的多少確定深度大小，地下機構設計能夠減少外環境變化對營養液溫度等的影響。根據馬鈴薯脫毒小薯生長低溫溫度控制營養液的問題，并實現遠程視頻監控體系，通過加熱器來對營養液加熱，通過制冷劑對營養液降溫。遠程視頻系統包括傳感器、上位機計算機以及采集器等組成，主要為馬鈴薯脫毒小薯生長數據監控提供幫助，實現一定范圍內調節馬鈴薯溫室各個參數的變化。

2氣霧栽培法過程控制設計

氣霧栽培過程控制主要包括定時供液控制和營養液環境控制，定時供液控制采用了分布式順序供液控制，依照馬鈴薯脫毒小薯自身生長特征設計更加合理的工業設計時，采用噴射5s暫停20s的噴液方式，而且可以隨時調整生長階段噴灑時間和停止時間。根據噴灑時間將培養槽分為幾組，分別進行噴灑，直至噴灑技術，每組供液泵流量大小由噴頭總流量進行控制，均由電磁閥空性控制，脫毒小薯不同時間段所需要的呼吸作用也存在很大的差異，因此還需要采用時間控制器控制時間的轉換。營養液控制采用JNY-5S霧培控制武器，采用可編程控制順序器，TooX代表時間段，步進輸出代碼采用十六進制編碼。

在氣霧栽培中需要控制營養液的環境，包括溫度以及光照等。在營養池內加裝加熱系統以及制冷系統等，由營養池內的控制器控制溫度，在溫度低于加熱器開始出現的溫度時，由加熱器進行加溫，高于設計溫度最高點，由制冷機進行降溫。馬鈴薯脫毒小薯生長營養液的最高溫度和最低溫度有馬鈴薯生產發育溫度條件進行設計，最低溫度一般控制在2℃，最高溫度控制在29℃。管路系統設計采用不透光的PE管材，把整個管理系統安裝在地溝內，并采用不透光的板材覆蓋，減少外界溫度變化對管路系統的控制。回液灌流系統主要包括管理和回水過濾器。由聚丙烯泡沫支撐培養槽，減少外界環境溫度對培養槽的影響。遠程監控系統包括溫度信號、光照信號以及計算機系統等，數據采集器將采集到的信號傳輸給遠程計算機，實現控制。

3發展前景

氣霧栽培與傳統土壤栽培相比，能夠節省50%以上水，另外氣霧栽培在減輕環境污染等方面存在很大的優勢，還能夠提高蔬菜的品質，因此氣霧栽培具有很大的發展空間。氣霧栽培與其他栽培方式存在很大的優勢，能夠保證植物始終處于最佳根域狀態下生產，能夠縮短生育期，提高產量，目前國內主要使用在科研領域中，發達國家已經使用在植物工業化生產中，在提高設施利用率方面存在很大的優勢。

氣霧栽培采用的供液方式可以說比較適合使用在失重狀態下，能夠保證根域空間環境以最合適的水分以及氧氣環境，為植物根系的生產創造便利條件。氣霧栽培適合使用在高產優質栽培中，在科研上，氣霧栽培能夠為植物根系的研究提供便利，在生產上，氣霧栽培屬于一種重要栽培模式，具有很大的生理潛能，在投資上相對比較節省。在選中育苗培養中，氣霧栽培能夠促進植物離體催根，總之氣霧栽培是今后農業發展的必然趨勢，目前還存在很多需要解決的問題，在實際應用中需要充分把握氣霧栽培優點，克服存在的不足，把農業生產推向工廠化發展，加速農業變革。

4結論

本文所建立氣霧栽培系統生產馬鈴薯脫毒小薯，擺脫了對外部環境的依賴，滿足氣霧栽培工廠化栽培需求，為馬鈴薯脫毒小薯生產提供環境控制系統和噴霧控制系統，運行成本大大降低，操作方面，運行穩定，能夠縮短馬鈴薯的生產周期，同時也能夠加快馬鈴薯脫毒小薯原種繁殖速度，生產成本大大降低。通過該系統，能夠清楚看到馬鈴薯的根系以及結薯等具體生長情況，對研究馬鈴薯的生長有重要意義。氣霧栽培的成功為我國馬鈴薯脫毒小薯工廠化生產提供了條件，我國已經建立塑料大棚和玻璃溫室，能夠為氣霧栽培提供良好的環境條件，能夠實現氣霧栽培馬鈴薯脫毒小薯生產工廠化。氣霧栽培作為革命化的植物栽培模式，相信未來會在我國得到廣泛使用。

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