气雾培:让作物在气雾中成长

发布者:bpadmin
发布时间:2020-07-06 15:44
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气雾培只需要很少的水、有自动化和高科技系统。但是,目前气雾培技术在经济上种植粮食或高价值作物的潜力有多大?近年来,由于气候变化,干旱风险在地球上变得普遍,水培技术,特别是气雾培,在粮食生产方面受到了极大的关注。




气雾培只需要很少的水和人力

气雾培技术将植物的根悬挂在封闭、黑暗的空间中,从喷洒或雾化的营养液获取营养,但尽管使用的水和劳动力很少,但自20世纪50年代末发明以来,某些方面的问题阻碍了它被广泛应用。主要问题是,气雾培技术需要非常高的资本和运营成本,此外,在不同作物之间不允许轻松转换与过渡。现在所有发达国家和大多数发展中国家都在开发气雾培技术,主要是在住宅或教育环境中,而且只有不到5%的商业化温室和室内农场使用了气雾培技术。

然而,加州AEssenseGrows的植物科学主任Seth Swanson表示,气雾培技术正在进入一个新的技术时代,由于精密传感器和软件的使用,以及新的专利雾化器,正在帮助促进这项种植技术进步。他补充说:“由于大麻产业的稳定增长,以及市场溢价,我们看到大麻行业的气雾培技术增长最快。”


喷雾喷嘴以及堵塞问题

通过喷嘴和雾化器两种方式,可以将营养液喷雾或雾化输送到气雾培系统中的植物根部。关于喷嘴,虽然在不同的价位有各种各样的质量的产品可供选择,但高质量的价格可能超出许多人的想象。

气雾培系统中使用的喷嘴需要在每平方英尺(929cm2)部署0.25到1个喷嘴,这使得大多数种植商无法承担使用高质量的喷嘴,特别是上规模的农场,因为每个喷嘴的价格从15美元到400美元以上不等。

由于营养液中的复杂成分,堵塞问题可能是气雾培技术中常见的问题。要解决这个问题,现在可以通过使用直列式压力传感器来解决,提供关于颗粒物沉积的实时反馈,并立即采取纠正行动。利用传感器与软件,加上富余的喷嘴配置,可以确保了植物根部得到精确维护。另外,气雾培系统中还可以加多个细筛过滤器。虽然大麻行业对当今的气雾培技术进行了优化,但已经被成功地用于生产100多种其他类型的植物。


当前气雾培技术的利弊

优点:
只消耗很少的水和劳动力
能源需求低,甚至还能降低对能源的使用
提供非常精确的生长条件,对科研特别有用

缺点:
汽雾喷嘴很容易堵塞,但雾化器正变得越来越普遍
资本和运营成本非常高,新技术可能会在未来降低成本
不允许在不同作物类型之间轻松转换




新型碟形雾化器趋于流行

当今几家主要的气雾培技术公司,例如加拿大的Avid Growing Systems、英国的LettUs Grow和美国的AeroFarms都在其系统中使用雾化器。行业普遍认为超声波雾化器优点明显,以现在新式的压电碟形超声雾化器,可以抵抗水培营养液中各种矿物盐的腐蚀。

这些雾化器本身是由锆钛酸铅制成,而且可以作得更薄,所以就可以在更高的频率下共振,产生更小的液滴。此外,新式雾化器使用脉冲而不是连续供电,可以成就更长的设备寿命和更少的能源消耗。



对气雾培技术的展望

尽管气雾培技术提供了一个非常有吸引力的机会,可以用很少的水生产农作物,而且该技术还在继续发展中,但在一些业内人士看来,气雾培技术将很难被大规模用于商业化种植。就连美国宇航局也对此犹豫不决,是否将气雾培技术作为外太空农业的解决方案,还是采用滴灌或芯灌和可重复使用的基质系统,以简化过程,降低部件故障的风险。总的来说,气雾培技术的超高精度并不能保证在商业作物生产中取得优异结果,而且它的复杂性在大多数情况下可能不合适。

对此,为了避免喷嘴堵塞以及气雾培的整体高昂的运营成本,有业内专家建议,“浅层涨落流水培系统(SAEF Hydroponics)”也许是个值得参考的替代技术。在密闭空间里,这种水培技术以非常低的水压向植物根部输送营养液,并在两段营养流之间完全排空。据称这种水培技术在多种作物上取得了不凡结果,接近于微调过的气雾培系统。

然而,业内一些持支持观点的人士认为,由于气雾培技术可以直接应用来支持消费者对农业透明度和效率的需求,以及全球食品体系的更多需求,所以对气雾培技术的使用将会增长。在某些情况下,气培技术可能具有显著的优势。例如,根茎类蔬菜的种植。2020年3月发表的一份关于通过气雾培技术种植土豆的科研报告指出,使用该技术种植土豆的成本大约只有传统大田种植的四分之一。

世界上许多地区经常要灌溉田间土豆,农化植保产品的使用量也很大,但在气雾培生产中,几乎不消耗水,也不需要农化产品。报告结论指出,气雾培土豆生产可以在较短的时间内获得更高的产量,生长期可以持续180天以上。由于土豆可以不断被移走,促进了新块茎的发育。

事实上,新的气雾培系统仍在被不断改进,以进一步减少能源消耗,比如使用压力容器和电磁阀进行永久加压,类似技术已在现有的温室雾冷却系统中使用。根据Allied Market Research的数据,气雾培技术在未来六年预计将以25.6%的复合年增长率增长。

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