温室气雾法工厂化栽培马铃薯脱毒小薯生产设施研究

高璇

摘要：通过分析马铃薯脱毒小薯（原种）生产与生态环境的关系，分析马铃薯栽培技术、马铃薯生长与营养液之间的关系，进而分析温室气雾法工厂化栽培马铃薯硬件系统设计和过程控制设计实现供应业控制装置和远程监控设计，所建立生产设置满足雾化法工厂化生产需求，将其运行成分，经过测试，结果表明设备运行稳定，能够加快马铃薯脱毒小薯（原种）繁殖速度，为我国马铃薯脱毒小薯工厂化生产和管理提供便利参考。

关键词：气雾法;马铃薯;生产设置;自动化

中图分类号：S532文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190215025

马铃薯产量高、耐旱，是国家重点扶持农业发展，马铃薯虽然属于高产作物，但并不代表稳产，很多病毒病害都会引起马铃薯产量的下降，为避免出现马铃薯病毒病，开始采用无病毒植株和脱毒薯来种植，能够提高马铃薯产量约30%～50%，目前在脱毒薯的种植中，大多集中在营养液的配置等方面，并没有解决设备成本问题，不适合工厂化生产，在本组研究中，以马铃薯脱毒小薯为对象，分析工厂化生产设施的研究。

1气雾栽培法硬件系统组成

分析制约马铃薯脱毒小薯气雾栽培工厂化主要原因，生产设施发展是主要原因，只有相关设备的先进性和稳定性才能促进气雾栽培的发展。

1.1气雾栽培生产设施整体设计要求

随着控制技术高速发展，马铃薯脱毒小薯生产工艺开始与自动化技术相结合，因此气雾栽培得到了快速发展，我国目前所采用的气雾生产马铃薯脱毒小薯自动化程度普遍不高，对管理以及技术要求很高，因此气雾栽培生产设置需要朝着自动化方向发展。

气雾栽培工程化生产马铃薯脱毒小薯生产设施的自动化应该包括通风系统、温度控制系统等，保证马铃薯脱毒小薯的生产条件，能够根据外部环境的变化自动条件温度、湿度以及光照等，整个软件系统应该有温度和湿度控制，并实现相关设施的调节。在硬件设置方面需要安装温度传感器，实现工作控制功能，能够快速改进外部环境，准确进行温度控制。供液营养系统需要包括营养液池、管理系统以及回液管路系统等。

在气雾栽培系统的设计中，还需要能够实现生产设置的可视化，在重要设备旁边安装监控设备，及时发现气雾栽培存在的故障点，有效监督设施执行情况，全面条件系统自动化执行情况。同时能够观察马铃薯脱毒小薯在不同周期的生产情况，实现掌控全局的管理模式。

1.2硬件系统设计

在气雾栽培系统设计中，气雾栽培装置设备主要包括温室、营养液温控系统、定时供液系统以及远程视频控制系统等。气雾栽培温室系统设备主要包括温室主体设计、通风系统、保温系统以及遮阳系统等，为马铃薯脱毒小薯生长提供必要的外部气候环境。气雾栽培培养槽包括支架、回水部件以及保温槽体等，为马铃薯气雾栽培提供必要的根系生长环境。定时供液系统主要包括供液泵、电磁阀、回水管路、控制装置等，为马铃薯生长提供必要的水分和氧气等。营养液温控系统主要包括加热管、调温器以及制冷机等，为马铃薯气雾栽培提供必要的根系生长环境。远程视频系统主要包括显示系统、数据采集器以及摄像头等，主要为了解马铃薯生产提供条件支持。

测控装置近几年发展比较快，在气雾栽培中主要包括定时供液系统、温控系统以及远程视频系统等。我国目前所采用的气雾栽培控制系统绝大多数都是从国外进口，引进的设备花费非常高，而且在使用中，不少的控制设备并不符合我国国情，存在很大的资源浪费问题，而且这些设备比较复杂，需要专业人员操作。相对于国外引进设备而言，营养液定时定量供给系统，设计操作比较简单，维护方面，也非常经济。供液泵在设计中，采用耐腐蚀潜水电泵，操作和维护都比较简单，经济耐用，电磁阀选用NAC-1塑料交流电磁阀，交流电压在24V，具有耐腐蚀性，工作安全性和可靠性都比较高，故障发生率很低。控制器采用JNY-5S型控制器，设计多路循环系统设计，定时供液，并能够实现定时控制，依照不同时间标准自行控制运行，该控制器的设计操作方面，使用安全，无需专业编码语言，能够直接控制交流负载。

营养液环境包括营养液池、培养槽等，采用地下结构设计，深度超过2m，依照马铃薯脱毒小薯生长所需营养液的多少确定深度大小，地下机构设计能够减少外环境变化对营养液温度等的影响。根据马铃薯脱毒小薯生长低温温度控制营养液的问题，并实现远程视频监控体系，通过加热器来对营养液加热，通过制冷剂对营养液降温。远程视频系统包括传感器、上位机计算机以及采集器等组成，主要为马铃薯脱毒小薯生长数据监控提供帮助，实现一定范围内调节马铃薯温室各个参数的变化。

2气雾栽培法过程控制设计

气雾栽培过程控制主要包括定时供液控制和营养液环境控制，定时供液控制采用了分布式顺序供液控制，依照马铃薯脱毒小薯自身生长特征设计更加合理的工业设计时，采用喷射5s暂停20s的喷液方式，而且可以随时调整生长阶段喷洒时间和停止时间。根据喷洒时间将培养槽分为几组，分别进行喷洒，直至喷洒技术，每组供液泵流量大小由喷头總流量进行控制，均由电磁阀空性控制，脱毒小薯不同时间段所需要的呼吸作用也存在很大的差异，因此还需要采用时间控制器控制时间的转换。营养液控制采用JNY-5S雾培控制武器，采用可编程控制顺序器，TooX代表时间段，步进输出代码采用十六进制编码。

在气雾栽培中需要控制营养液的环境，包括温度以及光照等。在营养池内加装加热系统以及制冷系统等，由营养池内的控制器控制温度，在温度低于加热器开始出现的温度时，由加热器进行加温，高于设计温度最高点，由制冷机进行降温。马铃薯脱毒小薯生长营养液的最高温度和最低温度有马铃薯生产发育温度条件进行设计，最低温度一般控制在2℃，最高温度控制在29℃。管路系统设计采用不透光的PE管材，把整个管理系统安装在地沟内，并采用不透光的板材覆盖，减少外界温度变化对管路系统的控制。回液灌流系统主要包括管理和回水过滤器。由聚丙烯泡沫支撑培养槽，减少外界环境温度对培养槽的影响。远程监控系统包括温度信号、光照信号以及计算机系统等，数据采集器将采集到的信号传输给远程计算机，实现控制。

3发展前景

气雾栽培与传统土壤栽培相比，能够节省50%以上水，另外气雾栽培在减轻环境污染等方面存在很大的优势，还能够提高蔬菜的品质，因此气雾栽培具有很大的发展空间。气雾栽培与其他栽培方式存在很大的优势，能够保证植物始终处于最佳根域状态下生产，能够缩短生育期，提高产量，目前国内主要使用在科研领域中，发达国家已经使用在植物工业化生产中，在提高设施利用率方面存在很大的优势。

气雾栽培采用的供液方式可以说比较适合使用在失重状态下，能够保证根域空间环境以最合适的水分以及氧气环境，为植物根系的生产创造便利条件。气雾栽培适合使用在高产优质栽培中，在科研上，气雾栽培能够为植物根系的研究提供便利，在生产上，气雾栽培属于一种重要栽培模式，具有很大的生理潜能，在投资上相对比较节省。在选中育苗培养中，气雾栽培能够促进植物离体催根，总之气雾栽培是今后农业发展的必然趋势，目前还存在很多需要解决的问题，在实际应用中需要充分把握气雾栽培优点，克服存在的不足，把农业生产推向工厂化发展，加速农业变革。

4结论

本文所建立气雾栽培系统生产马铃薯脱毒小薯，摆脱了对外部环境的依赖，满足气雾栽培工厂化栽培需求，为马铃薯脱毒小薯生产提供环境控制系统和喷雾控制系统，运行成本大大降低，操作方面，运行稳定，能够缩短马铃薯的生产周期，同时也能够加快马铃薯脱毒小薯原种繁殖速度，生产成本大大降低。通过该系统，能够清楚看到马铃薯的根系以及结薯等具体生长情况，对研究马铃薯的生长有重要意义。气雾栽培的成功为我国马铃薯脱毒小薯工厂化生產提供了条件，我国已经建立塑料大棚和玻璃温室，能够为气雾栽培提供良好的环境条件，能够实现气雾栽培马铃薯脱毒小薯生产工厂化。气雾栽培作为革命化的植物栽培模式，相信未来会在我国得到广泛使用。

参考文献

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