Sterilizace parou půdy - Soil steam sterilization

Mobilní prototyp parního hlubinného parníku.

Napařování plechu pomocí parního kotle MSD / Moeschle

Půda parní sterilizace ( půda páře ) je zemědělská technika, která sterilizuje půdu s párou v otevřených oblastech nebo sklenících. Škůdci rostlinných kultur, jako jsou plevele, bakterie, houby a viry, jsou ničeni indukovanou horkou párou, která způsobuje rozvinutí životně důležitých buněčných proteinů . Biologicky je metoda považována za částečnou dezinfekci. Důležité žáruvzdorné bakterie tvořící spory mohou po ochlazení přežít a oživit půdu. Únavu půdy lze léčit uvolňováním výživných látek blokovaných v půdě. Vaření v páře vede k lepší výchozí pozici, rychlejšímu růstu a posílení odolnosti proti chorobám rostlin a škůdcům. Dnes je aplikace horké páry považována za nejlepší a nejúčinnější způsob dezinfekce nemocné půdy, půdy a kompostu. Používá se jako alternativa k brommethanu , jehož výroba a použití byly omezeny Montrealským protokolem . „Pára účinně ničí patogeny zahříváním půdy na úrovně, které způsobují koagulaci bílkovin nebo inaktivaci enzymů .“

Výhody napařování půdy

Sterilizace půdy zajišťuje bezpečnou a rychlou úlevu půd od látek a organismů škodlivých rostlinám, jako jsou:

Bakterie
Viry
Houby
Hlístice a
Ostatní škůdci

Další pozitivní účinky jsou:

Všechny plevele a semena plevelů jsou zabity
Významné zvýšení výnosů plodin
Úleva od únavy půdy aktivací chemicko - biologických reakcí
Blokované výživné látky v půdě se odpichují a zpřístupňují rostlinám
Alternativa k methylbromidu a dalším důležitým chemickým látkám v zemědělství

Vaření v páře s přehřátou párou

Pomocí moderních metod napařování s přehřátou párou při teplotě 180–200 ° C lze dosáhnout optimální dezinfekce půdy. Půda pohlcuje pouze malé množství vlhkosti. Jakmile se půda ochladí, mikroorganismy se stanou aktivními. Tím se vytvoří optimální prostředí pro okamžité zpracování půdy sazenicemi a semeny. Metoda integrovaného napařování může dále podpořit cílené přesídlení zapařené půdy prospěšnými organismy. V tomto procesu je půda nejprve zbavena všech organismů a poté revitalizována a mikrobiologicky pufrována injekcí půdního aktivátoru na bázi kompostu, který obsahuje přírodní směs příznivých mikroorganismů (např. Bacillus subtilis atd.).

V praxi jsou také k dispozici různé typy takové aplikace páry, včetně napařování substrátu, napařování povrchu a hlubokého napařování půdy.

Napařování povrchu

Používá se několik metod povrchového napařování, mezi něž patří: plošné napařování plechu, napařovací kukla, napařovací brány, napařovací pluh a vakuové napařování pomocí drenážních trubek nebo mobilních potrubních systémů.

Aby bylo možné zvolit nejvhodnější metodu vaření v páře, je třeba vzít v úvahu určité faktory, jako je struktura půdy, rostlinná kultura a plošný výkon. V současné době se vyvíjejí pokročilejší metody, jako je sendvičové vaření v páře nebo částečně integrované sendvičové vaření v páře, aby se co nejvíce minimalizovala spotřeba energie a související náklady.

Hluboké kouření půdy

Hluboké napařování půdy je koncept přijatý norskou společností Soil Steam international AS. Vyvinuli technologii, která dokáže dostat páru do půdy až 30 cm hluboko. Děje se to nepřetržitým procesem a jejich poslední prototyp dokázal zpracovat 1 hektar za 20 hodin. Při tak hlubokém napařování půdy se dostanou dostatečně hluboko, aby se zabránilo tomu, že farmář při orbě na podzim přinese nová semena, houby nebo hlístice. To znamená, že ošetření trvá mnoho let, protože půda po jedné hluboké operaci páry v půdě zůstává mnoho let bez plevelů, semen, hub a hlístic.

List v páře

Povrchové napařování pomocí speciálních plechů (napařování plechu) je metoda, která byla zavedena po celá desetiletí za účelem napařování velkých ploch o velikosti od 15 do 400 m ² v jednom kroku. Při správném použití je napařování plechů jednoduché a vysoce ekonomické. Použití tepelně odolného, nerozkládajícího se izolačního rouna šetří až 50% energie, výrazně snižuje dobu napařování a zlepšuje penetraci. Jednotlivé pracovní kroky do 400 m ² lze napařovat za 4–5 hodin až do hloubky 25–30 cm / 90 ° C. Použití tepelně odolného a nerozkládajícího se syntetického izolačního rouna o tloušťce 5 mm, 500 gr / m ² může snížit dobu napařování přibližně o 30%. Přes parní injektor nebo perforovanou trubku se pára vstřikuje pod fólii poté, co byla položena a zatížena pytle s pískem.

Plošný výkon v jednom pracovním kroku závisí na kapacitě parního generátoru (např. Parního kotle):

Parní výkon kg / h:	100	250	300	400	550	800	1000	1350	2000
Plocha m ² :	15–20	30–50	50–65	60–90	80–120	130–180	180–220	220–270	300–400

Doba napařování závisí na struktuře půdy i na venkovní teplotě a činí 1–1,5 hodiny na hloubku napařování 10 cm. Tímto dosáhne půda teploty asi 85 ° C. Frézování pro kypření půdy se nedoporučuje, protože struktura půdy může být příliš jemná, což snižuje její propustnost pro páru. Použití kypřičů je ideální pro kypření půdy. Nejlepších výsledků lze dosáhnout, pokud je půda ve velké hloubce špinavá a granulována v menší hloubce.

V praxi se práce s nejméně dvěma listy současně ukázala jako vysoce efektivní. Zatímco jeden list se používá pro napařování, druhý je připraven pro vstřikování páry, čímž se zabrání zbytečným napařovacím vybráním.

Hloubka napařování ve vakuu

Pára s vakuem, která je indukována mobilním nebo pevně instalovaným potrubním systémem v hloubce oblasti, která má být napařována, je metoda, která dosáhne nejlepšího průniku. I přes vysoké investiční náklady je pevná instalace drenážních systémů pro intenzivně využívané oblasti přiměřená, protože lze dosáhnout hloubky napařování až 80 cm.

Na rozdíl od pevně instalovaných drenážních systémů jsou potrubí v mobilních sacích systémech na povrchu. Centrální sací potrubí sestávající z pozinkovaných rychlospojek je spojeno v pravidelných rozestupech 1,50 ma konce hadic jsou pomocí speciálního nástroje vtlačeny do půdy do požadované hloubky.

Napařovací oblast je pokryta speciálním napařovacím plechem a je dookola vážena jako při napařování plechu. Pára se vstřikuje pod fólii injektorem a ochranným tunelem. Zatímco u krátkých ploch do délky 30 m je vpředu vpouštěna pára, u delších oblastí je pára indukována ve středu desky pomocí T-odbočky odbočující na obě strany. Jakmile se deska nafoukne tlakem páry na přibližně 1 m, zapne se sací turbína. Nejprve je vzduch v půdě odstraněn pomocí sacích hadic. Vytvoří se částečné vakuum a pára se stáhne dolů.

Během závěrečné fáze, kdy je dosažena požadovaná hloubka napařování, běží ventilátor nepřetržitě a nadbytečná pára je vyfukována. Aby se přebytečná pára neztratila, přivádí se zpět pod plachtu.

Stejně jako u všech ostatních napařovacích systémů je nutná doba po napařování přibližně 20–30 minut. Doba napařování je přibližně 1 hodina na 10 cm hloubky napařování. Potřeba páry je přibližně 7–8 kg / m ² .

Nejdůležitějším požadavkem, stejně jako u všech napařovacích systémů, je, aby byla půda před napařováním dobře uvolněna, aby byla zajištěna optimální penetrace.

Technika podtlaku

Technika podtlaku generuje vhodnou teplotu půdy v hloubce 60 cm a je dosaženo úplné kontroly hlístic , hub a plevelů . U této techniky se pára zavádí pod kouřící plášť a je nucena vstoupit do půdního profilu podtlakem. Podtlak je vytvářen ventilátorem, který vysává vzduch z půdy zakopanými perforovanými polypropylenovými trubkami. Tento systém vyžaduje trvalou instalaci děrovaných trubek do půdy v hloubce nejméně 60 cm, aby byla chráněna před pluhem .

Napařování s kapucí

Poloautomatická napařovací kukla se třemi křídly ve skleníku

Napařovací kukla je mobilní zařízení sestávající z korozivzdorných materiálů, jako je hliník, které se pokládá na napařovanou oblast. Na rozdíl od napařování plechů nedochází k nákladným pracovním krokům, jako je vykládání a vážení plechů, avšak plocha napařená na jeden pracovní krok je menší podle velikosti digestoře.

Venku je kapota umístěna buď ručně, nebo pomocí traktoru se speciálním předpjatým 4bodovým závěsným ramenem. Doba vaření v páře je 30 minut pro penetraci do hloubky 25 cm. Tím lze dosáhnout teploty 90 ° C. Ve velkých stabilních sklenících jsou kukly připevněny ke kolejím. Jsou zvedány a pohybovány pneumatickými válci. Malé a střední digestoře do 12 m ² se zvedají ručně pomocí sklápěcí páky nebo se elektricky pohybují pomocí speciálních navijáků.

Kombinovaná povrchová a hloubková injektáž páry (Sandwich Steaming)

Model sendvičového parního stroje Sterilter zkonstruovaný společností Ferrari Costruzioni Meccaniche vybavený parním kotlem MSD / moeschle

Sendvičové vaření v páře, které bylo vyvinuto v rámci projektu mezi DEIAFA, Turínská univerzita (Itálie, www.deiafa.unito.it) a Ferrari Costruzioni Meccaniche (viz obrázek), představuje kombinaci hloubkového a povrchového vaření v páře, nabízí efektivní metodu k vyvolání horká pára do půdy. Pára je současně tlačena do půdy z povrchu a z hloubky. Za tímto účelem je oblast, která musí být vybavena systémem hlubokého napařování, zakryta napařovací kuklou. Pára vstupuje do půdy současně shora a zdola. Listy nejsou vhodné, protože pod krytem vzniká vysoký tlak do 30 mm vodního sloupce.

Sendvičové vaření v páře nabízí několik výhod. Na jedné straně může být aplikace energie zvýšena až na 120 kg páry na m ² / h. Ve srovnání s jinými metodami vaření v páře lze dosáhnout až 30% úspory energie a spotřeba paliva (např. Topného oleje) se odpovídajícím způsobem snižuje. Zvýšená aplikace energie vede k rychlému zahřátí půdy, což snižuje ztrátu tepla. Na druhou stranu je zapotřebí pouze polovina běžné doby vaření v páře.

Porovnání sendvičového vaření v páře s jinými metodami vstřikování páry, které se týkají výkonu páry a energetické náročnosti (*):

Metoda vaření v páře	Max. výstup páry	Poptávka po energii (*)
List v páře	6 kg / m ² h	asi 100 kg páry / m ³
Hloubka napařování (list + vakuum)	14 kg / m ² h	asi 120 kg páry / m ³
Kouření v páře (Alu)	30 kg / m ² h	asi 80 kg páry / m ³
Napařování digestoře (ocel)	50 kg / m ² h	asi 75 kg páry / m ³
Sendvič v páře	120 kg / m ² h	asi 60 kg páry / m ³

(*) v půdě max. 30% vlhkosti

Je zřejmé, že sendvičové vaření v páře dosahuje nejvyššího výkonu páry při nejnižší spotřebě energie.

Částečně integrované sendvičové vaření v páře

Částečně integrované sendvičové napařování je pokročilou kombinovanou metodou napařování pouze ploch, které mají být vysazeny, a záměrně vynechat oblasti, které se nemají používat. Aby se zabránilo riziku opětovné infekce zapařených oblastí škůdci z neparených oblastí, mohou být užitečné organismy přímo injikovány do hygenizované půdy pomocí půdního aktivátoru (např. Speciální kompost). Částečné sendvičové napařování odemkne další potenciální úspory v procesu napařování.

Napařování nádoby / zásobníku

Napařování komínu se používá při tepelné úpravě kompostu a substrátů, jako je trávník. Podle množství se materiál, který má být napařen, naskládá do výšky 70 cm do napařovacích boxů nebo do malých sklápěcích přívěsů. Pára je rovnoměrně vstřikována do potrubí. Pro velké množství se používají napařovací nádoby a nádoby na půdu, které jsou vybaveny sacími systémy pro zlepšení výsledků napařování. Množství trpaslíků lze napařovat ve speciálních malých napařovacích zařízeních.

Množství napařené půdy by mělo být nastaveno tak, aby doba napařování činila maximálně 1,5 hodiny, aby se zabránilo velkému množství kondenzované vody ve spodních vrstvách půdy.

Výkon páry kg / h:	100	250	300	400	550	800	1000	1350	2000
m ³ / h o:	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

U lehkých podkladů, jako je trávník, je výkon za hodinu výrazně vyšší.

Dějiny

Moderní sterilizace půdní párou byla poprvé objevena v roce 1888 (Frank v Německu) a poprvé byla komerčně používána ve Spojených státech (Rudd) v roce 1893 (Baker 1962). Od té doby byla vyrobena široká škála parních strojů k dezinfekci komerčních skleníkových i mateřských polních půd (Grossman a Liebman 1995). Například v padesátých letech se technologie parní sterilizace rozšířila z dezinsekce půdy a skleníkových směsí na komerční výrobu parních hrábě a parních nožů tažených traktorem pro fumigaci malých akrů řezaných květin a jiných polních plodin vysoké hodnoty (Langedijk 1959). Dnes se vyvíjejí ještě účinnější parní technologie.

Použití horké páry

V zahradnictví i školkách pro sterilizaci substrátů a vrchní půdy
V zemědělství pro sterilizaci a zpracování potravinového odpadu pro výkrm prasat a ohřev melasy
Při pěstování hub pro pasterizaci pěstíren, sterilizaci vrchní půdy a kombinovanou aplikaci jako topení
Ve vinařstvích jako kombinovaný kotel pro sterilizaci a čištění skladovacích nádrží, temperování rmutu a ohřev teplé vody.

Reference

Další čtení

Quarles, W. (1997): STEAM - nejžhavější alternativa k methylbromidu. Americký školkař, 15. srpna 1997, 37–43
Banks, J. (1995): Zemědělská výroba bez methylbromidu - čtyři případové studie; CSIRO Division of Entomology and UNEP IE's OzonAction Program under the Multilateral Fund, 1995
Bartock, JW (1993): Vaření v páře je stále nejúčinnějším způsobem zpracování kontaminovaných médií. Skleníkový manažer 1993, 110 (10), 88–89
Baker, KF (1992): Blahodárná houba zvyšuje výnosy, zisky v komerční produkci. Skleníkový manažer 1992, 10, 105
Seifert, HD (2008): Úvod do napařování půdy
Baker, KF (1962): Principy tepelného zpracování půdy a sadby. J. Austral. Inst. Agric. Sci. 1962, 28 (2), 118–126
Bunt, AG (1954): Parní tlak při sterilizaci půdy I. V nádobách. The Journal of horticultural Science 1954/29, 89–97
Bunt, AG (1955): Parní tlak při sterilizaci půdy II. Sterilizace skleníku in situ. Journal of horticultural Science 1955/1, 43–55
Dabbene, F., Gay, P., Tortia, C. (2003): Modelování a řízení procesů dezinsekce parní půdy. Biosystems Engineering, 84, 3, 247–256, doi : 10,1016 / S1537-5110 (02) 00276-3
Grainer, J. a Kennedy, RR (1964): Rozložení teploty a výkon při napařování půdy balónem. Hort. Res. 4 1964/1, 27–41
Johnson, D. a Aas, K. (1960): Výzkum techniky napařování půdy. Acta Agriculturae Skandinavica Supplementum 9, Stockholm
Johnson, J. (1946): Pára půdy pro kontrolu nemocí. Soil Science 61, 83–92
Malowany, SN a Newston, ID (1947): Studie sterilní sterilizace půd I. Některé účinky na fyzikální, chemické a biologické vlastnosti. Canadian Journal of Research, C, 25, 189–208
Morris, LG (1957): Použití páry pro sterilizaci půdy. I. Fyzikální aspekty sterilizace půdy - II. Praktické aspekty sterilizace půdy - III. Výběr kotle, parního rozvodu a rozvodů. Inženýr průmyslového vytápění 19, 3–6, 24, 38–41, 67–71
Morris, LG a Wispear, KW (1957): Některé experimenty s parní sterilizací půdy. I. Průchod tepla jemnou půdou - II. Zahřívání hrud. Journal of Agricultural Engineering Research 2, 4, 262
Morris, LG a Neale FE (1959): Některé experimenty s parní sterilizací půdy. III. Průchod tepla dolů pod bodem vstřikování. Journal of Agricultural Engineering Research 4, 153–160
Morris, LG a Neale FE (1959): Některé experimenty s parní sterilizací půdy. IV. Účinek pokrytí povrchu půdy. Journal of Agricultural Engineering Research 4, 153–160
Newhall, AG (1955): Desinfekce půdy teplem, záplavami a fumagací. Botanical Review 21, 189–250
Baker, KF a Roistacher, CN (1957): Tepelné zpracování půdy, ed. Systém UC pro produkci zdravých rostlin pěstovaných v kontejnerech. University of California, Division of Agricultural Sciences, Oakland, CA

externí odkazy

Blog o půdě v páře a parním kotli

Languages

In other projects