Гидропоника с замкнутым контуром, в которой дренаж питательного раствора улавливается и повторно применяется к урожаю, предлагает преимущества по сравнению с проточными или однопроходными системами с точки зрения эффективности использования воды и питательных ресурсов. Повышение эффективности использования ресурсов снижает производственные затраты и, в конечном счете, предотвращает воздействие на окружающую среду, связанное со сбросом питательных веществ в принимающие водоемы.
Несмотря на множество преимуществ, при использовании метода захвата и повторного использования также возникают производственные риски, а именно распространение патогенов. В настоящее время в промышленности используется много типов систем для очистки фертигационной воды (поливной воды с удобрениями). Примеры включают, но не ограничиваются фильтрацией песка, ультрафиолетовый свет, хлорирование, озонирование [O3(aq)], расширенные процессы окисления, надуксусная кислота (C2H4O3) и перекись водорода (H(O2).
В этом эксперименте рециркулирующие питательные растворы обрабатывали с помощью регенеративного электрохимического гипохлорирования in situ (RisEHc) на основе размерно-стабильного анода (DSA) в системе выращивания глубоководного гидропонного салата (Lactuca sativa). Были отмечены фитотоксические эффекты, связанные с образованием хлораминов в обработанных питательных растворах, содержащих аммоний. Исследование показало, что фитотоксические эффекты можно предотвратить с помощью регенеративного гипохлорирования на месте за счет надлежащего управления и методов мониторинга в рециркуляционных гидропонных системах.
В то время как фитотоксичность, вызванная обычным хлорированием, хорошо изучена, нет информации о влиянии новой системы RisEHC с DSA, рассматриваемой здесь, где дезинфицирующее средство постоянно регенерируется. Цель представленного исследования состояла в том, чтобы оценить реакцию растений и возможные фитотоксические эффекты, вызванные обработкой различных циркулирующих питательных растворов с помощью RisEHC. Кроме того, была изучена эффективность применения постэлектрохимического ультрафиолетового облучения для снижения эффектов фитотоксичности, а также изменения источника азота в удобрении.
Эффективное восстановление растворов фертигации является ключом к реализации всего потенциала долговременных рециркуляционных гидропонных систем. Оцениваемая здесь система RisEHC показала свою эффективность в сокращении микробных популяций в лабораторных испытаниях гидропонного роста; однако производство хлораминов в присутствии аммиачных соединений/удобрений в некоторых сценариях приводило к фитотоксичности.
В текущем исследовании фитотоксичность хлорамина была решена либо путем исключения аммиачных удобрений, либо путем разложения с использованием ультрафиолетовое излучение после электрохимической обработки, практика, которая еще больше усилит микробную инактивацию. RisEHC является эффективным средством восстановления растворов фертигации, когда удается избежать или уменьшить образование хлорамина.
По словам ведущего автора: «Если сельское хозяйство с контролируемой средой (CEA) должно полностью замкнуть водный контур (т. е. с нулевым сбросом), необходимы технологии, которые гарантируют, что растворы останутся свободными от патогенов без накопления дезинфицирующих средств или вредных побочных продуктов дезинфекции. Мы разработали метод RisE HC с целью предоставить технологию, которая устранила бы как можно больше ограничений хлорирования в садоводстве. Отсутствие продовольственной безопасности растет во всем мире, и мы надеемся, что такие технологии, как RisE HC, могут повысить устойчивость производства пищевых (и цветочных) культур СЕА».
Статья опубликована в журнале HortScience.