Jorddampsterilisering - Soil steam sterilization

En mobil prototype for dypjordbåt.
Dampende ark med en MSD / moeschle dampkjele

Jorddampsterilisering ( jorddamping ) er en oppdrettsteknikk som steriliserer jord med damp i åpne felt eller drivhus. Skadedyr fra plantekulturer som ugress, bakterier, sopp og virus blir drept gjennom indusert varm damp som får vitale cellulære proteiner til å utfolde seg . Biologisk regnes metoden som en delvis desinfeksjon. Viktige varmebestandige, spordannende bakterier kan overleve og revitalisere jorden etter nedkjøling. Jordutmattelse kan herdes ved frigjøring av næringsstoffer som er blokkert i jorden. Damping fører til bedre startposisjon, raskere vekst og styrket motstand mot plantesykdom og skadedyr. I dag anses påføring av varm damp som den beste og mest effektive måten å desinfisere syk jord, pottejord og kompost. Det blir brukt som et alternativ til brommetan , hvis produksjon og bruk ble begrenset av Montreal-protokollen . "Damp effektivt dreper patogener ved å varme opp jordbunnen til nivåer som kan forårsake protein koagulering eller enzyminaktivering."

Fordeler med jorddamping

Jordsterilisering gir sikker og rask lindring av jord fra stoffer og organismer som er skadelige for planter som:

  • Bakterie
  • Virus
  • Sopp
  • Nematoder og
  • Andre skadedyr

Ytterligere positive effekter er:

  • Alt ugress og ugressfrø blir drept
  • Betydelig økning i avlingene
  • Avlastning fra jordutmattelse ved aktivering av kjemisk-biologiske reaksjoner
  • Blokkerte næringsstoffer i jorden blir tappet og gjort tilgjengelig for planter
  • Alternativ til metylbromid og andre kritiske kjemikalier i landbruket

Damping med overopphetet damp

Gjennom moderne dampningsmetoder med overopphetet damp ved 180–200  ° C kan en optimal jorddesinfeksjon oppnås. Jord absorberer bare en liten mengde fuktighet. Mikroorganismer blir aktive når jorden er avkjølt. Dette skaper et optimalt miljø for øyeblikkelig jordbearbeiding med frøplanter og frø. I tillegg kan metoden for integrert damping fremme en målrettet gjenbosetting av dampet jord med gunstige organismer. I prosessen blir jorden først frigjort fra alle organismer, og deretter revitalisert og mikrobiologisk bufret gjennom injeksjon av en jordaktivator basert på kompost som inneholder en naturlig blanding av gunstige mikroorganismer (f.eks. Bacillus subtilis , etc.).

Ulike typer slik dampapplikasjon er også tilgjengelig i praksis, inkludert dampdamping av overflaten, damping av overflaten og damping av dyp jord.

Damping av overflaten

Flere metoder for overflatedamping er i bruk, blant annet: dampretting av damp, dampdeksel, dampharve, dampplog og vakuumdamping med avløpsrør eller mobile rørsystemer.

For å velge den mest passende dampningsmetoden, må visse faktorer tas i betraktning som jordstruktur, plantekultur og arealytelse. For tiden utvikles mer avanserte metoder, som sandwichdamping eller delvis integrert sandwichdamping for å minimere energiforbruket og tilhørende kostnader så mye som mulig.

Damping av dyp jord

Dampjorddamping er et konsept som er vedtatt av det norske selskapet Soil Steam international AS. De har utviklet en teknologi som klarer å få dampen ned til 30 cm dyp i jorden. Dette gjøres i en kontinuerlig prosess, og deres siste prototype klarte å behandle 1 hektar på 20 timer. Når du damper jorden så dypt, blir de dype nok til å unngå at bonden bringer opp nye frø, sopp eller nematoder når han pløyer om høsten. Dette betyr at behandlingen varer i mange år ettersom jorden holder seg fri for ugress, frø, sopp og nematoder i mange år etter en dyp jorddampoperasjon.

Dampende ark

Overflatedamping med spesielle ark (dampretting) er en metode som har blitt etablert i flere tiår for å dampe store områder som strekker seg fra 15 til 400 m 2 i ett trinn. Hvis det påføres riktig, er dampretting enkel og svært økonomisk. Bruk av varmebestandig, ikke-nedbrytende isolasjonsfleece sparer opptil 50% energi, reduserer dampetiden betydelig og forbedrer gjennomtrenging. Enkelt arbeidstrinnsarealer opptil 400 m 2 kan dampes på 4–5 timer ned til 25-30 cm dybde / 90 ° C. Bruk av varmebestandig og ikke-nedbrytende syntetisk fleece, 5 mm tykk, 500 gr / m 2 , kan redusere dampetiden med omtrent 30%. Gjennom en dampinjektor eller et perforert rør injiseres damp under arket etter at det er lagt ut og vektet med sandsekker.

Arealytelsen i ett arbeidstrinn avhenger av kapasiteten til dampgeneratoren (f.eks. Dampkokeren):

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

Dampingstiden avhenger av jordstruktur så vel som utetemperatur og utgjør 1–1,5 timer per 10 cm dampdybde. Herved når jorden en temperatur på ca 85 ° C. Fresing for å løsne jord anbefales ikke siden jordstrukturen kan bli for fin, noe som reduserer gjennomtrengelighet for damp. Bruk av spademaskiner er ideell for å løsne jord. De beste resultatene kan oppnås hvis jorden er klodset på større dybde og granulert på mindre dybde.

I praksis har det vist seg å være svært effektivt å jobbe med minst to ark samtidig. Mens det ene arket brukes til å dampe det andre er forberedt for dampinjeksjon, unngås unødvendige damputsparinger.

Dypdamping med vakuum

Damping med vakuum som induseres gjennom et mobilt eller fast installert rørsystem i dybden av området som skal dampes, er metoden som når den beste penetrasjonen. Til tross for høye kapitalkostnader er den faste installasjonen av dreneringssystemer rimelig for intensivt brukte områder, siden dampdybder på opptil 80 cm kan oppnås.

I motsetning til faste installerte avløpssystemer, er rør i mobile sugesystemer på overflaten. En sentral sugerørledning som består av sinkbelagte, hurtigkoblingsrør, kobles med jevnlig avstand på 1,50 m, og endene på slangene skyves ned i jorden til ønsket dybde med et spesialverktøy.

Dampområdet er dekket med et spesielt dampende ark og vektet rundt som med dampretting. Dampen injiseres under laken gjennom en injektor og beskyttelsestunnel. Mens med korte områder opp til 30 m lengde injiseres damp frontalt, med lengre områder induseres damp midt på arket ved hjelp av en T-forbindelse som forgrener seg til begge sider. Så snart arket blåses opp til omtrent 1 m av damptrykket, blir sugeturbinen slått på. Først fjernes luften i jorden via sugeslangene. Det dannes et delvis vakuum og dampen trekkes nedover.

I løpet av den siste fasen, når den nødvendige dampdybden er nådd, går ventilatoren uten stopp og overskuddsdamp blåses ut. For å sikre at dette overskuddsdampen ikke går tapt, føres den tilbake under laken.

Som med alle andre dampsystemer, kreves en periode etter damping på omtrent 20–30 minutter. Dampetid er omtrent 1 time per 10 cm dampdybde. Dampbehovet er omtrent 7–8 kg / m 2 .

Det viktigste kravet, som med alle dampsystemer, er at jorden løsnes godt før damping, for å sikre optimal penetrasjon.

Negativt trykkteknikk

Undertrykksteknikk genererer passende jordtemperatur på 60 cm dybde og full kontroll av nematoder , sopp og ugress oppnås. I denne teknikken blir dampen introdusert under dampkappen og tvunget til å komme inn i jordprofilen ved et undertrykk. Det negative trykket er skapt av en vifte som suger luften ut av jorden gjennom nedgravde perforerte polypropylenrør . Dette systemet krever en permanent installasjon av perforerte rør i jorden, på en dybde på minst 60 cm for å beskyttes mot plog .

Dampende med hetter

Halvautomatisk dampende hette med tre vinger i drivhus

En dampende hette er en mobil enhet som består av korrosjonsbestandige materialer som aluminium, som legges ned på området som skal dampes. I motsetning til arkdamping, forekommer ikke kostnadskrevende arbeidstrinn som å legge ut og veie arkene, men området dampet per arbeidstrinn er mindre i samsvar med størrelsen på hetten.

Utendørs plasseres en hette manuelt eller via traktor med en spesiell pre-stresset 4-punkts opphengsarm. Dampingstiden utgjør 30 minutter for en penetrasjon ned til 25 cm dybde. Herved kan en temperatur på 90 ° C oppnås. I store stabile drivhus er hettene festet til spor. De løftes og flyttes av pneumatiske sylindere. Små og mellomstore hetter opp til 12 m 2 løftes manuelt ved hjelp av en tippespak eller flyttes elektrisk med spesielle vinsjer.

Kombinert overflate- og dybdeinjeksjon av damp (Sandwich Steaming)

Sandwich dampmaskin modell Sterilter konstruert av Ferrari Costruzioni Meccaniche utstyrt med MSD / moeschle steam boiler

Damping av sandwich, som ble utviklet i et prosjekt blant DEIAFA, Universitetet i Torino (Italia, www.deiafa.unito.it) og Ferrari Costruzioni Meccaniche (se bilde), representerer en kombinasjon av dybde- og overflatedamping, og tilbyr en effektiv metode for å indusere varm damp i jorden. Dampen skyves samtidig ned i jorden fra overflaten og fra dybden. For dette formålet er området, som må være utstyrt med et dypt dampinjeksjonssystem, dekket med en dampdeksel. Dampen kommer inn i jorden fra toppen og bunnen samtidig. Ark er ikke egnet, siden et høyt trykk opp til 30 mm vannsøyle oppstår under dekselet.

Damping av sandwich gir flere fordeler. På den ene siden kan anvendelsen av energi økes til opptil 120 kg damp per m 2 / t. Sammenlignet med andre dampmetoder kan opptil 30% energibesparelse oppnås, og bruken av drivstoff (f.eks. Fyringsolje) reduseres tilsvarende. Den økte anvendelsen av energi fører til en rask oppvarming av jorden som reduserer varmetapet. På den annen side er det bare halvparten av den vanlige damptiden som trengs.

Sammenligning av sandwichdamping med andre dampinjeksjonsmetoder knyttet til damputgang og energibehov (*):

Dampende metode Maks. damputgang Energibehov (*)
Dampende ark 6 kg / m 2 t ca. 100 kg damp / m 3
Dypdamping (ark + vakuum) 14 kg / m 2 t ca 120 kg damp / m 3
Damping av hette (Alu) 30 kg / m 2 t ca 80 kg damp / m 3
Damping av hette (stål) 50 kg / m 2 t ca. 75 kg damp / m 3
Damping av sandwich 120 kg / m 2 t ca. 60 kg damp / m 3

(*) i jord maks 30% fuktighet

Sandwichdamping er åpenbart den høyeste damputgangen ved det laveste energibehovet.

Delvis integrert sandwichdamping

Den delvise integrerte sandwichdampingen er en avansert kombinert metode for å dampe bare arealene som skal plantes og med vilje utelate de områdene som ikke skal brukes. For å unngå risiko for reinfeksjon av dampede områder med skadedyr fra usteamede områder, kan fordelaktige organismer direkte injiseres i den hygeniserte jorda via en jordaktivator (f.eks. Spesiell kompost). Den delvise sandwichdampingen låser opp ytterligere potensielle besparelser i dampprosessen.

Beholder / stakkdamping

Stabledamping brukes ved termisk behandling av kompost og underlag som torv. Avhengig av mengde, blir materialet som skal dampes stablet opp til 70 cm høyde i dampkasser eller i små tipphenger. Damp injiseres jevnt via manifoldene. For store mengder brukes dampbeholdere og jordbokser som er utstyrt med sugesystemer for å forbedre dampresultatene. Dvergmengder kan dampes i spesielle små damputstyr.

Mengden jorddampet må innstilles slik at dampetiden maksimalt utgjør 1,5 timer for å unngå store mengder kondensert vann i jordens bunnlag.

Dampeffekt kg / t: 100 250 300 400 550 800 1000 1350 2000
m 3 / t ca: 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

I lette underlag, som for eksempel torv, er ytelsen per time betydelig høyere.

Historie

Moderne jorddampsterilisering ble først oppdaget i 1888 (av Frank i Tyskland) og ble først kommersielt brukt i USA (av Rudd) i 1893 (Baker 1962). Siden den gang har det blitt bygget et bredt utvalg av dampmaskiner for å disinfestere både kommersielle drivhus- og barnehagefelt (Grossman og Liebman 1995). På 1950-tallet utvidet for eksempel dampsteriliseringsteknologier fra desinfestering av pottejord og drivhusblandinger til kommersiell produksjon av dampriver og traktortrukne dampblader for å fumiere små dekar av avskårne blomster og andre høyverdige feltavlinger (Langedijk 1959). I dag utvikles enda mer effektive dampteknologier.

Påføring av varm damp

  • I hagebruk så vel som planteskoler for sterilisering av underlag og toppjord
  • I landbruket for sterilisering og behandling av matavfall for oppdrett av svin og oppvarming av melasse
  • Ved soppdyrking for pasteurisering av dyrkerom, sterilisering av toppjord og kombinert påføring som oppvarming
  • I vinprodusenter som kombinasjonskjele for sterilisering og rengjøring av lagertanker, herding av mos og for generering av varmt vann.

Referanser

Videre lesning

  • Quarles, W. (1997): STEAM - Det hotteste alternativet til metylbromid. American Nurseryman, 15. august 1997, 37–43
  • Banks, J. (1995): Landbruksproduksjon uten metylbromid - Fire casestudier; CSIRO Division of Entomology og UNEP IEs OzonAction Program under Multilateral Fund, 1995
  • Bartock, JW (1993): Damping er fortsatt den mest effektive måten å behandle forurensede medier på. Drivhusleder 1993, 110 (10), 88–89
  • Baker, KF (1992): Gunstig sopp øker avlingene, fortjeneste i kommersiell produksjon. Drivhusleder 1992, 10, 105
  • Seifert, HD (2008): Introduksjon til jorddamping
  • Baker, KF (1962): Prinsipper for varmebehandling av jord og plantemateriale. J. Austral. Inst. Av Agric. Sci. 1962, 28 (2), 118–126
  • Bunt, AG (1954): Damptrykk i jordsterilisering I. I kasser. Journal of horticultural Science 1954/29, 89–97
  • Bunt, AG (1955): Damptrykk i jordsterilisering II. Drivhus in situ sterilisering. Journal of horticultural Science 1955/1, 43–55
  • Dabbene, F., Gay, P., Tortia, C. (2003): Modellering og kontroll av desinfiseringsprosesser av dampjord . Biosystems Engineering, 84, 3, 247–256, doi : 10.1016 / S1537-5110 (02) 00276-3
  • Grainer, J. og Kennedy, RR (1964): Temperaturfordeling og ytelse i damping av ballongjord. Hort. Res. 4 1964/1, 27–41
  • Johnson, D. og Aas, K. (1960): Undersøkelser av teknikken for jorddamping. Acta Agriculturae Skandinavica Supplementum 9, Stockholm
  • Johnson, J. (1946): Damping av jord for sykdomsbekjempelse. Soil Science 61, 83–92
  • Malowany, SN og Newston, ID (1947): Studier av stamsterilisering av jord I. Noen effekter på fysiske, kjemiske og biologiske egenskaper. Canadian Journal of Research, C, 25, 189–208
  • Morris, LG (1957): Bruk av damp til jordsterilisering. I. Fysiske aspekter ved jordsterilisering - II. Praktiske aspekter ved jordsterilisering - III. Valg av kjele, dampledninger og distribusjonssystemer. Industriell oppvarmingsingeniør 19, 3–6, 24, 38–41, 67–71
  • Morris, LG og Wispear, KW (1957): Noen eksperimenter med dampsterilisering av jord. I. Varmeoverføring gjennom fin jord - II. Oppvarming av jordflekker. Journal of Agricultural Engineering Research 2, 4, 262
  • Morris, LG og Neale FE (1959): Noen eksperimenter med dampsterilisering av jord. III. Varmeoverføringen nedover under injeksjonspunktet. Journal of Agricultural Engineering Research 4, 153–160
  • Morris, LG og Neale FE (1959): Noen eksperimenter med dampsterilisering av jord. IV. Effekten av å dekke jordoverflaten. Journal of Agricultural Engineering Research 4, 153–160
  • Newhall, AG (1955): Desinfeksjon av jord ved varme, flom og fumagasjon. Botanisk gjennomgang 21, 189–250
  • Baker, KF og Roistacher, CN (1957): Varmebehandling av jord, red. UC-systemet for å produsere sunne, containervoksne planter. University of California, Division of Agricultural Sciences, Oakland, CA

Eksterne linker