基于微納米氣泡增氧灌溉技術(shù)與設(shè)備分析

張育斌，魏正英，朱新國，馮培存，徐 璟

（1.寧波財經(jīng)學(xué)院數(shù)字技術(shù)與工程學(xué)院，浙江 寧波 315175；2.西安交通大學(xué)機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室，陜西 西安 710049；3.寧波市水利局，浙江 寧波 315100）

隨著水肥一體化技術(shù)的逐漸推廣，增氧灌溉是近年灌溉領(lǐng)域研究的熱點之一，是一種新型高效的節(jié)水技術(shù)，利用這一技術(shù)可以緩解作物根區(qū)缺氧環(huán)境，提高土壤中的氧氣含量，促進根系生長，提高根系活力[1-2]。同時，該技術(shù)可增加根際土壤微生物的種群與活性，促進土壤有機質(zhì)礦化和養(yǎng)分的循環(huán)與轉(zhuǎn)化，改善土壤理化性質(zhì)，增強根系吸收水分養(yǎng)分的能力，提高水肥利用效率，明顯改善作物品質(zhì)和產(chǎn)量，進而達到增產(chǎn)節(jié)水的目的[3-6]。而微氣泡由于尺寸較小，在表面張力的影響下，微納米氣泡發(fā)生自增壓效應(yīng)，促進氣泡內(nèi)部氣體溶解在液相中，可提高氣液界面的傳質(zhì)效率[7-9]。

目前用于增氧灌溉的設(shè)備存在氣泡在水中溶解度較低、植物根系可利用吸收的氣體量較小的不足。此外，用于增氧灌溉微氣泡釋放器末端均是注入儲水箱，存在占地面積大、氣泡衰減多、設(shè)備安裝不便攜的缺點，而現(xiàn)有的微氣泡釋放器無法與現(xiàn)有微灌系統(tǒng)進行集成。本文主要設(shè)計一種可直接集成安裝在微灌管路上的微氣泡釋放器及開發(fā)與其配套的微氣泡增氧灌溉設(shè)備，并對其開展相應(yīng)的工藝試驗與應(yīng)用。

1 微納米氣泡發(fā)生理論

本文選用優(yōu)勢明顯的溶氣釋氣法來進行微納米氣泡的制備，溶氣釋氣法是在高壓下將空氣溶解在水中形成高濃度溶氣水，再突然釋放壓力，溶解在水中氣體就會以微小氣泡的形式析出?！?br>