石墨烯远红外电暖在蔬菜集约化育苗中的应用初探与前景分析

深冬季节，对于从事蔬菜育苗产的朋友来说，想必都有同样的烦恼，那就是设施内温度容易偏低。要是碰上阴雨和下雪天气，温度低，湿度大，苗不长不说，还容易生病。如何做好育苗保温工作对于育苗大户和育苗单位来说，非常重要。

传统增温方式有燃煤水热、燃油风热和电热线（毯）、电热风等，由于高能耗、低安全、不环保、安装复杂、专业操作技术性强等问题，致使种苗成本较高，不利于规模化生产，也不符合我国低碳经济政策要求。

今天小编就跟大家介绍一种能在蔬菜集约化育苗上应用的绿色环保新能源——石墨烯远红外电暖加温，它既能减少育苗设施大量燃煤供暖造成的环境污染，又能解决苗床温度稳定性问题，具有广阔的应用前景。

一、什么是石墨烯远红外电暖加温？

石墨烯是一种从石墨材料中剥离出来的单层碳原子材料，有着超强的导热性和优异的电学性能，作为热电材料目前主要应用于地暖、暖画、理疗暖贴和发热服装等。

石墨烯电热加温板使用的是一种通电后即能发热的石墨烯水性碳纳米材料，发热过程中会辐射大量波长为8～14μm的远红外线，能被生物体有效吸收（植物最适宜的远红外生命光线为6～14μm）。

石墨烯远红外电暖工程的有效电热能总转换率达99%以上，发热性能稳定长久，与传统锅炉相比可节省30%～50%的能耗。

二、它在蔬菜集约化育苗中应用效果如何？

安徽宿州市农业科学院及宿州市埇桥区农业技术推广中心的工作人员针对石墨烯远红外电暖加温的应用效果，于2017年12月在宿州市蔬乐园农业科技有限公司育苗基地进行了安装试验示范。

试验温室为PC板连栋温室，面积3168平方米，内部四周用丝绵被保温。温室内有移动苗床59个，总面积2171.7平方米，苗床上搭建小拱棚，4丝农膜覆盖，夜间加盖保温被。

▲石墨烯远红外电暖安装和使用效果

试验采用地面式石墨烯电热板（宿州新研石墨烯工贸有限公司提供），产品额定功率330W，规格（长×宽×厚）为300cm×50cm×6cm，按苗床方向安装在苗床下面的横支撑上，电热板面积∶苗床面积为1∶4，电热板距离苗床底部约40cm。

试验配套安装了石墨烯远红外电热板自动控制系统，每个移动苗床安装1个自动控温仪和控制开关，设定分时分区控制，温度区间可自动设置调控，温度经设定后可自动调节室内温度，达到恒温效果。设定石墨烯电热板表面温度恒温45℃，预计在室外低温-2℃以下时室内温度可以达到10～35℃，苗床棚内温度控制在夜间15～25℃、白天25～35℃。以西瓜嫁接育苗为试材，对石墨烯远红外电暖在西瓜集约化育苗中的应用效果进行观测记录，包括温湿度、种苗生长状况等。

1、应用效果

（1）增温效果

从记录结果看，在夜间室外温度-15～-2℃的情况下，室内温度整体可达到2～15℃，育苗床上小拱棚内温度可达16～26℃，正常维持在21℃，增温效果稳定。按需求预置恒温数据，以保证西瓜嫁接苗顺利越冬生长。

（2）育苗效果

2017年12月26日接穗播种、12月31日砧木播种，2018年1月6日开始嫁接，至2月3日西瓜嫁接苗达到三叶一心的壮苗标准，历时38天。整个管理过程为苗床每隔1天补水1次，不施肥，没有病菌感染，苗壮叶旺，长势良好。通过石墨烯远红外电暖加温后，种子出苗率达到98%左右，嫁接苗成活率达到98%以上，与普通加热方法种苗80%左右的出苗率相比较提高10%。

应用石墨烯远红外电暖加热过程中，没有进行消毒、喷洒农药、施肥等工序，根壮苗旺，大大减少人工作业，降低生产成本。同时也缩短了种苗培育时间，石墨烯远红外电暖加温与其他加温方式相比，西瓜嫁接苗提前10～15天出圃，且长势良好。

2、成本分析

（1）安装成本　

石墨烯远红外电暖系统的安装成本包括电热板、智能温控仪及安装、调试费等，折计成电热板价格约合每片560.00元，共安装使用365片，投入20.44万元，折合单位造价为64.52元/平方米。

该试验温室原安装燃煤锅炉供暖系统，包括2.5吨锅炉和配套的锅炉房、热水管道、管道热水泵、散热器（镀锌翘片管）、高温水阀等，投入24.12万元，折合单位造价为76.14元/平方米。石墨烯远红外电暖与燃煤锅炉水暖安装成本相当，没有进行变压器增容。

（2）应用成本

经测算，该石墨烯远红外电暖系统的日加温费用为672元。之前采用燃煤锅炉供暖的话，考虑到每天用煤的投入及锅炉工作人员每天的工资，测算得到的每天综合费用超过1000元，费工费力不安全。

工作人员还对石墨烯远红外电暖和电热线加温效果进行了比较，取相邻2个相同规格的苗床（1.8m×17.5m）分别安装4盘电热线（1000W）和4片石墨烯电热板（330W，300cm×50cm×6cm）。经测算，采用石墨烯远红外电暖，可节省能耗30%～50%。

目前，试验基地以前采用的传统锅炉水暖、地热线等加温采暖方式，因效果不佳、能耗过高，已停用。

三、存在哪些问题？应用前景如何？

存在问题：

石墨烯远红外电暖前期一次性投入相对较高，但是使用成本低、应用效果好、使用寿命长（电热板寿命50年，温控器寿命3～8年）。石墨烯远红外电暖在集约化育苗中初次应用，具体数据、参数还需要进一步试验总结，进而形成产品标准和安装、操作技术规程。

在今后的应用中，石墨烯电热板使用面积与苗床面积比率可为1∶5～1∶4，并进一步运用智能化，采用可全触摸操控集成控制系统，通过恒温分时分区控制，如升级基于GPRS的远程访问功能，利用互联网对温控器进行远程控制和管理，支持长达180天的历史记录存储，可查询历史温度曲线和加热状态，分多区域控制在网，实现集约化育苗产业化精准作业。

应用前景：

石墨烯电加热产品经3750V耐压测试，不存在漏电、触电的危险，防水等级高达IPX7标准，是通电后即能快速发热，达到设定温度的高科技绿色环保新能源材料。优点是：

能耗低，使用寿命长，安全性高，防水、防漏电，能够解决冬季燃煤、燃油、燃甲、乙醇、燃气等供暖污染的难题，且有净化空气的功能。

该产品结构紧凑、占地面积小、热效率高，大大缩短了安装工期，电热转换率高达99.15%，热能利用率高，节能效果显著。

石墨烯电热板通电后产生的8～14μm远红外“生命光波”，容易被植物吸收并转化为内能，种苗无需进行定期消毒、喷洒农药和施肥等工序，大大减少病虫害防治次数，降低了生产成本，培育的种苗绿色环保。

综上，石墨烯远红外电暖加温系统一次性投入较高，但综合成本低，经济效益、社会效益及环境效益突出，可以在瓜菜类集约化育苗中推广应用。