基質含水量和消毒機傳送帶速度對香石竹栽培基質消毒效果的影響

2017-07-29 00:53:33桂敏王寒清熊俊芬

現代農業科技 2017年12期

桂敏+王寒清+熊俊芬

摘要本文以香石竹栽培基質為供試材料，以基質不加水和不消毒作對照，使用型號為GJ-W5000-10M的微波加蒸汽基質消毒機，研究不同基質含水量和消毒機傳送帶速度對香石竹栽培基質的消毒效果，從而篩選出最佳的消毒處理，為建立無土栽培基質的消毒技術規程服務。結果表明，在本試驗條件下，傳送帶速度為2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量為60%時，基質的菌落總數最少（1.3×103 cfu/mL），基質消毒滅菌最徹底，基質栽培的香石竹生長情況最好。

關鍵詞香石竹栽培基質；微波加蒸汽基質消毒機；基質含水量；傳送帶速度

中圖分類號 S629；S681.5 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）12-0147-03

Abstract Experiments of different substrate moisture and conveyor speed of sterilizing machine was conducted on disinfection effect.Used substrate of Dianthus caryophyllus L. as tested materials，and the substrate that was not added water and not sterilized as control，machine model of GJ-W5000-10M of microwave and steam disinfection were chosen to search the best conditions of substrate disinfection，in order to establish technical regulations of substrate disinfection on carnation soilless cultivation.The results showed that 2 Hz of machine conveyor speed，20 min of disinfection time and 60% of substrate moisture was the best treatment.The total counts of bacterial colony was the least（1.3×103 cfu/mL），and the growth of carnat-ion by soilless cultivation was the best in the disinfection substrate.

Key words culture substrate of Dianthus caryophyllus L.；machine of microwave and steam disinfection；substrate moisture content；conveyor speed

基質是決定植物根系生長環境的重要因素，也是病蟲害傳播的媒介和繁殖場所。基質可以支持并固定植物，具有透氣、緩沖、為植物提供營養的作用。但栽培基質在種植作物過程中會受到空氣、灌溉水、前茬種植過程滋生的病菌等各種因素的影響。因此，栽培基質在使用一段時間后會聚積大量病菌和蟲卵而使后茬作物產生病害，造成整個種植過程的失敗。基質消毒是控制土傳病害的重要措施之一[1]。通過對栽培基質進行消毒處理，能殺死其中大量的有害病原菌、蟲卵，進而防止病蟲害傳播，改善栽培基質狀態，解決設施農業基質連作障礙等問題[2]。目前，基質消毒的方法主要是物理消毒法，主要有太陽能消毒、蒸汽消毒和熱水消毒等[3]。設施農業發達的國家，如荷蘭、日本等國，一般普遍采用蒸汽消毒進行基質消毒[4]。

蒸汽消毒是利用蒸汽鍋爐產生的高溫蒸汽殺死基質中的有害生物。包應時等[5]研究表明，蒸汽消毒能殺死基質中的病菌、蟲卵、害蟲、雜草種子，并能滿足設施園藝種植的要求。蒸汽消毒不僅可以使基質的排水性、通透性有所提高，還能提高基質的持水保肥能力。但是，蒸汽消毒對設備的要求復雜，只適合經濟價值高的作物，降低成本的問題需要有更好的解決辦法。熱蒸汽不易到達基質深層，對于底部消毒不徹底[6]。微波是指頻率在0.3～300.0 GHz范圍內的具有穿透性的電磁波，波長1～1 000 mm[7]。蓋志武等[8]研究表明，微波消毒后，土傳病蟲草害得到有效預防和控制，適當的微波消毒可以提高土壤肥力。但是微波處理土壤滅菌殺蟲主要是靠微波產生的熱效應，這種方式存在殺滅效率低、成本高、費時費力、殺滅不均勻及微波泄露等問題[9]。微波與蒸汽結合使用，可以使基質消毒滅菌更加徹底，提高效益。目前，這是較先進的消毒方法，但使用較少，需對其進一步研究。因此，本文通過微波加蒸汽基質消毒機對香石竹栽培基質消毒，研究不同基質含水量和消毒機傳送帶速度對香石竹栽培基質消毒效果的影響，為建立無土栽培基質的消毒技術規程服務提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及設備

試驗材料為馬斯特品種的香石竹成苗，具有抗病性強、耐高溫、產量高等特點，產自云南省農業科學院花卉所寶峰基地。使用過1次的風干香石竹栽培基質，比例為1∶1的陶粒和草炭混合基質。陶粒產自昆明華三建筑有限公司，草炭產自鄂滇保溫材料有限公司。

試驗設備為機器型號為GJ-W5000-10M的微波加蒸汽基質消毒機，產自上海帥耀諾機械科技有限公司。

1.2 試驗設計

試驗采用雙因素交互試驗設計方法，設置基質不同的含水量以及消毒機不同的傳送帶速度進行試驗。基質的含水量設3個處理水平，分別加水10%、30%、60%；消毒機的傳送帶速度設3個處理水平，分別為2、3、5 Hz。基質以不加水和不消毒的情況設為對照（CK），試驗共設10個處理，3 次重復。具體見表1。

1.3 試驗方法

1.3.1 基質消毒。基質消毒用微波加蒸汽基質消毒機消毒滅菌。稱取風干基質120 kg，將基質分為10份，每一份基質12 kg。同時，在基質沒有消毒前，用真空袋將對照基質進行取樣并密封。按試驗設計方案所設計的基質含水量，將每個處理的基質與水攪拌均勻后進行消毒，基質平整放在消毒機傳送帶上，基質厚度約為3 cm。將消毒后的基質從消毒機基質滅菌出口裝入口袋，每一袋用標記筆做好標記。同時，分別用真空袋對9種處理進行取樣、做好標記，取好后同對照的基質拿到實驗室進行試驗。

1.3.2 基質菌落檢測。基質樣品用PSA平板培養基培養菌落，菌落總數采用“平板計數法”計數。取1 mL基質溶液稀釋為20、200、2 000、20 000倍4個濃度梯度，吸取200 μL不同稀釋濃度的溶液至PSA平板培養基，用涂布棒涂勻，每個稀釋倍數涂3個培養皿，將涂好的培養皿放至25 ℃，置于培養箱內培養5 d。培養后的第6天進行菌落計數。

1.3.3 香石竹成苗種植。將消毒后的基質充分均勻混合后裝入塑料盆（21 cm×21 cm）中，將塑料盆按試驗設計要求放入栽培槽中，3次重復，每次重復10株，每2株種植在1個塑料盆內，盆間距5 cm，盆內株距5 cm。試驗所選用的成苗都是通過篩選，選用無病害、健壯、均勻的香石竹成苗，于2015年9月1日種植，水肥等管理與生產要求相同。2015 年11月7—8日，用量尺測定香石竹的株高，測完留4對葉打頂。2016年1月4日，用量尺測定根長，用千分尺測量葉厚。

1.4 數據分析

采用Excel 2003和SPSS 18.0軟件對試驗數據進行分析和統計。

2 結果與分析

2.1 基質不同消毒處理的菌落總數

由表2可知，每種處理對香石竹栽培基質的消毒都有不同的效果。其中，處理3的菌落數最少，為1 300 cfu/mL，與CK相比下降99.4%；其次是處理6和處理1；處理4的菌落數最多，為380 000 cfu/mL，與CK相比增長61.7%。各處理菌落總數從高到低依次為處理4>CK>處理2>處理8>處理9>處理5>處理7>處理1>處理6>處理3。滅菌效果最好的是處理3。

2.2 基質不同消毒處理對香石竹根長的影響

根長是根系生長發育的重要特征，可作為根系生長和吸收方面的衡量指標[10]。由圖1可知，各處理的根系生長狀況均高于CK。其中，處理2和處理3的根長最長，為7.32 cm，與CK相比高出70.63%，差異達到極顯著。處理9的根長最短，為5.46 cm，與CK相比高出27.25%，但差異不顯著。各處理香石竹根長數值從高到低依次為處理2=處理3>處理5>處理4>處理8>處理6>處理1>處理7>處理9>CK。根系生長狀況最好的是處理2和處理3。

2.3 基質不同消毒處理對香石竹株高的影響

作物的株高是反映其生長狀況的重要指標[11]。由圖2可知，各處理的株高均高于CK。其中，處理3的株高最高，達25.13 cm，比CK高42.56%，差異顯著。處理6的株高最低，為19.14 cm，比CK高8.6%，但差異不顯著。各處理香石竹株高從高到低依次為處理3>處理5>處理2>處理1>處理7>處理8>處理4>處理9>處理6>CK。生長狀況最好的是處理3。

2.4 基質不同消毒處理對香石竹葉厚的影響

葉厚是指選取1片該株香石竹中葉厚最厚的葉片用千分尺測量得到的數據。由圖3可知，各處理的葉厚均高于 CK。其中，處理2的葉厚最高，為0.889 mm，比CK高10.90%，差異顯著。其次是處理4和處理5，分別為0.884、0.875 mm，兩者相差不大。處理9的葉厚最低，為0.811 7 mm，比CK高1.25%，但差異不顯著。各處理香石竹葉厚從高到低依次為處理2>處理4>處理5>處理1>處理6>處理8>處理7>處理3>處理9>CK。

3 討論與結論

3.1 討論

基質消毒效果主要體現在菌落總數、香石竹根長、株高、葉厚等方面。卓杰強等[12]研究表明：通過無土栽培基質蒸汽消毒機消毒15 min的基質滅菌率在99.9%以上，蒸汽消毒機的生產率為2.8 m3/h。本試驗從不同處理的菌落總數來看，傳送帶速度3 Hz、消毒時間13 min、基質含水量10%及傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量60%的處理比不加水和不消毒的對照處理的菌落數多，這可能是由于在做基質菌落檢測時，操作上出現了失誤，使外界的微生物對該處理造成了污染，導致數據有偏差；也可能是由于消毒機的溫度變化造成了消毒滅菌不徹底。消毒滅菌效果最好的是傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量60%的處理，比不加水和不消毒的對照處理試驗的菌落數下降99.4%。該處理的消毒處理是傳送帶速度2 Hz、基質含水量60%，由于蒸汽的作用，含水量比較高的基質溫度會比含水量低的基質溫度更高，并且該處理的消毒時間長，因而傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量60%的處理的消毒滅菌更徹底，滅菌效果更好。從傳送帶速度變化來看，菌落總數較少的傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量10%的處理，傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量60%的處理，傳送帶速度3 Hz、消毒時間13 min、基質含水量30%的處理，傳送帶速度3 Hz、消毒時間13 min、基質含水量60%的處理是在傳送帶速度為2～3 Hz之間，因而消毒滅菌的消毒時間應該選取在這個范圍之內。從基質含水量上來看，傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量60%的處理和傳送帶速度3 Hz、消毒時間13 min、基質含水量60%的處理的菌落數都是最少的，滅菌率達到99%以上，因而基質含水量應該是60%更好。

根系的主要功能是吸收水分和養分，而根系對水分和養分吸收能力的強弱主要取決于根長、根深的發育狀況和根區的分布情況[13-14]。試驗從香石竹的根長來看，傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量30%的處理和傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量60%的處理的根長數值最高，為7.32 cm，與不加水和不消毒的對照處理相比高70.63%，差異達到極顯著。在9個處理中，傳送帶速度5 Hz、消毒時間8 min、基質含水量60%的處理的根長數值最低，為5.46 cm，與不加水和不消毒的對照處理相比高27.25%，但是差異不顯著。根據國外成型技術知，栽培基質溫度達80 ℃時，可消滅大多數病原菌、害蟲[6]。傳送帶速度5 Hz、消毒時間8 min、基質含水量60%的處理根長數值低的原因可能是消毒滅菌的不徹底。由于該處理的消毒時間短（8 min），基質溫度還達不到消毒滅菌所需要的溫度，造成傳送帶速度5 Hz、消毒時間8 min、基質含水量60%的處理的消毒滅菌不徹底。

從香石竹的株高來看，傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量60%的處理的香石竹株高最高，達到25.13 cm，比不加水和不消毒的對照處理試驗高42.56%，差異顯著。在9個處理中，傳送帶速度3 Hz、消毒時間13 min、基質含水量60%的處理的株高最低，為19.14 cm，比不加水和不消毒的對照處理試驗高8.6%，但是差異不顯著。傳送帶速度3 Hz、消毒時間13 min、基質含水量60%的處理的消毒滅菌較徹底，但是株高的總體水平低，造成這一結果的原因可能是營養分配不均勻，株高得到的養分比根長、葉厚得到的養分少。

從香石竹葉厚來看，傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量30%的處理的葉厚最高，為0.889 mm，比不加水和不消毒的對照處理試驗高10.90%，差異顯著。在各項處理中，傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量60%的處理的葉厚相對較低，為0.830 7 mm，比不加水和不消毒的對照處理試驗高3.6%，但差異不顯著。傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量60%的處理的菌落數是各項處理中最少的、消毒滅菌最徹底，但葉厚比其他處理相對較低，造成這一原因可能是營養分配得不均勻。由于傳送帶速度 2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量60%的處理根長、株高的生長良好，導致葉片得到的養分較少，所以傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量60%的處理的葉厚比其他處理相對較低。綜合上述分析可知，傳送帶速度2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量60%的處理是微波加蒸汽基質消毒機消毒滅菌最徹底的消毒處理，也是香石竹栽培最佳的消毒處理。

3.2 結論

選擇合適的消毒時間和合理的基質含水量是微波加蒸汽基質消毒機消毒滅菌徹底的首要條件。綜合來看，傳送帶速度為2 Hz、消毒時間20 min、基質含水量為60%是香石竹栽培基質最佳的消毒處理。

4 參考文獻

[1] 辜松，王忠偉.日本設施栽培土壤熱水消毒技術的發展現狀[J].農業機械學報，2006（ 11）：167-170.

[2] 陳偉武，方文熙，鄭文鑫，等.作物栽培基質消毒技術及其應用前景[J].福建農機，2013（3）：42-45.

[3] 許如意，李勁松，孔祥義，等.淺談無土栽培基質消毒[J].現代園藝，2007（3）：31-32.

[4] 張睿，王秀，馬偉，等.設施栽培基質消毒裝備技術研究[J].農業工程技術（溫室園藝），2010（7）：28-29.

[5] 包應時，吳曉蓮.設施園藝基質消毒設備的研制[J].農機化研究，2011（4）：107-109.

[6] 王詩敏，劉建禹，辜松.設施栽培基質的蒸汽消毒研究[J].農機化研究，2008（5）：18-20.

[7] 韓偉，王玉江，孫東文.微波、臭氧和 EN 菌處理對溫室土壤健康和線蟲的影響[J].中國果菜，2010（8）：14-20.

[8] 蓋志武，周艷玲，王柏林，等.微波消毒設施土壤試驗研究[J].廣西農業科學，2007（2）：174-176.

[9] 王明友，肖宏儒，宋衛東，等.微波土壤處理技術在設施農業中的應用[J].中國農機化，2012（5）：104-106.