設施農業土壤消毒技術研究

宋 根 張小林 黃海玉 付玉嬌

（秦皇島禾苗生物技術有限公司，河北 昌黎 066600）

0 引言

設施農業是指在相對可控的環境條件下，采取技術手段促進農作物高效生產的一種農業運作方式。因為保護設施的介入，所以設施農業受環境限制較小，能夠有效提高生產效率，促進產量增長，故我國很早就開始大力推廣設施農業。但隨著我國設施農業的不斷發展，人們逐漸發現了一些問題，土壤毒害就是其中較具代表性的問題之一。若不著手解決，將嚴重限制設施農業優勢的發揮，因此，有必要針對土壤毒害問題就設施農業土壤消毒技術展開相關研究。

1 設施農業土壤消毒的必要性與實施要點

1.1 必要性

因為設施農業生產受環境因素影響較小，所以在現代化農業生產中人們普遍開始采用連茬栽培、連作栽培等連續性生產方式，大幅提高了生產效率，但導致設施農業土壤毒害問題嚴重。在連續性生產中，因為設施環境普遍具有高溫高濕的特點，所以土壤內的“毒”會不斷積累，達到一定程度將導致農作物產量大幅下降，甚至威脅農作物的存活率等。在“毒”不斷積累過程中，土壤可能出現微生物種群失衡、營養比例失調、耕層土壤理化性質變差等問題，進而加劇土壤毒害的破壞 力。由此可以看出，設施農業土壤毒害問題會導致作物生產遇到障礙，限制土壤循環利用，對于設施農業的經濟效益有很大的影響。因此，在設施農業生產中，人們必須關注土壤毒害問題，開展土壤消毒工作勢在必行。

1.2 實施要點

總體而言，無論采用何種方法或技術手段進行設施農業土壤消毒工作，在實際操作中都應遵從相關實施要點，否則就無法充分發揮技術應用的作用，導致消毒成效不佳。設施農業土壤消毒技術實施要點如下。

1.2.1 預防優先。在連作等生產方式下，設施農業土壤內的“毒”會不斷積累，但只要“毒”的量級沒有超過標準就不會造成實際影響。因此，如果能夠將“毒”控制在合理范圍內，生產就能保持良好的可持續性，農作物的產量、質量等不會受到影響。從這一角度出發，設施農業土壤消毒工作中，工作人員應遵循預防優先的原則，對土壤內“毒”的所有來源有清楚的了解，然后定期展開檢查等一系列防治工作。如果發現“毒”的量級開始提升，逐漸偏離合理標準，那么就要展開設施農業土壤消毒工作。無論是否經過土壤檢測，設施農業土壤消毒工作都應定期展開，這樣才能對“毒”的積累進行有效控制，盡可能降低“毒”對農業生產造成的影響。

1.2.2 技術規范。設施農業土壤消毒技術手段多種多樣，而每一種技術手段都有自身的實施規范。如果不按照規范進行操作，很可能導致技術應用效果不達標，或者因為過度使用對農業生產造成不利影響。例如，藥物使用超出規范標準，就可能導致農作物因藥害而減產。為了避免這種情況發生，工作人員在進行設施農業土壤消毒之前，應充分了解相關技術規范，并且結合實際情況選擇適用的技術規范。其中，需要注意的內容有藥物用量、溫度標準、設施安裝要求、設施操作方法、技術實施條件等。這些內容對于設施農業土壤消毒工作而言非常重要，建議工作人員加強自我學習，以便更好地發揮技術作用。另外，工作人員要根據實際情況選用合適的消毒技術，合適的技術配合相關規范，能夠最大限度地發揮消毒作用。

2 設施農業常見土壤消毒技術

目前，設施農業中比較常見的土壤消毒技術可以分為兩類，分別是物理消毒、化學消毒，兩類技術中又包含很多不同的方法。

2.1 物理消毒技術

物理消毒技術是最早使用的土壤消毒技術，其包含的技術方法最多，約有9 種。

2.1.1 高溫悶棚。高溫悶棚通常需要在夏季或外界氣溫較高的情況下使用。其作用原理比較簡單，就是通過外界的高氣溫結合大棚內相對密封的環境特點對土壤進行消毒處理。因為其操作方法比較簡單，所以在很多地區的設施農業生產中得到了廣泛應用。高溫悶棚技術的基本操作方法如下：①通常需要在每年7 月左右進行自然環境監測，當外界環境溫度升至 35 ℃時，進行收棚處理，即將棚內所有農作物移出大棚；②在棚內施農家肥，如雞糞、豬糞等，再進行深翻，完成后澆透水關棚，悶棚20 d 以上，每天棚內氣溫應保持在60 ℃左右，建議工作人員采用溫度監測設備進行管理。

除以上基本操作方法以外，高溫悶棚技術還有其他形式，如生石灰土壤消毒技術。該項技術的具體操作方法如下：①當自然環境溫度升至35 ℃時，清理棚內農作物，同時清理雜草等，如果這些物體不便遠移，可以就地深埋；②在棚內挖壟溝，再施農家肥及稻草、秸稈，之后撒生石灰，盡可能讓生石灰覆蓋農家肥及稻草層；③將農家肥、稻草與秸稈、生石灰深埋30 cm，完成后必須壓實，再用薄膜覆蓋地面，以免水分蒸發而導致溫度降低；④關棚進行悶棚，持續25 d 左右，完成后第一時間開棚通風，并揭開地面薄膜，同時進行土壤晾曬；⑤晾曬后進行翻耕，翻耕后10 d 左右可以繼續栽植作物。生石灰土壤消毒技術相比于基本形式的高溫悶棚技術更具優勢，原因在于生石灰發熱后會使土壤中的稻草、秸稈等加速腐爛、發酵而成為肥料，與農家肥相結合可以提高土壤肥力，同時生石灰在高溫作用下具有更強的消毒 作用。

2.1.2 火焰高溫消毒。火焰高溫消毒技術是目前最常見的土壤消毒技術之一，其主要原理是通過液化氣燃燒的方法對土壤進行加熱，加熱達到一定溫度后就能起到消毒作用。同時，該項技術能與其他技術結合使用，如與高溫悶棚技術結合使用能徹底滅殺根結線蟲、病原菌等。火焰高溫消毒技術的操作方式十分簡單，這也是其在設施農業土壤消毒作業中得到普及應用的原因。同時，該項技術除了能滅殺蟲卵、病原菌外，還能分解土壤中剩余的農藥分子，減少農藥殘留。火焰高溫消毒技術的主要技術要求如下：①旋耕裝置進行翻耕時，液化氣燃燒溫度要達到1 000 ℃；②加熱消毒完畢后可以進行農作物定植，但定植后應沖施或滴灌針對性的微生物菌劑如蠟質芽孢桿菌、淡紫擬青霉等，以有效防控土傳病害、 毒害。

2.1.3 蒸汽消毒。土壤蒸汽消毒技術的主用設備是高壓蒸汽鍋爐，將該設備安裝在棚外，利用管道將設備出氣口與棚內環境相互連接即可開始操作。該技術的操作方式具體如下：①清理棚內物體，在地面覆蓋薄膜；②將出氣管口調至地面上10 cm 高度；③關棚后啟動設備，利用高溫蒸汽進行消毒處理，蒸汽溫度一般建議保持在70 ℃左右。另外，如果條件允許，可以在土壤層40 cm 左右的位置鋪設蒸汽管道。這種方式的消毒范圍更加廣泛，不僅包括地面淺層，還包括地下深層，能做到全面消毒，同時能提高土壤的透氣性，預防病蟲害。

2.1.4 熱水消毒。熱水消毒技術的操作方式、作用原理與蒸汽消毒技術相似，都是通過管道來輸送高溫介質，再進行消毒，因此，筆者不多加贅述。但在熱水消毒技術應用中需要注意2 個要點：①必須在消毒之前對土壤進行深翻，以保障熱水能夠滲透土壤進行充分消毒；②熱水的溫度應保持在90 ℃左右，并且要使用泵類設備高速噴灑。熱水消毒技術除了具有很強的消毒作用以外，還能改善土壤的理化 性質。

2.1.5 電處理消毒。電處理消毒技術主要是通過電極板來進行消毒的技術手段，應用當中需要在土壤層約45 cm 處埋設2 塊電極板，啟動放電設備就能進行消毒。其原理為放電設備啟動后兩塊電極板之間能產生直流電、正負脈沖電流，這些電流在土壤內會形成電擊殺效應，范圍以內所有細菌、真菌、線蟲及韭蛆等都會被處理，還能消解之前作物生長過程中根系分泌出的有毒有機酸等物質，使得土壤的團粒結構增強，為后續作物生長提供保障。需要注意的是，電處理消毒技術固然具有良好的作用效果，但是其技術要求比較高，尤其是在土壤含水量控制方面，必須保障土壤含水量不超過55%。在技術要求被滿足的基礎上，使用該項技術能在短短5 min 左右完成消毒工作，說明該技術作用效率高、效果好。但電處理消毒技術不能頻繁使用，否則會導致不銹鋼條中鎳等重金屬元素在土壤內過度累積。

2.1.6 土壤旋轉消毒。土壤旋轉消毒技術是一種循環性很好的消毒技術，主要操作方式是利用設備對土壤進行旋轉翻耕，同時在外部施加溫度較高的干燥空氣，這樣外露土壤與空氣接觸完成消毒。該項技術的實施需要相對高的技術成本，需要購置旋耕裝置與空氣處理裝置，但該項技術的消毒效果非常好。該技術能徹底消除土壤中的昆蟲、線蟲、真菌等，還能在消毒的同時完成翻耕。

2.1.7 微波消毒。微波消毒技術的主要作用原理是通過微波來發射熱量，通過熱量形成的高溫來進行消毒，原理上類似于微波爐。微波消毒技術與其他技術相比具有很多優勢，如微波技術能破壞有害微生物的分子結構，使得微生物的蛋白質和核酸變性失活，由此殺死微生物，殺滅率極高。同時，該項技術不會對環境造成二次影響，消毒效率較高。但微波消毒技術也并不是完美無缺的，事實上該項技術的操作非常復雜，專業性要求較高，一般只能依靠專業人員來處理，經濟效益較差，因此，目前還沒有得到廣泛使用。

2.1.8 遠紅外線消毒。遠紅外線消毒技術的主要作用原理是通過遠紅外線散發高溫，利用高溫進行消毒。操作過程中一般建議將電熱管埋在土壤層約15 cm 處，再調試設備，要求電熱管發出的遠紅外線能產生120 ℃以上高溫，由此對土壤基質進行消毒。遠紅外線的本質是一種磁波，因此，具有輻射擴散的特性。這一特性也使得高溫熱量能快速覆蓋土壤，并保障熱效應，與微生物等接觸會被其迅速吸收，吸收后細菌等就會失活。遠紅外線消毒技術的操作并不復雜，技術要求也不高，但能耗比較高，因此，不建議頻繁使用。

2.1.9 土壤射頻消毒。土壤射頻消毒技術是一種先在消毒范圍內建設交變電場，在電場的作用下讓土壤介質大幅消耗，使得土壤溫度升高，達到一定水平可以起到消毒作用，是典型的高溫滅殺消毒技術。目前，該項技術主要是通過功率為12 kW 的射頻發生器對土壤加熱15 min，讓土壤溫度升高至50 ℃，這種情況下土壤內的大部分根線蟲會被殺死。若在這一條件下依然需要消毒，可以延長加熱時間至18 min，讓土壤溫度升高至60 ℃，消毒效果更好。

2.2 化學消毒技術

化學消毒技術同樣是設施土壤消毒技術的一個大類，其中主要包含以下3 種技術方法。

2.2.1 注射消毒。注射消毒主要是通過注射的方式將化學藥物注入土壤，通過化學藥物的化學作用來達到消毒目的技術手段，其中比較常見的化學藥物為熏蒸劑。該項技術的基本要求如下：①注射深度應保持在30 cm 左右；②應選擇含氯化物的熏蒸劑； ③注射消毒之前要對環境進行考察，必須在空氣溫度、土壤溫度達到熏蒸劑揮發條件的基礎上進行注射；④注射前要清除土壤內的農作物或植物病殘體，并且充分施肥、翻耕，翻耕深度不得小于20 cm；⑤注射后要及時用薄膜覆蓋土表，并使用控溫設備將土壤溫度維持在20 ℃左右，持續時間不得少于7 d；⑥控溫過后要第一時間揭開薄膜排氣。

2.2.2 灌溉消毒。灌溉消毒技術一般需要在滴灌基礎上展開。操作時，首先要選擇熏蒸劑，并且將熏蒸劑制成乳劑，才能保障灌溉效果；其次將乳劑與水混合，導入灌溉設備中進行灌溉消毒，持續時間一般建議為10 d。灌溉消毒主要使用的乳劑有威百畝、氯化苦等，不同乳劑的消毒效果不同，因此，要結合實際情況慎重選擇。

2.2.3 毒土消毒。毒土消毒主要是將各種化學藥劑按比例混合之后，通過施撒、噴灑等方式將其融入土壤，使土壤成為毒土，毒土內的藥劑會殺死內部蟲卵、病菌等，并在一段時間后自行消散，此時可以重新恢復種植。需要注意的是，毒土消毒中的化學藥劑雖然會在一段時間后自行消散，但具體何時消散無法準確判斷，原因在于不同自然條件下化學藥劑消散時間會發生波動，因此，通常建議7 d 后對土壤化學成分進行持續性檢測，每次檢測間隔時間建議不超過 2 d。若某次檢測確認土壤內各種化學成分達標，那么可以重新恢復種植。

3 土壤消毒改進技術

3.1 土壤消毒劑+土壤菌群調控

就土壤消毒劑+土壤菌群調控技術而言，主要使用的土壤消毒劑為改性氰胺鈣、改性劑，結合土壤菌群調控技術能獲得良好的消毒效果。具體操作時，首先，對土壤進行翻耕、清理，敲散其中較大的土塊，完成后整平壟溝，再撒施秸稈、蚯蚓糞等，均勻施撒后繼續施撒改性氰胺鈣，667 m用量約為60 kg。其次，利用旋耕裝置對土壤進行翻耕，深度約為35 cm，以保障改性氰胺鈣與土壤顆粒充分混合，完成后整平土壤并用薄膜進行密封，密封后要在薄膜下對土壤進行澆灌，保障土表濕潤。再次，通過太陽能作用讓改性氰胺鈣發揮作用，可以對土壤進行消毒，土壤溫度要保持在50 ℃左右，其中土表溫度要維持在70 ℃左右，持續時間為30 d，而后開棚通風5 h 左右，打開薄膜再進行一次翻耕，并繼續等待10 d 進行整地，整地期間要施撒10 kg 播可潤C568，等待5 d。最后，進行農作物定植。這種方法的消毒率幾乎可以達到100%，但是操作時間相對長，步驟比較復雜，因此，只能在技術條件允許的情況下使用。

3.2 有機肥+高溫悶棚+生物菌肥

有機肥+高溫悶棚+生物菌肥的操作方式相對簡單，共分3 個步驟：①按照667 m施農家肥（即有機肥）50 kg 的標準施肥，之后進行翻耕，讓肥料充分融入土壤；②采用高溫悶棚的方式進行土壤消毒，具體操作在上文已有論述，此處不多加贅述；③按照 667 m施生物菌肥30 kg 的標準施肥，用有益菌殺滅有害菌。有機肥+高溫悶棚+生物菌肥技術的操作簡單，消毒效果也很好，但是適用范圍比較窄、作用生效周期較長，因此，要結合實際情況進行選擇。

3.3 生物熏蒸

生物熏蒸技術主要是通過分解植物代謝產物，使其產生揮發氣體來進行消毒的技術，其作用原理與化學消毒技術的熏蒸作用相同，但不會給土壤造成化學危害，環保性更好。生物熏蒸技術的核心是各種生物熏蒸材料，常見的有甘藍型油菜、芥菜型油菜等，同時可以選擇這些材料的一些副產品進行熏蒸，如榨菜籽、芥菜籽。一般需要在每年7 月開始熏蒸，每次熏蒸時間控制在25 d 左右，先將農家肥、生物熏蒸材料與土壤充分混合，再澆灌適量水，使農家肥在自然溫度下發酵，一旦開始發酵，即刻使用聚氯乙烯薄膜覆蓋，防止熏蒸氣體過度流失，完成后去除薄膜，透氣 7 d 即可開始下一輪種植。生物熏蒸技術的操作方式簡單、成本低廉、環保性好，但是消毒效果略低于其他技術（僅僅低于其他技術，并不代表該項技術的消毒效果不達標，事實上該項技術的消毒效果十分可靠）。因此，該項技術常作為預防性消毒技術來使用。

4 結語

設施農業是我國農業生產的重要形式，以高效生產著稱，因此，其經濟效益良好。但在設施農業生產中，農戶必須重視土壤毒害問題，有必要結合實際情況合理選擇土壤消毒技術來解決問題。在土壤消毒技術的合理應用下，能充分發揮設施農業的優勢作用，提高我國農業經濟產出能力，使農作物產量能充分滿足內需，且尚有余力對外出口。