設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤消毒技術(shù)研究

宋 根 張小林 黃海玉 付玉嬌

（秦皇島禾苗生物技術(shù)有限公司，河北 昌黎 066600）

0 引言

設(shè)施農(nóng)業(yè)是指在相對可控的環(huán)境條件下，采取技術(shù)手段促進(jìn)農(nóng)作物高效生產(chǎn)的一種農(nóng)業(yè)運(yùn)作方式。因?yàn)楸Ｗo(hù)設(shè)施的介入，所以設(shè)施農(nóng)業(yè)受環(huán)境限制較小，能夠有效提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)產(chǎn)量增長，故我國很早就開始大力推廣設(shè)施農(nóng)業(yè)。但隨著我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)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(yán)重限制設(shè)施農(nóng)業(yè)優(yōu)勢的發(fā)揮，因此，有必要針對土壤毒害問題就設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤消毒技術(shù)展開相關(guān)研究。

1 設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤消毒的必要性與實(shí)施要點(diǎn)

1.1 必要性

因?yàn)樵O(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受環(huán)境因素影響較小，所以在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中人們普遍開始采用連茬栽培、連作栽培等連續(xù)性生產(chǎn)方式，大幅提高了生產(chǎn)效率，但導(dǎo)致設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤毒害問題嚴(yán)重。在連續(xù)性生產(chǎn)中，因?yàn)樵O(shè)施環(huán)境普遍具有高溫高濕的特點(diǎn)，所以土壤內(nèi)的“毒”會不斷積累，達(dá)到一定程度將導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量大幅下降，甚至威脅農(nóng)作物的存活率等。在“毒”不斷積累過程中，土壤可能出現(xiàn)微生物種群失衡、營養(yǎng)比例失調(diào)、耕層土壤理化性質(zhì)變差等問題，進(jìn)而加劇土壤毒害的破壞 力。由此可以看出，設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤毒害問題會導(dǎo)致作物生產(chǎn)遇到障礙，限制土壤循環(huán)利用，對于設(shè)施農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有很大的影響。因此，在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們必須關(guān)注土壤毒害問題，開展土壤消毒工作勢在必行。

1.2 實(shí)施要點(diǎn)

總體而言，無論采用何種方法或技術(shù)手段進(jìn)行設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤消毒工作，在實(shí)際操作中都應(yīng)遵從相關(guān)實(shí)施要點(diǎn)，否則就無法充分發(fā)揮技術(shù)應(yīng)用的作用，導(dǎo)致消毒成效不佳。設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤消毒技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)如下。

1.2.1 預(yù)防優(yōu)先。在連作等生產(chǎn)方式下，設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤內(nèi)的“毒”會不斷積累，但只要“毒”的量級沒有超過標(biāo)準(zhǔn)就不會造成實(shí)際影響。因此，如果能夠?qū)ⅰ岸尽笨刂圃诤侠矸秶鷥?nèi)，生產(chǎn)就能保持良好的可持續(xù)性，農(nóng)作物的產(chǎn)量、質(zhì)量等不會受到影響。從這一角度出發(fā)，設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤消毒工作中，工作人員應(yīng)遵循預(yù)防優(yōu)先的原則，對土壤內(nèi)“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(fā)現(xiàn)“毒”的量級開始提升，逐漸偏離合理標(biāo)準(zhǔn)，那么就要展開設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤消毒工作。無論是否經(jīng)過土壤檢測，設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤消毒工作都應(yīng)定期展開，這樣才能對“毒”的積累進(jìn)行有效控制，盡可能降低“毒”對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的影響。

1.2.2 技術(shù)規(guī)范。設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤消毒技術(shù)手段多種多樣，而每一種技術(shù)手段都有自身的實(shí)施規(guī)范。如果不按照規(guī)范進(jìn)行操作，很可能導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用效果不達(dá)標(biāo)，或者因?yàn)檫^度使用對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不利影響。例如，藥物使用超出規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，就可能導(dǎo)致農(nóng)作物因藥害而減產(chǎn)。為了避免這種情況發(fā)生，工作人員在進(jìn)行設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤消毒之前，應(yīng)充分了解相關(guān)技術(shù)規(guī)范，并且結(jié)合實(shí)際情況選擇適用的技術(shù)規(guī)范。其中，需要注意的內(nèi)容有藥物用量、溫度標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)施安裝要求、設(shè)施操作方法、技術(shù)實(shí)施條件等。這些內(nèi)容對于設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤消毒工作而言非常重要，建議工作人員加強(qiáng)自我學(xué)習(xí)，以便更好地發(fā)揮技術(shù)作用。另外，工作人員要根據(jù)實(shí)際情況選用合適的消毒技術(shù)，合適的技術(shù)配合相關(guān)規(guī)范，能夠最大限度地發(fā)揮消毒作用。

2 設(shè)施農(nóng)業(yè)常見土壤消毒技術(shù)

目前，設(shè)施農(nóng)業(yè)中比較常見的土壤消毒技術(shù)可以分為兩類，分別是物理消毒、化學(xué)消毒，兩類技術(shù)中又包含很多不同的方法。

2.1 物理消毒技術(shù)

物理消毒技術(shù)是最早使用的土壤消毒技術(shù)，其包含的技術(shù)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(jié)合大棚內(nèi)相對密封的環(huán)境特點(diǎn)對土壤進(jìn)行消毒處理。因?yàn)槠洳僮鞣椒ū容^簡單，所以在很多地區(qū)的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。高溫悶棚技術(shù)的基本操作方法如下：①通常需要在每年7 月左右進(jìn)行自然環(huán)境監(jiān)測，當(dāng)外界環(huán)境溫度升至 35 ℃時(shí)，進(jìn)行收棚處理，即將棚內(nèi)所有農(nóng)作物移出大棚；②在棚內(nèi)施農(nóng)家肥，如雞糞、豬糞等，再進(jìn)行深翻，完成后澆透水關(guān)棚，悶棚20 d 以上，每天棚內(nèi)氣溫應(yīng)保持在60 ℃左右，建議工作人員采用溫度監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行管理。

除以上基本操作方法以外，高溫悶棚技術(shù)還有其他形式，如生石灰土壤消毒技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的具體操作方法如下：①當(dāng)自然環(huán)境溫度升至35 ℃時(shí)，清理棚內(nèi)農(nóng)作物，同時(shí)清理雜草等，如果這些物體不便遠(yuǎn)移，可以就地深埋；②在棚內(nèi)挖壟溝，再施農(nóng)家肥及稻草、秸稈，之后撒生石灰，盡可能讓生石灰覆蓋農(nóng)家肥及稻草層；③將農(nóng)家肥、稻草與秸稈、生石灰深埋30 cm，完成后必須壓實(shí)，再用薄膜覆蓋地面，以免水分蒸發(fā)而導(dǎo)致溫度降低；④關(guān)棚進(jìn)行悶棚，持續(xù)25 d 左右，完成后第一時(shí)間開棚通風(fēng)，并揭開地面薄膜，同時(shí)進(jìn)行土壤晾曬；⑤晾曬后進(jìn)行翻耕，翻耕后10 d 左右可以繼續(xù)栽植作物。生石灰土壤消毒技術(shù)相比于基本形式的高溫悶棚技術(shù)更具優(yōu)勢，原因在于生石灰發(fā)熱后會使土壤中的稻草、秸稈等加速腐爛、發(fā)酵而成為肥料，與農(nóng)家肥相結(jié)合可以提高土壤肥力，同時(shí)生石灰在高溫作用下具有更強(qiáng)的消毒 作用。

2.1.2 火焰高溫消毒。火焰高溫消毒技術(shù)是目前最常見的土壤消毒技術(shù)之一，其主要原理是通過液化氣燃燒的方法對土壤進(jìn)行加熱，加熱達(dá)到一定溫度后就能起到消毒作用。同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)能與其他技術(shù)結(jié)合使用，如與高溫悶棚技術(shù)結(jié)合使用能徹底滅殺根結(jié)線蟲、病原菌等。火焰高溫消毒技術(shù)的操作方式十分簡單，這也是其在設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤消毒作業(yè)中得到普及應(yīng)用的原因。同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)除了能滅殺蟲卵、病原菌外，還能分解土壤中剩余的農(nóng)藥分子，減少農(nóng)藥殘留。火焰高溫消毒技術(shù)的主要技術(shù)要求如下：①旋耕裝置進(jìn)行翻耕時(shí)，液化氣燃燒溫度要達(dá)到1 000 ℃；②加熱消毒完畢后可以進(jìn)行農(nóng)作物定植，但定植后應(yīng)沖施或滴灌針對性的微生物菌劑如蠟質(zhì)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(shù)的主用設(shè)備是高壓蒸汽鍋爐，將該設(shè)備安裝在棚外，利用管道將設(shè)備出氣口與棚內(nèi)環(huán)境相互連接即可開始操作。該技術(shù)的操作方式具體如下：①清理棚內(nèi)物體，在地面覆蓋薄膜；②將出氣管口調(diào)至地面上10 cm 高度；③關(guān)棚后啟動設(shè)備，利用高溫蒸汽進(jìn)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(shè)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(shí)能提高土壤的透氣性，預(yù)防病蟲害。

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

2.1.5 電處理消毒。電處理消毒技術(shù)主要是通過電極板來進(jìn)行消毒的技術(shù)手段，應(yīng)用當(dāng)中需要在土壤層約45 cm 處埋設(shè)2 塊電極板，啟動放電設(shè)備就能進(jìn)行消毒。其原理為放電設(shè)備啟動后兩塊電極板之間能產(chǎn)生直流電、正負(fù)脈沖電流，這些電流在土壤內(nèi)會形成電擊殺效應(yīng)，范圍以內(nèi)所有細(xì)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(jī)酸等物質(zhì)，使得土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，為后續(xù)作物生長提供保障。需要注意的是，電處理消毒技術(shù)固然具有良好的作用效果，但是其技術(shù)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(shù)要求被滿足的基礎(chǔ)上，使用該項(xiàng)技術(shù)能在短短5 min 左右完成消毒工作，說明該技術(shù)作用效率高、效果好。但電處理消毒技術(shù)不能頻繁使用，否則會導(dǎo)致不銹鋼條中鎳等重金屬元素在土壤內(nèi)過度累積。

2.1.6 土壤旋轉(zhuǎn)消毒。土壤旋轉(zhuǎn)消毒技術(shù)是一種循環(huán)性很好的消毒技術(shù)，主要操作方式是利用設(shè)備對土壤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)翻耕，同時(shí)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(xiàng)技術(shù)的實(shí)施需要相對高的技術(shù)成本，需要購置旋耕裝置與空氣處理裝置，但該項(xiàng)技術(shù)的消毒效果非常好。該技術(shù)能徹底消除土壤中的昆蟲、線蟲、真菌等，還能在消毒的同時(shí)完成翻耕。

2.1.7 微波消毒。微波消毒技術(shù)的主要作用原理是通過微波來發(fā)射熱量，通過熱量形成的高溫來進(jìn)行消毒，原理上類似于微波爐。微波消毒技術(shù)與其他技術(shù)相比具有很多優(yōu)勢，如微波技術(shù)能破壞有害微生物的分子結(jié)構(gòu)，使得微生物的蛋白質(zhì)和核酸變性失活，由此殺死微生物，殺滅率極高。同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)不會對環(huán)境造成二次影響，消毒效率較高。但微波消毒技術(shù)也并不是完美無缺的，事實(shí)上該項(xiàng)技術(shù)的操作非常復(fù)雜，專業(yè)性要求較高，一般只能依靠專業(yè)人員來處理，經(jīng)濟(jì)效益較差，因此，目前還沒有得到廣泛使用。

2.1.8 遠(yuǎn)紅外線消毒。遠(yuǎn)紅外線消毒技術(shù)的主要作用原理是通過遠(yuǎn)紅外線散發(fā)高溫，利用高溫進(jìn)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(diào)試設(shè)備，要求電熱管發(fā)出的遠(yuǎn)紅外線能產(chǎn)生120 ℃以上高溫，由此對土壤基質(zhì)進(jìn)行消毒。遠(yuǎn)紅外線的本質(zhì)是一種磁波，因此，具有輻射擴(kuò)散的特性。這一特性也使得高溫?zé)崃磕芸焖俑采w土壤，并保障熱效應(yīng)，與微生物等接觸會被其迅速吸收，吸收后細(xì)菌等就會失活。遠(yuǎn)紅外線消毒技術(shù)的操作并不復(fù)雜，技術(shù)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(shù)是一種先在消毒范圍內(nèi)建設(shè)交變電場，在電場的作用下讓土壤介質(zhì)大幅消耗，使得土壤溫度升高，達(dá)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(shù)。目前，該項(xiàng)技術(shù)主要是通過功率為12 kW 的射頻發(fā)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(nèi)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(shí)間至18 min，讓土壤溫度升高至60 ℃，消毒效果更好。

2.2 化學(xué)消毒技術(shù)

化學(xué)消毒技術(shù)同樣是設(shè)施土壤消毒技術(shù)的一個(gè)大類，其中主要包含以下3 種技術(shù)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(xué)藥物注入土壤，通過化學(xué)藥物的化學(xué)作用來達(dá)到消毒目的技術(shù)手段，其中比較常見的化學(xué)藥物為熏蒸劑。該項(xiàng)技術(shù)的基本要求如下：①注射深度應(yīng)保持在30 cm 左右；②應(yīng)選擇含氯化物的熏蒸劑； ③注射消毒之前要對環(huán)境進(jìn)行考察，必須在空氣溫度、土壤溫度達(dá)到熏蒸劑揮發(fā)條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行注射；④注射前要清除土壤內(nèi)的農(nóng)作物或植物病殘?bào)w，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(shí)用薄膜覆蓋土表，并使用控溫設(shè)備將土壤溫度維持在20 ℃左右，持續(xù)時(shí)間不得少于7 d；⑥控溫過后要第一時(shí)間揭開薄膜排氣。

2.2.2 灌溉消毒。灌溉消毒技術(shù)一般需要在滴灌基礎(chǔ)上展開。操作時(shí)，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(dǎo)入灌溉設(shè)備中進(jìn)行灌溉消毒，持續(xù)時(shí)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(jié)合實(shí)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(xué)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(nèi)的藥劑會殺死內(nèi)部蟲卵、病菌等，并在一段時(shí)間后自行消散，此時(shí)可以重新恢復(fù)種植。需要注意的是，毒土消毒中的化學(xué)藥劑雖然會在一段時(shí)間后自行消散，但具體何時(shí)消散無法準(zhǔn)確判斷，原因在于不同自然條件下化學(xué)藥劑消散時(shí)間會發(fā)生波動，因此，通常建議7 d 后對土壤化學(xué)成分進(jìn)行持續(xù)性檢測，每次檢測間隔時(shí)間建議不超過 2 d。若某次檢測確認(rèn)土壤內(nèi)各種化學(xué)成分達(dá)標(biāo)，那么可以重新恢復(fù)種植。

3 土壤消毒改進(jìn)技術(shù)

3.1 土壤消毒劑+土壤菌群調(diào)控

就土壤消毒劑+土壤菌群調(diào)控技術(shù)而言，主要使用的土壤消毒劑為改性氰胺鈣、改性劑，結(jié)合土壤菌群調(diào)控技術(shù)能獲得良好的消毒效果。具體操作時(shí)，首先，對土壤進(jìn)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(xù)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(jìn)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(jìn)行密封，密封后要在薄膜下對土壤進(jìn)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(fā)揮作用，可以對土壤進(jìn)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(xù)時(shí)間為30 d，而后開棚通風(fēng)5 h 左右，打開薄膜再進(jìn)行一次翻耕，并繼續(xù)等待10 d 進(jìn)行整地，整地期間要施撒10 kg 播可潤C(jī)568，等待5 d。最后，進(jìn)行農(nóng)作物定植。這種方法的消毒率幾乎可以達(dá)到100%，但是操作時(shí)間相對長，步驟比較復(fù)雜，因此，只能在技術(shù)條件允許的情況下使用。

3.2 有機(jī)肥+高溫悶棚+生物菌肥

有機(jī)肥+高溫悶棚+生物菌肥的操作方式相對簡單，共分3 個(gè)步驟：①按照667 m施農(nóng)家肥（即有機(jī)肥）50 kg 的標(biāo)準(zhǔn)施肥，之后進(jìn)行翻耕，讓肥料充分融入土壤；②采用高溫悶棚的方式進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)施肥，用有益菌殺滅有害菌。有機(jī)肥+高溫悶棚+生物菌肥技術(shù)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(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

3.3 生物熏蒸

生物熏蒸技術(shù)主要是通過分解植物代謝產(chǎn)物，使其產(chǎn)生揮發(fā)氣體來進(jìn)行消毒的技術(shù)，其作用原理與化學(xué)消毒技術(shù)的熏蒸作用相同，但不會給土壤造成化學(xué)危害，環(huán)保性更好。生物熏蒸技術(shù)的核心是各種生物熏蒸材料，常見的有甘藍(lán)型油菜、芥菜型油菜等，同時(shí)可以選擇這些材料的一些副產(chǎn)品進(jìn)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(shí)間控制在25 d 左右，先將農(nóng)家肥、生物熏蒸材料與土壤充分混合，再澆灌適量水，使農(nóng)家肥在自然溫度下發(fā)酵，一旦開始發(fā)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(shù)的操作方式簡單、成本低廉、環(huán)保性好，但是消毒效果略低于其他技術(shù)（僅僅低于其他技術(shù)，并不代表該項(xiàng)技術(shù)的消毒效果不達(dá)標(biāo)，事實(shí)上該項(xiàng)技術(shù)的消毒效果十分可靠）。因此，該項(xiàng)技術(shù)常作為預(yù)防性消毒技術(shù)來使用。

4 結(jié)語

設(shè)施農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要形式，以高效生產(chǎn)著稱，因此，其經(jīng)濟(jì)效益良好。但在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)戶必須重視土壤毒害問題，有必要結(jié)合實(shí)際情況合理選擇土壤消毒技術(shù)來解決問題。在土壤消毒技術(shù)的合理應(yīng)用下，能充分發(fā)揮設(shè)施農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢作用，提高我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出能力，使農(nóng)作物產(chǎn)量能充分滿足內(nèi)需，且尚有余力對外出口。