设施农业土壤消毒技术研究

宋 根 张小林 黄海玉 付玉娇

（秦皇岛禾苗生物技术有限公司，河北 昌黎 066600）

0 引言

设施农业是指在相对可控的环境条件下，采取技术手段促进农作物高效生产的一种农业运作方式。因为保护设施的介入，所以设施农业受环境限制较小，能够有效提高生产效率，促进产量增长，故我国很早就开始大力推广设施农业。但随着我国设施农业的不断发展，人们逐渐发现了一些问题，土壤毒害就是其中较具代表性的问题之一。若不着手解决，将严重限制设施农业优势的发挥，因此，有必要针对土壤毒害问题就设施农业土壤消毒技术展开相关研究。

1 设施农业土壤消毒的必要性与实施要点

1.1 必要性

因为设施农业生产受环境因素影响较小，所以在现代化农业生产中人们普遍开始采用连茬栽培、连作栽培等连续性生产方式，大幅提高了生产效率，但导致设施农业土壤毒害问题严重。在连续性生产中，因为设施环境普遍具有高温高湿的特点，所以土壤内的“毒”会不断积累，达到一定程度将导致农作物产量大幅下降，甚至威胁农作物的存活率等。在“毒”不断积累过程中，土壤可能出现微生物种群失衡、营养比例失调、耕层土壤理化性质变差等问题，进而加剧土壤毒害的破坏 力。由此可以看出，设施农业土壤毒害问题会导致作物生产遇到障碍，限制土壤循环利用，对于设施农业的经济效益有很大的影响。因此，在设施农业生产中，人们必须关注土壤毒害问题，开展土壤消毒工作势在必行。

1.2 实施要点

总体而言，无论采用何种方法或技术手段进行设施农业土壤消毒工作，在实际操作中都应遵从相关实施要点，否则就无法充分发挥技术应用的作用，导致消毒成效不佳。设施农业土壤消毒技术实施要点如下。

1.2.1 预防优先。在连作等生产方式下，设施农业土壤内的“毒”会不断积累，但只要“毒”的量级没有超过标准就不会造成实际影响。因此，如果能够将“毒”控制在合理范围内，生产就能保持良好的可持续性，农作物的产量、质量等不会受到影响。从这一角度出发，设施农业土壤消毒工作中，工作人员应遵循预防优先的原则，对土壤内“毒”的所有来源有清楚的了解，然后定期展开检查等一系列防治工作。如果发现“毒”的量级开始提升，逐渐偏离合理标准，那么就要展开设施农业土壤消毒工作。无论是否经过土壤检测，设施农业土壤消毒工作都应定期展开，这样才能对“毒”的积累进行有效控制，尽可能降低“毒”对农业生产造成的影响。

1.2.2 技术规范。设施农业土壤消毒技术手段多种多样，而每一种技术手段都有自身的实施规范。如果不按照规范进行操作，很可能导致技术应用效果不达标，或者因为过度使用对农业生产造成不利影响。例如，药物使用超出规范标准，就可能导致农作物因药害而减产。为了避免这种情况发生，工作人员在进行设施农业土壤消毒之前，应充分了解相关技术规范，并且结合实际情况选择适用的技术规范。其中，需要注意的内容有药物用量、温度标准、设施安装要求、设施操作方法、技术实施条件等。这些内容对于设施农业土壤消毒工作而言非常重要，建议工作人员加强自我学习，以便更好地发挥技术作用。另外，工作人员要根据实际情况选用合适的消毒技术，合适的技术配合相关规范，能够最大限度地发挥消毒作用。

2 设施农业常见土壤消毒技术

目前，设施农业中比较常见的土壤消毒技术可以分为两类，分别是物理消毒、化学消毒，两类技术中又包含很多不同的方法。

2.1 物理消毒技术

物理消毒技术是最早使用的土壤消毒技术，其包含的技术方法最多，约有9 种。

2.1.1 高温闷棚。高温闷棚通常需要在夏季或外界气温较高的情况下使用。其作用原理比较简单，就是通过外界的高气温结合大棚内相对密封的环境特点对土壤进行消毒处理。因为其操作方法比较简单，所以在很多地区的设施农业生产中得到了广泛应用。高温闷棚技术的基本操作方法如下：①通常需要在每年7 月左右进行自然环境监测，当外界环境温度升至 35 ℃时，进行收棚处理，即将棚内所有农作物移出大棚；②在棚内施农家肥，如鸡粪、猪粪等，再进行深翻，完成后浇透水关棚，闷棚20 d 以上，每天棚内气温应保持在60 ℃左右，建议工作人员采用温度监测设备进行管理。

除以上基本操作方法以外，高温闷棚技术还有其他形式，如生石灰土壤消毒技术。该项技术的具体操作方法如下：①当自然环境温度升至35 ℃时，清理棚内农作物，同时清理杂草等，如果这些物体不便远移，可以就地深埋；②在棚内挖垄沟，再施农家肥及稻草、秸秆，之后撒生石灰，尽可能让生石灰覆盖农家肥及稻草层；③将农家肥、稻草与秸秆、生石灰深埋30 cm，完成后必须压实，再用薄膜覆盖地面，以免水分蒸发而导致温度降低；④关棚进行闷棚，持续25 d 左右，完成后第一时间开棚通风，并揭开地面薄膜，同时进行土壤晾晒；⑤晾晒后进行翻耕，翻耕后10 d 左右可以继续栽植作物。生石灰土壤消毒技术相比于基本形式的高温闷棚技术更具优势，原因在于生石灰发热后会使土壤中的稻草、秸秆等加速腐烂、发酵而成为肥料，与农家肥相结合可以提高土壤肥力，同时生石灰在高温作用下具有更强的消毒 作用。

2.1.2 火焰高温消毒。火焰高温消毒技术是目前最常见的土壤消毒技术之一，其主要原理是通过液化气燃烧的方法对土壤进行加热，加热达到一定温度后就能起到消毒作用。同时，该项技术能与其他技术结合使用，如与高温闷棚技术结合使用能彻底灭杀根结线虫、病原菌等。火焰高温消毒技术的操作方式十分简单，这也是其在设施农业土壤消毒作业中得到普及应用的原因。同时，该项技术除了能灭杀虫卵、病原菌外，还能分解土壤中剩余的农药分子，减少农药残留。火焰高温消毒技术的主要技术要求如下：①旋耕装置进行翻耕时，液化气燃烧温度要达到1 000 ℃；②加热消毒完毕后可以进行农作物定植，但定植后应冲施或滴灌针对性的微生物菌剂如蜡质芽孢杆菌、淡紫拟青霉等，以有效防控土传病害、 毒害。

2.1.3 蒸汽消毒。土壤蒸汽消毒技术的主用设备是高压蒸汽锅炉，将该设备安装在棚外，利用管道将设备出气口与棚内环境相互连接即可开始操作。该技术的操作方式具体如下：①清理棚内物体，在地面覆盖薄膜；②将出气管口调至地面上10 cm 高度；③关棚后启动设备，利用高温蒸汽进行消毒处理，蒸汽温度一般建议保持在70 ℃左右。另外，如果条件允许，可以在土壤层40 cm 左右的位置铺设蒸汽管道。这种方式的消毒范围更加广泛，不仅包括地面浅层，还包括地下深层，能做到全面消毒，同时能提高土壤的透气性，预防病虫害。

2.1.4 热水消毒。热水消毒技术的操作方式、作用原理与蒸汽消毒技术相似，都是通过管道来输送高温介质，再进行消毒，因此，笔者不多加赘述。但在热水消毒技术应用中需要注意2 个要点：①必须在消毒之前对土壤进行深翻，以保障热水能够渗透土壤进行充分消毒；②热水的温度应保持在90 ℃左右，并且要使用泵类设备高速喷洒。热水消毒技术除了具有很强的消毒作用以外，还能改善土壤的理化 性质。

2.1.5 电处理消毒。电处理消毒技术主要是通过电极板来进行消毒的技术手段，应用当中需要在土壤层约45 cm 处埋设2 块电极板，启动放电设备就能进行消毒。其原理为放电设备启动后两块电极板之间能产生直流电、正负脉冲电流，这些电流在土壤内会形成电击杀效应，范围以内所有细菌、真菌、线虫及韭蛆等都会被处理，还能消解之前作物生长过程中根系分泌出的有毒有机酸等物质，使得土壤的团粒结构增强，为后续作物生长提供保障。需要注意的是，电处理消毒技术固然具有良好的作用效果，但是其技术要求比较高，尤其是在土壤含水量控制方面，必须保障土壤含水量不超过55%。在技术要求被满足的基础上，使用该项技术能在短短5 min 左右完成消毒工作，说明该技术作用效率高、效果好。但电处理消毒技术不能频繁使用，否则会导致不锈钢条中镍等重金属元素在土壤内过度累积。

2.1.6 土壤旋转消毒。土壤旋转消毒技术是一种循环性很好的消毒技术，主要操作方式是利用设备对土壤进行旋转翻耕，同时在外部施加温度较高的干燥空气，这样外露土壤与空气接触完成消毒。该项技术的实施需要相对高的技术成本，需要购置旋耕装置与空气处理装置，但该项技术的消毒效果非常好。该技术能彻底消除土壤中的昆虫、线虫、真菌等，还能在消毒的同时完成翻耕。

2.1.7 微波消毒。微波消毒技术的主要作用原理是通过微波来发射热量，通过热量形成的高温来进行消毒，原理上类似于微波炉。微波消毒技术与其他技术相比具有很多优势，如微波技术能破坏有害微生物的分子结构，使得微生物的蛋白质和核酸变性失活，由此杀死微生物，杀灭率极高。同时，该项技术不会对环境造成二次影响，消毒效率较高。但微波消毒技术也并不是完美无缺的，事实上该项技术的操作非常复杂，专业性要求较高，一般只能依靠专业人员来处理，经济效益较差，因此，目前还没有得到广泛使用。

2.1.8 远红外线消毒。远红外线消毒技术的主要作用原理是通过远红外线散发高温，利用高温进行消毒。操作过程中一般建议将电热管埋在土壤层约15 cm 处，再调试设备，要求电热管发出的远红外线能产生120 ℃以上高温，由此对土壤基质进行消毒。远红外线的本质是一种磁波，因此，具有辐射扩散的特性。这一特性也使得高温热量能快速覆盖土壤，并保障热效应，与微生物等接触会被其迅速吸收，吸收后细菌等就会失活。远红外线消毒技术的操作并不复杂，技术要求也不高，但能耗比较高，因此，不建议频繁使用。

2.1.9 土壤射频消毒。土壤射频消毒技术是一种先在消毒范围内建设交变电场，在电场的作用下让土壤介质大幅消耗，使得土壤温度升高，达到一定水平可以起到消毒作用，是典型的高温灭杀消毒技术。目前，该项技术主要是通过功率为12 kW 的射频发生器对土壤加热15 min，让土壤温度升高至50 ℃，这种情况下土壤内的大部分根线虫会被杀死。若在这一条件下依然需要消毒，可以延长加热时间至18 min，让土壤温度升高至60 ℃，消毒效果更好。

2.2 化学消毒技术

化学消毒技术同样是设施土壤消毒技术的一个大类，其中主要包含以下3 种技术方法。

2.2.1 注射消毒。注射消毒主要是通过注射的方式将化学药物注入土壤，通过化学药物的化学作用来达到消毒目的技术手段，其中比较常见的化学药物为熏蒸剂。该项技术的基本要求如下：①注射深度应保持在30 cm 左右；②应选择含氯化物的熏蒸剂； ③注射消毒之前要对环境进行考察，必须在空气温度、土壤温度达到熏蒸剂挥发条件的基础上进行注射；④注射前要清除土壤内的农作物或植物病残体，并且充分施肥、翻耕，翻耕深度不得小于20 cm；⑤注射后要及时用薄膜覆盖土表，并使用控温设备将土壤温度维持在20 ℃左右，持续时间不得少于7 d；⑥控温过后要第一时间揭开薄膜排气。

2.2.2 灌溉消毒。灌溉消毒技术一般需要在滴灌基础上展开。操作时，首先要选择熏蒸剂，并且将熏蒸剂制成乳剂，才能保障灌溉效果；其次将乳剂与水混合，导入灌溉设备中进行灌溉消毒，持续时间一般建议为10 d。灌溉消毒主要使用的乳剂有威百亩、氯化苦等，不同乳剂的消毒效果不同，因此，要结合实际情况慎重选择。

2.2.3 毒土消毒。毒土消毒主要是将各种化学药剂按比例混合之后，通过施撒、喷洒等方式将其融入土壤，使土壤成为毒土，毒土内的药剂会杀死内部虫卵、病菌等，并在一段时间后自行消散，此时可以重新恢复种植。需要注意的是，毒土消毒中的化学药剂虽然会在一段时间后自行消散，但具体何时消散无法准确判断，原因在于不同自然条件下化学药剂消散时间会发生波动，因此，通常建议7 d 后对土壤化学成分进行持续性检测，每次检测间隔时间建议不超过 2 d。若某次检测确认土壤内各种化学成分达标，那么可以重新恢复种植。

3 土壤消毒改进技术

3.1 土壤消毒剂+土壤菌群调控

就土壤消毒剂+土壤菌群调控技术而言，主要使用的土壤消毒剂为改性氰胺钙、改性剂，结合土壤菌群调控技术能获得良好的消毒效果。具体操作时，首先，对土壤进行翻耕、清理，敲散其中较大的土块，完成后整平垄沟，再撒施秸秆、蚯蚓粪等，均匀施撒后继续施撒改性氰胺钙，667 m用量约为60 kg。其次，利用旋耕装置对土壤进行翻耕，深度约为35 cm，以保障改性氰胺钙与土壤颗粒充分混合，完成后整平土壤并用薄膜进行密封，密封后要在薄膜下对土壤进行浇灌，保障土表湿润。再次，通过太阳能作用让改性氰胺钙发挥作用，可以对土壤进行消毒，土壤温度要保持在50 ℃左右，其中土表温度要维持在70 ℃左右，持续时间为30 d，而后开棚通风5 h 左右，打开薄膜再进行一次翻耕，并继续等待10 d 进行整地，整地期间要施撒10 kg 播可润C568，等待5 d。最后，进行农作物定植。这种方法的消毒率几乎可以达到100%，但是操作时间相对长，步骤比较复杂，因此，只能在技术条件允许的情况下使用。

3.2 有机肥+高温闷棚+生物菌肥

有机肥+高温闷棚+生物菌肥的操作方式相对简单，共分3 个步骤：①按照667 m施农家肥（即有机肥）50 kg 的标准施肥，之后进行翻耕，让肥料充分融入土壤；②采用高温闷棚的方式进行土壤消毒，具体操作在上文已有论述，此处不多加赘述；③按照 667 m施生物菌肥30 kg 的标准施肥，用有益菌杀灭有害菌。有机肥+高温闷棚+生物菌肥技术的操作简单，消毒效果也很好，但是适用范围比较窄、作用生效周期较长，因此，要结合实际情况进行选择。

3.3 生物熏蒸

生物熏蒸技术主要是通过分解植物代谢产物，使其产生挥发气体来进行消毒的技术，其作用原理与化学消毒技术的熏蒸作用相同，但不会给土壤造成化学危害，环保性更好。生物熏蒸技术的核心是各种生物熏蒸材料，常见的有甘蓝型油菜、芥菜型油菜等，同时可以选择这些材料的一些副产品进行熏蒸，如榨菜籽、芥菜籽。一般需要在每年7 月开始熏蒸，每次熏蒸时间控制在25 d 左右，先将农家肥、生物熏蒸材料与土壤充分混合，再浇灌适量水，使农家肥在自然温度下发酵，一旦开始发酵，即刻使用聚氯乙烯薄膜覆盖，防止熏蒸气体过度流失，完成后去除薄膜，透气 7 d 即可开始下一轮种植。生物熏蒸技术的操作方式简单、成本低廉、环保性好，但是消毒效果略低于其他技术（仅仅低于其他技术，并不代表该项技术的消毒效果不达标，事实上该项技术的消毒效果十分可靠）。因此，该项技术常作为预防性消毒技术来使用。

4 结语

设施农业是我国农业生产的重要形式，以高效生产著称，因此，其经济效益良好。但在设施农业生产中，农户必须重视土壤毒害问题，有必要结合实际情况合理选择土壤消毒技术来解决问题。在土壤消毒技术的合理应用下，能充分发挥设施农业的优势作用，提高我国农业经济产出能力，使农作物产量能充分满足内需，且尚有余力对外出口。