1、序言

　　本課題屬于用物理方式進(jìn)行土壤農(nóng)作物病蟲控制的現(xiàn)代有機(jī)農(nóng)業(yè)耕種研究體系。從耕種前的土壤預(yù)處理開始，在整個耕種過程中杜絕使用農(nóng)藥，從源頭控制食品安全，為現(xiàn)代有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)支持。微波技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用在世界范圍內(nèi)尚處于概念和實驗室階段，由于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的特殊性，農(nóng)用微波設(shè)備及其配套工藝的研究目前是空白。

　　微波土壤處理可以和臭氧處理、微波吸收劑處理、EM菌處理結(jié)合使用，充分發(fā)揮不同處理技術(shù)的優(yōu)點，達(dá)到優(yōu)勢互補的目的。微波處理前用微波吸收劑處理，增強土壤對微波的吸收能力，微波處理后用臭氧處理，強化微波處理效果，播種或者栽植后用EM菌處理，恢復(fù)健康土壤的有益微生物區(qū)系，從而促進(jìn)植株生長，提高產(chǎn)量和效益，達(dá)到增產(chǎn)增收的目的。

　　2、系統(tǒng)構(gòu)成

　　系統(tǒng)組成：微波電源、磁控管、電磁鐵、激勵腔、環(huán)流器、水負(fù)載、反射檢測器、駐波調(diào)配器、喇叭輻射天線、微波抗流器、移動車、牽引機(jī)

　　3、裝置主要技術(shù)參數(shù)

　　微波頻率：915MHz

　　微波功率：3～20KW

　　傳輸形式：BJ-9

　　微波泄漏量： 小于1mw/cm2

　　車體長：220cm，含扶手車體長370cm。

　　車體寬：70cm，含輻射器寬120cm。

　　輻射器：73cm×73cm。

　　喇叭天線：31cm×31cm。

　　行走輪間距：93cm。

　　車體高：100cm。

　　4、微波處理法及微波土壤處理裝置的主要特點

　　4.1 土壤微波處理法采用先消毒土壤，再使用EM菌等恢復(fù)土壤生物區(qū)系的方法，將土壤盡可能地恢復(fù)到健康狀態(tài)，使作物在健康的土壤條件下生長，從而盡可能減少土壤污染所帶來的負(fù)面效應(yīng)，在現(xiàn)有條件下盡可能達(dá)到無公害生產(chǎn)的目的，從而提高食品安全。

　　4.2 環(huán)境友好，無殘留：采用物理方式殺蟲，通過微波的熱效應(yīng)和生物效應(yīng)達(dá)到殺滅病蟲害的目的，能量中止，微波消失，沒有任何殘留。

　　4.3 一機(jī)多用：微波加熱土壤的過程中，對土壤生物沒有選擇性，對所有土壤生物都發(fā)生作用，因此可以達(dá)到一次處理，殺滅多種病蟲害的目的。農(nóng)田和大棚蔬菜常常是多種病蟲害混合發(fā)生，農(nóng)藥的選擇性往往會加重農(nóng)藥的使用量，且為提高效率，農(nóng)民往往采取多種農(nóng)藥混配使用，混配不當(dāng)發(fā)生降低效果的情況時有發(fā)生，甚至發(fā)生藥害。不僅增加了環(huán)境污染，提高了植物組織中的農(nóng)藥殘留，對環(huán)境負(fù)面影響更大。采用微波機(jī)器一次就可殺滅多種有害生物，有助于提高生產(chǎn)效率。

　　4.4 微波殺蟲機(jī)采用喇叭天線定向輻射，保證能量集中輻照土壤，提高效率。喇叭天線開口處采用扼流槽防治微波泄漏，保證操作安全。

　　4.5 微波輻射器后方安裝有紅外測溫裝置，可以在線檢測土壤溫度，以土壤溫度來控制處理時間，從而在土壤狀況多變的條件下保證處理效果。

　　4.6 微波輸出功率可調(diào)，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)輸出功率大小，適應(yīng)不同的需要。

　　4.7 控制面板安裝有各種控制按鈕和顯示儀表，包括電源開、關(guān)，微波開、關(guān)，緊急按鈕，磁場電流表、陽極電流表、陽極電壓表、燈絲電流表等，控制并實時監(jiān)測線路和微波輸出狀態(tài)，保證機(jī)器的正常工作和安全操作。

　　4.8 微波輻射器側(cè)緣安裝有防傾斜裝置，一旦輻射器傾斜超過一定程度則自動切斷電源，防止微波泄漏，有利于操作人員的安全。

　　4.9 微波輻射器底部安裝有聚四氟乙烯板，可以防止微波加熱產(chǎn)生的水蒸汽以及其它汽體進(jìn)入輻射器和波導(dǎo)管，從而影響微波傳輸并造成腐蝕作用。

　　4.10 微波輻射器后緣安裝有保溫拖帶，有利于保持土壤表層溫度，防止土壤表層溫度降低過快從而提高加熱效果。

　　4.11 微波磁控管與輻射器之間的波導(dǎo)管上安裝有微波調(diào)諧器，可以根據(jù)土壤介電常數(shù)的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制土壤反射功率的大小，避免反射微波對磁控管造成干擾。

　　5、微波處理對根結(jié)線蟲的影響

　　根結(jié)線蟲是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是保護(hù)地蔬菜生產(chǎn)的大病害，尤其是連作作物，造成的損失也是巨大的。由于根結(jié)線蟲發(fā)生于地下，日常管理難于發(fā)現(xiàn)，植物地上表現(xiàn)出受害癥狀時再防治則為時已晚，且可以隨著灌溉水進(jìn)行傳播，因此一旦發(fā)生則難于。對線蟲防治比較常用的方法是在種植之前進(jìn)行土壤處理，降低土壤中的病原基數(shù)，從而可以減輕病害的發(fā)生。微波處理、臭氧處理以及微波吸收劑的處理就是為了降低土壤中的線蟲基數(shù)，從而達(dá)到降低根結(jié)線蟲發(fā)生的目的。EM菌則是在苗木栽植后隨灌溉水施入土壤，通過改變根系生長環(huán)境從而達(dá)到降低根結(jié)線蟲發(fā)生的目的。各處理因素對蔬菜根結(jié)線蟲的作用分析如下。

　　根結(jié)線蟲的各個蟲態(tài)富含水分以及蛋白質(zhì)、脂肪等極性分子，對微波具有良好的吸收效果。微波輻照土壤時，通過選擇性加熱極性分子從而對根結(jié)線蟲造成熱傷害以及通過“生物效應(yīng)”造成各種傷害，影響根結(jié)線蟲的正常生長發(fā)育，從而減輕對植物根系的侵染，達(dá)到防治的目的。微波處理對大田甜瓜以及盆栽黃瓜的作用總結(jié)如下。

　　5.1大田微波處理對根結(jié)線蟲的影響

　　田間試驗微波處理為0 s、30 s和60 s三個水平，甜瓜根結(jié)數(shù)檢查結(jié)果經(jīng)SPSS 13.0統(tǒng)計分析，結(jié)果如圖4.1所示。和對照相比，微波處理30 s和60 s均有減少大田甜瓜根結(jié)數(shù)的趨勢，可以減輕根結(jié)線蟲對甜瓜的為害，處理60 s和對照之間差異顯著(p < 0.05)，但微波處理30 s與對照之間差異未達(dá)顯著水平。微波處理30 s和處理60 s之間，隨著處理時間的延長，根節(jié)數(shù)有減少的趨勢，但差異未達(dá)到顯著水平(p > 0.05)。

　　圖5.1 微波處理對大田甜瓜根節(jié)數(shù)的影響 圖5.2 微波處理對大田甜瓜根結(jié)指數(shù)的影響

　　Fig. 4.1 Effects of Microwave on root-knot of Fig. 4.2 Effects of Microwave on Index of root-knot

　　Sweet Melon in field experiments. Letters a, b of Sweet Melon in field experiments. Letters a, b

　　indicate significant differences at level p = 0.05. indicate significant differences at level p = 0.05.

　　大田微波處理對根結(jié)指數(shù)的影響與對根結(jié)數(shù)的影響一致(如圖4.2所示)，微波處理強度的增加具有減少根結(jié)指數(shù)的趨勢，處理60 s與對照之間差異顯著(p < 0.05)。處理30 s與處理60 s之間在p > 0.05水平差異不顯著，但是在p = 0.1水平差異顯著。處理30 s與對照之間即使在p = 0.1水平差異也不顯著。

　　5.2微波處理對盆栽黃瓜根結(jié)線蟲的影響

　　處理9# 處理4#

　　盆栽試驗微波處理時間分別為0 s、10 s和15 s，試驗材料為黃瓜，根結(jié)數(shù)統(tǒng)計分析結(jié)果和大田試驗相似(如圖5.5所示)：

　　圖5.5 微波處理對盆栽黃瓜根結(jié)線蟲數(shù)的影響 圖5.6 微波處理對盆栽黃瓜根結(jié)指數(shù)的影響

　　Fig. Effects of Microwave on root-knot of Fig. 4.4 Effects of Microwave on index of root-knot

　　Cucumber in pot ction. Letters a, b of Cucumber in pot ction. Letters a, b

　　indicate significant differences at level p = 0.01. indicate significant differences at level p = 0.05.

　　與對照相比，微波處理能夠顯著減少黃瓜的根節(jié)數(shù)，差異達(dá)到極顯著水平(p < 0.01)，但是微波處理10 s和15 s兩個水平之間差異不顯著(p > 0.05)。

　　微波處理對盆栽黃瓜根結(jié)指數(shù)的影響與對根結(jié)數(shù)的影響具有相同的趨勢(如圖4.4所示)，增加微波處理時間具有減少根結(jié)指數(shù)的趨勢，無論微波處理10 s還是處理15 s，和對照相比均有顯著差異(p < 0.05)，但是處理10 s和15 s這兩個處理之間差異不顯著(p > 0.05)。.

　　6、微波處理對甜瓜單瓜重的影響

　　實驗所用甜瓜品種為“紅妃”(江淮園藝研究所生產(chǎn)，白皮早熟品種)，采用大壟雙行栽培模式，壟間距為70cm，行距為50cm，株距為40cm，吊蔓栽培。2006年8月18日營養(yǎng)缽育苗，9月3日移栽，10月31日收獲。實驗甜瓜在收獲時用精度為0.01g的電子稱測量單瓜重，然后統(tǒng)計分析不同處理對單瓜重的影響，結(jié)果如下表和下圖所示：

　　由上表和圖可以看出，大田微波處理30s會減少甜瓜單瓜重，與未處理對照和處理60s相比，差異達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，這可能是大田短時間微波處理雖能部分降低根節(jié)線蟲的數(shù)量，但也同時促進(jìn)了一些有害因子，因此導(dǎo)致甜瓜單瓜重的降低。也許是別的未知因素，有必要進(jìn)一步進(jìn)行實驗研究。

　　7、微波處理對甜瓜糖度的影響

　　和未處理相比，增加微波處理強度有增加甜瓜糖度的趨勢，但是不同處理水平之間在P=0.05水平差異不顯著。

　　8、微波處理對甜瓜硬度的影響

　　和對照相比，土壤經(jīng)微波處理后有降低甜瓜硬度的趨勢，但不同的處理水平之間差異不顯著。

　　9、微波處理對甜瓜果型指數(shù)的影響

　　果型指數(shù)指的是甜瓜的縱徑與橫徑的比值，反應(yīng)甜瓜的果型變化。

　　由上表和上圖所示，增加微波處理強度對甜瓜果型指數(shù)有增加的趨勢，也就是果型有變長的趨勢。和對照相比，處理60s能夠顯著增加果型指數(shù)(P=0.06)。處理30s和對照與處理60s之間差異不顯著。

　　10、微波處理對甜瓜株高的影響

　　微波處理對甜瓜株高具有促進(jìn)作用，隨著微波處理強度的增加，株高有增加趨勢，但是不同處理之間差異不顯著。

　　11、微波處理對土壤有機(jī)質(zhì)的影響

　　11.1 微波處理對0-5cm土壤有機(jī)質(zhì)含量影響

　　微波處理對0-5cm土壤有機(jī)質(zhì)有顯著影響。和對照相比，處理30s能顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，差異達(dá)到極顯著水平(P=0.01)，繼續(xù)增大微波處理強度則土壤有機(jī)質(zhì)含量反而下降，處理30s和處理60s之間差異也達(dá)到極顯著水平，但處理60s與未處理之間未達(dá)到顯著水平。

　　11.2 微波處理的5-10cm 土壤有機(jī)質(zhì)含量影響

　　微波處理對5-10cm土壤有機(jī)質(zhì)沒有顯著影響。從上圖可以看出，不同處理水平之間土壤有機(jī)質(zhì)含量幾乎都在一個水平，沒有顯著性差異。

　　11.3 微波處理的10-15cm 土壤有機(jī)質(zhì)含量影響

　　微波處理對10-15cm土壤有機(jī)質(zhì)含量沒有顯著影響，不同處理水平之間沒有達(dá)到顯著水平。

　　12、微波處理對土壤pH值的影響

　　12.1 微波處理對0-5cm土壤pH的影響

　　微波處理對0-5cm土壤pH值具有顯著影響，和對照與處理60s相比，處理30s可以顯著降低表層土壤的pH，差異達(dá)到顯著水平(P=0.05)。

　　微波處理對5-15cm土壤pH的影響

　　微波處理對10-15cm土壤pH值的影響與對表層土壤pH值的處理效果類似，處理30s明顯比對照和處理60s降低10-15cm土壤pH值(P=0.05)，但處理60s和對照之間差異不顯著。

　　13、結(jié)束語

　　微波土壤處理裝置專門為處理土壤而設(shè)計，采用物理方式殺滅土壤中的有害生物，尤其是線蟲等土壤動物，對于促進(jìn)農(nóng)藥殘留降解、提高土壤元素活性、降低有害微生物等也有促進(jìn)作用。實驗基地種植結(jié)果效果明顯。