CN103340193A - 一种原位注热杀灭土壤根线虫综合系统 - Google Patents

Abstract

一种原位注热杀灭土壤根线虫综合系统，包括载体、升降摇臂、可编程控制器、蒸汽发生器、蒸汽分配舱、注热机构和支承板；升降摇臂、控制器和蒸汽发生器均安装在载体上，蒸汽分配舱连接在升降摇臂上并与蒸汽发生器连接，注热机构连接在蒸汽分配舱和支承板之间，蒸汽分配舱和支承板通过弹簧连接，升降摇臂和蒸汽发生器均与可编程控制器连接；蒸汽分配舱上设有压力传感器和蒸汽温度传感器，蒸汽分配舱的底部设有限位感应器，支撑板底部设有土壤温度传感器，限位感应器、压力传感器、蒸汽温度传感器和土壤温度传感器与控制器连接。该系统能够在土壤原位通过蒸汽注热有效杀灭土壤中的根线虫，自动化程度高，效果好。

Description

一种原位注热杀灭土壤根线虫综合系统

技术领域

本发明涉及一种通过注热治理土壤根线虫的综合系统，属于土壤根线虫注热治理技术领域。

背景技术

在菜篮子不断丰富的同时，“农药残留”问题也是一个挥之不去的阴影。在目前情况下，解决“农药残留”问题有效的方法很多，但是，这些方法都会大幅度增加蔬菜成本，进而影响销售。

蔬菜的“农药残留”，可以大体划分为二种情况，一是农药直接喷洒在蔬菜上引起的农药残留，二是蔬菜植物直接从含有农药残留的土壤中吸收农药而引起的农药残留。第一种情况容易引起大家的重视，而且只要采取一些简单的方法就可以减轻或消除。

残留在土壤中的农药会通过植物的根系进入植物体内。不同植物机体内的农药残留量取决于它们对农药的吸收能力。农药被吸收后，在植物体内分布量的顺序是：根>茎>叶>果实。这种情况就很难引起大家的注意，且，这种农药残留会渗透到蔬菜植物的一个细胞，消费者是很难清除这种农药残留，这种情况是“有毒蔬菜”产生的主要形式。

农药是把双刃剑，在防虫治病除草和提高作物产量同时，也会因滥用农药导致的农残超标。只有控制好用药种类、用药时期、用药浓度、安全间隔期等因素，农药残留就会降低。农药在土壤中的残留是对农业环境造成污染的最大根源。根结线虫病是发生在蔬菜上较为严重的病害之一，主要危害黄瓜、苦瓜、番茄、茄子、菜豆、芹菜、菠菜、胡萝卜等多种常见蔬菜。并且随着种植业结构的调整，蔬菜保护地栽培面积的迅速扩大，根结线虫病发生的逐年加重，产量损失达30%～50%，毁苗重植事件经常发生。同时根结线虫危害又加重了枯萎病、根腐病等土传性真菌病害和部分细菌病害的发生，已成为当前蔬菜生产的一大障碍。

根结线虫生活在地下，种植户很难掌握其活动规律，因而难以找到最佳的防治方法，同时其传播速度快和用药当都是导致根结线虫难治的原因。根结线虫主要以二龄幼虫侵入蔬菜的根部，使根部形成根瘤，尤以侧根和须根被害严重，严重时在根结上部形成不定形的大肿瘤，根系加粗，表面不平，并且根部逐渐发生腐烂，植株因缺水而枯死。被侵染后，发病轻者地上部症状表现不明显，重者地上部分也有明显的异常变化，发病植株发育不良，生长缓慢。严重时植株萎蔫似缺水，开始仅中午高温整株萎蔫，早晚还能恢复正常，后来植株萎蔫不能再恢复，最后致使枯萎死亡。对根结线虫的防治应主要以预防为主，施行以农业防治为主，药剂防治为辅的防治方法，消灭虫源，减轻危害。

近年来，由于连作大棚蔬菜面积的不断扩大，以及用药不科学，致使线虫发展蔓延速度较快，抗性增强。作物死苗率不断增加，从而造成作物严重减产，品质降低，已经严重影响了农作物生产。据我们调查，以黄瓜为例，根结线虫病发生棚室死苗率一般在20～50％，最严重的毁棚绝收。

尤其是在温室大棚种植蔬菜，因重茬现象较突出和连续几年种植蔬菜后，土壤中的线虫数量急剧增加,根结线虫病发生严重,严重影响蔬菜产量，同时，大棚的温湿气候条件为病虫害的繁殖提供了适宜的条件,病虫害发生频繁。生产过程中,为了提高农作物的产量,不得不大量使用农药,农药使用后,大约有80%~90%农药残留于土壤中。

面对多发的病虫草害，要保住产量，使用农药防除是最便捷可行的做法。随着病虫草害抗性的增强，种植户随之增加用药种类、提高农药浓度、缩短用药间隔期，如此操作，农药残超标风险就会加大；为了追求更高的产量，化肥和激素品种是越用用多，越用越杂，超量使用化肥和激素现象现在随处可见，在果蔬种植区情况更为严重，随之而来的就是重金属含量超标、激素含量超标。同时，市场上农产品以次充好，鱼目混珠，严重影响了市场消费，优质农产品销售不畅，难以让那些真正严格按照无公害或绿色食品生产规程生产出来的农产品实现以质定价，让种植户真正享受到高品质带来的超额收益。

防治根结线虫病的综合措施较多，但选用高效药剂是防治该病的首选手段，对速降线虫密度、应急控制为害具有独特的优势，但作为杀线虫农药就难免存有负面效应。目前，种植户主要采用溴甲烷熏蒸和农药灌根这两种方法防治蔬菜根结线虫病。大量使用剧毒农药灌根，不但破坏了作物根系，而且还破坏了土壤中根系有益微生物的生存环境，打破土壤平衡，造成恶性循环，致使线虫越来越严重。

溴甲烷有剧毒,是一种强烈的神经毒剂，可对人的皮肤、肺、肾脏和肝脏造成直接的损伤。中毒严重者可出现心脏衰竭、休克等症状，个别中毒者还会出现双目失明。同时，它具有强烈的熏蒸作用，能高效、广谱地杀灭各种有害生物。它对土壤具有很强的穿透能力，能穿透到未腐烂分解的有机体中，从而达到灭虫、防病、除草的目的，是受农民欢迎的一种土壤熏蒸剂。

在大田里，土壤熏蒸后，残留的农药能迅速挥发，短时间内可播种或定植。可是，在密闭的温室蔬菜大棚里它很难挥发，而且，种植户又往往过量使用，又不间断种植，致使农药残留在土壤中，进而被植物吸收。

农药长期大量使用,残留累积,造成土壤污染。在被农药污染的土壤种植作物时,农作物吸收土壤中的农药，农药在农产品中积累,降低了农产品的品质。长期食用被农药污染土壤栽培的食物，将威胁人体健康。

民以食为天，食以安为先，随着消费者对食品安全的日益重视，传统的种植模式管理方式遇到了前所未有的挑战。多次爆出的“农残”问题已经将“高毒”、“高残留”、“农药”推向了风口浪尖。

根结线虫多分布在0～30厘米土壤内，特别是3～9厘米土壤中线虫数量最多，常以卵或2龄幼虫随植株残体遗留在土壤中或粪肥中越冬或翌年环境适宜时以2龄幼虫从嫩根侵入，繁殖为害。在日光温室中可终年为害。线虫可通过带虫土或苗及灌溉水传播。土温25～30℃，土壤湿度为40%～70%条件下线虫繁殖很快，易在土壤中大量积累，10℃以下停止活动，55℃时10分钟死亡。主要地下害虫的虫卵埋藏深度基本分布在在20厘米以内，当土壤温度达到50℃以上并持续十五分钟时可以有效杀死各种地下害虫的成虫和虫卵。

中国专利文献CN102599139A公开的一种《外加热土壤灭菌杀虫装置的制作方法》、 CN102599140A公开的一种《一体化土壤灭菌杀虫装置的安装方法》、CN102599141A公开的一种《一体化土壤灭菌杀虫装置》和CN202489109U公开的一种《外加热土壤消毒灭菌器》都是通过对土壤加热达到灭菌杀虫的目的，但是其缺点是需要把土壤异地搬运，工程量大，运输成本高，难以实际应用。CN201595115U公开了一种《高温灭菌杀虫烘箱》，包括土壤升运装置、土壤排出装置和土壤烘烤装置；箱体上设有将土壤输送进箱体内腔的土壤升运装置，箱体后部设有连通箱体内腔的土壤排出装置，箱体设有用于烘烤土壤排出装置内土壤的土壤烘烤装置。该技术也是利用物理高温防治根线虫，其不足之处是：结构复杂，需要土壤移位，“土壤烘烤装置”反射炉的火焰与土壤直接接触，不能保持对土壤进行均匀的烘烤，而且高温烘烤很容易破坏土壤的团粒结构，并会造成土壤板结，影响植物的生长发育。CN102527704A公开的一种《土壤修复系统》，包括一级螺旋输送机、振动筛、二级螺旋输送机、热解析炉回转窑、三级螺旋输送机、破碎机、第一水冷凝器、旋风除尘器、焚烧炉、气体冷凝器和第二水冷凝器组成的冷凝器组、布袋除尘器、引风机、冷却塔。其主要作用就是对遭受严重工业污染的土壤进行热解，其回转窑内保持土壤温度在450~800℃的范围。通过这种方式，土壤中的有机成分全部被烧毁，失去了可耕性，且需要消耗大量的能源。这种方式只适合把遭受重度的“土壤”通过高温加热把污染物分离。

发明内容

本发明针对现有土壤根线虫治理技术存在的需要移动土壤、工程量大、且对土质造成影响等不足，提供一种自动化程度高、操作方便、效果好的原位注热杀灭土壤根线虫综合系统。

本发明的原位注热杀灭土壤根线虫综合系统，采用以下技术方案：

该系统，包括载体、升降摇臂、可编程控制器、蒸汽发生器、蒸汽分配舱、注热机构和支承板；升降摇臂、控制器和蒸汽发生器均安装在载体上，蒸汽分配舱连接在升降摇臂上并与蒸汽发生器连接，注热机构连接在蒸汽分配舱和支承板之间，蒸汽分配舱和支承板通过弹簧连接，升降摇臂和蒸汽发生器均与可编程控制器连接；蒸汽分配舱上设有压力传感器和蒸汽温度传感器，蒸汽分配舱的底部设有限位感应器，限位感应器、压力传感器和蒸汽温度传感器均与控制器连接；支撑板底部设有限位柱和土壤温度传感器，土壤温度传感器与控制器连接。

所述注热机构包括注热管和保护套管，注热管的上端固定连接在蒸汽分配舱的底部并与蒸汽分配舱内部连通，保护套管原位转动地安装在支承板上，保护套管套装在注热管上，注热管的两端伸出保护套管，注热管的管壁上分布有出气孔并设置有销轴，保护套管的管壁上分布有出气槽并设有螺旋槽，注热管上的销轴处于螺旋槽中。

上述系统通过载体将整个系统移动至注热区域，当检测到蒸汽分配舱里面的蒸汽压力和温度升至满足注热压力和温度要求的设定值时，控制器控制升降摇臂下落，使各注热机构插入土壤中，蒸汽通过注热机构注入土壤，实现对土壤的加热。当检测到土壤温度达到设定值时，控制器控制升降摇臂升起，并停止供气。

本发明自动化程度高，能够在土壤原位通过蒸汽注热有效杀灭土壤中的根线虫，不需要移动土壤，杀虫过程不会造成土壤酸碱度、微量元素及化学成分的改变，不会对当地生态环境造成任何污染和破坏，而且蒸汽的凝结水分又能被土壤充分吸收，改善土质，治理成本低、效果好。

附图说明

图1是本发明原位注热治理土壤根线虫综合系统的结构示意图。

图2是本发明中注热机构的结构示意图。

图3是注热机构中注热管的结构示意图。

图4是注热机构中保护套管的结构示意图。

图5是本发明中蒸汽分配舱的结构示意图。

图6是本发明中支撑板的结构示意图。

图7是本发明控制原理框图。

其中：1、注热管，2、保护套管，3、蒸汽分配舱，4、支承板，5、弹簧，6、升降摇臂，7、控制器，8、蒸汽发生器，9、载体；11、出气孔，12、销轴，13、管壁，21、出气槽，22、螺旋槽，23、管壁；31、蒸汽入口，32、测压装置，33、安装孔，34、弹簧限位传感器，35、舱体，36、支撑筋，37、泄压阀，38、压力传感器，39、蒸汽温度传感器；41、平板，42、定位孔，43、安装座，44、防尘罩，45、限位柱，46、土壤温度感应器。

具体实施方式

如图1所示，本发明的原位注热治理土壤根线虫综合系统主要包括载体9、升降摇臂6、控制器7、蒸汽发生器8、蒸汽分配舱3、注热机构和支承板4。升降摇臂6、控制器7和蒸汽发生器8均安装在载体9上。蒸汽分配舱3连接在摇臂6上，并与蒸汽发生器8连接。注热机构连接在蒸汽分配舱3和支承板4之间，蒸汽分配舱3和支承板4通过弹簧5连接。摇臂6控制蒸汽分配舱3的升降，蒸汽发生器8为蒸汽分配舱3提供蒸汽。控制器7采用可编程控制器。升降摇臂6可采用液压升降摇臂或电动升降摇臂，如图7，升降摇臂6和蒸汽发生器8均与控制器7连接，控制器8控制升降摇臂6的起落。载体9可以是各种车辆或通过车辆移动的平台。

如图2所示，注热机构的结构类似注射用的针管，包括注热管1和保护套管2，注热管1的上端固定连接在蒸汽分配舱3的底部并与蒸汽分配舱3的内部连通，保护套管2安装在支承板4上，可原位自由转动，但不能轴向移动。保护套管2套装在注热管1上，注热管1的两端伸出保护套管2。如图3所示，注热管1的管壁13上分布有若干个出气孔11，出气孔呈轴向多列均布，每列又分布若干个，管壁13的上部还设有销轴12，出气孔11用于释放蒸汽，销轴12与保护套管2上的螺旋槽22结合。如图4所示，保护套管2的管壁23上设有出气槽21和螺旋槽22，管壁23上轴向均布三列出气槽21，并在管壁23上部设置螺旋槽2。注热管1套入保护套管2内后，其上的销轴12插入螺旋槽22中，销轴12与螺旋槽22的配合使用，相当于一对凸轮机构，当注热管1向下移动时，销轴12随之向下移动，在螺旋槽22的作用下，注热管1向下移动的同时迫使保护套管2转动，当销轴12移动到螺旋槽22下端时，注热管1上的出气孔11与保护套管2上的出气槽21对齐相通，蒸汽由出气孔11和出气槽21排出，进入土壤。可设定螺旋槽22使注热管1轴向转动60度。注热完成后，注热管1在弹簧5的作用下在保护套管2内上移，当销轴12移动到螺旋槽22上端时，注热管1上的出气孔11与保护套管2上的出气槽21错开，注热通道关闭。

蒸汽分配舱3是一个密闭容器，其结构如图5所示，包括舱体35，舱体35上设有蒸汽入口31、压力表32、泄压阀37、压力传感器38和蒸汽温度传感器39，舱体35通过蒸汽入口31与蒸汽发生器9连接相通，舱体35的底面设置有若干用于安装注热管1的安装孔33，每一个安装孔33上固定安装一个注热管1。舱体35内设有支撑筋36，以加强其强度。舱体35的底部还设置限位感应器34。蒸汽温度传感器39用于检测舱体35内蒸汽温度，使蒸汽温度达到杀灭根线虫的温度。当限位感应器34检测到注热管1移动到位时，限位感应器34被触发，升降摇臂6停止下行，开始注热。如图7，限位感应器34、压力传感器38和蒸汽温度传感器39均与控制器7连接，当舱体35内蒸汽压力大于设定压力时，泄压阀37自动打开，排出多余蒸汽泄压。

如图6所示，支撑板4是一个分布有定位孔42的平板41，每个定位孔42上都设置一个保护套管2的安装座43，在安装座43中安装保护套管2，安装座43用于限制保护套管2的轴向移动，只能使保护套管2径向自由转动，不能轴向垂直移动。设置在平板41底面的可以调节的限位柱45与蒸汽分配舱3的弹簧限位传感器34组合成控制摇臂6的下行停止的信号开关。平板41的底部设有土壤温度传感器46，土壤温度传感器46与控制器7连接，当土壤温度传感器46检测到土壤的温度达到设定值时，保温一定时间后，控制器7控制升降摇臂6升起。支撑板4的外围设置防尘罩44，以保护弹簧5和注热机构。

当需要向土壤加注蒸汽时，通过载体9将整个系统移动至注热区域，控制器7控制加够水量的蒸汽发生器8开始加热工作，当压力传感器38和温度传感器39检测到蒸汽分配舱3里面的蒸汽压力和温度升至满足注热压力和温度要求的设定值时，控制器8发出指令，升降摇臂6动作，升降摇臂6带动蒸汽分配舱3、支承板4和注热机构整体下行，各注热管插入土壤中，直到支承板4接触到土壤地面，停止下行。蒸汽分配舱3在摇臂6控制下继续压缩弹簧5下行，此时，注热管1上的出气孔11与保护套管2上的出气槽21对体相通，蒸汽分配舱3底部的弹簧限位传感器34被触发，传输驱动停止信号给控制器7，控制升降摇臂6停止下行，蒸汽通过注热管1上的出气孔11注入土壤，实现对土壤的加热。当土壤温度传感器46检测到土壤温度达到50-60摄氏度设定值，并保温15分钟时，控制器8向升降摇臂6和蒸汽发生器8发出控制指令，停止供气，并通过升降摇臂6提升蒸汽分配舱3，弹簧5逐渐释放弹力，支承板4与蒸汽分配舱3逐渐分离，保护套管2反向转动，恢复原位，出气槽21与出气孔11错位，出气孔11被密封保护。

Claims (2)

1.一种原位注热杀灭土壤根线虫综合系统，包括载体、升降摇臂、可编程控制器、蒸汽发生器、蒸汽分配舱、注热机构和支承板；其特征是：升降摇臂、控制器和蒸汽发生器均安装在载体上，蒸汽分配舱连接在升降摇臂上并与蒸汽发生器连接，注热机构连接在蒸汽分配舱和支承板之间，蒸汽分配舱和支承板通过弹簧连接，升降摇臂和蒸汽发生器均与可编程控制器连接；蒸汽分配舱上设有压力传感器和蒸汽温度传感器，蒸汽分配舱的底部设有限位感应器，限位感应器、压力传感器和蒸汽温度传感器均与控制器连接；支撑板底部设有限位柱和土壤温度传感器，土壤温度传感器与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的原位注热杀灭土壤根线虫综合系统，其特征是：所述注热机构包括注热管和保护套管，注热管的上端固定连接在蒸汽分配舱的底部并与蒸汽分配舱内部连通，保护套管原位转动地安装在支承板上，保护套管套装在注热管上，注热管的两端伸出保护套管，注热管的管壁上分布有出气孔并设置有销轴，保护套管的管壁上分布有出气槽并设有螺旋槽，注热管上的销轴处于螺旋槽中。

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