CN104587505B - 原位对基质快速消毒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种原位对基质快速消毒的方法，具体步骤为：a）在栽培原位建槽式基质栽培槽，调节基质碳氮比为25~30；b）向基质中均匀洒入棉隆，150‑180g/m3，调节含水量为基质最大持水量的60‑65%；c）以塑料薄膜覆盖基质栽培槽并保持密封，当基质温度高于25℃时，密封8‑12d，当基质温度低于或等于25℃时，密封12‑20d；d）揭膜通气2‑3d，即获得消毒后的基质；本发明通过于栽培原位建槽式基质栽培槽，实现的基质的原位快速消毒循环使用，克服现有技术中一次使用基质成本过高，回收集中消毒处理，费时费力、成本高且效果不稳定的缺陷，整个消毒过程简单，易于操作，极大节省了基质回收的成本。

Description

原位对基质快速消毒的方法

技术领域

本发明涉及农业废弃物循环利用领域，特别是一种原位对基质快速消毒的方法。

背景技术

基质栽培是用固体基质(介质)固定植物根系，并通过基质吸收营养液和氧的一种无土栽培方式，是无土栽培中推广面积最大的一种栽培方式。栽培基质是能为植物提供稳定协调的水、气、肥元素的生长介质,它除了支持、固定植株外,更重要的是充当养分和水分的载体,基质栽培缓冲能力较强，不存在水分、养分与供氧之间的矛盾，是最有实际生产效用和推广价值的一种栽培方式，据统计,世界上90％的无土栽培形式都是基质栽培,如荷兰1.1万hm²的温室中有3/4采用基质栽培。

基质包括无机基质和有机基质两大类，常用的无机基质有蛭石、珍珠岩、岩棉、沙、聚氨酯等，有机基质有泥炭、稻壳炭、树皮等。近年来，随着养殖业和种植业的飞速发展，以畜禽粪便、秸秆和菇渣为代表的农业废弃物产生量日益增加，这些废弃物若随意丢弃不仅造成严重的环境污染，也是资源的巨大浪费，而将这些废弃物经过无害化堆肥处理后再与蛭石、珍珠岩或泥炭复配，则可制备兼具固体基质和一定肥效功能的有机基质。基质栽培不但省工省力、省水省肥、优质高效、环保少污染，而且不受地区限制、充分利用空间；基质栽培不受土地的约束，地球上许多沙漠、荒原或难以耕种的地区，都可采用基质栽培方法加以利用；尤其在一些耕地缺乏的地区和国家，基质栽培就更具有特殊意义。因此，基质栽培将有巨大的发展空间和应用前景。

虽然基质栽培有诸多的优点，然而，在设施种植中，真正基质栽培的面积仍不到设施面积的1％，推广速度和普及率却进展缓慢，其中最重要的限制因素之一是基质栽培中基质原料投入成本高，即使采用以农业废弃物为主要原料制备的有机基质，每亩地的基质购买成本也不低于2000-3000元，如果采用以泥炭或珍珠岩为原料生产的基质，成本更高。然而，如果一次性购买的基质能循环使用多次，则可以显著降低基质栽培的投入成本；但是经过一次栽培作物后，基质中会积累大量病原菌，如果不经消毒处理直接使用，则对下茬作物存在巨大的病害发生风险，因此，经济有效和可操作性强的基质消毒技术是实现基质循环利用、降低基质栽培成本、加快基质栽培推广速度的关键环节。

目前常用的基质消毒方法主要有物理方法和化学方法。常用的物理消毒方法主要有高温消毒，如日光消毒、热蒸汽或热水消毒以及微波消毒等，除了日光消毒，其余三种消毒方法均需要额外消耗能源，增加成本；化学消毒主要是在基质中添加甲醛、石灰或硫磺粉等化学试剂或者添加多菌灵、百菌清、氯化苦等化学农药，化学消毒的效果受药剂特性和基质性状的影响较大，效果很不稳定，而且化学药剂有害成分的残留会直接影响农产品安全和人体健康。无论采用何种消毒方法，现有报道的基质消毒方法均是将基质回收后集中进行消毒处理，而在大规模基质栽培下，大量基质的回收将需要耗费大量的人力和时间；另外，将大量基质集中堆放消毒，即使加大蒸汽用量或增加化学药剂用量，仍然很难做到消毒均匀和彻底，容易产生死角，加大病原菌残留的风险；而若能将基质在小范围的栽培槽中原位消毒处理后继续使用，则不但大大降低基质回收的人工和时间成本，而且节省能源并使得基质消毒彻底，目前尚未见到关于栽培基质原位消毒的公开报道。

棉隆(dazomet),又名必速灭，二甲噻二嗪，化学名称：3，5-二甲基-3，4，5，6-四氢化-2H-1，3，5-硫二氮苯-2-硫酮，化学分子式C₅H₁₀N₂S₂，是一种安全、高效、无残留的新型化学消毒剂，遇水分解生成异硫氰酸甲酯气体，可迅速扩散至物料中，使各种病原物和杂草种子无法生存而达到杀灭效果，目前棉隆广泛用于经济作物土传病害发生严重的土壤消毒，可以有效杀灭枯萎病菌、根腐病菌、立枯丝核病菌、菌核病菌、炭疽病菌、灰霉病菌、早晚疫病菌、黄萎病菌、根结线虫和常见杂草种子等多种有害生物(但对环境中大部分细菌没有抑制作用)，在草莓、棉花、西瓜、香蕉、黄瓜、番茄等多种果蔬作物土传病害严重发生的种植区被广泛应用，但未见用于基质消毒的文献及专利报道。

发明内容

针对上述问题，提供一种有原位对基质快速消毒的方法，实现农业废弃物的资源化利用，缓解环境污染压力，拓展了基质栽培的原料渠道，实现基质的快速、彻底消毒和循环使用反复利用，减少生产成本，本发明是这样实现的：

一种原位对基质快速消毒的方法，具体步骤如下：

a)在栽培原位建槽式基质栽培槽，清除基质中前茬作物残体，调节基质碳氮比为25～30；

b)基质温度不低于15℃时，向基质中均匀洒入棉隆，150-180g/m³，搅拌均匀，调节含水量为基质最大持水量的60-65％；

c)以塑料薄膜覆盖基质栽培槽并保持密封，当基质温度高于25℃时，密封8-12d，当基质温度低于或等于25℃时，密封12-20d；

d)揭膜通气2-3d，即获得消毒后的基质。

本发明所述原位对基质快速消毒的方法中，步骤a所述的基质栽培槽为不透水的水泥槽、或塑料槽、或泡沫塑料槽。

本发明所述原位对基质快速消毒的方法中，步骤a所述调节基质碳氮比为25～30是指：按照农业部标准NY884—2012分别测定基质中总碳和总氮的实际含量，计算出基质的实际碳氮比,再通过添加麸皮或尿素，调整基质的碳氮比为25～30。

本发明所述原位对基质快速消毒的方法中，步骤c所述的以塑料薄膜覆盖基质栽培槽并保持密封是指：采用厚度至少为0.04cm的塑料薄膜覆盖基质栽培槽，塑料膜两侧边和两端紧贴基质栽培槽壁并由基质埋入基质栽培槽中。

本发明所述原位对基质快速消毒的方法中，所述的基质为有机基质；所述的棉隆为有效成分含量至少为98％的微粒剂。

本发明所述原位对基质快速消毒的方法中，所述的有机基质是将畜禽粪便或农作物秸秆或菇渣经无害化堆肥腐熟后与草碳或蛭石按照6-7:4-3的体积比复配所得。

本发明通过于栽培原位建槽式基质栽培槽，实现的基质的原位快速消毒循环使用，克服现有技术中一次使用基质成本过高，回收集中消毒处理，费时费力、成本高且效果不稳定的缺陷；其次，本发明中使用的棉隆为联合国MBTOC推荐、已经商业化生产和销售的环境友好型广谱化学消毒剂，对农业生产上常见的病原菌、杂草种子均具有较强的杀灭效果，且棉隆的最终分解产物是二氧化碳和氨气，可被作物和土壤吸收利用，无污染无残留；整个消毒过程简单，易于操作，极大节省了基质回收的成本，并且消毒后的基质再次使用与新基质的栽培效果在作物长势和产量上均没有差异，为基质循环利用和农产品的安全生产提供新的技术途径。

附图说明

图1为实施例薄膜覆盖基质栽培槽密封示意图；

图中，1、塑料薄膜；2、槽式基质栽培槽；3、基质。

具体实施方式

实施例涉及培养基配制方法：

PDA平板培养基：马铃薯200克，葡萄糖或蔗糖20克，琼脂15-20克，水1000毫升，pH自然；马铃薯去皮，切成块煮沸半小时，然后用2层纱布过滤，再加糖及琼脂，加热煮沸至琼脂溶化，补足体积至1000毫升，平均分装到2个容量为1000毫升的玻璃三角瓶中，121℃高压灭菌25min，取出后冷却至55℃左右，在超净工作台中倒入直径为8.5厘米的无菌培养皿，每个培养皿倒入10mL培养基，制备成PDA平板备用。

水琼脂平板：在蒸馏水中加入1％的琼脂粉或者琼脂条，121℃高压灭菌15min，取出后冷却至55℃左右，在超净工作台中倒入直径为8.5厘米的无菌培养皿，每个培养皿倒入10mL培养基，制备成水琼脂平板备用。

实施例中涉及的立枯丝核菌、瓜果腐霉菌、辣椒枯萎病菌、辣椒疫霉菌、辣椒炭疽病菌、辣椒菌核病菌均来自于中科院微生物菌种保藏中心。

实施例所用棉隆购买于南通施壮化工有限公司，产品剂型为98-100％的微粒剂。

实施例1：棉隆对常见植物病原真菌菌丝和孢子的生长抑制作用试验

将6种病原真菌：立枯丝核菌、瓜果腐霉菌、辣椒枯萎病菌、辣椒疫霉菌、辣椒炭疽病菌、辣椒菌核病菌分别接种到PDA平板培养基中，28-30℃培养5天后用打孔器打孔获得直径5mm的菌丝块备用。

(1)棉隆对常见植物病原真菌菌丝生长抑制测试

在PDA平板培养基中间分别接种6种病原真菌的菌丝块(此时培养皿内气体空间容积为63.7cm³)，往培养皿皿盖中央分别加入一定质量的棉隆，使得棉隆在培养皿内气体空间的浓度分别为0、0.2、0.4、0.6、1、2、6、10mg/L，再加入与棉隆质量比为1:1的无菌水快速混合，每处理3个重复。然后将接种了菌丝块的培养皿倒扣在培养皿盖子上，用封口膜密封，28℃恒温培养。分别在12h后测量瓜果腐霉菌的菌落直径，24h后测量立枯丝核菌的菌落直径，72h后测量辣椒枯萎病菌、辣椒疫霉菌、辣椒炭疽病菌、辣椒菌核病菌的菌落直径，计算棉隆对菌丝生长的抑制率，抑制率(％)＝[(对照菌落增长直径-处理菌落增长直径)/(对照菌落增长直径)]×100％。测量结果如表1所示。

辣椒炭疽病菌和辣椒枯萎病菌孢子悬浮液的制备：分别取辣椒炭疽病菌和辣椒枯萎病菌的菌丝块置于PDA平板培养基上，28℃下培养10d后，用灭菌水将培养好的孢子从培养基上洗下，纱布过滤得到辣椒炭疽病菌孢子悬浮液和辣椒枯萎病菌孢子悬浮液，将孢子悬浮液浓度调至约1×10⁵个/mL；

辣椒疫霉菌和瓜果腐霉菌孢子悬浮液制备：分别取辣椒疫霉菌和瓜果腐霉菌菌丝块各20个，分别放入装有15mL灭菌水培养皿中，长有菌丝的一面朝上，液面淹没菌丝块，光暗交替培养(12h/12h)2d；再将菌丝块转移入含有5mL灭菌的试管中，放入4℃冰箱后30min后取出，待释放出游动孢子，挑出菌丝块，配成游动孢子悬浮液，再将辣椒疫霉菌和瓜果腐霉菌的游动孢子悬液浓度均调至约1×10⁵个/mL；分别吸取50μL孢子悬浮液涂布在水琼脂平板上，向培养皿皿盖中央分别加入一定质量的棉隆，使得棉隆在培养皿内气体空间的浓度分别为0、0.2、0.4、0.6、1、2、6、10mg/L的棉隆，再加入与棉隆质量比为1:1的无菌水快速混合，每处理3个重复。然后将涂有孢子悬液的培养皿倒扣在培养皿盖子上，用封口膜密封，28℃恒温培养。

分别在28℃培养5h、5h、8h、10h后，在显微镜下观察棉隆对辣椒枯萎病菌、辣椒疫霉病菌、瓜果腐霉菌和辣椒炭疽病菌孢子萌发的抑制作用，在10x10倍的显微镜下随机计数300个孢子，计算其萌发率，所得结果如表1所示。

棉隆对孢子萌发的抑制率(％)＝[(对照孢子萌发率-处理孢子萌发率)/(对照孢子萌发率)]×100％。

表1 棉隆对6种植物病原真菌菌丝生长和孢子萌发的抑制作用

注：EC₅₀表示棉隆分解产物对菌丝生长或孢子萌发抑制率为50％时棉隆的浓度，单位mg/L(培养皿内气体空间)。不同字母表示不同处理之间有显著差异(P＝0.05)。

结果表明：棉隆分解产物对常见6种植物病原菌的菌丝生长和孢子萌发均具有抑制作用，但对不同病原菌菌丝生长的抑制作用不同，且差异达显著水平。例如，棉隆对辣椒疫霉EC₅₀值(9.253mg/L)是对辣椒菌核病菌EC₅₀值(0.672mg/L)的13.8倍，相差很大。棉隆对辣椒疫霉、瓜果腐霉的抑制作用较弱，而对立枯丝核菌、辣椒枯萎病菌的作用居中；对辣椒炭疽病菌、辣椒菌核病菌的抑制作用最强，尤其是对后者。

可知，棉隆对辣椒疫霉和瓜果腐霉的游动孢子萌发的抑制作用最强，其次是辣椒枯萎病菌，对辣椒炭疽孢子萌发的抑制作用较弱。

实施例2塑料基质槽中添加棉隆对基质中辣椒菌核病菌的杀灭效果试验

时间：2014年9月；

地点：江苏省农科院六合动物科学基地日光温室；

基质温度25℃以上，在刚栽植完辣椒的塑料基质槽中(尺寸为30厘米宽，30厘米深)，基质由畜禽粪便或农作物秸秆或菇渣经无害化堆肥腐熟后与草碳或蛭石按照(1:0.4～0.6)的体积比复配所得，按照农业部标准NY884—2012中规定的方法，随机取样测定基质中的全碳、全氮和水分含量，测量结果为基质碳氮比为12，水分含量为最大持水量的20％(最大持水量的测定参见“用毛细吸渗原理快速测量土壤田间持水量的研究”，江培福等，农业工程学报，2006，22(7)：1-5；下同)，因此在基质中以1％(W/W)的用量添加麸皮，将基质的碳氮比调节为28，再以每立方米基质150g棉隆的用量在基质表面均匀撒入棉隆，然后将基质搅拌均匀，在每个基质高度的中间部位、等距离间隔50厘米分别埋入3个装有辣椒菌核病菌的尼龙网袋，然后喷洒自来水至基质最大持水量的60-65％，迅速覆盖厚度为0.045厘米的塑料薄膜，采用反埋法将塑料薄膜四边埋入基质槽中，如图1所示，塑料薄膜两侧边和两端紧贴基质栽培槽壁并由基质埋入基质栽培槽中，确保整个基质槽密封完好，对照处理将栽培过的基质调整到同样的碳氮比和水分含量，对照和处理各做5个基质槽。分别在消毒处理的第0、3、6、9和12天，从对照和添加棉隆处理的5个基质槽中分别随机选择一个基质槽，取出放入的3个尼龙网袋，从每个尼龙网袋中随机挑选30个菌核，将菌核表面消毒后放在PDA平板上，25-28度培养5-7天后，调查菌核萌发率，结果如表2所示。

表2 基质中添加棉隆对辣椒菌核病菌的杀灭作用

从表2可以看出，在基质中添加棉隆可以显著增强对菌核病菌的杀灭效果，在没有添加棉隆的对照处理中，消毒12天后，菌核的萌发率仍然为30％，而添加少量棉隆后，第6天时，菌核萌发率就已经仅为28％，到第9天对菌核的杀灭率已经达到100％，可见，在基质槽的基质中添加棉隆在第9天就可以完全杀灭病原菌，而此时对照中病菌的萌发率仍然有56％，这种基质原位消毒方法不但大大缩短了消毒时间而且提高病菌杀灭率。

实施例3原位对基质消毒后对下茬作物病害发生的影响试验

时间：2014年11月；

地点：江苏省农科院六合动物科学基地日光温室；

实验分为实验组、空白对照组和常规消毒对照组，

实验组处理方法为：25℃，基质为菇渣经无害化堆肥腐熟后与蛭石按照1:0.4的体积比复配所得，在栽种过一茬的基质中，原位建基质栽培槽，人工接种辣椒枯萎病菌，接种浓度为10000个孢子/毫升基质，以150g/m³基质的用量加入棉隆，测定基质中的全碳、全氮和水分含量，调整基质碳氮比为30，调节水分到最大持水量的65％，以塑料薄膜密封后原位消毒12天，揭开塑料薄膜自然放置2-3天后，移栽品种为苏椒5号的6叶期辣椒苗(由江苏省农业科学院提供)，每个基质槽移栽30棵辣椒苗；

空白对照组除不添加棉隆外，其他处理与实验组相同；

常规消毒对照组：将40％的甲醛溶液稀释40-50倍，均匀喷洒到基质中，用量为20-40L/m²)，用塑料薄膜覆盖24h，然后风干2周后移栽同样的辣椒苗。

上述三种处理各做三个重复，基质槽放置在日光温室中，温度20-28℃，正常水分管理，在移栽后的5、10、15后20天调查辣椒枯萎病发病率，结果见表3.

表3 不同消毒处理的基质栽培对辣椒枯萎病的发生的影响

注：表中数据为三个重复的平均值。

从表3可以看到，三种处理的基质栽植辣椒后，辣椒发病率有显著差别。随着栽培时间的延长，不消毒和常规消毒的基质中辣椒发病率不断增加，而加入棉隆消毒后的基质中始终没有辣椒发病；基质常规消毒对病原菌有一定的杀灭效果，但杀灭不彻底，到移栽后的20天，仍然有50％的植株发病，而20天后添加棉隆消毒的基质中，辣椒发病率仍为0。可见在基质原位消毒中添加棉隆能够明显提高对病原菌的杀灭效果，且对植株生长没有任何负面影响。

以上仅为本发明的几种优选实施方式，在实际操作过程中，基质栽培槽为不透水的水泥槽、或塑料槽、或泡沫塑料槽，调节基质碳氮比为25～30，棉隆的加入量为150-180g/m³(基质)，含水量为基质最大持水量的60-65％，皆可实现本发明的目的；以厚度至少为0.04cm的塑料薄膜覆盖基质栽培槽并保持密封后，可根据实际环境，调节密封时间，当基质温度高于25℃时，密封8-12天，当基质温度低于或等于25℃时，密封12-20天。

Claims (5)

1.一种原位对基质快速消毒的方法，其特征在于，具体步骤如下：

a）在栽培原位建槽式基质栽培槽，清除基质中前茬作物残体，调节基质碳氮比为25~30；

b）基质温度不低于15℃时，向基质中均匀洒入棉隆，150-180g/m³，搅拌均匀，调节含水量为基质最大持水量的60-65%；

c）以塑料薄膜覆盖基质栽培槽并保持密封，当基质温度高于25℃时，密封8-12d，当基质温度低于或等于25℃时，密封12-20d；

d）揭膜通气2-3d，即获得消毒后的基质；

所述的基质为有机质，是将畜禽粪便或农作物秸秆或菇渣经无害化堆肥腐熟后与草碳或蛭石按照1:0.4~0.6的体积比复配所得。

2.根据权利要求1所述原位对基质快速消毒的方法，其特征在于：步骤a所述的基质栽培槽为不透水的水泥槽、或塑料槽、或泡沫塑料槽。

3.根据权利要求1所述原位对基质快速消毒的方法，其特征在于：步骤a所述调节基质碳氮比为25~30是指：首先分别测定基质中总碳和总氮的实际含量，计算出基质的实际碳氮比,再通过添加麸皮或尿素，调整基质的碳氮比为25~30。

4.根据权利要求1所述原位对基质快速消毒的方法，其特征在于：步骤c所述的以塑料薄膜覆盖基质栽培槽并保持密封是指：采用厚度至少为0.04cm的塑料薄膜覆盖基质栽培槽，塑料膜两侧边和两端紧贴基质栽培槽壁并由基质埋入基质栽培槽中。

5.根据权利要求1-4之一所述的原位对基质快速消毒的方法，其特征在于：所述的棉隆为有效成分含量至少为98%的微粒剂。