1、序言

　　本课题属于用物理方式进行土壤农作物病虫控制的现代有机农业耕种研究体系。从耕种前的土壤预处理开始，在整个耕种过程中杜绝使用农药，从源头控制食品安全，为现代有机农业生产提供技术支持。微波技术在农业领域的应用在世界范围内尚处于概念和实验室阶段，由于农业产业的特殊性，农用微波设备及其配套工艺的研究目前是空白。

　　微波土壤处理可以和臭氧处理、微波吸收剂处理、EM菌处理结合使用，充分发挥不同处理技术的优点，达到优势互补的目的。微波处理前用微波吸收剂处理，增强土壤对微波的吸收能力，微波处理后用臭氧处理，强化微波处理效果，播种或者栽植后用EM菌处理，恢复健康土壤的有益微生物区系，从而促进植株生长，提高产量和效益，达到增产增收的目的。

　　2、系统构成

　　系统组成：微波电源、磁控管、电磁铁、激励腔、环流器、水负载、反射检测器、驻波调配器、喇叭辐射天线、微波抗流器、移动车、牵引机

　　3、装置主要技术参数

　　微波频率：915MHz

　　微波功率：3～20KW

　　传输形式：BJ-9

　　微波泄漏量： 小于1mw/cm2

　　车体长：220cm，含扶手车体长370cm。

　　车体宽：70cm，含辐射器宽120cm。

　　辐射器：73cm×73cm。

　　喇叭天线：31cm×31cm。

　　行走轮间距：93cm。

　　车体高：100cm。

　　4、微波处理法及微波土壤处理装置的主要特点

　　4.1 土壤微波处理法采用先消毒土壤，再使用EM菌等恢复土壤生物区系的方法，将土壤尽可能地恢复到健康状态，使作物在健康的土壤条件下生长，从而尽可能减少土壤污染所带来的负面效应，在现有条件下尽可能达到无公害生产的目的，从而提高食品安全。

　　4.2 环境友好，无残留：采用物理方式杀虫，通过微波的热效应和生物效应达到杀灭病虫害的目的，能量中止，微波消失，没有任何残留。

　　4.3 一机多用：微波加热土壤的过程中，对土壤生物没有选择性，对所有土壤生物都发生作用，因此可以达到一次处理，杀灭多种病虫害的目的。农田和大棚蔬菜常常是多种病虫害混合发生，农药的选择性往往会加重农药的使用量，且为提高效率，农民往往采取多种农药混配使用，混配不当发生降低效果的情况时有发生，甚至发生药害。不仅增加了环境污染，提高了植物组织中的农药残留，对环境负面影响更大。采用微波机器一次就可杀灭多种有害生物，有助于提高生产效率。

　　4.4 微波杀虫机采用喇叭天线定向辐射，保证能量集中辐照土壤，提高效率。喇叭天线开口处采用扼流槽防治微波泄漏，保证操作安全。

　　4.5 微波辐射器后方安装有红外测温装置，可以在线检测土壤温度，以土壤温度来控制处理时间，从而在土壤状况多变的条件下保证处理效果。

　　4.6 微波输出功率可调，可以根据需要调节输出功率大小，适应不同的需要。

　　4.7 控制面板安装有各种控制按钮和显示仪表，包括电源开、关，微波开、关，紧急按钮，磁场电流表、阳极电流表、阳极电压表、灯丝电流表等，控制并实时监测线路和微波输出状态，保证机器的正常工作和安全操作。

　　4.8 微波辐射器侧缘安装有防倾斜装置，一旦辐射器倾斜超过一定程度则自动切断电源，防止微波泄漏，有利于操作人员的安全。

　　4.9 微波辐射器底部安装有聚四氟乙烯板，可以防止微波加热产生的水蒸汽以及其它汽体进入辐射器和波导管，从而影响微波传输并造成腐蚀作用。

　　4.10 微波辐射器后缘安装有保温拖带，有利于保持土壤表层温度，防止土壤表层温度降低过快从而提高加热效果。

　　4.11 微波磁控管与辐射器之间的波导管上安装有微波调谐器，可以根据土壤介电常数的变化进行调节，从而控制土壤反射功率的大小，避免反射微波对磁控管造成干扰。

　　5、微波处理对根结线虫的影响

　　根结线虫是我国农业生产，尤其是保护地蔬菜生产的大病害，尤其是连作作物，造成的损失也是巨大的。由于根结线虫发生于地下，日常管理难于发现，植物地上表现出受害症状时再防治则为时已晚，且可以随着灌溉水进行传播，因此一旦发生则难于。对线虫防治比较常用的方法是在种植之前进行土壤处理，降低土壤中的病原基数，从而可以减轻病害的发生。微波处理、臭氧处理以及微波吸收剂的处理就是为了降低土壤中的线虫基数，从而达到降低根结线虫发生的目的。EM菌则是在苗木栽植后随灌溉水施入土壤，通过改变根系生长环境从而达到降低根结线虫发生的目的。各处理因素对蔬菜根结线虫的作用分析如下。

　　根结线虫的各个虫态富含水分以及蛋白质、脂肪等极性分子，对微波具有良好的吸收效果。微波辐照土壤时，通过选择性加热极性分子从而对根结线虫造成热伤害以及通过“生物效应”造成各种伤害，影响根结线虫的正常生长发育，从而减轻对植物根系的侵染，达到防治的目的。微波处理对大田甜瓜以及盆栽黄瓜的作用总结如下。

　　5.1大田微波处理对根结线虫的影响

　　田间试验微波处理为0 s、30 s和60 s三个水平，甜瓜根结数检查结果经SPSS 13.0统计分析，结果如图4.1所示。和对照相比，微波处理30 s和60 s均有减少大田甜瓜根结数的趋势，可以减轻根结线虫对甜瓜的为害，处理60 s和对照之间差异显著(p < 0.05)，但微波处理30 s与对照之间差异未达显著水平。微波处理30 s和处理60 s之间，随着处理时间的延长，根节数有减少的趋势，但差异未达到显著水平(p > 0.05)。

　　图5.1 微波处理对大田甜瓜根节数的影响 图5.2 微波处理对大田甜瓜根结指数的影响

　　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.

　　大田微波处理对根结指数的影响与对根结数的影响一致(如图4.2所示)，微波处理强度的增加具有减少根结指数的趋势，处理60 s与对照之间差异显著(p < 0.05)。处理30 s与处理60 s之间在p > 0.05水平差异不显著，但是在p = 0.1水平差异显著。处理30 s与对照之间即使在p = 0.1水平差异也不显著。

　　5.2微波处理对盆栽黄瓜根结线虫的影响

　　处理9# 处理4#

　　盆栽试验微波处理时间分别为0 s、10 s和15 s，试验材料为黄瓜，根结数统计分析结果和大田试验相似(如图5.5所示)：

　　图5.5 微波处理对盆栽黄瓜根结线虫数的影响 图5.6 微波处理对盆栽黄瓜根结指数的影响

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

　　Cucumber in pot c*tion. Letters a, b of Cucumber in pot c*tion. Letters a, b

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

　　与对照相比，微波处理能够显著减少黄瓜的根节数，差异达到极显著水平(p < 0.01)，但是微波处理10 s和15 s两个水平之间差异不显著(p > 0.05)。

　　微波处理对盆栽黄瓜根结指数的影响与对根结数的影响具有相同的趋势(如图4.4所示)，增加微波处理时间具有减少根结指数的趋势，无论微波处理10 s还是处理15 s，和对照相比均有显著差异(p < 0.05)，但是处理10 s和15 s这两个处理之间差异不显著(p > 0.05)。.

　　6、微波处理对甜瓜单瓜重的影响

　　实验所用甜瓜品种为“红妃”(江淮园艺研究所生产，白皮早熟品种)，采用大垄双行栽培模式，垄间距为70cm，行距为50cm，株距为40cm，吊蔓栽培。2006年8月18日营养钵育苗，9月3日移栽，10月31日收获。实验甜瓜在收获时用精度为0.01g的电子称测量单瓜重，然后统计分析不同处理对单瓜重的影响，结果如下表和下图所示：

　　由上表和图可以看出，大田微波处理30s会减少甜瓜单瓜重，与未处理对照和处理60s相比，差异达到极显著水平(P<0.01)，这可能是大田短时间微波处理虽能部分降低根节线虫的数量，但也同时促进了一些有害因子，因此导致甜瓜单瓜重的降低。也许是别的未知因素，有必要进一步进行实验研究。

　　7、微波处理对甜瓜糖度的影响

　　和未处理相比，增加微波处理强度有增加甜瓜糖度的趋势，但是不同处理水平之间在P=0.05水平差异不显著。

　　8、微波处理对甜瓜硬度的影响

　　和对照相比，土壤经微波处理后有降低甜瓜硬度的趋势，但不同的处理水平之间差异不显著。

　　9、微波处理对甜瓜果型指数的影响

　　果型指数指的是甜瓜的纵径与横径的比值，反应甜瓜的果型变化。

　　由上表和上图所示，增加微波处理强度对甜瓜果型指数有增加的趋势，也就是果型有变长的趋势。和对照相比，处理60s能够显著增加果型指数(P=0.06)。处理30s和对照与处理60s之间差异不显著。

　　10、微波处理对甜瓜株高的影响

　　微波处理对甜瓜株高具有促进作用，随着微波处理强度的增加，株高有增加趋势，但是不同处理之间差异不显著。

　　11、微波处理对土壤有机质的影响

　　11.1 微波处理对0-5cm土壤有机质含量影响

　　微波处理对0-5cm土壤有机质有显著影响。和对照相比，处理30s能显著增加土壤有机质含量，差异达到极显著水平(P=0.01)，继续增大微波处理强度则土壤有机质含量反而下降，处理30s和处理60s之间差异也达到极显著水平，但处理60s与未处理之间未达到显著水平。

　　11.2 微波处理的5-10cm 土壤有机质含量影响

　　微波处理对5-10cm土壤有机质没有显著影响。从上图可以看出，不同处理水平之间土壤有机质含量几乎都在一个水平，没有显著性差异。

　　11.3 微波处理的10-15cm 土壤有机质含量影响

　　微波处理对10-15cm土壤有机质含量没有显著影响，不同处理水平之间没有达到显著水平。

　　12、微波处理对土壤pH值的影响

　　12.1 微波处理对0-5cm土壤pH的影响

　　微波处理对0-5cm土壤pH值具有显著影响，和对照与处理60s相比，处理30s可以显著降低表层土壤的pH，差异达到显著水平(P=0.05)。

　　微波处理对5-15cm土壤pH的影响

　　微波处理对10-15cm土壤pH值的影响与对表层土壤pH值的处理效果类似，处理30s明显比对照和处理60s降低10-15cm土壤pH值(P=0.05)，但处理60s和对照之间差异不显著。

　　13、结束语

　　微波土壤处理装置专门为处理土壤而设计，采用物理方式杀灭土壤中的有害生物，尤其是线虫等土壤动物，对于促进农药残留降解、提高土壤元素活性、降低有害微生物等也有促进作用。实验基地种植结果效果明显。