基質(zhì)含水量和消毒機(jī)傳送帶速度對(duì)香石竹栽培基質(zhì)消毒效果的影響

桂敏+王寒清+熊俊芬

摘要 本文以香石竹栽培基質(zhì)為供試材料，以基質(zhì)不加水和不消毒作對(duì)照，使用型號(hào)為GJ-W5000-10M的微波加蒸汽基質(zhì)消毒機(jī)，研究不同基質(zhì)含水量和消毒機(jī)傳送帶速度對(duì)香石竹栽培基質(zhì)的消毒效果，從而篩選出最佳的消毒處理，為建立無土栽培基質(zhì)的消毒技術(shù)規(guī)程服務(wù)。結(jié)果表明，在本試驗(yàn)條件下，傳送帶速度為2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量為60%時(shí)，基質(zhì)的菌落總數(shù)最少（1.3×103 cfu/mL），基質(zhì)消毒滅菌最徹底，基質(zhì)栽培的香石竹生長情況最好。

關(guān)鍵詞 香石竹栽培基質(zhì)；微波加蒸汽基質(zhì)消毒機(jī)；基質(zhì)含水量；傳送帶速度

中圖分類號(hào) S629；S681.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）12-0147-03

Abstract Experiments of different substrate moisture and conveyor speed of sterilizing machine was conducted on disinfection effect.Used substrate of Dianthus caryophyllus L. as tested materials，and the substrate that was not added water and not sterilized as control，machine model of GJ-W5000-10M of microwave and steam disinfection were chosen to search the best conditions of substrate disinfection，in order to establish technical regulations of substrate disinfection on carnation soilless cultivation.The results showed that 2 Hz of machine conveyor speed，20 min of disinfection time and 60% of substrate moisture was the best treatment.The total counts of bacterial colony was the least（1.3×103 cfu/mL），and the growth of carnat-ion by soilless cultivation was the best in the disinfection substrate.

Key words culture substrate of Dianthus caryophyllus L.；machine of microwave and steam disinfection；substrate moisture content；conveyor speed

基質(zhì)是決定植物根系生長環(huán)境的重要因素，也是病蟲害傳播的媒介和繁殖場(chǎng)所?；|(zhì)可以支持并固定植物，具有透氣、緩沖、為植物提供營養(yǎng)的作用。但栽培基質(zhì)在種植作物過程中會(huì)受到空氣、灌溉水、前茬種植過程滋生的病菌等各種因素的影響。因此，栽培基質(zhì)在使用一段時(shí)間后會(huì)聚積大量病菌和蟲卵而使后茬作物產(chǎn)生病害，造成整個(gè)種植過程的失敗?；|(zhì)消毒是控制土傳病害的重要措施之一[1]。通過對(duì)栽培基質(zhì)進(jìn)行消毒處理，能殺死其中大量的有害病原菌、蟲卵，進(jìn)而防止病蟲害傳播，改善栽培基質(zhì)狀態(tài)，解決設(shè)施農(nóng)業(yè)基質(zhì)連作障礙等問題[2]。目前，基質(zhì)消毒的方法主要是物理消毒法，主要有太陽能消毒、蒸汽消毒和熱水消毒等[3]。設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國家，如荷蘭、日本等國，一般普遍采用蒸汽消毒進(jìn)行基質(zhì)消毒[4]。

蒸汽消毒是利用蒸汽鍋爐產(chǎn)生的高溫蒸汽殺死基質(zhì)中的有害生物。包應(yīng)時(shí)等[5]研究表明，蒸汽消毒能殺死基質(zhì)中的病菌、蟲卵、害蟲、雜草種子，并能滿足設(shè)施園藝種植的要求。蒸汽消毒不僅可以使基質(zhì)的排水性、通透性有所提高，還能提高基質(zhì)的持水保肥能力。但是，蒸汽消毒對(duì)設(shè)備的要求復(fù)雜，只適合經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的作物，降低成本的問題需要有更好的解決辦法。熱蒸汽不易到達(dá)基質(zhì)深層，對(duì)于底部消毒不徹底[6]。微波是指頻率在0.3～300.0 GHz范圍內(nèi)的具有穿透性的電磁波，波長1～1 000 mm[7]。蓋志武等[8]研究表明，微波消毒后，土傳病蟲草害得到有效預(yù)防和控制，適當(dāng)?shù)奈⒉ㄏ究梢蕴岣咄寥婪柿?。但是微波處理土壤滅菌殺蟲主要是靠微波產(chǎn)生的熱效應(yīng)，這種方式存在殺滅效率低、成本高、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、殺滅不均勻及微波泄露等問題[9]。微波與蒸汽結(jié)合使用，可以使基質(zhì)消毒滅菌更加徹底，提高效益。目前，這是較先進(jìn)的消毒方法，但使用較少，需對(duì)其進(jìn)一步研究。因此，本文通過微波加蒸汽基質(zhì)消毒機(jī)對(duì)香石竹栽培基質(zhì)消毒，研究不同基質(zhì)含水量和消毒機(jī)傳送帶速度對(duì)香石竹栽培基質(zhì)消毒效果的影響，為建立無土栽培基質(zhì)的消毒技術(shù)規(guī)程服務(wù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

試驗(yàn)材料為馬斯特品種的香石竹成苗，具有抗病性強(qiáng)、耐高溫、產(chǎn)量高等特點(diǎn)，產(chǎn)自云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉所寶峰基地。使用過1次的風(fēng)干香石竹栽培基質(zhì)，比例為1∶1的陶粒和草炭混合基質(zhì)。陶粒產(chǎn)自昆明華三建筑有限公司，草炭產(chǎn)自鄂滇保溫材料有限公司。

試驗(yàn)設(shè)備為機(jī)器型號(hào)為GJ-W5000-10M的微波加蒸汽基質(zhì)消毒機(jī)，產(chǎn)自上海帥耀諾機(jī)械科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用雙因素交互試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，設(shè)置基質(zhì)不同的含水量以及消毒機(jī)不同的傳送帶速度進(jìn)行試驗(yàn)?；|(zhì)的含水量設(shè)3個(gè)處理水平，分別加水10%、30%、60%；消毒機(jī)的傳送帶速度設(shè)3個(gè)處理水平，分別為2、3、5 Hz。基質(zhì)以不加水和不消毒的情況設(shè)為對(duì)照（CK），試驗(yàn)共設(shè)10個(gè)處理，3 次重復(fù)。具體見表1。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 基質(zhì)消毒?；|(zhì)消毒用微波加蒸汽基質(zhì)消毒機(jī)消毒滅菌。稱取風(fēng)干基質(zhì)120 kg，將基質(zhì)分為10份，每一份基質(zhì)12 kg。同時(shí)，在基質(zhì)沒有消毒前，用真空袋將對(duì)照基質(zhì)進(jìn)行取樣并密封。按試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案所設(shè)計(jì)的基質(zhì)含水量，將每個(gè)處理的基質(zhì)與水?dāng)嚢杈鶆蚝筮M(jìn)行消毒，基質(zhì)平整放在消毒機(jī)傳送帶上，基質(zhì)厚度約為3 cm。將消毒后的基質(zhì)從消毒機(jī)基質(zhì)滅菌出口裝入口袋，每一袋用標(biāo)記筆做好標(biāo)記。同時(shí)，分別用真空袋對(duì)9種處理進(jìn)行取樣、做好標(biāo)記，取好后同對(duì)照的基質(zhì)拿到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。

1.3.2 基質(zhì)菌落檢測(cè)?；|(zhì)樣品用PSA平板培養(yǎng)基培養(yǎng)菌落，菌落總數(shù)采用“平板計(jì)數(shù)法”計(jì)數(shù)。取1 mL基質(zhì)溶液稀釋為20、200、2 000、20 000倍4個(gè)濃度梯度，吸取200 μL不同稀釋濃度的溶液至PSA平板培養(yǎng)基，用涂布棒涂勻，每個(gè)稀釋倍數(shù)涂3個(gè)培養(yǎng)皿，將涂好的培養(yǎng)皿放至25 ℃，置于培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)5 d。培養(yǎng)后的第6天進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)。

1.3.3 香石竹成苗種植。將消毒后的基質(zhì)充分均勻混合后裝入塑料盆（21 cm×21 cm）中，將塑料盆按試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求放入栽培槽中，3次重復(fù)，每次重復(fù)10株，每2株種植在1個(gè)塑料盆內(nèi)，盆間距5 cm，盆內(nèi)株距5 cm。試驗(yàn)所選用的成苗都是通過篩選，選用無病害、健壯、均勻的香石竹成苗，于2015年9月1日種植，水肥等管理與生產(chǎn)要求相同。2015 年11月7—8日，用量尺測(cè)定香石竹的株高，測(cè)完留4對(duì)葉打頂。2016年1月4日，用量尺測(cè)定根長，用千分尺測(cè)量葉厚。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003和SPSS 18.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)不同消毒處理的菌落總數(shù)

由表2可知，每種處理對(duì)香石竹栽培基質(zhì)的消毒都有不同的效果。其中，處理3的菌落數(shù)最少，為1 300 cfu/mL，與CK相比下降99.4%；其次是處理6和處理1；處理4的菌落數(shù)最多，為380 000 cfu/mL，與CK相比增長61.7%。各處理菌落總數(shù)從高到低依次為處理4>CK>處理2>處理8>處理9>處理5>處理7>處理1>處理6>處理3。滅菌效果最好的是處理3。

2.2 基質(zhì)不同消毒處理對(duì)香石竹根長的影響

根長是根系生長發(fā)育的重要特征，可作為根系生長和吸收方面的衡量指標(biāo)[10]。由圖1可知，各處理的根系生長狀況均高于CK。其中，處理2和處理3的根長最長，為7.32 cm，與CK相比高出70.63%，差異達(dá)到極顯著。處理9的根長最短，為5.46 cm，與CK相比高出27.25%，但差異不顯著。各處理香石竹根長數(shù)值從高到低依次為處理2=處理3>處理5>處理4>處理8>處理6>處理1>處理7>處理9>CK。根系生長狀況最好的是處理2和處理3。

2.3 基質(zhì)不同消毒處理對(duì)香石竹株高的影響

作物的株高是反映其生長狀況的重要指標(biāo)[11]。由圖2可知，各處理的株高均高于CK。其中，處理3的株高最高，達(dá)25.13 cm，比CK高42.56%，差異顯著。處理6的株高最低，為19.14 cm，比CK高8.6%，但差異不顯著。各處理香石竹株高從高到低依次為處理3>處理5>處理2>處理1>處理7>處理8>處理4>處理9>處理6>CK。生長狀況最好的是處理3。

2.4 基質(zhì)不同消毒處理對(duì)香石竹葉厚的影響

葉厚是指選取1片該株香石竹中葉厚最厚的葉片用千分尺測(cè)量得到的數(shù)據(jù)。由圖3可知，各處理的葉厚均高于 CK。其中，處理2的葉厚最高，為0.889 mm，比CK高10.90%，差異顯著。其次是處理4和處理5，分別為0.884、0.875 mm，兩者相差不大。處理9的葉厚最低，為0.811 7 mm，比CK高1.25%，但差異不顯著。各處理香石竹葉厚從高到低依次為處理2>處理4>處理5>處理1>處理6>處理8>處理7>處理3>處理9>CK。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

基質(zhì)消毒效果主要體現(xiàn)在菌落總數(shù)、香石竹根長、株高、葉厚等方面。卓杰強(qiáng)等[12]研究表明：通過無土栽培基質(zhì)蒸汽消毒機(jī)消毒15 min的基質(zhì)滅菌率在99.9%以上，蒸汽消毒機(jī)的生產(chǎn)率為2.8 m3/h。本試驗(yàn)從不同處理的菌落總數(shù)來看，傳送帶速度3 Hz、消毒時(shí)間13 min、基質(zhì)含水量10%及傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量60%的處理比不加水和不消毒的對(duì)照處理的菌落數(shù)多，這可能是由于在做基質(zhì)菌落檢測(cè)時(shí)，操作上出現(xiàn)了失誤，使外界的微生物對(duì)該處理造成了污染，導(dǎo)致數(shù)據(jù)有偏差；也可能是由于消毒機(jī)的溫度變化造成了消毒滅菌不徹底。消毒滅菌效果最好的是傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量60%的處理，比不加水和不消毒的對(duì)照處理試驗(yàn)的菌落數(shù)下降99.4%。該處理的消毒處理是傳送帶速度2 Hz、基質(zhì)含水量60%，由于蒸汽的作用，含水量比較高的基質(zhì)溫度會(huì)比含水量低的基質(zhì)溫度更高，并且該處理的消毒時(shí)間長，因而傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量60%的處理的消毒滅菌更徹底，滅菌效果更好。從傳送帶速度變化來看，菌落總數(shù)較少的傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量10%的處理，傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量60%的處理，傳送帶速度3 Hz、消毒時(shí)間13 min、基質(zhì)含水量30%的處理，傳送帶速度3 Hz、消毒時(shí)間13 min、基質(zhì)含水量60%的處理是在傳送帶速度為2～3 Hz之間，因而消毒滅菌的消毒時(shí)間應(yīng)該選取在這個(gè)范圍之內(nèi)。從基質(zhì)含水量上來看，傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量60%的處理和傳送帶速度3 Hz、消毒時(shí)間13 min、基質(zhì)含水量60%的處理的菌落數(shù)都是最少的，滅菌率達(dá)到99%以上，因而基質(zhì)含水量應(yīng)該是60%更好。

根系的主要功能是吸收水分和養(yǎng)分，而根系對(duì)水分和養(yǎng)分吸收能力的強(qiáng)弱主要取決于根長、根深的發(fā)育狀況和根區(qū)的分布情況[13-14]。試驗(yàn)從香石竹的根長來看，傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量30%的處理和傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量60%的處理的根長數(shù)值最高，為7.32 cm，與不加水和不消毒的對(duì)照處理相比高70.63%，差異達(dá)到極顯著。在9個(gè)處理中，傳送帶速度5 Hz、消毒時(shí)間8 min、基質(zhì)含水量60%的處理的根長數(shù)值最低，為5.46 cm，與不加水和不消毒的對(duì)照處理相比高27.25%，但是差異不顯著。根據(jù)國外成型技術(shù)知，栽培基質(zhì)溫度達(dá)80 ℃時(shí)，可消滅大多數(shù)病原菌、害蟲[6]。傳送帶速度5 Hz、消毒時(shí)間8 min、基質(zhì)含水量60%的處理根長數(shù)值低的原因可能是消毒滅菌的不徹底。由于該處理的消毒時(shí)間短（8 min），基質(zhì)溫度還達(dá)不到消毒滅菌所需要的溫度，造成傳送帶速度5 Hz、消毒時(shí)間8 min、基質(zhì)含水量60%的處理的消毒滅菌不徹底。

從香石竹的株高來看，傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量60%的處理的香石竹株高最高，達(dá)到25.13 cm，比不加水和不消毒的對(duì)照處理試驗(yàn)高42.56%，差異顯著。在9個(gè)處理中，傳送帶速度3 Hz、消毒時(shí)間13 min、基質(zhì)含水量60%的處理的株高最低，為19.14 cm，比不加水和不消毒的對(duì)照處理試驗(yàn)高8.6%，但是差異不顯著。傳送帶速度3 Hz、消毒時(shí)間13 min、基質(zhì)含水量60%的處理的消毒滅菌較徹底，但是株高的總體水平低，造成這一結(jié)果的原因可能是營養(yǎng)分配不均勻，株高得到的養(yǎng)分比根長、葉厚得到的養(yǎng)分少。

從香石竹葉厚來看，傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量30%的處理的葉厚最高，為0.889 mm，比不加水和不消毒的對(duì)照處理試驗(yàn)高10.90%，差異顯著。在各項(xiàng)處理中，傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量60%的處理的葉厚相對(duì)較低，為0.830 7 mm，比不加水和不消毒的對(duì)照處理試驗(yàn)高3.6%，但差異不顯著。傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量60%的處理的菌落數(shù)是各項(xiàng)處理中最少的、消毒滅菌最徹底，但葉厚比其他處理相對(duì)較低，造成這一原因可能是營養(yǎng)分配得不均勻。由于傳送帶速度 2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量60%的處理根長、株高的生長良好，導(dǎo)致葉片得到的養(yǎng)分較少，所以傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量60%的處理的葉厚比其他處理相對(duì)較低。綜合上述分析可知，傳送帶速度2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量60%的處理是微波加蒸汽基質(zhì)消毒機(jī)消毒滅菌最徹底的消毒處理，也是香石竹栽培最佳的消毒處理。

3.2 結(jié)論

選擇合適的消毒時(shí)間和合理的基質(zhì)含水量是微波加蒸汽基質(zhì)消毒機(jī)消毒滅菌徹底的首要條件。綜合來看，傳送帶速度為2 Hz、消毒時(shí)間20 min、基質(zhì)含水量為60%是香石竹栽培基質(zhì)最佳的消毒處理。

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