土壤蒸汽消毒技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展*

宋悅，王生北，張毅杰，李龍，張宇乾，楊振杰

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，昆明市，650201)

0 引言

土壤作為農(nóng)作物重要的生長(zhǎng)基質(zhì)，是保障糧食安全的基礎(chǔ)，同樣也是土傳病害傳播的主要場(chǎng)所[1-3]。近年來，我國越來越多的農(nóng)作物呈現(xiàn)出周年性多耕多種的生產(chǎn)趨勢(shì)，耕地資源被過度利用，土壤連作障礙問題日益突出[3-5]。作物常年連作后，土壤中會(huì)產(chǎn)生大量的病原菌，其能侵染作物根系，且連作后的土壤還會(huì)產(chǎn)生土壤板結(jié)、土壤孔隙變小等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致植物生長(zhǎng)發(fā)育異常及產(chǎn)量下降等一系列問題，不僅影響了農(nóng)民的收入，還制約著農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1, 6-7]。對(duì)土壤進(jìn)行消毒作業(yè)能夠快速、高效地殺滅土壤中的真菌、細(xì)菌和雜草等，可以很好地解決作物連作障礙問題，且能夠提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，目前常用土壤消毒技術(shù)可分為物理消毒、化學(xué)消毒和生物熏蒸消毒技術(shù)[8-9]。

物理消毒主要包括太陽能消毒、蒸汽消毒、熱水消毒、火焰消毒和電處理消毒技術(shù)等，其基本原理都是通過不同種類的熱源將土壤溫度升高到一定程度，以達(dá)到消除土壤病蟲害等目的[10]。其中，太陽能消毒技術(shù)適用于高溫季節(jié)，該技術(shù)可操作性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用且對(duì)生態(tài)環(huán)境安全無害，但是該技術(shù)受氣候和季節(jié)更迭等因素制約較大，效果并不穩(wěn)定[11-12]；蒸汽消毒技術(shù)是防治土傳病害的重要手段，該技術(shù)能有效解決連作障礙問題，可以直接通過高溫殺死導(dǎo)致植物病變的真菌、細(xì)菌、線蟲及地下害蟲等[12-13]。此外，土壤蒸汽消毒技術(shù)能改善土壤不良結(jié)構(gòu)體形狀，增加土壤的透氣性和排水性，大大提高了各類作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，從而達(dá)到農(nóng)作物高效穩(wěn)產(chǎn)的目的[13-15]；熱水消毒技術(shù)是將高溫鍋爐產(chǎn)生80 ℃～95 ℃的熱水通過熱水管噴灑到土壤的表層或者直接插入土壤深處進(jìn)行消毒，該技術(shù)可以有效地防止多種土傳病害，符合生態(tài)友好學(xué)和不受季節(jié)的制約，廣泛應(yīng)用于日、韓等國，但該技術(shù)存在成本較高和操作復(fù)雜的問題[8-9, 16-18]；火焰消毒技術(shù)指在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生1 000 ℃高溫對(duì)地表進(jìn)行消毒，該技術(shù)無污染、無殘留且不破壞土壤養(yǎng)分，但對(duì)于深層的土壤無法進(jìn)行徹底的消毒[19]；電處理消毒技術(shù)是依靠土壤溶液的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理來殺滅土壤有害微生物，該技術(shù)存在工藝復(fù)雜和消毒范圍小的問題[20]。

化學(xué)消毒技術(shù)是指利用各種化學(xué)藥劑(如：溴甲烷、氯化苦、威百畝和棉隆等)通過植保機(jī)具噴淋、澆灌和熏蒸等方式對(duì)土壤進(jìn)行消毒，化學(xué)消毒技術(shù)因其價(jià)格低廉、作用迅速、高效且可以有效地降低土壤中有害菌數(shù)量等特點(diǎn)，被廣泛用于農(nóng)業(yè)土壤消毒作業(yè)中，但是農(nóng)民往往不規(guī)范地使用化學(xué)藥劑，極易造成農(nóng)藥殘留、地下水污染和破壞臭氧層等問題。近年來，隨著農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全得到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注，發(fā)達(dá)國家在2005年已淘汰溴甲烷，發(fā)展中國家也于2015年淘汰，化學(xué)藥劑在未來的使用中會(huì)受到越來越多的限制[10, 21-22]。

生物熏蒸消毒技術(shù)是指通過生物熏蒸材料(植物或家畜糞便)產(chǎn)生揮發(fā)性活性物質(zhì)，同時(shí)提高土壤溫度，以達(dá)到對(duì)細(xì)菌、真菌、線蟲以及雜草的防治，該技術(shù)雖然具有天然、環(huán)保及成本低等特點(diǎn)，但是植物類熏蒸材料的種植周期較長(zhǎng)，因此，生物熏蒸技術(shù)在目前難以普及使用[10, 23-24]。

相比較其他土壤消毒技術(shù)而言，土壤蒸汽消毒技術(shù)在防治土傳病害時(shí)消毒效果穩(wěn)定，且不會(huì)造成任何污染，符合可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求，是目前比較理想的土壤消毒技術(shù)。本文主要闡述了土壤蒸汽消毒技術(shù)的基本原理和研究概況，通過對(duì)國內(nèi)外蒸汽消毒技術(shù)研究進(jìn)展的論述，指出了目前土壤蒸汽消毒技術(shù)研究與應(yīng)用中存在的不足，并展望了土壤蒸汽消毒技術(shù)的應(yīng)用前景。

1 土壤蒸汽消毒技術(shù)基本原理及概況

土壤蒸汽消毒技術(shù)是將高壓蒸汽鍋爐產(chǎn)生的水蒸汽不斷通入土壤中，可以使土壤的溫度逐漸上升到80 ℃以上，而大多數(shù)土壤中的有害真菌、細(xì)菌、土壤中的昆蟲和雜草種子的滅活溫度在60 ℃～80 ℃之間(表1)，因此，土壤在升溫過程中可以殺死大部分病原菌和害蟲，從而有效地緩解了連作障礙帶來的一系列問題[17-18, 25-28]。另外，在水蒸汽不斷通入深層土壤的過程中會(huì)形成“冷凝—蒸發(fā)”的循環(huán)過程(圖1)，水蒸汽在進(jìn)入土壤后首先會(huì)冷凝成水，其次，由于蒸汽消毒機(jī)不斷通入蒸汽，冷凝的水又會(huì)蒸發(fā)成水蒸汽，整個(gè)過程不僅可以增加土壤孔隙度和改善土壤的通透度，而且還能緩解設(shè)施農(nóng)業(yè)中土壤鹽漬化問題，有效地調(diào)節(jié)土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡[29-33]。土壤蒸汽消毒技術(shù)處理后的耕地可以實(shí)現(xiàn)在短周期內(nèi)播種，與化學(xué)消毒技術(shù)相比，該方法具有高效、清潔及無毒等優(yōu)點(diǎn)，符合綠色發(fā)展理念，是目前國內(nèi)外使用最為廣泛的土壤消毒方法之一[34-35]。

表1 病菌和害蟲的殺滅溫度Tab. 1 Killing temperature of germs and pests

圖1 水蒸汽在土壤中“冷凝—蒸發(fā)”循環(huán)過程示意圖

德國人Frank最早在1888年開始研究土壤蒸汽消毒法，該技術(shù)最初應(yīng)用于溫室中對(duì)雜草、病原體、線蟲的控制[34]；1946年Johnson使用靜態(tài)的方法把蒸汽引入到地表和地下進(jìn)行消毒，抑制了病原菌的生長(zhǎng)繁殖[35]；Baker又對(duì)水分、孔隙率等因素進(jìn)行了深入性的研究，將土壤與蒸汽混合提高了加熱速度[36]。20世紀(jì)60年代，在歐美等國家土壤蒸汽消毒方面的基礎(chǔ)研究已經(jīng)基本形成，但大多數(shù)都采用在土壤中埋消毒管道的方式進(jìn)行消毒，未能形成動(dòng)力式一體化蒸汽消毒機(jī)[37]。進(jìn)入21世紀(jì)以來，為了提高土壤蒸汽消毒效率和替代人工鋪設(shè)管道的方法[38-39]，Peruzzi等[38]開發(fā)了一種新型移動(dòng)式土壤蒸汽消毒機(jī)，該消毒機(jī)雖然提高了蒸汽消毒效率，但是機(jī)器在行走的過程中會(huì)伴隨著大量的蒸汽溢出，造成了大量熱量損失，直接導(dǎo)致深層土壤無法在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到足夠殺死病蟲害的溫度。

我國的土壤蒸汽消毒技術(shù)研究還處于基礎(chǔ)階段，土壤和基質(zhì)蒸汽消毒機(jī)械化水平不高，大多數(shù)地區(qū)仍然通過人工鋪設(shè)網(wǎng)狀消毒管道的方式，其將高壓蒸汽鍋爐產(chǎn)生的蒸汽送入管道中，從而達(dá)到消毒目的[34]。這種方法雖然可以減少熱量在傳遞過程中的損失，但卻極其費(fèi)時(shí)費(fèi)力，目前這種方法在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)不再使用[40-41]。喻自榮[42]為了解決溫室基質(zhì)消毒問題，設(shè)計(jì)了一種自走式溫室育苗消毒機(jī)，通過在機(jī)架的正上方安裝罩殼減少了熱量的流失，提高了消毒效率；施印炎等[43]為了解決消毒設(shè)備通用性差、結(jié)構(gòu)繁雜、成本高和效率低等問題，設(shè)計(jì)了一款可移動(dòng)土壤蒸汽消毒機(jī)，該消毒機(jī)通過末端消毒機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳熱，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率；此外，國內(nèi)的專家又針對(duì)不同作物產(chǎn)生的不同真菌、細(xì)菌、害蟲進(jìn)行了研究，王山松引進(jìn)土壤蒸汽消毒技術(shù)防治番茄根結(jié)線蟲，通過田間試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析，使用該技術(shù)處理2 h后可以顯著降低根結(jié)線蟲的數(shù)量，有效地防治了番茄根結(jié)線蟲帶來的危害。

2 土壤蒸汽消毒技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展

2.1 土壤蒸汽消毒方式

土壤蒸汽消毒技術(shù)是指利用蒸汽將土壤中的有害菌加熱致死，該技術(shù)根據(jù)蒸汽消毒方式的不同可以分為覆膜式、鐵罩式和注入式。

覆膜式消毒與鐵罩式消毒原理類似，覆膜式消毒是指在蒸汽消毒作業(yè)時(shí)，蒸汽通入土壤表層后，在土壤的表層鋪上一層隔熱棉被或者抗熱塑料膜，使蒸汽消毒區(qū)域形成一個(gè)密閉的區(qū)域，從而減少了蒸汽的散失[34, 44-45]；鐵罩式消毒是指在消毒過程中將鐵罩嵌入土壤中，同時(shí)將高壓蒸汽鍋爐產(chǎn)生的蒸汽通入土壤的表層，蒸汽在表層聚集后加熱，這種方式為對(duì)流傳熱，土壤層對(duì)水蒸汽和冷凝的水起阻礙作用，隨著土壤層深度的增加，水蒸汽下滲速度減慢，地表由于不斷通入的水蒸汽而產(chǎn)生過熱區(qū)域集中現(xiàn)象，造成大量的熱量散失[35, 37]。Perruzzi等[38]將覆膜法和化學(xué)法相結(jié)合，在消毒過程中，使產(chǎn)生的水蒸汽與CaO、KOH發(fā)生反應(yīng)，接著在土壤表面覆膜，有效地防止了熱量的散失，土壤的溫度也能在短時(shí)期內(nèi)持續(xù)達(dá)到60 ℃，同時(shí)覆膜后的土壤的保溫能力也有所增強(qiáng)。覆膜式不能將高溫水蒸汽通過壓力壓入土壤中，而鐵罩式可以直接嵌入到土壤中，因此，鐵罩式消毒的效果比覆膜式消毒的效果更好，盡管二者都能對(duì)土壤的表層進(jìn)行消毒，但是在更深層的土壤中不能達(dá)到良好的消毒效果。

注入式消毒是指蒸汽發(fā)生裝置產(chǎn)生的飽和干蒸汽通過蒸汽輸送管注入深層土壤中，通過高溫殺滅有害菌、線蟲和土傳病毒等。蒸汽消毒過程中部分飽和干蒸汽會(huì)冷凝成液態(tài)水堵塞土壤孔隙，但隨著蒸汽的不斷通入，土壤孔隙中的冷凝水會(huì)再次加熱成水蒸汽，達(dá)到疏松土壤孔隙的目的[46]。注入式消毒在消毒過程中，又可以分為連續(xù)式和間歇式兩類。其中，連續(xù)式以汪小旵等[47]設(shè)計(jì)的移動(dòng)式土壤蒸汽消毒機(jī)為例，雖然該類消毒機(jī)的機(jī)動(dòng)性較好，基本滿足土壤蒸汽消毒技術(shù)的需求，但是在移動(dòng)的過程中會(huì)導(dǎo)致大量熱量損失；間歇式以Gay等[34-35]設(shè)計(jì)的蒸汽消毒機(jī)為主，在砂質(zhì)土中將鐵罩式消毒與注入式消毒結(jié)合使用，提高了蒸汽消毒的效果。此外，楊振杰[37]針對(duì)粘質(zhì)土壤研制了一種土壤旋耕蒸汽消毒機(jī)，該消毒機(jī)構(gòu)整體主要包括蒸汽發(fā)生裝置(鍋爐)、動(dòng)力輸出裝置、控制系統(tǒng)、旋耕起壟裝置及末端消毒裝置等，消毒機(jī)在工作時(shí)，首先旋耕刀對(duì)土壤進(jìn)行精細(xì)化處理，起壟成一片適當(dāng)?shù)南緟^(qū)域，其次控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)末端消毒機(jī)構(gòu)注入土壤進(jìn)行消毒作業(yè)，最后向下一片消毒區(qū)域進(jìn)行作業(yè)。該裝置消毒時(shí)不僅能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，而且解決了在消毒過程中蒸汽擴(kuò)散困難和消毒管周圍溫度傳遞不均勻等問題。

綜上所述，目前所采取的覆膜式與鐵罩式消毒效率不高，而且對(duì)于深層的土壤消毒效果并不理想。注入式消毒利用其蒸發(fā)—冷凝機(jī)制能夠?qū)ν寥纼?nèi)部進(jìn)行高效消毒，但由于其熱量散失問題，目前國內(nèi)外的消毒方式多集中在鐵罩式與注入式消毒結(jié)合的方法進(jìn)行研究，土壤蒸汽消毒技術(shù)不僅要考慮到消毒方式的合理使用，而且在不同土壤類型(砂質(zhì)土和粘質(zhì)土)中蒸汽消毒效果有所差別，故還需對(duì)不同土壤類型的蒸汽消毒進(jìn)一步分析。

2.2 末端蒸汽消毒機(jī)構(gòu)

土壤蒸汽消毒機(jī)由動(dòng)力行走裝置、蒸汽發(fā)生器(鍋爐)和末端消毒機(jī)構(gòu)組成，如圖2所示，其中，末端消毒機(jī)構(gòu)是土壤蒸汽消毒機(jī)的重要組成部分，故末端消毒機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)會(huì)對(duì)土壤蒸汽消毒效果產(chǎn)生影響。此外，末端消毒機(jī)構(gòu)在插入土壤中進(jìn)行消毒作業(yè)時(shí)，不同土壤類型也會(huì)影響蒸汽消毒效果，比如砂質(zhì)土的透水透氣性優(yōu)于粘質(zhì)土和壤質(zhì)土，具體土壤質(zhì)地特征[48]如表2所示。

圖2 土壤蒸汽消毒機(jī)裝置示意圖

西北農(nóng)林科技大學(xué)許永福等為了提高消毒效率，設(shè)計(jì)出一款刺罩式土壤蒸汽消毒機(jī)，該裝置的末端消毒機(jī)構(gòu)采用刺罩式結(jié)構(gòu)，其在980 mm×760 mm罩殼上，布置20個(gè)半徑為40 mm、高度為320 mm的針刺，且相鄰兩針刺之間的間距為200 mm，同時(shí)為了驗(yàn)證其消毒效果，對(duì)不同的作物種子和病原菌進(jìn)行了土壤消毒試驗(yàn)，結(jié)果表明：土壤溫度在達(dá)到80 ℃，保溫20 min后可對(duì)作物種子(白菜、小麥、玉米)的萌發(fā)和病原菌的繁殖起到抑制作用。該蒸汽消毒機(jī)雖然在末端消毒機(jī)構(gòu)的鐵罩上對(duì)針刺進(jìn)行了布置，但是未能通過對(duì)比試驗(yàn)找出最佳的排布方案。蔣雪松等基于脈沖式土壤蒸汽消毒機(jī)，對(duì)蒸汽盤、蒸汽罩蓋及消毒針頭等關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，利用Fluent軟件分析模擬了消毒針頭周圍的溫度云圖，且在半徑10 cm、土壤深度21 cm范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，在前7 min內(nèi)不斷通入蒸汽并停止，發(fā)現(xiàn)35 min后土壤的溫度仍然能夠達(dá)到90 ℃以上，保證了土壤蒸汽消毒所需的溫度，為了節(jié)約能耗，將管間距設(shè)計(jì)成了14 cm，這樣消除了蒸汽消毒過程中存在的消毒盲區(qū)。

表2 不同土壤質(zhì)地特征Tab. 2 Different soil texture characteristics

Gay等[34-35]在砂壤土中進(jìn)行了蒸汽消毒試驗(yàn)研究，選取空心圓柱鐵管作為消毒管，該消毒管的壁厚2 mm，直徑為21 mm，長(zhǎng)度為250 mm，且將管間距設(shè)計(jì)為230 mm，同時(shí)采用鐵罩式和注入式結(jié)合的手段在土壤層深16 mm處進(jìn)行土壤消毒試驗(yàn)，結(jié)果表明：消毒8 min時(shí)就可以達(dá)到消毒效果。王鳳花等[49]針對(duì)三七連作障礙問題，對(duì)消毒管的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，且使用Fluent軟件進(jìn)行了管內(nèi)部流場(chǎng)的仿真，并在土槽中進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：消毒管的氣孔處的溫度不隨流速、壓力的變化而明顯變化，且消毒管在排布方式為6×6和管間距為250 mm的布局時(shí)，能滿足將15～20 cm深度的土壤，在10 min內(nèi)加熱到90 ℃的農(nóng)藝要求。通過對(duì)消毒管參數(shù)的優(yōu)化，可以減少熱量損失，并且也為后期學(xué)者在簡(jiǎn)化消毒機(jī)構(gòu)時(shí)提供了試驗(yàn)依據(jù)。

Yang Zhenjie等[50]在粘土中進(jìn)行了多管蒸汽消毒試驗(yàn)研究，探究了4種管間距(120、180、240和300 mm)處理下土壤溫度和水分分布規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)管間距為180 mm時(shí)，管間蒸汽可以完全集中在消毒區(qū)域內(nèi)，且形成連續(xù)、均勻的溫度分布，避免了蒸汽量的無效損失。

綜上所述，末端消毒機(jī)構(gòu)的參數(shù)影響蒸汽消毒效果，消毒管不僅要根據(jù)具體的土壤層深進(jìn)行布置，而且管間距也要根據(jù)不同的土壤類型進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)消毒的土壤為砂質(zhì)土?xí)r，管間距基本設(shè)置在230～250 mm。而對(duì)于粘質(zhì)土，管間距要適當(dāng)減小，設(shè)置在180～230 mm之間。故末端消毒機(jī)構(gòu)中消毒管的參數(shù)的選擇需要配合對(duì)應(yīng)的土壤類型進(jìn)行調(diào)整，以提高消毒區(qū)域內(nèi)土壤溫度分布的均勻性和減少在土壤蒸汽消毒作業(yè)中功率的消耗。

3 土壤蒸汽消毒技術(shù)的不足與展望

3.1 土壤蒸汽消毒技術(shù)的不足

近年來，隨著我國大量的農(nóng)作物在短周期內(nèi)過度耕種，土傳病害問題在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域日益突出，土壤蒸汽消毒技術(shù)具有環(huán)保、高效、清潔及周期短等特點(diǎn)，是防控土傳病害的重要手段。盡管國內(nèi)外專家已經(jīng)開展了大量的研究，但仍有以下不足，有待深入研究。

1) 缺乏對(duì)消毒方式的合理使用。由于蒸汽消毒作業(yè)時(shí)，土壤中會(huì)出現(xiàn)過多的冷凝水導(dǎo)致土壤孔隙被堵塞，進(jìn)而影響蒸汽擴(kuò)散范圍和土壤升溫速率，最終會(huì)影響蒸汽消毒效果。為保證殺菌效果，大多數(shù)學(xué)者向連作土壤中不斷注入高溫水蒸汽以滿足滅殺溫度要求。該方式雖然解決了土壤有害菌滅殺溫度的要求，但實(shí)際應(yīng)用中不僅耗時(shí)耗力，而且增加了成本，因此，更合理的消毒方式的選用值得深入研究。

2) 缺乏對(duì)末端消毒機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于土壤蒸汽消毒作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，特別是對(duì)于西南丘陵地區(qū)進(jìn)行蒸汽消毒作業(yè)時(shí)，未能設(shè)計(jì)出相匹配的末端消毒機(jī)構(gòu)，以至于無法解決連作障礙問題，進(jìn)而影響了作物的生長(zhǎng)。其次，國內(nèi)外專家沒有在殺菌溫度和土壤環(huán)境因素結(jié)合的情況下，優(yōu)化設(shè)計(jì)出適用性強(qiáng)的末端消毒機(jī)構(gòu)，從而導(dǎo)致一些地區(qū)雖然進(jìn)行了土壤蒸汽消毒作業(yè)，但是作物的產(chǎn)量和品質(zhì)仍無法達(dá)到理想的效果，同時(shí)土壤蒸汽消毒機(jī)中的末端消毒機(jī)構(gòu)參數(shù)也未能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

3) 土壤溫度場(chǎng)與有害菌滅殺率之間的耦合作用關(guān)系不明確。國內(nèi)外專家在研究土壤蒸汽消毒技術(shù)時(shí)，多集中在熱質(zhì)傳遞的研究，但并未對(duì)溫度場(chǎng)與真菌和細(xì)菌的滅殺率之間的關(guān)系進(jìn)行具體的研究，特別是在消毒過程后未能對(duì)菌落種類和數(shù)目的變化情況進(jìn)行深入研究。其次，在消毒作業(yè)周期內(nèi)(半年或一年)，缺乏對(duì)土壤使用情況開展具體研究，以至于蒸汽消毒作業(yè)后，并不能真正地解決土傳病害帶來的一系列問題。

4) 缺少對(duì)不同作物引起連作障礙的具體原因的研究。由于在種植不同作物時(shí)所產(chǎn)生的土傳病害不同，國內(nèi)外專家在土壤進(jìn)行蒸汽消毒作業(yè)時(shí)，未能根據(jù)不同作物產(chǎn)生的土傳病害進(jìn)行深入研究，且針對(duì)不同作物連作后的土壤所需的消毒時(shí)間也不明確，例如：病原真菌(尖孢鐮刀菌)的數(shù)量是限制西瓜連作障礙問題的主要障礙因素[51-53]；根結(jié)線蟲數(shù)量是影響番茄重茬產(chǎn)生的土傳病害的重要原因之一。目前，土壤蒸汽消毒技術(shù)在解決不同作物產(chǎn)生的連作障礙問題時(shí)，具體的實(shí)施方案尚不明確。

5) 缺少土壤蒸汽消毒技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究。設(shè)施農(nóng)業(yè)中最常見的問題就是土壤連作問題，土壤由于長(zhǎng)期的施肥積累且缺少雨水的淋溶，土壤系統(tǒng)的平衡被破壞，導(dǎo)致土壤鹽漬化，而土壤蒸汽消毒技術(shù)不僅能解決土壤連作障礙問題，而且也能有效地緩解設(shè)施農(nóng)業(yè)中所產(chǎn)生的土壤鹽漬化問題[54-56]。目前，國內(nèi)外專家在設(shè)施農(nóng)業(yè)中應(yīng)用土壤蒸汽消毒技術(shù)較少，尤其是在解決設(shè)施農(nóng)業(yè)中土壤鹽漬化問題方面。

3.2 土壤蒸汽消毒技術(shù)應(yīng)用展望

1) 加快研發(fā)出新的消毒方式。土壤蒸汽消毒技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，由于現(xiàn)存的消毒方式(覆膜式、鐵罩式和注入式消毒)消毒效率并不理想，故在后期的土壤蒸汽消毒技術(shù)研究中，需要根據(jù)不同的土壤類型和不同地勢(shì)等一系列因素的影響，加快研發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)消毒周期短和消毒效果好的消毒方式，以供農(nóng)民在進(jìn)行土壤蒸汽消毒作業(yè)時(shí)能夠選擇更合理的消毒方式，充分提高對(duì)土壤的利用率，以達(dá)到提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量的目的。

2) 加強(qiáng)對(duì)末端消毒機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于我國土壤蒸汽消毒技術(shù)應(yīng)用起步較晚，因此，對(duì)應(yīng)的消毒裝備和其末端消毒機(jī)構(gòu)的研究不夠深入，未能全面系統(tǒng)地設(shè)計(jì)出與實(shí)際消毒作業(yè)環(huán)境相匹配的末端消毒機(jī)構(gòu)。為解決該問題，我國需進(jìn)一步提高蒸汽消毒裝備的自主研制能力，為土壤蒸汽消毒技術(shù)的深入研究提供有力保障。此外，由于末端消毒機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)蒸汽消毒作業(yè)的關(guān)鍵，故還需要根據(jù)不同的土壤類型和不同地勢(shì)，全面系統(tǒng)地對(duì)末端消毒機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使末端消毒機(jī)構(gòu)參數(shù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，以提高土壤蒸汽消毒效率。

3) 探明溫度場(chǎng)與有害菌滅殺率的作用關(guān)系。在土壤蒸汽消毒作業(yè)中，為解決高附加值作物連作障礙問題，需要明確溫度場(chǎng)與土傳病害滅殺率的關(guān)系。以云南三七連作障礙問題為例，近年來，由于三七種植面積逐漸增多，其連作障礙問題日益凸顯，三七連作后的土壤會(huì)產(chǎn)生大量的病原菌，各類有害菌通過侵染根系致使三七患病，該問題嚴(yán)重制約了三七種植產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[57-60]。為了解決三七連作障礙問題，同時(shí)結(jié)合紅壤土通氣性、透水性特點(diǎn)[61-63]，因此，今后需要進(jìn)一步探究三七消毒作業(yè)后紅壤土溫度場(chǎng)變化規(guī)律及其與病原菌滅殺率之間的關(guān)系，以期達(dá)到三七種植產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目的。

4) 加深對(duì)不同作物連作障礙問題的研究。針對(duì)不同作物，需要結(jié)合土壤學(xué)、生物學(xué)和化學(xué)等學(xué)科加深研究土壤連作障礙問題，由于不同作物連作障礙問題是由不同的真菌、細(xì)菌和害蟲所引起的，且各種真菌、細(xì)菌和害蟲對(duì)不同作物的影響也不同。因此，在對(duì)土壤進(jìn)行蒸汽消毒作業(yè)時(shí)，要針對(duì)不同作物所產(chǎn)生的土壤連作障礙問題，進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)土壤蒸汽消毒技術(shù)，進(jìn)而能夠針對(duì)不同的作物，明確所采用土壤蒸汽消毒技術(shù)的具體方案，以期解決不同的作物產(chǎn)生的連作障礙問題。

5) 加速開展土壤蒸汽消毒技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。設(shè)施農(nóng)業(yè)是近年來一個(gè)新的技術(shù)生產(chǎn)體系，作物在溫室中長(zhǎng)期連作后，不僅會(huì)產(chǎn)生土傳病害等問題，而且過量的施肥、施藥還會(huì)使土壤鹽漬化[29-33, 64-65]。土壤蒸汽消毒技術(shù)可以通過高溫殺滅有害病菌，并且該技術(shù)具有“冷凝—蒸發(fā)”循環(huán)特性，可以有效地緩解土壤鹽漬化問題和促進(jìn)土壤生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)。國內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域目前發(fā)展并不成熟，土壤蒸汽消毒技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用較少，因而，要加速開展該技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。