专利名称：高丽参种植土壤灭菌方法和系统及高丽参种植系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于通过利用电子束对种植高丽参的土壤灭菌的方法和系统，且本发明是高丽参的改进种植系统。更具体地，通过该方法和系统，首先将包括铁(Fe)和铝(Al) 的无机物质从用于种植高丽参的土壤中除去，接着通过电子束辐照器将电子束施用于该土壤以杀灭土壤中的各种有害真菌。利用人参地里的灭菌土壤建造参床。本发明允许大量培养有机种植的高丽参。
背景技术：
替代参床，灭菌土壤还可填充在称为人参地模块(ginseng-field-module)的矩形盒中。考虑到太阳能电池场地中的太阳能电池板的遮光中的地理条件或者人造装置的遮光中的地理条件，人参地可以由这些人参用地模块以直线形式或多层形式构成。这些模块带来这样的新机会可以在相同条件下栽植高丽参，而不受气候变化影响众所周知，人参且尤其是高丽参(panax ginseng c. a. meyer)是作为医用植物在韩国广泛种植的特殊作物。通常，在种植后的四到六年收获高丽参。在药效和价格方面，六年生的高丽参比其他年生的人参好得多。因此，期望收获生长六年后的高丽参。然而，在很多情况下，由于人参生长时产生和寄生的各种真菌(比如毁灭柱孢、腐皮镰刀菌、胡萝卜软腐欧文氏菌和荧光假单胞菌)，不得不在其成为六年生之前收获高丽参，通常是在其四年生时。而且，甚至是在收获人参之后，这些有害真菌仍存在于人参地的土壤中。因此，所述人参地不能够重用于连续并重复地种植人参。出于这些原因，在重复种植高丽参之前，必须对人参地的土壤进行熏蒸，或者在该土壤上轮种作物达十年。然而，在熏蒸的情况下，由于因该土壤中的三氯硝基甲烷分解而产生基于氨的氮，土壤中的氮含量增高，这很可能导致人参生理失调。在作物轮种的情况下， 可以栽植高丽参的田地受到限制。具体地，当高丽参被种植在稻田中时，稻田中残留的化学肥料可能导致人参根腐烂。因此，在种植人参之前，要在该稻田中种植黑麦以吸收残留在该稻田中的无机营养物。而且，由于真菌(尤其是毁灭柱孢)，防止高丽参的根腐烂是非常困难的，或者及早检测出根腐烂是非常困难的。因此，培养出高品质的六年生高丽参并不容易。即使从人参地中成功地培养出六年生高丽参，由于该人参地的土壤中存在的真菌，该人参地不能够再使用以连续地种植高丽参。由于其生理特征，在高于时人参停止光合作用。因此，在夏季需要遮阳设备来阻挡多达88%的阳光并使人参地保持在20°C到 27 °C之间的最佳温度。这样的遮阳设备导致维护成本提高，因此其减弱了高丽参栽植的竞争力。尤其是当我们考虑到地球的严重气候变化时，预计我们将在人参栽植中遇到更多的困难和因全球变暖导致的严重破坏。此外，如果我们持续使用人参栽植的传统方法，由于该方法基于体力劳动并且传统的遮阳设备根本不能够自动化，则难以大量地培养一致的高品质的人参。由于缺乏技术， 比如用于人参栽植的自动化系统的遮阳设备，我们仅能够依赖于实践经验。实际上，由于遮阳设备的结构和它的小空间，不可能自动控制人参地。直到现在，也没有研究自动控制这样的人参地或者研究利用在太阳能电池场地中的太阳能电池板的背面处形成的遮光空间。
发明内容
本发明的方面提供了一种用于通过利用电子束来对种植高丽参的土壤进行灭菌的方法和装置，其中，不仅将高能量电子束施用于第一次栽植的人参地或连续栽植的人参地的土壤以消灭对人参有害的真菌，并将拮抗性的根际细菌添加至该土壤，使得我们可以防止高丽参的根被真菌感染并最终生产高品质的有机高丽参，而且，在自土壤收获六年生的人参后，我们将电子束施用于该土壤以消灭真菌并接着将拮抗性的根际细菌添加至该土壤中以在相同的土壤中连续地种植高品质的有机高丽参。本发明的方面还提供用于通过利用电子束对种植高丽参的土壤进行灭菌的方法和系统，其中自土壤除去对人参有害的无机物质。在此之后，另外地，将对人参生长有帮助的拮抗性的根际细菌添加到该土壤中以提供种植人参的最佳土壤并因此生产高品质的人参。本发明的方面还提供用于通过利用电子束对种植高丽参的土壤进行灭菌的方法和装置，其中可能在相同的土壤中连续并有机地种植高品质的高丽参以最大化田地利用率并提高耕种家庭的收入。本发明还提供了利用人参地模块种植一致的高品质的人参的一种解决方法，其能够帮助人参种植不受气候影响的影响。考虑到太阳能电池场地的地理条件或典型的人参地的地理条件，可以通过连接管子和架子来以行的形式或层叠形式容易地布置和组装该人参地模块。根据本发明的一个方面，提供了一种通过消灭真菌来对种植高丽参的土壤进行灭菌的方法，所述真菌包括在种植人参的土壤中并导致人参根腐烂。所述方法包括在传送机上以预定速度传送装载至预定高度的所述土壤以及将电子束施用于种植高丽参的所述土壤上以消灭用于种植高丽参的所述土壤中包含的真菌。用于种植高丽参的所述土壤被暴露在所述电子束下之前，将使种植高丽参的所述土壤通过电磁体以自用于种植高丽参的所述土壤除去包括铁(Fe)和铝(Al)的无机物质。用于种植高丽参的所述土壤可以在传送带上装载至5cm或低于5cm的高度，并接着暴露在至少IOkGy的电子束辐照下。在将用于种植高丽参的土壤暴露在电子束下之后，将拮抗性的根际细菌提供至用于种植高丽参的所述土壤。所述拮抗性的根际细菌可以包括优势菌、阿赛荣菌(aseron)和拮抗性的根际细菌中的一种或多种的混合物。以及用作所述拮抗性的根际细菌的菌株的材料可以包括以下材料中的一种或多种材料的混合物木屑、米糠、芝麻渣、骨粉、鱼粉、麦麸、沸石、葡萄糖、CaO 和 Nei2CO3。根据本发明的另一方面，提供了一种用于通过利用电子束对用于种植高丽参的所述土壤灭菌的系统，所述系统包括土壤供应器，所述土壤供应器制备并筛选用于种植高丽参的所述土壤并以预定量提供筛选后的用于种植高丽参的土壤；主传送机，所述主传送机以预定速度传送由所述土壤供应器提供的用于种植高丽参的所述土壤；以及电子束辐照器，所述电子束辐照器将电子束施用于正在由所述主传送机传送的用于种植高丽参的所述土壤，以消灭用于种植高丽参的所述土壤中包括的真菌。所述土壤供应器包括电磁体，所述电磁体自用于种植高丽参的所述土壤除去无机物质。所述系统还包括拮抗性的根际细菌供应器，所述拮抗性的根际细菌供应器置于所述主传送机的在所述电子束辐照器之后的端部处并将拮抗性的根际细菌、优势菌和阿赛荣菌中的一种或多种的混合物添加至用于种植高丽参的灭菌过的土壤中。电子束辐照器必须包括安全护罩，所述安全护罩防止电子束泄露。所述系统还包括除盐容器，所述除盐容器置于所述土壤供应器的前面、自用于种植高丽参的土壤除去盐并在其下部具有排水管以及填充有种植高丽参的土壤；以及喷洒装置，所述喷洒装置置于所述除盐容器以上并将水喷洒在用于种植高丽参的所述土壤上。以及所述系统包括以下单元另一传送机，所述另一传送机位于所述主传送机的端部处，所述另一传送机将灭菌后的并与拮抗性的根际细菌混合的土壤运至人参地模块； 不具有盖的人参地模块；导轨，填充有灭菌土壤的所述人参地模块可以在所述导轨上被输送至在太阳能电池场地中的太阳能电池的背面处形成的遮光空间或者被输送至人参地中的人工形成的另一遮光空间；以及太阳能电池板。现在，如之前所述，通过连接管子和架子，人参地模块可以以行的形式或层叠形式组装。以及在人参地模块的上顶部安装有具有很多孔以供水或营养物的管子。还理想的是， 温度和湿度传感器安装在人参地模块的内部。还理想的是，蓝色LED和红色LED安装在人参地模块的上方或太阳能电池设备的框架上，以在阴天、恶劣天气或雨天中激发人参的光合作用。此外，在以上提及的人参地模块的旁边安装有风扇以控制人参地模块的温度和通风。
图1和图2示出了用于说明根据示例性第一示例的通过利用电子束对用于种植高丽参的土壤进行灭菌的方法的示意图。图3是用于根据示例性第一示例提供土壤以灭菌的设备的示意图；图4是根据示例性第一示例的将拮抗性的根际细菌添加至用于种植高丽参的土壤中的设备的示意图；图5是根据示例性第二示例的用于高丽参的栽植的栽植系统的示意图；图6是根据示例性第二示例的人参地模块的组合的示意图‘图7到图9是根据示例性第二示例的人参地模块的组合的示意性正视图、侧视图和斜视图。
具体实施例方式下文中，将参照根据本发明的示例性实施方式的附图详细描述用于对种植高丽参的土壤进行灭菌的方法和系统的示例。本专利的第一示例是用于将电子束辐照至用于种植高丽参的土壤来对该土壤进行灭菌的方法和系统。图1是说明根据本发明的示例性实施方式的对种植高丽参的土壤进行灭菌的方法中包括的多个操作的示意图。参照图1，根据本实施方式的用于对种植高丽参的土壤进行灭菌的方法主要包括操作S20，在操作S20中，将电子束施用于种植高丽参的土壤上以消灭该土壤中的有害真菌。如上所述，包括导致人参根腐烂的毁灭柱孢的有害真菌的典型示例是腐皮镰刀菌、胡萝卜软腐欧文氏菌和荧光假单胞菌。这些有害真菌能够通过电子束辐照消灭。根据本发明，当将电子束施用于土壤时，有害真菌在与电子束加速器产生的高能量电子的连续流碰撞中被杀死。由于电子束的杀菌机理已广为人知，将省略对该机理的详细描述。根据本实施方式的方法还包括操作SlO和/或操作S30，在操作SlO中，将比如铁 (Fe)和铝(Al)的无机物质从土壤中移除，以使该土壤更适合于种植高丽参，在操作S30中， 将拮抗性的根际细菌提供至该土壤以防止高丽参害病并促进高丽参生长。具体地，在操作SlO中，将无机物质(比如！^和Al)自土壤中除去，因为无机物质向对人参有害的真菌提供营养物且因此提高了有害真菌的活性。即，操作Sio用于自土壤除去无机物质。在操作S30中，将通过抑制土壤病原体的活性来防止人参中的病害并促进人参生长的拮抗性的根际细菌提供到该土壤。在图1示出的本实施方式中，当由土壤传送设备(例如传送机)以预定速度传送土壤时，必须连续地对土壤执行操作SlO到操作S30。这里，尤其是狗和Al的无机物质可以通过磁力自土壤除去。用来防止人参害病的拮抗性的根际细菌可以包括优势菌或阿赛荣菌或者这二者的混合物。此外，用作拮抗性的根际细菌的菌株的材料可以包括以下材料中的一种或多种材料的混合物木屑、米糠、芝麻渣、骨粉、鱼粉、麦麸、沸石、葡萄糖、CaO和Na2C03。可以通过利用便携式的电子束辐照器来将电子束直接施用于人参地。然而，由于人参地已种植有人参并配备有遮阳设备，通过利用合适的电子束辐照器将电子束施用于该人参地是非常困难的。而且，人参地既不平整也不规范。因此，考虑到进行如此而做的努力， 将电子束直接施用于人参地并同时传送便携式的电子束辐照器几乎不具有效率性。就这一点而言，更有效的是如本发明中所示的在栽植并收获人参之后自人参地取走土壤以对土壤进行灭菌并在灭菌后的土壤中栽植人参。为了对种植人参的土壤进行灭菌并同时以预定的速度传送所述土壤，利用了传送设备，比如传送机。具体地，必须将预定量的土壤装载入传送机上至预定高度且接着由传送机连续地传送。当传送土壤时，必须对土壤进行以上所述的操作SlO到S30。S卩，能够自土壤除去无机物质，必须将电子束施用于所述土壤，以及应当将拮抗性的根际细菌提供至所述灭菌后的土壤。此外，为了传送固定量的土壤，连续将预定量的土壤撒在传送机上以达预定高度。可以参照图2描述根据本发明的示例性实施方式的用于通过利用电子束对种植高丽参的土壤进行灭菌的系统的结构和操作。图2是根据本发明的示例性实施方式的用于通过利用电子束对种植高丽参的土壤进行灭菌的方法的示意图。参照图2，根据本实施方式的方法包括主传送机10、土壤供应器4和无机物质除去器6，主传送机10以预定的速度传送土壤，土壤供应器4将预定量的土壤装入主传送机10上至预定高度，无机物质除去器6自土壤除去无机物质。此外，该方法包括电子束辐照器1和拮抗性的根际细菌供应器9，电子束辐照器1将电子束2施用于正由主传送机10传送的土壤并自所述土壤消除真菌，拮抗性的根际细菌供应器9向灭菌后的土壤提供微生物。可以从未种植过人参的第一次栽植的田地或者从已种植过人参的连续栽植的田地获得本发明中使用的土壤。当从曾经种植过人参的连续栽植的田地获得土壤时，必须对其进行灭菌，接着可以在在同一田地中引入灭菌后的土壤栽植人参。因此，可能在连续栽植的田地中连续地种植人参，这在之前是不可能的。考虑到人参根的长度，必须将根据本发明灭菌的土壤均勻地撒在人参地中的参床上并撒至大约30cm到50cm的高度。根据本实施方式的方法将主传送机10用作连续供应预定量土壤的单元。即，在通过土壤供应器4中的筛选器5筛选之后，无机物质除去器6除去无机物质，比如！^和Al。 接着，已被除去无机物质的土壤被装载入主传送机10上并由主传送机10传送。当所述土壤正由主传送机10传送时，置于主传送机10上的电子束辐照器1将电子束2施用于土壤， 由此自土壤消灭有害真菌。当由电子束灭菌后的土壤通过拮抗性的根际细菌供应器9时， 对人参的生长有帮助的拮抗性的根际细菌被添加到土壤中。为了向土壤供应器4连续地供应土壤，应当在土壤供应器4前面安装填充有土壤的除盐容器12，如图3所示。此外，可以在除盐容器12上方安装喷洒装置14以喷洒水。由喷洒装置14喷洒的水能够使土壤中的盐溶解并将其通过排水管13排出。按照以上描述被除去盐的土壤将由土壤研磨机15制备以穿过筛选器来产生具有预定颗粒尺寸的预定量土壤，接着由土壤供应传送机10’传送至土壤供应器4。如以上所述，在本发明中，安装无机物质除去器6以在电子束施用于土壤之前自土壤移除无机物质，比如狗和Al。具体地，无机物质除去器6可以由电磁体制成以通过利用它们的磁力自土壤吸引并除去和Al。由电磁体制成的无机物质除去器6可以安装在土壤供应器4的两侧上。在土壤供应器4的上部，安装有形状类似丝网的筛选器5以筛选土壤。具体地，筛选器5可以自土壤消除外来物质并允许小于预定尺寸的粒子通过筛选器。在土壤供应器4 的下部，可以安装电动机7和开关阀8以控制装入主传送机10上的土壤的量。电动机7可以是无刷直流(DC)电动机，其不产生机械噪声或电噪声。电动机7必须根据主传送机10的预设速度来打开或关闭开关阀8，使得可以连续地将预定量的土壤装入主传送机10上至预定高度。一旦预定量土壤已由土壤供应器4装入传送机10上并至预定高度，土壤由主传送机10传送。当所述预定量土壤正由主传送机10传送时，由图2的电子束辐照器1对土壤进行灭菌。电子束辐照器1必须由安全护罩3遮盖。在此，安全护罩3的底部必须与主传送机10隔开预定缝隙，使得主传送机10上的土壤可以顺畅地传送，而不会被安全护罩3妨碍。安全护罩3被设计成保护工作人员以免受电子束2的可能的有害影响。当将电子束加速器1的电子束辐照器发射出的电子束2施用于正在由主传送机10 以预定速度传送的土壤时，可以杀死土壤中的有害真菌和细菌。根据本发明，我们可以利用具有大致0.4MeV到IOMeV的能级的电子束加速器产生至少10千戈瑞(kGy)的电子束辐照。为了增强电子束辐照的剂量，必须也增强电子束加速器的能级。因此，将电子束辐照的剂量保持在IOkGy到30kGy可以比较经济。由主传送机10传送的土壤深度可以根据电子束辐照器1的辐照能级变化。优选地，土壤的高度必须等于或小于5cm，因为当土壤高度大于5cm时，电子束2的能量必须大大增强。根据本发明，对人参生长有帮助的拮抗性的根际细菌应当添加到灭菌后的土壤中。为此，拮抗性的根际细菌供应器9可以布置在电子束辐照器1之后。参照图2和图4，拮抗性的根际细菌供应器9包括一个或多个拮抗性的根际细菌供应容器16、电动机V和开关阀8，。电动机V和开关阀8，置于拮抗性的根际细菌供应容器16下以向灭菌后的土壤供应预定量的微生物。电动机7’和开关阀8’可以与以上所述的土壤供应器4的电动机7和开关阀8相同。如以上所述，本发明中使用的拮抗性的根际细菌示例可以包括优势菌或阿赛荣菌或它们的混合物。此外，用作拮抗性的根际细菌的菌株的材料可以包括以下材料中的一种或多种材料的混合物木屑、米糠、芝麻渣、骨粉、鱼粉、麦麸、沸石、葡萄糖、CaO和Na2C03。拮抗性的根际细菌因其在土壤中的拮抗作用而可以防止病害并促进抗氧化。由于拮抗性的根际细菌具有优秀的拮抗作用，它们可以高度抵抗各种病原体。此外，拮抗性的根际细菌可以因其优越的功效而强烈抑制各种病害。即使当未暴露在充足的阳光下时，拮抗性的根际细菌可以向其自身提供光合作用以促进它们的生长。拮抗性的根际细菌可以在有害微生物上生存，且它们的分泌物用来使有用的微生物繁殖，所述有用微生物比如乳酸杆菌。因此，拮抗性的根际细菌对于人参的生长非常有帮助。已由拮抗性的根际细菌供应器9添加拮抗性的根际细菌的灭菌土壤由土壤传送器10”和导轨传送至所需位置，如图2和图5所示。以上已描述了将根据本发明的方法和系统应用于种植人参的土壤的实例。然而， 本发明不局限于此，可以对其进行各种修改而不脱离本发明的技术精神。即，根据本发明的方法和系统还可应用于种植其他作物的土壤，所述其他作物尤其是药用植物、耐寒植物以及比如为不能够在同一田地上连续种植的草莓和红辣椒的作物。随后我们说明电子束试验的示例。现在将描述本发明的实施方式。进行试验以确定导致根腐烂的毁灭柱孢(人参锈腐菌(C. destructans))是否可以通过利用根据本发明的电子束消灭。在这些试验中，将具有人参锈腐菌的土壤暴露在电子束下，接着分析其DNA以确定是否消灭人参锈腐菌。这里，以5kGy、10kGy、15kGy、20kGy和30kGy辐照土壤。此外，在针对电子束辐照的每一剂量改变土壤的高度(厚度)时观察变化以确定土壤的高度的影响。表1中示出了以上试验的结果。表1
权利要求
1.一种通过利用电子束对用于种植高丽参的土壤进行灭菌以消灭包含在用于种植高丽参的所述土壤中的真菌的方法，所述方法包括以预定速度传送装载在传送机上至预定高度的所述土壤，以及将电子束施加在用于种植高丽参的所述土壤上以消灭包含在用于种植高丽参的所述土壤中的所述真菌。
2.如权利要求1所述的方法，其中用于种植高丽参的所述土壤被暴露在所述电子束下之前，用于种植高丽参的所述土壤通过电磁体以自用于种植高丽参的所述土壤除去包括铁 Fe和铝Al的无机物质。
3.如权利要求1所述的方法，其中用于种植高丽参的所述土壤可以在传送带上装载至 5cm或低于5cm的高度，并接着暴露在至少IOkGy的电子束辐照下。
4.如权利要求1所述的方法，其中在通过电子束的辐照灭菌之后，将拮抗性的根际细菌提供至用于种植高丽参的所述土壤。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述拮抗性的根际细菌包括优势菌或阿赛荣菌或者它们的混合物，以及用作所述拮抗性的根际细菌的菌株的材料包括以下材料中的一种或多种材料的混合物木屑、米糠、芝麻渣、骨粉、鱼粉、麦麸、沸石、葡萄糖、CaO和Na2CO3。
6.一种通过利用电子束对用于种植高丽参的土壤灭菌的系统，所述系统包括土壤供应器，所述土壤供应器制备并筛选用于种植高丽参的所述土壤并以预定量将该土壤装载在传送机上；主传送机，所述主传送机以预定速度传送由所述土壤供应器提供的用于种植高丽参的所述土壤；以及电子束辐照器，所述电子束辐照器将电子束施用于正在由所述主传送机传送的用于种植高丽参的所述土壤，以消灭包含在用于种植高丽参的所述土壤中的有害真菌。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述土壤供应器包括电磁体，所述电磁体从用于种植高丽参的所述土壤中除去无机物质。
8.如权利要求6所述的系统，所述系统还包括拮抗性的根际细菌供应器，所述拮抗性的根际细菌供应器置于所述主传送机的在所述电子束辐照器之后的端部处并将拮抗性的根际细菌添加至被所述电子束灭菌过的用于种植高丽参的所述土壤中。
9.如权利要求6所述的系统，所述系统还包括除盐容器，所述除盐容器置于所述土壤供应器之前，所述除盐容器除去用于种植高丽参的所述土壤中的盐，并且所述除盐容器在其下部具有排水管；以及喷洒装置，所述喷洒装置置于所述除盐容器的上方并将水喷洒在用于种植高丽参的所述土壤上。
10.一种利用由电子束灭菌过的土壤栽植高丽参的系统，所述系统包括传送机，所述传送机位于主传送机的端部处；人参地模块，所述人参地模块被填充用于种植高丽参的所述灭菌过的土壤且接着在所述传送机上被传送至导轨；太阳能电池板；以及导轨，在所述导轨上，人参地模块从所述传送机的端部滑动到太阳能电池场地中的太阳能电池板或人参地中的遮光位置。
11.如权利要求10所述的系统，其中考虑到太阳能电池场地中的太阳能电池板或人参地中的所述遮光位置的地理条件，多个所述人参地模块被通过夹式连接管和架子以直线形式或多层形式组装。
12.如权利要求10所述的系统，其中具有小孔的管子安装在所述人参地模块的内部以向填充的用于种植人参的土壤供水或营养物。
13.如权利要求10所述的系统，其中在所述人参地模块中安装有温度和湿度传感器。
14.如权利要求10所述的系统，其中蓝色和红色LED安装在所述人参地模块上方以在阴天或雨季中支持人参的光合作用。
15.如权利要求10所述的系统，其中所述人参地模块安装在太阳能电池场地中的太阳能电池板之间或者人参地中的所述遮光位置中，且所述系统还包括风扇以优化用于人参生长和发育的温度和湿度。
全文摘要
本发明涉及高丽参种植土壤灭菌方法和系统及高丽参种植系统，具体地涉及通过利用电子束对种植高丽参的土壤进行灭菌的方法和系统，电子束消灭对人参的生长和发育有害的真菌，本发明还涉及一种包括以下的系统传送机，所述传送机传送种植高丽参的土壤；土壤供应器，所述土壤供应器将预定量土壤装载在所述传送机上并至预定高度；电子束辐照器，所述电子束辐照器将电子束施用于正在由所述传送机传送的用于种植高丽参的所述土壤，以消灭用于种植高丽参的所述土壤中包括的有害真菌；拮抗性的根际细菌供应器，所述拮抗性的根际细菌供应器将拮抗性的根际细菌添加到灭菌后的土壤中。
文档编号A01G1/00GK102552955SQ20111041564
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者姜敏泳, 慎镛石, 沈弦载 申请人:人蔘生物融合株式会社