一种杀灭土壤中细菌的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种杀灭土壤中细菌的方法及装置。本发明涉及一种杀灭土壤中细菌的方法，其中用微波辐射含有细菌的土壤，微波频率范围在2000±100MHz。本发明还涉及一种微波灭菌装置，包括：输送装置、输送隧道以及微波发生器；其中输送装置穿过输送隧道，微波发生器设置在输送隧道内；微波发生器为微波频率范围在2000±100MHz的微波发生器。本方法避免了使用化学农药防治病害所造成的化学农药在土壤中的残留及植物体内的残留等问题。
【专利说明】
一种杀灭土壤中细菌的方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及农业杀菌领域，具体而言，涉及一种杀灭土壤中细菌的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 烟草青枯病是热带、亚热带地区烟草的主要病害之一，目前在中国长江流域及其 以南烟区普遍发生，其中以广东、福建、湖南、江西、广西东部、安徽南部、四川及贵州局部烟 区为害严重，个别年份常常暴发流行，造成毁灭性损失。近几年来，该病的发病和为害范围 有向北方烟区扩展的趋势，在山东、河南、陕西及辽宁等省都有发生，局部地区为害较重。目 前该病造成的损失已居各类病害的第4位。
[0003] 烟草青枯病典型症状是叶片枯萎。初发病时，病株多向一侧枯萎，拔出后可见发病 的一侧支根变黑腐烂，末显症的一例根系大部分正常。有的先在叶片支脉间局部叶肉产生 病变，茎上出现长形黑色条斑，有的条斑扩展到病株顶部或枯萎的叶柄上。发病中期全部叶 片萎蔫，条斑表皮变黑腐烂，根部也变黑腐烂，横剖病茎用力挤压切口，从导管溢出黄白色 菌脓，病株茎和叶脉导管变黑。后病菌侵入髓部，茎髓部呈蜂窝状或全部腐烂形成空腔，仅 留木质部。烟草青枯病是为害烟草最重要的一种细菌病害，对烟草业带来了巨大的经济损 失。
[0004] 病菌主要在土壤中、遗落在土壤中的病残体上及生长着的寄主体内及根际越冬。 种子一般不带菌。主要初侵染来源是土壤、病残组织和肥料中的病原菌。病原菌借排灌水、 流水、带菌肥料、病苗或附在幼苗上的病土，以及人畜和生产工具带菌传播。病田流水是病 害再侵染和传播的最重要方式。
[0005] 青枯病发生的主要因素包括:土壤、气候、肥料与施肥措施、水利条件和抗旱抗涝 措施等环境条件;烟田病原累积量;烟草品种的抗病性;烟株生长发育状况和根系发达程 度;烟田施肥水平和肥料类型;病害发现和防治时机。
[0006] 上述因素相互影响，相互作用。总的来看，病原基数大、土质不良和品种抗病性差 是导致青枯病大面积发生病的根本原因，气候变化是造成病害流行的客观原因，人为重视 不够和技术措施不到位是导致病害流行的主观原因。土壤传染、前期侵染、雨后集中发病是 青枯病发生的典型方式。有的烟区出现大面积死烟，就是由于前期青枯病的侵染，加上雨后 的蒸腾作用导致的。该菌在不同土壤中存活时间差异很大，有的很短，有的长达25年。
[0007] 青枯病菌主要在土壤中及遗落在土壤中的病残体上越冬。因此，对土壤中的青枯 病菌进行杀灭具有重要意义。
[0008] 目前，对土壤中青枯病菌的灭菌方法主要是农药或杀菌剂。农药或杀菌剂的施用 往往会造成土壤和环境的污染。因此，如果能够采用物理方式对土壤中青枯病菌进行杀灭， 对于保护环境具有重要意义。
[0009] 微波是频率从300MHz~300GHz的电磁波。微波杀菌是微波热效应和生物效应共同 作用的结果。微波对细菌膜断面的电位分布影响细胞膜周围电子和离子浓度，从而改变细 胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，生长发育受阻碍死亡。从生化角 度来看，细菌正常生长和繁殖的核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)是由若干氢键紧密连接而 成的卷曲大分子，微波导致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因或染色体畸变，甚至 断裂。微波杀菌正是利用电磁场效应和生物效应起到对微生物的杀灭作用。
[0010]微波杀菌主要是用于食品，对于土壤杀菌目前研究很少。
[0011] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0012] 本发明的第一目的在于提供一种杀灭土壤中细菌的方法，其中用微波辐射含有细 菌的土壤，微波频率范围在2000 ± IOOMHz。
[0013] 本发明的第二目的在于提供一种微波灭菌装置，包括:输送装置、输送隧道以及微 波发生器;其中输送装置穿过输送隧道，微波发生器设置在所述输送隧道内；微波发生器为 微波频率范围在2000 ± I OOMHz的微波发生器。
[0014] 本方法避免了使用化学农药防治病害所造成的化学农药在土壤中的残留及植物 体内的残留等问题，有利于提高农产品的品质及人的生活品质，同时还减少了农药对生态 环境的破坏，对鱼、鸟等有益生物以保护作用。
【具体实施方式】
[0015] 本发明涉及一种杀菌方法，尤其是杀灭土壤中细菌的方法，特别是杀灭土壤中灭 烟草青枯病病原菌(Pseudomnas solanacrum(E.F.Smith)Smith)的方法。
[0016] 尤其是，本发明涉及一种微波杀灭烟草青枯病病原菌(Pseudomnas solanacrum (E.F. Smith)Smith)的方法。
[0017] 本发明的方法包括:用微波辐射含有细菌的土壤。
[0018] 微波频率可以在890~22250MHz之间，优选890~2500MHz。
[0019] 微波频率选自：890~940MHz(L段）；2000±100MHz;2400~2500MHz(S段）；5725~ 5875MHz(C段）；22000~22250MHz(K段）。
[0020]优选地，微波频率为 915MHz、1500MHz、2000MHz 或 2450MHz、
[0021] 优选地，微波频率范围在2000 ± 100MHz，优选2000 ± 50MHz，更优选2000 ± 20MHz， 进一步优选2000 ± IOMHz，最优选2000MHz。
[0022] 优选地，细菌为烟草青枯病病原菌。
[0023] 优选地，从土壤的三个方向同时照射土壤。优选地，从土壤的上方、左、右三个方向 同时照射土壤。也就是说，从土壤的上方、两侧三个方向同时照射土壤。
[0024] 土壤的两侧均设置微波发生器，两侧的微波发生器配缝隙天线。两侧的微波发生 器从左右两侧照射土壤。两侧的缝隙天线相互对应。例如，两侧的缝隙天线间距为30cm。两 侧的微波发生器功率可以独立地为500~20000瓦，优选1000~10000瓦，更优选1000~5000 瓦，例如1500瓦，2000瓦，3000瓦。
[0025] 土壤的上方设置微波发生器，土壤的上方的微波发生器配喇叭天线。土壤的上方 的微波发生器从上向下照射土壤。例如，微波发生器为磁控管微波发生器。上方的微波发生 器功率可以为500~20000瓦，优选1000~10000瓦，更优选1000~5000瓦，例如1500瓦，2000 瓦，3000瓦。
[0026] 福射强度可以为3~15升/千瓦，或5~13升/千瓦，或6~10升/千瓦，例如7.78升/ 千瓦。
[0027] 土壤可以含有水分。土壤含水量按重量计为10~35%，优选15~30%，更优选20~ 30%，例如 25 %。
[0028] 本发明另一方面涉及微波灭菌装置。
[0029] 在一种实施方式中，本发明的微波灭菌装置包括:输送装置、输送隧道以及微波发 生器;其中输送装置穿过输送隧道，微波发生器设置在所述输送隧道内；微波发生器为微波 频率范围在2000 ± IOOMHz的微波发生器。
[0030] 优选地，所述微波发生器包括：
[0031] 第一微波发生器；
[0032] 第二微波发生器;其中第一微波发生器和第二微波发生器设置在所述输送隧道两 侧，均配缝隙天线，所述隙天线沿输送隧道轴向延伸；以及
[0033]第三微波发生器设置在所述输送隧道上部，配喇叭天线。
[0034] 在一种实施方式中，本发明的微波灭菌装置包括:输送装置、输送隧道以及多个微 波发生器;其中输送装置穿过输送隧道，多个微波发生器设置在所述输送隧道内；多个微波 发生器包括:第一微波发生器、第二微波发生器以及第三微波发生器，其中第一微波发生 器、第二微波发生器以及第三微波发生器各自独立地为微波频率范围在2000 ± IOOMHz的微 波发生器。
[0035] 优选地，第一微波发生器、第二微波发生器设置在所述输送隧道两侧，配缝隙天 线，所述隙天线沿输送隧道轴向延伸；以及
[0036]所述第三微波发生器设置在所述输送隧道上部，配喇叭天线。
[0037]在一种实施方式中，本发明的微波灭菌装置包括:输送装置、输送隧道以及多个微 波发生器;其中输送装置穿过输送隧道，多个微波发生器包括：
[0038]第一微波发生器；
[0039 ]第二微波发生器;其中第一微波发生器、第二微波发生器设置在输送隧道两侧，均 配缝隙天线，隙天线沿输送隧道轴向延伸；以及
[0040] 第三微波发生器，设置在输送隧道上部，配喇叭天线。
[0041] 第一微波发生器、第二微波发生器以及第三微波发生器的频率、功率、设置等如上 所述。例如，第一微波发生器、第二微波发生器以及第三微波发生器各自独立地为微波频率 范围在2000 ± IOOMHz，优选2000 ± 50MHz，更优选2000 ± 20MHz，进一步优选2000 ± IOMHz，最 优选2000MHz的微波发生器。
[0042]两侧的第一微波发生器、第二微波发生器的缝隙天线相互对应。
[0043]输送装置可以是带式输送机。
[0044]杀菌时，将物料(例如土壤)通过输送装置输送到输送隧道，用微波进行杀菌。
[0045]本发明是一种采用物理的技术杀灭土壤中的烟草青枯病病原菌，本方法避免了使 用化学农药防治病害所造成的化学农药在土壤中的残留及植物体内的残留等问题，有利于 提高农产品的品质及人的生活品质，同时还减少了农药对生态环境的破坏，对鱼、鸟等有益 生物以保护作用。
[0046]本发明针对化学农药在农业生产过程中大量或不当使用造成的农药残留和破坏 环境等问题，发明人通过试验研究，在无人工合成化学成份的添加情况下，分别采用 915MHz、1500MHz、2000MHz、2450MHz频率的微波束，照射强度7.78升/千瓦，照射时间60、120 秒，从土壤的上、左、右三个方向同时照射土壤中的病原菌，处理后比较土壤中烟草青枯病 病原菌的存活量，明确不同频率的微波对烟草青枯病病原菌的灭菌效果，从而实现纯物理 的绿色灭菌技术。
[0047] 本发明采用左右相向两磁控管单只功率1500瓦(两两对应)配缝隙天线，两缝隙天 线间距30cm，缝隙天线辐射微波束，从左右两侧照射土壤，同时上部的一个磁控管（功率 1500瓦)配喇叭天线，发射微波束从上向下照射土壤。此上、左、右三只磁控管为一组，此一 组灭菌范围为长50cm、宽35cm、厚20cm的带菌土壤。照射时间为60、120秒。通过微波辐射的 土壤，其烟草青枯病病原菌的含量明显下降，尚存的病菌已不能造成实现危害。
[0048]实验表明在相同辐射时间和辐射强度的情况下，微波频率2000MHz对烟苗青枯病 病原菌的杀灭效果比常规民用915MHz和2450MHz更明显。
[0049] 在一种优选的实施方式中，在土壤中加入苦参粉，然后再用微波辐射。发明人出人 意料地发现，在土壤中加入苦参粉，能够显著提高微波辐射灭菌效果。如果仅在在土壤中加 入苦参粉，则灭菌效果不明显，灭菌效果可以忽略。优选地，苦参粉是经浸泡处理过的苦参 粉。苦参粉加入量为按重量计〇. 05%~0.5 %，优选0.1 %~0.4%，最优选0.2%~0.3 %。优 选地，在土壤中加入0.2 %~0.3 %的苦参粉(干基），能显著提高微波的灭菌作用。
[0050] 优选地，本发明中的土壤为用于育苗的营养土 (为育苗专门配制的培养基质土）。
[0051] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会 理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体 条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为 可以通过市购买获得的常规产品。
[0052] 实施例
[0053] 材料
[0054] 土壤为用于育苗的营养土 (为育苗专门配制的培养基质土）。
[0055] 苦参粉的前处理方法:苦参粉碎至20目，过筛。按固：液= 1:3浸泡12小时后即可混 入营养土，比例为苦参粉(按干粉计)2-3:1000 (营养土）。
[0056]微波装置设置
[0057] 采用左右相向两磁控管单只功率1500瓦(两两对应)配缝隙天线，两缝隙天线间距 30cm，缝隙天线辐射微波束，从左右两侧照射土壤;同时上部的一个磁控管(功率1500瓦)配 喇叭天线，发射微波束从上向下照射土壤;辐射强度7.78升/千瓦。此上、左、右三只磁控管 为一组，此一组灭菌范围为长50cm、宽35cm、厚20cm的带菌土壤。
[0058] 实施例1
[0059] 采用915MHz微波装置，对烟苗培养土 50cm(长）X35cm(宽）X20cm(厚）的土壤样进 行灭菌处理。处理前土壤青枯病病菌数量为6.15 X 106cfu/g，微波辐射60秒后，取土样检测 青枯病病菌数减少到3.81 X 106cfu/g。经微波辐射处理的土壤样和未经微波辐射处理的土 壤样，烟草苗栽培试验40天、60天的调查结果为:经微波处理土壤样栽培的烟苗青枯病病情 指数分别为4.18和16.37;未经微波处理的土壤样栽培的烟苗青枯病病情指数分别为17.63 和24.52 (对照）。
[0060] 实施例2
[00611 采用1500MHz微波装置，对烟苗培养土50cm(长）X 35cm(宽）X 20cm(厚）的土壤样 进行灭菌处理。处理前土壤青枯病病菌数量为6.15 X 106cfu/g，微波辐射60秒后，取土样检 测青枯病病菌数减少到2.67 X 106cfu/g。经微波辐射处理的土壤样和未经微波辐射处理的 土壤样，烟草苗栽培试验40天、60天的调查结果为:经微波处理土壤样栽培的烟苗青枯病病 情指数分别为3.26和10.31;未经微波处理的土壤样栽培的烟苗青枯病病情指数分别为 14.23 和 26.81(对照）。
[0062] 实施例3
[0063] 采用2000MHz微波装置，对烟苗培养土50cm(长）X 35cm(宽）X 20cm(厚）的土壤样 进行灭菌处理。处理前土壤青枯病病菌数量为6.15 X 106cfu/g，微波辐射60秒后，取土样检 测青枯病病菌数减少到2.16 X 106cfu/g。经微波辐射处理的土壤样和未经微波辐射处理的 土壤样，烟草苗栽培试验40天、60天的调查结果为:经微波处理土壤样栽培的烟苗青枯病病 情指数分别为2.53和7.23;未经微波处理的土壤样栽培的烟苗青枯病病情指数分别为 13.34 和 27.92(对照）。
[0064] 实施例4
[0065] 采用2450MHz微波装置，对烟苗培养土50cm(长）X 35cm(宽）X 20cm(厚）的土壤样 进行灭菌处理。处理前土壤青枯病病菌数量为7.53 X 106cfu/g，微波辐射60秒后，取土样检 测青枯病病菌数减少到2.96 X 106cfu/g。经微波辐射处理的土壤样和未经微波辐射处理的 土壤样，用的烟草苗栽培试验40天、60天的调查结果为:经微波处理土壤样栽培的烟苗青枯 病病情指数分别为3.75和9.27;未经微波处理的土壤样栽培的烟苗青枯病病情指数分别为 27.44和34.72。
[0066] 实施例5
[0067] 采用915MHz微波装置，对烟苗培养土50cm(长）X 35cm(宽）X 20cm(厚）的土壤样进 行灭菌处理。处理前土壤青枯病病菌数量为7.53 X 106cfu/g，微波辐射120秒后，取土样检 测青枯病病菌数减少到3.04 X 106cfu/g。经微波辐射处理的土壤样和未经微波辐射处理的 土壤样，烟草苗栽培试验40天、60天的调查结果为:经微波处理土壤样栽培的烟苗青枯病病 情指数分别为4.15和10.53 ;未经微波处理的土壤样栽培的烟苗青枯病病情指数分别为 22.47 和 29.61(对照）。
[0068] 实施例6
[0069] 采用1500MHz微波装置，对烟苗培养土50cm(长）X 35cm(宽）X 20cm(厚）的土壤样 进行灭菌处理。处理前土壤青枯病病菌数量为7.53 X 106cfu/g，微波辐射120秒后，取土样 检测青枯病病菌数减少到3.75 X 106cfu/g。经微波辐射处理的土壤样和未经微波辐射处理 的土壤样，烟草苗栽培试验40天、60天的调查结果为:经微波处理土壤样栽培的烟苗青枯病 病情指数分别为1.38和7.21;未经微波处理的土壤样栽培的烟苗青枯病病情指数分别为 17.35 和 32.62(对照）。
[0070] 实施例7
[0071] 采用2000MHz微波装置，对烟苗培养土50cm(长）X 35cm(宽）X 20cm(厚）的土壤样 进行灭菌处理。处理前土壤青枯病病菌数量为7.53 X 106cfu/g，微波辐射120秒后，取土样 检测青枯病病菌数减少到1.83 X 106cfu/g。经微波辐射处理的土壤样和未经微波辐射处理 的土壤样，烟草苗栽培试验45天、60天的调查结果为:经微波处理土壤样栽培的烟苗青枯病 病情指数分别为1.98和5.73 ;未经微波处理的土壤样栽培的烟苗青枯病病情指数分别为 14.35和27.42。
[0072] 实施例8
[0073] 采用2450MHz微波装置，对烟苗培养土50cm(长）X 35cm(宽）X 20cm(厚）的土壤样 进行灭菌处理。处理前土壤青枯病病菌数量为7.53 X 106cfu/g，微波辐射120秒后，取土样 检测青枯病病菌数减少到3.03 X 106cfu/g。经微波辐射处理的土壤样和未经微波辐射处理 的土壤样，烟草苗栽培试验40天、60天的调查结果为:经微波处理土壤样栽培的烟苗青枯病 病情指数分别为3.38和9.27 ;未经微波处理的土壤样栽培的烟苗青枯病病情指数分别为 16.53 和 31.62(对照）。
[0074] 实施例9
[0075] 采用2000MHz微波装置，对烟苗培养土50cm(长）X 35cm(宽）X 20cm(厚）的土壤样 进行灭菌处理。在处理前的土壤中加入经浸泡处理过的苦参粉（按苦参（干基）：土2:1000 计），处理前土壤青枯病病菌数量为7.53 X 106cfu/g，微波辐射60秒后，取土样检测青枯病 病菌数减少到1.56 X 106cfu/g。经微波辐射处理的土壤样和未经微波辐射处理的土壤样， 烟草苗栽培试验40天、60天的调查结果为:经微波处理土壤样栽培的烟苗青枯病病情指数 分别为1.67和10.04;未经微波处理的土壤样栽培的烟苗青枯病病情指数分别为21.24和 32.42 (对照）。
[0076] 实施例10
[0077] 取烟苗培养土50cm(长）X35cm(宽）X20cm(厚）的土壤样进行苦参灭菌处理。在土 壤中加入经浸泡处理过的苦参粉(按苦参(干基）：土2:1000计)混匀，处理前土壤青枯病病 菌数量为7.53 X IO6CfVg，12小时后取土样检测青枯病病菌数为6.86 X 106cfu/g。经苦参处 理的土壤样和未经苦参处理的土壤样，烟草苗栽培试验40天、60天的调查结果为:经苦参处 理土壤样栽培的烟苗青枯病病情指数分别为18.37和29.64;未经苦参处理的土壤样栽培的 烟苗青枯病病情指数分别为20.72和31.55(对照）。灭菌效果差异不明显。
[0078] 防效
[0079]防效通过下式计算：
[0080]防效=(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数X 1〇〇%。
[0081 ]各实施例的防效计算结果列于表1中。
[0082]表 1
[0084] 实验表明在相同辐射时间和辐射强度的情况下，微波频率2000MHz对烟苗青枯病 病原菌的杀灭效果比常规民用915MHz和2450MHz更明显。
[0085] 尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的 精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中 包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
【主权项】
1. 一种杀灭土壤中细菌的方法，其特征在于，用微波辐射含有细菌的土壤，微波频率范 围在 2000 ± IOOMHz。2. 根据权利要求1所述的杀灭土壤中细菌的方法，其特征在于，所述微波频率范围在 2000±50MHz。3. 根据权利要求1所述的杀灭土壤中细菌的方法，其特征在于，所述微波频率为 2000MHz〇4. 根据权利要求1所述的杀灭土壤中细菌的方法，其特征在于，所述细菌为烟草青枯病 病原菌。5. 根据权利要求1所述的杀灭土壤中细菌的方法，其特征在于，从所述土壤的上方、两 侧三个方向照射土壤。6. 根据权利要求5所述的杀灭土壤中细菌的方法，其特征在于， 所述土壤的两侧均设置微波发生器，配缝隙天线，从两侧照射所述土壤； 所述土壤的上方设置有微波发生器，配喇叭天线，从上向下照射土壤。7. 根据权利要求1所述的杀灭土壤中细菌的方法，其特征在于，所述土壤含水量按重量 计为10~35%。8. 根据权利要求1至7任一项所述的杀灭土壤中细菌的方法，其特征在于，所述土壤中 加入有苦参粉。9. 一种微波灭菌装置，其特征在于，包括:输送装置、输送隧道以及微波发生器;其中所 述输送装置穿过输送隧道，所述微波发生器设置在所述输送隧道内；所述微波发生器为微 波频率范围在2000 ± IOOMHz的微波发生器。10. 根据权利要求9所述的微波灭菌装置，其特征在于，所述微波发生器包括： 第一微波发生器； 第二微波发生器;其中所述第一微波发生器和所述第二微波发生器设置在所述输送隧 道两侧，均配缝隙天线，所述隙天线沿输送隧道轴向延伸；以及 第三微波发生器设置在所述输送隧道上部，配喇叭天线。
【文档编号】A01M17/00GK105941382SQ201610442862
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】李家瑞, 杨群辉, 尚慧, 马云萍, 杨佩文, 肖志新, 胡志明
【申请人】云南省农业科学院农业环境资源研究所