1、序言
本課題屬于用物理方式進行土壤農作物病蟲控制的現代有機農業耕種研究體系。從耕種前的土壤預處理開始，在整個耕種過程中杜絕使用農藥，從源頭控制食品安全，為現代有機農業生產提供技術支持。微波技術在農業領域的應用在世界范圍內尚處于概念和實驗室階段，由于農業產業的特殊性，農用微波設備及其配套工藝的研究目前是空白。
微波土壤處理可以和臭氧處理、微波吸收劑處理、EM菌處理結合使用，充分發揮不同處理技術的優點，達到優勢互補的目的。微波處理前用微波吸收劑處理，增強土壤對微波的吸收能力，微波處理后用臭氧處理，強化微波處理效果，播種或者栽植后用EM菌處理，恢復健康土壤的有益微生物區系，從而促進植株生長，提高產量和效益，達到增產增收的目的。
2、系統構成
系統組成：微波電源、磁控管、電磁鐵、激勵腔、環流器、水負載、反射檢測器、駐波調配器、喇叭輻射天線、微波抗流器、移動車、牽引機
3、裝置主要技術參數
微波頻率：915MHz
微波功率：3～20KW
傳輸形式：BJ-9
微波泄漏量： 小于1mw/cm2
車體長：220cm，含扶手車體長370cm。
車體寬：70cm，含輻射器寬120cm。
輻射器：73cm×73cm。
喇叭天線：31cm×31cm。
行走輪間距：93cm。
車體高：100cm。
4、微波處理法及微波土壤處理裝置的主要特點
4.1 土壤微波處理法采用先消毒土壤，再使用EM菌等恢復土壤生物區系的方法，將土壤盡可能地恢復到健康狀態，使作物在健康的土壤條件下生長，從而盡可能減少土壤污染所帶來的負面效應，在現有條件下盡可能達到無公害生產的目的，從而提高食品安全。
4.2 環境友好，無殘留：采用物理方式殺蟲，通過微波的熱效應和生物效應達到殺滅病蟲害的目的，能量中止，微波消失，沒有任何殘留。
4.3 一機多用：微波加熱土壤的過程中，對土壤生物沒有選擇性，對所有土壤生物都發生作用，因此可以達到一次處理，殺滅多種病蟲害的目的。農田和大棚蔬菜常常是多種病蟲害混合發生，農藥的選擇性往往會加重農藥的使用量，且為提高效率，農民往往采取多種農藥混配使用，混配不當發生降低效果的情況時有發生，甚至發生藥害。不僅增加了環境污染，提高了植物組織中的農藥殘留，對環境負面影響更大。采用微波機器一次就可殺滅多種有害生物，有助于提高生產效率。
4.4 微波殺蟲機采用喇叭天線定向輻射，保證能量集中輻照土壤，提高效率。喇叭天線開口處采用扼流槽防治微波泄漏，保證操作安全。
4.5 微波輻射器后方安裝有紅外測溫裝置，可以在線檢測土壤溫度，以土壤溫度來控制處理時間，從而在土壤狀況多變的條件下保證處理效果。
4.6 微波輸出功率可調，可以根據需要調節輸出功率大小，適應不同的需要。
4.7 控制面板安裝有各種控制按鈕和顯示儀表，包括電源開、關，微波開、關，緊急按鈕，磁場電流表、陽極電流表、陽極電壓表、燈絲電流表等，控制并實時監測線路和微波輸出狀態，保證機器的正常工作和安全操作。
4.8 微波輻射器側緣安裝有防傾斜裝置，一旦輻射器傾斜超過一定程度則自動切斷電源，防止微波泄漏，有利于操作人員的安全。
4.9 微波輻射器底部安裝有聚四氟乙烯板，可以防止微波加熱產生的水蒸汽以及其它汽體進入輻射器和波導管，從而影響微波傳輸并造成腐蝕作用。
4.10 微波輻射器后緣安裝有保溫拖帶，有利于保持土壤表層溫度，防止土壤表層溫度降低過快從而提高加熱效果。
4.11 微波磁控管與輻射器之間的波導管上安裝有微波調諧器，可以根據土壤介電常數的變化進行調節，從而控制土壤反射功率的大小，避免反射微波對磁控管造成干擾。
5、微波處理對根結線蟲的影響
根結線蟲是我國農業生產，尤其是保護地蔬菜生產的大病害，尤其是連作作物，造成的損失也是巨大的。由于根結線蟲發生于地下，日常管理難于發現，植物地上表現出受害癥狀時再防治則為時已晚，且可以隨著灌溉水進行傳播，因此一旦發生則難于。對線蟲防治比較常用的方法是在種植之前進行土壤處理，降低土壤中的病原基數，從而可以減輕病害的發生。微波處理、臭氧處理以及微波吸收劑的處理就是為了降低土壤中的線蟲基數，從而達到降低根結線蟲發生的目的。EM菌則是在苗木栽植后隨灌溉水施入土壤，通過改變根系生長環境從而達到降低根結線蟲發生的目的。各處理因素對蔬菜根結線蟲的作用分析如下。
根結線蟲的各個蟲態富含水分以及蛋白質、脂肪等極性分子，對微波具有良好的吸收效果。微波輻照土壤時，通過選擇性加熱極性分子從而對根結線蟲造成熱傷害以及通過“生物效應”造成各種傷害，影響根結線蟲的正常生長發育，從而減輕對植物根系的侵染，達到防治的目的。微波處理對大田甜瓜以及盆栽黃瓜的作用總結如下。
5.1大田微波處理對根結線蟲的影響
田間試驗微波處理為0 s、30 s和60 s三個水平，甜瓜根結數檢查結果經SPSS 13.0統計分析，結果如圖4.1所示。和對照相比，微波處理30 s和60 s均有減少大田甜瓜根結數的趨勢，可以減輕根結線蟲對甜瓜的為害，處理60 s和對照之間差異顯著(p < 0.05)，但微波處理30 s與對照之間差異未達顯著水平。微波處理30 s和處理60 s之間，隨著處理時間的延長，根節數有減少的趨勢，但差異未達到顯著水平(p > 0.05)。
圖5.1 微波處理對大田甜瓜根節數的影響 圖5.2 微波處理對大田甜瓜根結指數的影響
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.
大田微波處理對根結指數的影響與對根結數的影響一致(如圖4.2所示)，微波處理強度的增加具有減少根結指數的趨勢，處理60 s與對照之間差異顯著(p < 0.05)。處理30 s與處理60 s之間在p > 0.05水平差異不顯著，但是在p = 0.1水平差異顯著。處理30 s與對照之間即使在p = 0.1水平差異也不顯著。
5.2微波處理對盆栽黃瓜根結線蟲的影響
處理9# 處理4#
盆栽試驗微波處理時間分別為0 s、10 s和15 s，試驗材料為黃瓜，根結數統計分析結果和大田試驗相似(如圖5.5所示)：
圖5.5 微波處理對盆栽黃瓜根結線蟲數的影響 圖5.6 微波處理對盆栽黃瓜根結指數的影響
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.
與對照相比，微波處理能夠顯著減少黃瓜的根節數，差異達到極顯著水平(p < 0.01)，但是微波處理10 s和15 s兩個水平之間差異不顯著(p > 0.05)。
微波處理對盆栽黃瓜根結指數的影響與對根結數的影響具有相同的趨勢(如圖4.4所示)，增加微波處理時間具有減少根結指數的趨勢，無論微波處理10 s還是處理15 s，和對照相比均有顯著差異(p < 0.05)，但是處理10 s和15 s這兩個處理之間差異不顯著(p > 0.05)。.
6、微波處理對甜瓜單瓜重的影響
實驗所用甜瓜品種為“紅妃”(江淮園藝研究所生產，白皮早熟品種)，采用大壟雙行栽培模式，壟間距為70cm，行距為50cm，株距為40cm，吊蔓栽培。2006年8月18日營養缽育苗，9月3日移栽，10月31日收獲。實驗甜瓜在收獲時用精度為0.01g的電子稱測量單瓜重，然后統計分析不同處理對單瓜重的影響，結果如下表和下圖所示：
由上表和圖可以看出，大田微波處理30s會減少甜瓜單瓜重，與未處理對照和處理60s相比，差異達到極顯著水平(P<0.01)，這可能是大田短時間微波處理雖能部分降低根節線蟲的數量，但也同時促進了一些有害因子，因此導致甜瓜單瓜重的降低。也許是別的未知因素，有必要進一步進行實驗研究。
7、微波處理對甜瓜糖度的影響
和未處理相比，增加微波處理強度有增加甜瓜糖度的趨勢，但是不同處理水平之間在P=0.05水平差異不顯著。
8、微波處理對甜瓜硬度的影響
和對照相比，土壤經微波處理后有降低甜瓜硬度的趨勢，但不同的處理水平之間差異不顯著。
9、微波處理對甜瓜果型指數的影響
果型指數指的是甜瓜的縱徑與橫徑的比值，反應甜瓜的果型變化。
由上表和上圖所示，增加微波處理強度對甜瓜果型指數有增加的趨勢，也就是果型有變長的趨勢。和對照相比，處理60s能夠顯著增加果型指數(P=0.06)。處理30s和對照與處理60s之間差異不顯著。
10、微波處理對甜瓜株高的影響
微波處理對甜瓜株高具有促進作用，隨著微波處理強度的增加，株高有增加趨勢，但是不同處理之間差異不顯著。
11、微波處理對土壤有機質的影響
11.1 微波處理對0-5cm土壤有機質含量影響
微波處理對0-5cm土壤有機質有顯著影響。和對照相比，處理30s能顯著增加土壤有機質含量，差異達到極顯著水平(P=0.01)，繼續增大微波處理強度則土壤有機質含量反而下降，處理30s和處理60s之間差異也達到極顯著水平，但處理60s與未處理之間未達到顯著水平。
11.2 微波處理的5-10cm 土壤有機質含量影響
微波處理對5-10cm土壤有機質沒有顯著影響。從上圖可以看出，不同處理水平之間土壤有機質含量幾乎都在一個水平，沒有顯著性差異。
11.3 微波處理的10-15cm 土壤有機質含量影響
微波處理對10-15cm土壤有機質含量沒有顯著影響，不同處理水平之間沒有達到顯著水平。
12、微波處理對土壤pH值的影響
12.1 微波處理對0-5cm土壤pH的影響
微波處理對0-5cm土壤pH值具有顯著影響，和對照與處理60s相比，處理30s可以顯著降低表層土壤的pH，差異達到顯著水平(P=0.05)。
微波處理對5-15cm土壤pH的影響
微波處理對10-15cm土壤pH值的影響與對表層土壤pH值的處理效果類似，處理30s明顯比對照和處理60s降低10-15cm土壤pH值(P=0.05)，但處理60s和對照之間差異不顯著。
13、結束語
微波土壤處理裝置專門為處理土壤而設計，采用物理方式殺滅土壤中的有害生物，尤其是線蟲等土壤動物，對于促進農藥殘留降解、提高土壤元素活性、降低有害微生物等也有促進作用。實驗基地種植結果效果明顯。
