[发明专利]一种设施栽培连作障碍土壤纳米膜脱毒脱盐除菌系统及应用

说明书

一种设施栽培连作障碍土壤纳米膜脱毒脱盐除菌系统及应用，该技术属于农业及环境保护领域。该技术通过以下步骤实现：在设施栽培连作障碍土壤上，利用超滤‑反渗透技术和设备过滤地下水，抽取地下水，经过超滤‑反渗透系统后，滤除其中的有害物质如钠离子、重金属离子、有机化感物质/自毒物质、病菌等，处理后的干净水分灌溉设施栽培植物和土壤表面，连续洗脱土壤耕作层的钠离子和重金属离子、病菌和化感物质/自毒物质及有机农药，从而去除设施栽培土壤中的有害物质，修复土壤的生产和生态功能，促进作物健康生长，有利于农民生产绿色无公害的高品质农产品，有利可持续发展。

技术领域

本发明属于农业和环境保护领域，特别涉及一种设施栽培连作障碍土壤纳米膜脱毒脱盐除菌系统技术。

背景技术

设施栽培农业又称为反季节栽培，在不适宜种植的较冷的天气也能种植植物，改变了传统的种植方式和习惯。截止2018年，我国设施栽培面积6000万公顷，创造价值1.5万亿元，满足了人民菜篮子的需要。

由于设施栽培具有很高的比较经济效益，农民通常进行长期多年连作，导致设施栽培连作障碍发生严重，病虫害爆发，土壤次生盐渍化严重，含氧量达到0.1-0.3％，病菌积累，病虫害经常爆发，严重影响植物生长和设施栽培产业健康发展。

设施栽培连作障碍的主要障碍因子包括有害微生物积累剧增，土壤pH改变，理化性状改变，土表聚盐，土壤化感物质/自毒物质尤其酚酸类物质积累，连作前后含量或者数量相差几倍甚至几十倍。

连作障碍，是指连续在同一土壤上栽培同种作物或近缘作物引起的作物生长发育异常。症状一般为生长发育不良，产量、品质下降，极端情况下，局部死苗，不发苗或发苗不旺；多数受害植物根系发生褐变、分支减少，活力低下，分布范围狭小，导致吸收水分、养分的能力下降。障碍一般以生长初期明显，后期常可不同程度地恢复。连作障碍在植物科属间存在显著的差异，易发生连作障碍的作物集中在茄科、豆科、十字花科、葫芦科和蔷薇科，而多种禾本科粮食作物如麦类、水稻和玉米，连作障碍不明显。连作障碍的发生有多种原因，包括养分过度消耗、土壤理化性质恶化、病虫害增加和有毒物质(包括化感物质等)的累积等。它的发生受各种环境条件的影响，连作的次数(一般连作次数越多，年限越长，连作障碍越重)、土壤性质(通常黏土重于砂土，保护地栽培多于露地栽培)及后作水肥管理不当都会加重障碍。

目前生产上采取的防控方法主要有：(1)土壤灭菌。土壤灭菌的主要目的是消除土壤中存在的有害微生物对设施作物生长的抑制作用，同时不影响土壤的物理化学性质。

TUOMINEN等研究了甲醛灭菌、氯化汞灭菌、高温高压灭菌、γ射线灭菌4种方法对沉积物中微生物活性的影响，结果表明，甲醛灭菌去除微生物效果最好，对沉积物的物理化学性质影响很小，另外3种方法去除微生物效果不佳，且增加了溶解氮的含量。γ射线灭菌使作物纤维素等碳水化合物解离；研究表明高压灭菌导致土壤黏粒凝结，但不影响土壤黏土矿物的X射线衍射图谱，有些土壤的速效氮、速效磷和速效硫含量在γ射线灭菌后增加，环氧丙烷对土壤进行灭菌使土壤pH显著增加，氯仿灭菌造成硫酸钾提取的有机碳含量增加。

(2)合理轮作、间作、套作。轮作有利于改善连作土壤中微生物结构，增强微生物活性和繁殖能力；增强土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性；提高土壤肥力，改善作物生长发育，提高产量和品质。水旱轮作可有效改善土壤次生盐渍化导致的连作障碍，旱作时，土壤中微生物以好气型真菌为主；水作时，土壤中微生物以厌氧型细菌为主，抑制了旱作时土壤中积累的病原真菌，且盐渍可通过水分的下渗而淋溶，因此水旱轮增加了有益微生物的数量，使土壤生态环境得到一定修复。间作指通过合理配植各类植物，形成多种类、多层次、多功能的植物复合体，减少单一作物连作导致的某些养分积累；减少土壤无效蒸腾，增强植物对土壤水分的利用和循环；增加植物叶面积指数，提高净光合速率；丰富根际微生物区系，减轻病虫害发生。葱蒜类蔬菜与辣椒间作，其根系分泌物可有效杀灭土壤中特定病原微生物，降低辣椒疫病的发病率；线辣椒与冬小麦、线辣椒与玉米套种间作，均可显著降低线辣椒病毒病的发病率，提高线辣椒的品质和产量。