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   应用太阳能热水循环消毒系统防治菊花育苗期土壤传播性病害





    
    摘 要
    
    太阳能热水循环消毒系统乃是于菊花育苗床安装S型环绕管路,当管路末端之温度控制电磁阀的温度低于设定值时,启动马达补充太阳能热水,直到温度到达设定值。当太阳能热水温度在70℃以上,温度控制电磁阀温度分别设定在50℃及55℃,进行二次试验,结果显示入水口温度皆较出水口温度高,在电磁阀设定为50℃,其温度差分别为1.4℃及9.1℃,在电磁阀设定为55℃,其温度差分别为5.2℃及5.9℃;在电磁阀设定为50℃时及苗床循环管路间之介质温度维持在45℃以上的时间分别为362分钟及391分钟;在电磁阀设定为55℃及苗床循环管路间之介质温度维持在45℃以上的时间分别为229分钟及319分钟。进一步测试太阳能热水循环消毒系统的杀菌能力,显示温度控制电磁阀温度设定在50℃时,此温度条件能有效杀死预先埋入介质内之菊花茎腐病菌(Rhizoctonia solani)及根腐病菌(Pythium aphanidermatum)。于育苗床建立菊花茎腐病及根腐病病圃,利用太阳能热水循环消毒系统,处理后隔天捍插菊花,所生产之菊花捍插苗,未发生土壤传播性病害,与介质不经消毒处理之对照组比较,其菊花捍插苗发病率高达93~100%,显示太阳能热水循环消毒系统能同时防治菊花育苗期土壤传播性病害。
    
    关键字:菊花、育苗床、菊花茎腐病、菊花根腐病、太阳能。
    
    前 言
    
    菊花育苗期病害主要为土壤传播性病害,有茎腐病(Rhizoctonia solani Kuhn)、根腐病(Pythium aphanidermatum Edson)、白绢病(Sclerotium rolfsii Sacc.)、菌核病(Sclerotiniasclerotiorum de Bary)及细菌性软腐病(Erwinia spp.)等(10),其中又以茎腐病及根腐病发生最普遍,且危害较严重。调查发现,不同季节主要病害种类不同,同一时期不同育苗场间病害种类亦有差异,且同一育苗场常同时发生二种以上土壤传播性病害。因不同土壤传播性病害之有效防治药剂差异很大(1,2,10,12,14),故无法使用单种药剂同时防治多种土壤传播性病害,又育苗场业者不易正确诊断菊花育苗期土壤传播性病害种类,更难对症用药,且药剂易对环境生态造成破坏。虽然已建立蒸汽消毒防治菊花育苗期土壤传播性病害技术(9),可有效解决多种土壤传播性病害的难题,然而蒸汽消毒过程每平方公尺约需使用2.4 L柴油,能源消耗过高。为了降低农药的施用量及节能减碳政策,以维护自然生态,拟利用台湾地区所拥有的充分日照条件-太阳能,做为替代能源。太阳能热水器是一种吸收太阳辐射能,转成热能,而产生热水的一种设备,可用于一般家庭用热水、商业用热水、工业制程用水预热、温水游泳池、除湿机及发电等方面(4,6,7),其主要结构包括集热器、储水桶、管路及控制系统等四部份。本研究应用太阳能热水器产生之热水进行太阳能热水循环消毒系统,乃是于菊花育苗床安装S型环绕管路,入水口接太阳能热水,于循环管路末端安装温度控制电磁阀,当管路末端温度低于设定温度时,启动马达将水回收到太阳能储水桶,直到温度到达设定温度时停止马达运转,以评估太阳能热水循环消毒系统对菊花育苗期主要土壤传播性病害之防治可行性。
    
    材料与方法
    
    一、育苗床太阳能热水循环消毒系统之架构
    
    于高架之菊花育苗床内(长400 cm、宽172 cm、高度11 cm,以椰子木屑为栽培介质),以直径2.6 cm之铜管焊接安装成S型环绕管路,铜管间距11 cm,环绕管路入水口处接太阳能热水,于环绕管路末端出水口处安装温度控制电磁阀(NCD厂牌规格AD12-15 1/2" AC220V),并将水接回太阳能储水桶,以达到水的循环再利用;本试验使用之太阳能热水系统为「地中海太阳能CH-403」机型,其集热器面积为5.7 m2,储水桶容量为400 L,试验时之太阳能储水桶温度皆在70℃以上。每次试验皆在早上11~12点间开始进行,试验期间,每当管路末端温度控制电磁阀之温度低于设定值时,即自动启动马达进行太阳能热水循环消毒系统运转,自出水口处将管路内温度较低之水回收到太阳能储水桶,并由入水口补充较高温度之太阳能热水,直到温度控制电磁阀之温度到达设定温度即停止马达运转,使整个太阳能热水循环消毒系统管路内温度均衡且在设定温度以上。
    
    二、太阳能热水循环消毒系统之温度控制电磁阀设定在不同温度对苗床介质之温度变化影响
    
    将太阳能热水循环消毒系统之温度控制电磁阀分别设定在50℃及55℃,以温度记录器记录苗床不同位置温度变化情形,了解不同位置之最高温度及45℃与50℃以上温度维持时间,做为后续试验参考依据;试验时温度记录器之感应棒分别放置在入水口铜管上、出水口铜管上、苗床中央二铜管中间之介质内及太阳能储水桶内等位置。当太阳能储水桶温度达到70℃以上时开始试验,先将温度记录器安装到苗床设定位置上,再覆盖塑胶布,启动太阳能热水循环消毒系统,隔天早上关闭太阳能热水循环消毒系统,取出温度记录器读取温度记录数值资料,进行统计分析。
    
    三、太阳能热水循环消毒系统对埋在不同位置之病原真菌杀菌能力
    
    供试病原真菌有茎腐病菌(R. solani)及根腐病菌(P. aphanidermatum)。首先将6个直径6mm之茎腐病菌及根腐病菌菌丝块分别放入不织布茶包袋内,再以手压式封口机封口,将分别应用太阳能热水循环消毒系统防治菊花育苗期土壤传播性病害59埋在入水口处二铜管中间之介质内、苗床中央二铜管中间之介质内及出水口处二铜管中间之介质内,再覆盖塑胶布,将太阳能热水循环消毒系统之温度控制电磁阀设定为50℃,于早上11点开始进行太阳能热水循环消毒系统处理,隔天早上8点关闭太阳能热水循环消毒系统,取出埋入之病原,再调查其存活情形。分别将茎腐病菌及根腐病菌菌丝块移到potato dextrose agar(PDA)平板,于30℃培养3天后,调查菌丝块存活比率;以埋入介质中,但未经太阳能热水循环消毒系统处理之病原真菌菌丝块为对照。
    
    四、应用太阳能热水循环消毒系统防治菊花育苗期土壤传播性病害
    
    茎腐病及根腐病病圃建立,仍将长满PDA培养基之病原菌丝块切碎,分别撒在苗床介质上(每平方公尺之育苗床使用量为10个9 cm培养皿),再均匀拌入介质中,拌入后即覆盖塑胶布并进行消毒,将太阳能热水循环消毒系统之温度控制电磁阀设定为50℃,于早上11点开始进行太阳能热水循环消毒系统处理,隔天早上8点关闭太阳能热水循环消毒系统,完成栽培介质消毒工作,掀开塑胶布后马上捍插菊花,于捍插后第7天调查菊花捍插苗之发病率;供试菊花品种为「黄秀芳」,本试验有经太阳能热水循环消毒系统处理之茎腐病及根腐病病圃,以及未经太阳能热水循环消毒系统处理之茎腐病及根腐病病圃为对照,共4种处理,每处理3重复,每重复捍插100株菊花插穗。
    
    结 果
    
    一、太阳能热水循环消毒系统之温度控制电磁阀设定在不同温度对苗床介质之温度变化影响
    
    太阳能热水循环消毒系统之温度控制电磁阀分别设定在50℃及55℃,各进行二次温度变化记录。在温度控制电磁阀设定为50℃,第一次试验结果,入水口管路上最高温度(66.6 ) ℃ 较出水口温度(61.4 ) ℃ 高,温度差为5.2℃,维持在45℃以上均达704分钟;在苗床铜管间介质之温度皆未达50℃,不过维持在45℃以上达362分钟;第二次试验结果显示,入水口管路上最高温度(67.3 ) ℃ 较出水口温度(61.4 ) ℃ 高,温度差为5.9℃,维持在45℃以上均达716分钟;在苗床铜管间介质之温度亦皆未达50℃,不过维持在45℃以上达391分钟。
    
    在温度控制电磁阀设定为55℃,第一次试验结果入水口管路上最高温度(69.7 ) ℃ 较出水口温度(60.6 ) ℃ 高,温度差为9.1℃;维持在45℃以上分别达752分钟及696分钟;在苗床铜管间介质之温度皆未达50℃,不过维持在45℃以上达229分钟;第二次试验结果显示,入水口管路上最高温度(59.8 ) ℃ 较出水口温度(58.4 ) ℃ 高,温度差为1.4℃,维持在45℃以上分别达822分钟及831分钟;在苗床铜管间介质之温度亦皆未达50℃,不过维持在45℃以上达319分钟。 
    
    二、太阳能热水循环消毒系统对埋在不同位置之病原真菌杀菌能力
    
    将茎腐病菌菌丝块及根腐病菌菌丝块分别埋在入水口处二铜管中间之介质内、苗床中央二铜管中间之介质内及出水口处二铜管中间之介质内,将太阳能热水循环消毒系统之温度控制电磁阀设定为50℃,于早上11点开始进行太阳能热水循环消毒系统处理,隔天早上8点取出埋入之病原,再调查其存活情形。试验结果所有埋在入水口处二铜管中间介质内、苗床中央二铜管中间介质内及出水口处二铜管中间介质内之病原真菌,经检测均无法存活;而对照埋入介质,但未经太阳能热水循环消毒系统处理之茎腐病菌菌丝块及根腐病菌菌丝块之存活率皆为100%。
    
    三、应用太阳能热水循环消毒系统防治菊花育苗期土壤传播性病害
    
    茎腐病及根腐病病圃建立后,将太阳能热水循环消毒系统之温度控制电磁阀设定为50℃,开始太阳能热水循环消毒系统处理,处理后隔天捍插菊花。结果显示太阳能热水消毒处理区所捍插之菊花完全无发生苗期土壤传播性病害,而对照组未经太阳能热水循环消毒系统者,菊花茎腐病罹病率达100%,根腐病罹病率达93.1% (表三)。
    
    讨 论
    
    菊花茎腐病(R. solani)及根腐病(P. aphanidermatum)为菊花育苗期主要土壤传播性病害,此二种病害用药种类不同(1,2,12,14),却因病征相近,造成栽培者误判,无法对症用药,导致防治效果不佳,为解决此难题,应寻求同时防治菊花育苗期多种土壤传播性病害的方法(10,11)。
    
    土壤传播性病害的防治方法有淹水、轮作、土壤熏蒸剂消毒、土壤添加物处理、抗病育种、应用太阳能热水循环消毒系统防治菊花育苗期土壤传播性病害63太阳能消毒、蒸汽消毒及农药处理等方法(2,3,5,8,9,13,15,16,17,18),虽然已建立蒸汽消毒防治菊花育苗期土壤传播性病害技术,然能源消耗量过高(2.4 L柴油/平方公尺),本研究利用台湾地区所拥有的充分日照条件,将太阳能转变为可用之热水能源,应用此能源再配合循环管路系统,达到苗床消毒效果,此过程不只节省加热水温之能源,且将管路中的水回收到太阳能储水桶,达到水资源的循环再利用,具有一举数得好处。太阳能热水循环消毒系统,每当管路末端温度低于设定温度时,即自动启动马达进行太阳能热水循环消毒系统运转,直到温度控制电磁阀之温度到达设定温度即停止马达运转,此过程每次约3分钟,本试验使用之马达用电量为每小时373瓦,用电量不多;而整个消毒过程马达运转约20次,合计马达运转约60分钟,马达用电量为373瓦,而每次消毒面积约为6.88 m2,平均每平方公尺用电量54瓦,换算成CO2排放量为0.034 kg/m2;相对于蒸气消毒每平方公尺消耗2.4公升柴油,换算成CO2排放量为6.672 kg/m2,因此使用太阳能热水循环消毒系统可减少约200倍CO2排放量;如果能进一步再利用太阳能电能发电,应用在太阳能热水循环消毒系统之马达运转所需耗电量,那本系统将更能节能减碳。报告指出(9),菊花根腐病菌菌丝块,于45℃经10分钟,即无法存活;而茎腐病菌菌丝块,在45℃经30分钟,也完全无法存活;由上述数据得知,若能将介质之温度提升至45℃,处理时间超过30分钟,菊花育苗期茎腐病菌及根腐病菌等主要病原真菌,皆可完全被杀死;而太阳能热水循环消毒系统,当太阳能热水温度在70℃以上时,温度控制电磁阀温度设定在50℃或55℃,即使苗床循环管路间之介质温度皆未达50℃,但温度仍能维持在45℃以上,且时间长达229~391分钟,达到防治茎腐病菌及根腐病菌致死温度与时间,故试验所埋入介质内之菊花茎腐病菌及根腐病菌皆无法存活,能达到消毒目的,且经消毒后之介质经捍插菊花后均未发生土壤传播性病害。
    
    太阳能热水循环消毒系统优点,在于可同时杀死多种土壤传播性病原、无农药残留问题、节能减碳不会造成环境污染、消毒完成后温度降到常温即可种植;但也有其缺点,如太阳能热水设备成本贵、一次消毒面积不大及费时等,目前虽然技术层面已建立完备,但由于成本过高推广不易,将来太阳能热水设备更普及、价位更低时应更有其潜力;此外菊花苗床经太阳能热水循环消毒系统处理后,应注意插穗消毒及田间卫生,避免土壤传播性病原再次污染苗床,使得太阳能热水循环消毒系统的效果能够维持更久。


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