台南區農業專訊第22期:4~7頁(1997年12月)

蒸氣消毒在植物病害防治上之應用

文/圖 鄭安秀、李敏郎   

蒸氣消毒在植物病害防治上之應用病原微生物、寄主植物與適宜環境是促成植物病害發生的鐵三角,有病原沒有寄主或有寄主及適宜發病的環境但缺乏病原微生物,病害均不易發生,故打破此三角關係即可達到病害防治的目的。台灣地處亞熱帶,高溫多濕的氣候條件適合多種作物生長,同樣的亦是病害發生的最適環境,對於這種農業環境,病害防治只有由加強寄主植物的抵抗性及降低病原微生物的密度著手。目前最普遍被農友所採用的藥劑防治即是降低病原微生物密度的方法之一,藥劑防治雖可減輕多種病害的危害程度,但對土壤傳播性病害不但不易收到理想的防治效果,且有環境污染之慮。

土壤傳播性病害的防治策略

土壤傳播性病害的防治較常被採用的有淹水、輪作、土壤燻蒸、土壤添加處理、抗病育種、太陽能消毒、蒸氣消毒及綜合防治等。土壤燻蒸最常用的是溴化甲烷,此化學物質可將土壤中有益及有害微生物同時消滅殆盡,並破壞土壤物理及化學結構,施用不當會直接毒害人體,荷蘭於1990年1月1日起已全面禁用,其他各國亦跟進。淹水、輪作及土壤添加處理等耕作防治法因地制宜,而抗病育種是最積極地策略,但費時又費力。太陽能與蒸氣消毒則有異曲同工之效,利用高溫使生物細胞內的蛋白質凝固及酵素不活化,達到殺死生物之目的,可同時控制病害、地下害蟲、雜草問題。但太陽能消毒需看老天的臉色,且需要較長的處理時間,而蒸氣消毒則較不受環境的影響,處理時間上非常短。用於固定設施栽培的高經濟作物與栽培介質的回收再利用是相當具有前途的。

蒸氣消毒對土壤生物性及化學性之影響

土壤蒸氣消毒優點在於不會有農藥殘留及環境污染的問題,待土壤溫度降低後就可以進行種植,可爭取時效。土壤經60-80℃蒸氣消毒後,不會造成生物相真空,將有害的植物病原族群降到最低,留下耐熱性的微生物,這些耐熱性微生物大都為腐生細菌及放射菌,同時土壤蒸氣消毒可殺死地下害蟲、小動物及雜草種子,因而減少或甚至不用殺蟲劑及殺草劑,降低農藥對環境生態的影響。土壤蒸氣消毒時,在蒸氣釋出20分鐘後,可水平及垂直地滲透到20.3公分處,溫度在土壤中的分布非常均勻,溫度條件為60-80℃,30分鐘可殺死大部分的植物病原(表一)。蒸氣消毒後植物病原真菌、細菌及線蟲均被消滅,絕大部分的病毒不活化,殘存的微生物多為具有產生抗生素潛力的細菌及放射菌。而靜菌作用打破後需三天來恢復,若要恢復到先前未處理的狀況,約需八天。

表一、蒸氣溫度對土壤生物相及雜草之影響

溫度℃

致死之土壤生物相

100

所有病原微生物、雜草

93

耐熱性的病毒、雜草

82

大多數雜草及病毒;所有植物病原細菌

60-71

大多數植物病原真菌及細菌

49-60

立枯絲核菌

49

線蟲

38-49

水生藻類

土傳病原菌如菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum) 經50℃5分鐘即可被殺滅,疫病菌(Phytophthora crytogea)、白絹病菌(Sclerotium rolfsii)及腐霉病菌(Pythium ultimum)等則需50℃30分鐘,立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)及腐霉病菌(Pythium irregulare)等則需53℃30分鐘,鐮胞菌不同菌種之致死溫度亦有差異Fusarium oxysporum f.sp. gladioli 為57℃30分鐘,F. oxysporum f.sp. dianithi 為60℃30分鐘,而48℃10分鐘即可殺死根瘤線蟲。故依文獻資料得知,60-80℃30分鐘即可達到殺滅土傳病原微生物的目的。

蒸氣消毒溫度及時間以60-80℃30分鐘最適宜,太高溫度反而對土壤環境造成不良的結果,因蒸氣高溫(100℃)造成土壤產生化學反應,導致土壤養分移動及有機質分解,尤其是錳及氮所受的影響最大。交換性錳含量會因高溫而大量增加,容易造成萵苣、玫瑰、康乃馨、胡瓜、香瓜、及番茄等之毒害作用。錳元素在土壤蒸氣消毒後,維持高含量狀態的時間非常久,此因能氧化錳的細菌被高溫殺死,無法在短期內使錳被分解而下降到原先的含量。土壤中的硝酸態氮及氨態氮可被植物吸收利用,但100℃高溫下,會殺死硝化作用細菌,造成土壤硝酸態氮含量降低,亞硝酸態氮及氨的含量增加,使作物無法獲得足夠的氮素源,由於土壤中氨的累積,使番茄、芹菜及萬壽菊等敏感作物受害。為避免這類問題的發生,蒸氣消毒的溫度最好維持在60-80度之間。

蒸氣消毒後栽培介質再利用

栽培介質如果能回收再利用有多好?這是栽培業者共同的心聲,雖有些業者將廢棄介質(栽培植株發生病蟲害或無法銷售)堆積數日或以太陽能做短時日的曝晒後,混合新介質再使用,因堆積或曝晒的時間太短,廢棄介質中的病原微生物尚殘存於介質中,將再危害新植入之植株,病原微生物得以在栽培場內大量滋生,源源不息,故這種不當的處理方式,不為多數業者採用,這樣一來該如何處理堆積如山的廢棄介質?86年度由台灣省農林廳計畫編列,台南區農業改良場購置0.2公噸蒸氣消毒機一部,進行栽培介質再利用之研究。本試驗於台南縣麻豆鎮花與綠園藝栽培場進行,首先以空心磚築一長槽,槽內壁鋪上耐熱塑膠布防止蒸氣外洩,將廢棄介質堆放槽中,埋入蒸氣管,以耐熱橡皮布覆蓋,即可進行蒸氣消毒,60℃30分鐘,消毒後放置七天以利靜菌作用的恢復即可使用。試驗中以罹白絹病及疫病的廢棄介質為材料,椒草扦插後15天,蒸氣消毒處理使白絹病的罹病盆率由對照無處理的50%下降到0%,而疫病罹病盆率自60%下降到0%;椒草扦插後30天,蒸氣消毒處理使白絹病的罹病盆率由對照無處理的90%下降到0%,而疫病罹病盆率自67%下降到8%。在疫病的試驗中另加入藥劑處理為對照,椒草扦插於未經蒸氣消毒的廢棄介質,雖扦插後立即施藥,但罹病盆率亦達38%。介質中微生物之消長經初步分離,蒸氣消毒處理後六天,真菌及細菌總體密度稍下降而放射菌明顯上升,pH值則無明顯變化。可將介質裝袋,直接插入蒸氣管消毒,方便且處理時間很短。不止是廢棄介質的回收再利用,新介質亦可處理以防介質帶菌的污染問題。

除了花卉栽培外,蔬菜栽培的一大革新自動化穴盤育苗,亦是無土栽培的新興事業。多種葉菜類苗期易罹患由立枯絲核菌引起之苗立枯病,設施中連續栽植,使病害日趨嚴重,將土壤改為介質的穴盤育苗本應可有效的防治本病害,但近來發現若由於介質帶菌,病害亦照常發生且更嚴重。60∼80℃20∼30分鐘的高溫可以殺滅殘存於介質中的病原菌,故利用蒸氣消毒亦可解決此一問題。

土壤蒸氣消毒防治百合黃化

以台中縣一塊已連作五年之葵百合為例,往常每年九月底種植前,先經淹水一個月以上,然後進行排水、曝曬、鬆土及利用溴化甲烷處理,才種植葵百合,切花時的植株黃化病發病率高達65.2%,大都由Fusarium spp.、Pythium spp.及Rhizoctonia solani引起。而同一塊田直接耕耘鬆土後,進行蒸氣消毒處理,利用1公尺長鋼管連結成10公尺長的蒸氣管路,每畦(畦寬0.75公尺)放置兩根各10公尺長蒸氣管,將蒸氣管上20公分長銅管插入土壤中,銅管末端封閉,蒸氣出口在15公分處,溫度感應器插在蒸氣管路末端附近的土壤,將溫度感應器、蒸氣管及所要處理的土壤以耐熱橡皮布覆蓋,利用重物固定,當溫度達80或60℃時,分別保持20分鐘或30分鐘。然後掀開橡皮布,將蒸氣管路及溫度感應器移到另外一區,繼續土壤蒸氣處理,待土壤溫度恢復常溫後,種植葵百合,地上部用藥劑保護外,所有防治土壤病蟲害及雜草的藥劑均不再使用。

三個月後,葵百合採收切花時,80℃、60℃處理者及對照組之百合切花產量分別生產24.8、23.1及14.8支切花/平方公尺。在病害防治方面,以80℃處理者百合黃化病最少,平均只有5.7%,60℃處理者次之,為14.6%,對照組為46.3%。

結論

蒸氣消毒不論用在土壤或介質均可減少殺菌劑、殺蟲劑及殺草劑的施用,降低農藥對環境的污染,完全符合環保條件;又選擇性殺菌作用不會造成生物真空狀態,僅去除大部分有害的微生物、害蟲及雜草,留下耐熱性的有益微生物。一般而言,只需維持60℃之間約20分鐘,就可得到最大的病害防治效果。蒸氣消毒不失為植物病害防治上的一種利器,但機器的成本、移動性及維修等問題則極待設計廠商與使用者互相切磋與研究而得以改善與解決,使蒸氣消毒更為落實在植物病害防治上。

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