2020年09月29日
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【日本土壤消毒機的施用分享】歸零土壤狀態,消除土壤性病蟲害

日本農地發生連作障礙的主要原因以鹽害與土壤性病害為主,病害包括鐮孢菌(Fusarium屬)、腐霉菌(Pythium屬)、疫病菌(Phytophthora屬)與根瘤線蟲(root-knot nematode)等,其連作障礙的情況與臺灣相似。為克服果菜類蔬菜設施生產連作障礙,或為採取標準化的作業程序,以達週年性生產,近年來日本設施栽培農戶利用蒸汽或熱水等設備進行物理性消毒,作為克服土壤連作障礙的對策,適合國內參考借鏡,本文將介紹土壤蒸汽/熱水消毒機在日本的應用現況。

溫室設施栽培環境下的氣候較為穩定,惟因土壤缺乏自然降雨的淋洗,常於栽培三年後開始發生土壤連作障礙,以及根系生長環境劣化等問題,因此近年來國內外設施栽培農戶已開始使用土壤蒸汽或熱水等消毒裝置,而土壤經消毒後,線蟲與鐮孢菌致死率近百分之百。施作對象包含土傳性病蟲害,如鐮孢菌、腐霉菌、疫病菌、根瘤線蟲、青枯病菌等等。為此,前往日本參訪丸文製作所株式會社所生產的土壤消毒機,並拜訪當地農友實務上的操作經驗,提供國內參考應用。

土壤消毒機的機型與效能

丸文製作所株式會社於土壤消毒機械研發與應用已有50年歷史,目前有蒸汽式及熱水式二型土壤消毒機,作業溫度分別介於80~120℃、80~95℃,田區每平方公尺所需水量15~20公升、150~200公升,有效作業深度20~30公分、30~40公分,每分鐘耗水量13公升、70公升。依機具移動方式可區分為定置式、臺車拖曳式、乘載式、自走式等設計。消毒機所使用的水必須過濾,燃料使用燈油(日本標準用油)、重油、A重油(輕油、柴油),依日本文獻指出,燃料使用燈油每分地約需8萬日幣的油料費用,換算臺幣約為1萬6,000元。

丸文製作所於1964年開發完成第一台蒸汽土壤消毒機,標:丸文製作所株式會社於1964年開發完成第一臺土壤蒸汽消毒機。

消毒方式

蒸汽式

熱水式

作業溫度

80~120℃

80~95℃

需水量(m2

15~20 L

150~200 L

作業深度

20~30 cm

30~40 cm

耗水量(min

13 L

70 L

土壤消毒機的施作及優點

土壤消毒機作業步驟依序為犁耕、鋪設管路、田區覆蓋、施作等四個重要環節,其中土壤犁耕作業施作的越細緻,可使熱源向土壤深層滲透,消毒的效果越好;犁耕後再使用塑膠布進行田區覆蓋,並應用水管鎮壓塑膠布,以保持熱源不散逸,亦有使用鐵鍊進行鎮壓。水源可使用地下水,但均需要過濾,經鍋爐燃燒後,出口處前段使用耐高溫硬管,於後段田區處使用塑膠軟管。參訪時發現其消毒機的特點具有熱效率佳、鍋爐處不熱、出口管箱處較熱。

參訪農友栽培的園區,其施作覆蓋時間約四小時以上,隔一天後種植,因該場採週年性生產作業,機器已使用七年,每年使用200天,每天使用四小時,共5,600小時,並持續在使用中,其主要耗材為塑膠布及披覆膜,使用壽命約90天(次)更換,塑膠布尺寸約6×40公尺,每次更換成本約1萬日幣。

丸文製作所株式會社製造的土壤蒸汽消毒機,在日本市占率約20%,熱水式消毒機則僅占少數,主要因熱水式較蒸汽式耗水量大,且作業溫度較低(80~95℃),以及土壤含水率介於30~40%傳熱效果較佳等施作限制。同時,因水往低處流動,必須注意田區平整度,當田面有坡度時,將影響施作的效果,其坡度限制為10度。

土壤熱水式消毒機型受土地坡度限制,與蒸氣式比較,其耗水量大,因此水源需充足。又因作業溫度較低,使得土壤消毒效率慢。同樣的,因耗水耗能,使得成本提高。為達到節省能源及兼顧施作的效果,日本主要以土壤蒸汽消毒機為主力機種。而熱水式消毒機則具有一大優點,即消毒過程兼具土壤淋洗處理,能有效降低土壤中過多的養分,避免鹽分累積。

土壤蒸汽消毒機施作步驟

一、田區土壤犁耕

二、田區土壤犁耕作畦

三、管路設置

四、塑膠布覆蓋及水管鎮壓

五、土壤蒸汽施作

適用於穩定供應的高單價作物 應發展共用、代耕等經營策略

土壤蒸汽或熱水消毒機因設備費用昂貴,主要客群為具一定經營規模、使用頻率高,或者採週年計畫性生產的農戶。另外,依照土壤消毒的頻率,採取自行購置、租賃或代耕服務等方式,其中使用頻率高的農戶,會選擇自行購置機械,而使用頻率低的栽培者則採用租賃或代耕服務的方式。

以日本高單價的蔬果為例,如網紋洋香瓜、香菜等等農家,於栽培過程中必須採取SOP標準化的生產作業程序,為避免受到土壤連作障礙及栽培過程的不確定因子影響,因而選擇導入土壤蒸汽消毒機於栽培作業中,為最主要的使用動機。其中,香菜在日本屬高單價蔬菜,1公斤香菜市場售價達3,400日圓,折合臺幣約680元。為能週年、穩定供應市場安全農產品,該農戶透過使用蒸汽消毒機,使土壤中的生物相「歸零」,以追求每一次栽培時土壤介質的狀態一致,進而排除生產過程中的不確定因素,易於管理、達到省工目的。而網紋洋香瓜栽培農戶則因生產成本較高,為能精確掌控作物生長條件,而導入蒸汽消毒機,其生產網紋洋香瓜售價高達1萬日圓以上。

土壤蒸汽專用的網紋洋香瓜栽培槽,兩側鍍鋅管與栽培槽連通,應用槽內通氣孔進行蒸汽消毒。

經土壤蒸汽消毒後網紋瓜栽培情況,葉面大、葉片厚,植株健康。

丸文製作所建立相關土壤蒸汽消毒應用的技術資料,可自網站查詢下載。文丸製造所亦與縣市農林技術研究所進行試驗合作,有相當多樣化的試驗報告顯示消毒的成效,有利於後續推廣工作,值得我國農機廠商及研究單位參考其合作模式,如農機廠商研發的機型,可透過委託案方式,協請大專院校或研究單位協助試驗,以加強推廣應用的成效。

另外,依作物別區分,主要有切花、瓜果類、辛香類蔬菜及水耕栽培業者為主,用戶的特點是生產作物屬高單價、成本較高者,其中設施栽培業者因為勞動力不足,特別是除草工作,土壤經消毒後可達省工效果。有鑒於此,在農業經營管理方面,高單價機械設備在國內應用時,可參考日本機器在農友端的使用動機及試驗研究端的推廣策略等,以達到研發應用及推廣的成效。

日方使用土壤蒸汽/熱水消毒機克服連作障礙,降低有害微生物族群密度,均顯現其效果,其中土壤蒸汽消毒機的優點包含省水、節能、消除雜草種子、效率高,日本因農業缺工問題,在施作後可減緩除草等田區管理的負擔,減輕作業負擔,達到省工高效率的目的。惟因設備成本高,需具一定規模的農戶方有使用效益,或朝機具共用、代耕模式、補助等政策方向,使農友於農業經營管理策略上獲得幫助。

●本文轉載自豐年雜誌2019年8月號〈陸上水間 為新能源探路〉

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