[目的]研究微波消毒法对土壤病虫草害的处理效果,为实现农业绿色可持续发展提供技术支持.[方法]基于COMSOL Multiphysics软件建立微波加热土壤的电磁-传热物理场耦合仿真模型,研究微波处理下土壤温度随时间和空间的分布规律;基于仿真结果,利用700 W微波土壤加热试验装置对3种不同含水率(2％,10％和20％)土壤辐射5 min并静置30 min,通过传感器研究土壤温度随时间的变化情况,同时验证模型的正确性;选用2种常见杂草种子和镰刀菌作为试验样本进行土壤消毒试验,验证微波加热除草消毒效果.[结果]土壤加热试验中,分别对2％,10％和20％3种含水率的土壤微波处理5 min,其中4 cm 土层深处测温点的土壤最低温度依次为52,92和72℃,8 cm深处的测温点温度依次为44,50和46℃;在保温阶段,上层土壤热量的传导作用使8 cm深处的3种含水率土壤温度分别提升8,11和7℃.模型验证结果表明,测温点的试验温度与仿真温度相近,最大误差均在12％以内,说明微波加热土壤仿真模型基本正确.土壤除草消毒试验表明,对于黑麦草和狗尾草,2％含水率土壤4 cm深处的种子萌发率最高达到80％,10％和20％含水率土壤中的种子萌发率最高为8％;对于镰刀菌,3 min微波辐射条件下,3种不同含水率下镰刀菌孢子萌发率最高达到100％;5 min微波辐射条件下,4 cm深处土壤的镰刀菌孢子萌发率最高为5％,8 cm深处以2％含水率土壤的镰刀菌孢子萌发率最低(最高仅为32％),20％含水率土壤中镰刀菌孢子萌发率最高(最高63％).[结论]微波加热法能有效抑制杂草种子和真菌萌发,其效果取决于微波对土壤的热效应,微波处理土壤温度的影响因素主要有土壤湿度、掩埋深度、辐射时间.

物理场耦合仿真模型;微波消毒;土传病害;土壤杂草;消毒效果;除草效果

马思鹏;靳红玲;赵亚君;胡红艳;胡小平

西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学植物保护学院,陕西杨凌712100

西北农林科技大学学报（自然科学版）

[1]马思鹏;靳红玲;赵亚君;胡红艳;胡小平-.微波加热土壤仿真模型的建立及其除草消毒效果研究)[J].西北农林科技大学学报（自然科学版）,2022(08):146-154

微波消毒

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