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透過生物技術改良來抑制高隧道栽培設施內的土壤病原體與害蟲

2020/06/24 @國際

摘要

美國賓州大學研究團隊針對高隧道式栽培設施易產生土壤真菌病原、害蟲等問題提出解決措施,藉由於土壤中添加具糖分的有機物質餵養微生物,或是以覆蓋作物作為碳源與土壤混和並且使之發酵,將土壤環境轉為厭氧型態,進而產生有機酸等化合物,抑制土壤中產生的病原菌以及蟲害。

透過生物技術改良來抑制高隧道栽培設施內的土壤病原體與害蟲

  高隧道式栽培設施(high tunnel)是美國許多地區食品生產不可或缺的一部分,是一種以塑膠布配合鋼骨支架搭建的隧道式保溫設施,多用於氣候環境較寒冷的區域,可以抵擋外在環境影響,延長農產品生長期,提高農場盈利、生產力及產品質量,然而設施集約化的耕作模式加上不受寒冷溫度影響,容易造成土壤內細菌、真菌病原體和害蟲的累積,需要建立良好的土壤管理方法,以確保高隧道式生產的永續性。雖然可以透過化學試劑燻蒸來完成土壤消毒,但在現今有機當道的生產模式中,消費者不會希望這樣做。

  美國賓夕法尼亞州立大學農業科學學院蔬菜作物科學助理教授表示,他們改良了一種適用於溫暖氣候,主要藉由添加有機物質(如糖蜜、米麩)於土壤中提供糖分餵養微生物,讓土壤特性暫時從需氧轉變為厭氧,並在無氧條件下發酵,產生有機酸等對土壤傳播有害生物和病原體有毒的化合物,稱為土壤還原消毒(Anaerobic soil disinfestation, ASD)的生物技術,能抑制使用過土壤中產生的病蟲害和病原體,這對長期以來難以維持良好土壤健康,以高隧道設施栽培蔬菜、水果的種植者來說是個好消息。【延伸閱讀】土壤有機質多寡與作物收穫量之關聯性已被確立

  科學家表示,他們所面臨最大的挑戰是中大西洋地區的溫度偏低,很難找到有效且廉價的碳(糖)源來餵養微生物並啟動轉變過程,於是他們便著手探究將覆蓋作物(cover crops,農民於休耕期種植的植物,通常拿來防止田地雜草叢生或做水土保持之用)作為碳源可能性,以及是否可以於低溫環境中使用,實驗成果發表於國際園藝科學學會第九屆國際土壤與基質研討會論文集(Acta Horticulturae)上。實驗結果顯示以覆蓋作物作為碳源跟土壤混合,並將田地灌溉至飽和狀態後,利用透明塑膠布覆蓋發酵,環境的快速變化會刺激厭氧微生物生長和碳源的分解,產生如有機酸、酒精、氨和揮發性有機化合物等代謝產物,而這些化學物質可抑制大多數的病原體、根瘤線蟲和雜草。這個實驗除了證明此方法能在低溫環境應用,控制多種侵害園藝作物的病原體外,還能同時改善土壤肥力,對植物生長和農作物產量具有正面的影響。

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