设施农业在实现增产增收的同时,面临的连作障碍问题制约其健康发展。通常作物连茬种植3～5年,病虫草害不断累积,导致作物的品质和产量大幅下降,通过对栽种前的土壤进行消毒处理可实现防治目的。为探究高效、无公害的物理消毒方法解决连作障碍问题,本研究试制了土壤微波消毒试验装置并验证除草消毒效果。首先在测定影响微波加热效果的土壤物理参数的基础上,建立微波加热土壤的仿真模型,研究土壤中温度场的分布规律;其次,通过微波加热土壤的物理试验验证仿真模型的正确性,并进行微波除草消毒试验探究;最后,根据除草消毒试验结果,对试验装置进行改进、建模仿真、模型验证和消毒试验研究。主要研究内容和结论如下:（1）土壤物理参数测定。土壤含水率是影响土壤微波消毒的主要因素,因此对不同含水率土壤的介电特性、热特性等相关参数进行测定。土壤介电特性和土壤热特性分别与土壤含水率、土壤温度的高低呈正相关;土壤电导率随着含水率增大明显增大。（2）微波加热土壤的建模与仿真分析。使用COMSOL Multiphysics软件建立微波加热土壤的仿真模型,仿真计算2%含水率和700 W微波功率条件下,微波加热土壤5 min、再保温30 min后温度分布情况。仿真结果为:在测温区域内,土壤中各点的温度随时间的变化为先升高后降低,且加热阶段温升较快,保温阶段温降较小,可利用保温阶段的土壤温度实现除草消毒的目的;土壤温度随着深度的增加逐渐降低,但整体温度基本保持在50℃以上;土壤在水平截面上的温度等温线近似呈椭圆状。（3）微波除草消毒试验装置的试制及土壤加热试验。试制700 W微波土壤除草消毒试验装置,进行微波土壤加热试验,获得土壤温度场分布规律如下:三种含水率土壤各测试点温度随时间变化规律均为先升高后降低;微波加热同一含水率土壤的温度分布规律为:土壤温度随着深度的增加而降低,同一土壤深度,温度随着离加热中心的距离的增大而降低;微波加热土壤5 min后,三种含水率土壤的温度在保温阶段（5～35min）随时间的变化较小,最低温度都保持在50℃左右,基本达到镰刀菌的灭活温度。通过对比分析含水率2%（近似于干土）土壤加热试验和干土仿真试验结果,验证了微波加热土壤仿真模型的正确性。（4）微波除草消毒试验装置的除草消毒效果验证。选取两种杂草种子（黑麦草、狗尾草）和耐热性不同的两种真菌（镰刀菌、核盘菌）作为样本模拟土壤中的杂草和真菌,利用微波消毒试验装置进行除草消毒试验,并以试验样本萌发率评价该微波消毒试验装置的除草消毒效果。结果表明:杂草种子在湿土中,微波处理5 min基本可满足田间除草需求;镰刀菌在三种土壤含水率下,微波辐射5 min,保温30 min后,浅层土壤的灭活效果较好,深层土壤由于温度基本保持在镰刀菌灭活的临界温度50℃左右,导致消毒效果较差;对于核盘菌,微波处理时间延长至10 min,保温30 min后,三种土壤含水率中的核盘菌萌发率仍较高,不能满足消毒目的。（5）微波除草消毒试验装置的改进及效果验证。提出增大微波功率和加装谐振腔的方式对试验装置进行改进,以提高镰刀菌和核盘菌的灭活效果。建立微波功率1500 W、加装谐振腔的微波加热土壤的仿真模型,分析确定微波功率1500 W、270 mm谐振腔为最佳土壤消毒方案;试制试验装置并进行土壤加热试验,验证仿真模型正确性;通过除草消毒试验探究试验装置对黑麦草、镰刀菌和核盘菌等样本萌发抑制情况,结论是处理5 min,保温30 min后可灭活土壤中的所有杂草种子和镰刀菌,核盘菌在含水率10%的土壤中可完全灭活。