臭氧水灌溉對經濟作物生理及土壤鹽堿脅迫調控效應研究

開展不同臭氧水灌溉方式、濃度、加注次數對土壤病菌及理化性狀的調控作用研究，對經濟作物產量與品質產生的效果研究。

研究內容：

（1）青梗菜的需水規律和高效節水灌溉制度；

（2）不同臭氧濃度對病蟲害及葉菜生理性狀的調控作用；

（3）不同臭氧施用頻次對土壤病害及葉菜生理性狀的調控作用；

（4）臭氧水施用對土壤理化性質的影響及微生物生態效應；

（5）設施青梗菜病蟲害臭氧防控技術操作規程。

分析臭氧水防控病蟲害的效益，優化確定相關技術參數。制訂青梗菜滴灌灌溉技術和施用臭氧水防治病蟲害的技術規程。

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臭氧水對設施蔬菜病害的防治及其生理機制的研究

        近年來,設施蔬菜的栽培方式已經成為增加蔬菜產量的主要方式,同時也滿足了人們對反季節蔬菜品種的需求。然而,設施蔬菜溫暖、濕潤、密閉的環境為蔬菜病蟲害的生長提供了有利的滋生條件。為了控制病蟲害的生長增加農作物的產量,人們通常利用防蟲網來抵御蟲害的侵入,但是蔬菜病害卻無法得到防治,只能依靠噴灑化學農藥的方法控制病害,然而農藥的使用和殘留引起了人類健康和環境污染等問題的挑戰。

        因此,降低農藥使用量尋求農藥的替代品已經迫在眉睫。臭氧作為一種氧化性強、清潔、環保的廣譜殺菌劑,是理想的強氧化藥劑。與其它殺菌劑相比,臭氧不會造成任何殘留,已應用于醫療、食品、農業等多個領域。

本研究具體研究結果如下:

(1)臭氧水特性的研究:臭氧在水中的溶解度和降解度受到了溫度、水質、溶劑等條件的影響,在溫度為15℃至35℃的水中,、水的溫度越高臭氧的分解速度越快,半衰期的時間越短;臭氧溶解在不同的水質當中,水質越純,臭氧的溶解度越高且分解速度越慢;在100mL至500mL溶劑的水溶液中,溶劑越大臭氧的溶解度越低,但降解速度減緩。同時,我們發現臭氧水濃度越高水中的pH值越低,水溶液的酸度越高。明確試驗中所用到的各臭氧水濃度的溶解和衰減趨勢,同時確定了溫室蔬菜中噴灑臭氧水的 很佳時間。

(2)臭氧水對不同蔬菜致病菌的作用效果:以致病細菌胡蘿卜軟腐歐氏桿菌(Erwinia carotovora subsp.carotovora)和茄雷爾氏菌(Ralstonia solanacearum),致病真菌立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)、茄鏈格孢霉(Alternaria solani)和瓜棒孢霉菌(Corynespora cassiicola)為研究對象,通過不同濃度的臭氧水分別對各致病菌作用,確定抑制各致病菌的 很適臭氧水濃度。

        結果表明:抑制胡蘿卜軟腐歐氏桿菌和茄科雷爾氏菌的臭氧水濃度分別為0.5mg/l和0.8mg/l。真菌方面采用將不同濃度的臭氧水直接噴灑菌體表面,結果表明:隨著臭氧水濃度的增加,真菌的生長速度逐漸減緩,濃度為4.5mg/l臭氧水對各真菌的抑制已顯露,臭氧水濃度為7.5mg/l時真菌基本無再生能力,這一結果為臭氧水噴灑蔬菜的可行性提供了重要的前提條件。

(3)臭氧水對蔬菜生長的影響:本研究選用上海市常見的四種蔬菜包括青菜(brassicacampestrisssp.chinensis)、生菜(lactucasativavar.ramosa)、黃瓜(cucumissativus)和番茄(lycopersiconesculentum)進行栽培。采用溫室栽培方式,在各蔬菜的生長期采用噴灑臭氧水的方法,比較了不同濃度的臭氧水(0,2,4,6,8,10和14mg/l)對蔬菜生長(包括株高、莖粗、葉面積等方面)和生理(光合活性和抗氧化系統)等方面的影響。

        結果表明,2-8mg/l臭氧水噴灑青菜后,不會影響青菜的生物量,而高于8mg/l臭氧水會使青菜葉面出現灼傷,青菜可以忍耐的臭氧水濃度為4-8mg/l;不同濃度臭氧水對生菜作用后發現,生菜所能忍耐臭氧水的濃度比青菜高,但高濃度14mg/l臭氧水會引起生菜葉片出現萎蔫、干枯等現象,噴灑生菜的 很適臭氧水濃度為4-10mg/l;黃瓜葉片在受到不同濃度臭氧水作用后,雖然沒有引起葉片損傷的跡象,但是當臭氧水濃度高于10mg/l時,會引起黃瓜株高變矮,雌花數下降,減產等現象,噴灑黃瓜的 很適臭氧水濃度為6-10mg/l;番茄葉片受臭氧水噴灑后,10mg/l臭氧水會造成葉片發黃,噴灑番茄的 很適臭氧水濃度為4-8mg/l。

(4)臭氧水對設施蔬菜病蟲害的防治:以噴灑清水和農藥作為對照,將4-6mg/l濃度的臭氧水噴灑到青菜葉表面和感染軟腐歐氏桿菌的生菜葉表面,分別統計了臭氧水對青菜蟲害以及對生菜軟腐病的防效。結果發現:濃度約為6mg/l臭氧水可以預防青菜蟲害的發生,減少蟲害所造成的啃食,效果顯著;同時,此濃度條件的臭氧水對青菜和生菜軟腐病的防效比率71.2%。由此可見,合適濃度的臭氧水可以用于設施蔬菜的病蟲害防治。

(5)應用于設施蔬菜的臭氧裝置及噴灑臭氧水對土壤微生物的影響:綜合運用臭氧發生技術和設施蔬菜的噴灑技術,本研究研制了應用于大面積設施蔬菜的臭氧水合成設備,采用鈦金爆氣裝置,增加了臭氧與水的接觸面積獲得高純度高濃度的臭氧水,并結合設施大棚中的微噴技術,可以較大程度的滿足在大面積設施蔬菜生產中的病害防治,我們 很終確定4-6 mg/L臭氧水噴灑蔬菜的劑量不應超過133.4L/667m2。我們通過MisSeq 2×300 bp高通量測序來分析微生物多樣性分析了臭氧水對土壤微生物的影響。

        結果表明:以噴灑水和農藥作為對照,臭氧水不會改變微生物群落結構,對組成土壤微生物中的重要的微生物群落無傷害。

        綜上所述,本研究利用臭氧水作為設施蔬菜病害防治的手段,分析了臭氧水對青菜、生菜、黃瓜和番茄中常見致病菌和以及處于生長階段各蔬菜的作用效果。作為一種抑菌劑,確定了臭氧水可以直接噴灑到正在生長的蔬菜表面,并 很終確定了適合各蔬菜噴灑的 很適臭氧水濃度,進而利用4-6 mg/L臭氧水可以用于青菜蟲害和生菜軟腐病的防治,同時臭氧水可應用于大面積設施蔬菜的生產中,不會對土壤微生物群落組成造成影響。

        本論文為解決蔬菜的安全問題,提供了新的借鑒,為臭氧水應用于設施蔬菜成為農藥的替代品奠定了理論基礎。