臭氧水灌溉对经济作物生理及土壤盐碱胁迫调控效应研究

开展不同臭氧水灌溉方式、浓度、加注次数对土壤病菌及理化性状的调控作用研究，对经济作物产量与品质产生的效果研究。

研究内容：

（1）青梗菜的需水规律和高效节水灌溉制度；

（2）不同臭氧浓度对病虫害及叶菜生理性状的调控作用；

（3）不同臭氧施用频次对土壤病害及叶菜生理性状的调控作用；

（4）臭氧水施用对土壤理化性质的影响及微生物生态效应；

（5）设施青梗菜病虫害臭氧防控技术操作规程。

分析臭氧水防控病虫害的效益，优化确定相关技术参数。制订青梗菜滴灌灌溉技术和施用臭氧水防治病虫害的技术规程。

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臭氧水对设施蔬菜病害的防治及其生理机制的研究

        近年来,设施蔬菜的栽培方式已经成为增加蔬菜产量的主要方式,同时也满足了人们对反季节蔬菜品种的需求。然而,设施蔬菜温暖、湿润、密闭的环境为蔬菜病虫害的生长提供了有利的滋生条件。为了控制病虫害的生长增加农作物的产量,人们通常利用防虫网来抵御虫害的侵入,但是蔬菜病害却无法得到防治,只能依靠喷洒化学农药的方法控制病害,然而农药的使用和残留引起了人类健康和环境污染等问题的挑战。

        因此,降低农药使用量寻求农药的替代品已经迫在眉睫。臭氧作为一种氧化性强、清洁、环保的广谱杀菌剂,是理想的强氧化药剂。与其它杀菌剂相比,臭氧不会造成任何残留,已应用于医疗、食品、农业等多个领域。

本研究具体研究结果如下:

(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温度、水质、溶剂等条件的影响,在温度为15℃至35℃的水中,、水的温度越高臭氧的分解速度越快,半衰期的时间越短;臭氧溶解在不同的水质当中,水质越纯,臭氧的溶解度越高且分解速度越慢;在100mL至500mL溶剂的水溶液中,溶剂越大臭氧的溶解度越低,但降解速度减缓。同时,我们发现臭氧水浓度越高水中的pH值越低,水溶液的酸度越高。明确试验中所用到的各臭氧水浓度的溶解和衰减趋势,同时确定了温室蔬菜中喷洒臭氧水的 很佳时间。

(2)臭氧水对不同蔬菜致病菌的作用效果:以致病细菌胡萝卜软腐欧氏杆菌(Erwinia carotovora subsp.carotovora)和茄雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum),致病真菌立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、茄链格孢霉(Alternaria solani)和瓜棒孢霉菌(Corynespora cassiicola)为研究对象,通过不同浓度的臭氧水分别对各致病菌作用,确定抑制各致病菌的 很适臭氧水浓度。

        结果表明:抑制胡萝卜软腐欧氏杆菌和茄科雷尔氏菌的臭氧水浓度分别为0.5mg/l和0.8mg/l。真菌方面采用将不同浓度的臭氧水直接喷洒菌体表面,结果表明:随着臭氧水浓度的增加,真菌的生长速度逐渐减缓,浓度为4.5mg/l臭氧水对各真菌的抑制已显露,臭氧水浓度为7.5mg/l时真菌基本无再生能力,这一结果为臭氧水喷洒蔬菜的可行性提供了重要的前提条件。

(3)臭氧水对蔬菜生长的影响:本研究选用上海市常见的四种蔬菜包括青菜(brassicacampestrisssp.chinensis)、生菜(lactucasativavar.ramosa)、黄瓜(cucumissativus)和番茄(lycopersiconesculentum)进行栽培。采用温室栽培方式,在各蔬菜的生长期采用喷洒臭氧水的方法,比较了不同浓度的臭氧水(0,2,4,6,8,10和14mg/l)对蔬菜生长(包括株高、茎粗、叶面积等方面)和生理(光合活性和抗氧化系统)等方面的影响。

        结果表明,2-8mg/l臭氧水喷洒青菜后,不会影响青菜的生物量,而高于8mg/l臭氧水会使青菜叶面出现灼伤,青菜可以忍耐的臭氧水浓度为4-8mg/l;不同浓度臭氧水对生菜作用后发现,生菜所能忍耐臭氧水的浓度比青菜高,但高浓度14mg/l臭氧水会引起生菜叶片出现萎蔫、干枯等现象,喷洒生菜的 很适臭氧水浓度为4-10mg/l;黄瓜叶片在受到不同浓度臭氧水作用后,虽然没有引起叶片损伤的迹象,但是当臭氧水浓度高于10mg/l时,会引起黄瓜株高变矮,雌花数下降,减产等现象,喷洒黄瓜的 很适臭氧水浓度为6-10mg/l;番茄叶片受臭氧水喷洒后,10mg/l臭氧水会造成叶片发黄,喷洒番茄的 很适臭氧水浓度为4-8mg/l。

(4)臭氧水对设施蔬菜病虫害的防治:以喷洒清水和农药作为对照,将4-6mg/l浓度的臭氧水喷洒到青菜叶表面和感染软腐欧氏杆菌的生菜叶表面,分别统计了臭氧水对青菜虫害以及对生菜软腐病的防效。结果发现:浓度约为6mg/l臭氧水可以预防青菜虫害的发生,减少虫害所造成的啃食,效果显著;同时,此浓度条件的臭氧水对青菜和生菜软腐病的防效比率71.2%。由此可见,合适浓度的臭氧水可以用于设施蔬菜的病虫害防治。

(5)应用于设施蔬菜的臭氧装置及喷洒臭氧水对土壤微生物的影响:综合运用臭氧发生技术和设施蔬菜的喷洒技术,本研究研制了应用于大面积设施蔬菜的臭氧水合成设备,采用钛金爆气装置,增加了臭氧与水的接触面积获得高纯度高浓度的臭氧水,并结合设施大棚中的微喷技术,可以较大程度的满足在大面积设施蔬菜生产中的病害防治,我们 很终确定4-6 mg/L臭氧水喷洒蔬菜的剂量不应超过133.4L/667m2。我们通过MisSeq 2×300 bp高通量测序来分析微生物多样性分析了臭氧水对土壤微生物的影响。

        结果表明:以喷洒水和农药作为对照,臭氧水不会改变微生物群落结构,对组成土壤微生物中的重要的微生物群落无伤害。

        综上所述,本研究利用臭氧水作为设施蔬菜病害防治的手段,分析了臭氧水对青菜、生菜、黄瓜和番茄中常见致病菌和以及处于生长阶段各蔬菜的作用效果。作为一种抑菌剂,确定了臭氧水可以直接喷洒到正在生长的蔬菜表面,并 很终确定了适合各蔬菜喷洒的 很适臭氧水浓度,进而利用4-6 mg/L臭氧水可以用于青菜虫害和生菜软腐病的防治,同时臭氧水可应用于大面积设施蔬菜的生产中,不会对土壤微生物群落组成造成影响。

        本论文为解决蔬菜的安全问题,提供了新的借鉴,为臭氧水应用于设施蔬菜成为农药的替代品奠定了理论基础。