沈建生，孫 萍，林賢銳，鮑 慧，方根滿(.金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 金華 000； .金華三才種業(yè)公司，浙江 金華 000；.金華市廣源環(huán)?？萍加邢薰荆憬?金華 000)

臭氧(O3)是一種強(qiáng)氧化劑[1]，能迅速破壞分解細(xì)菌的細(xì)胞壁，分解DNA、RNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)類和多糖等大分子聚合物，使細(xì)胞消散，殺菌能力比氯強(qiáng) 600～3 000倍[2]。它的滅菌、消毒作用幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的，在水中臭氧濃度為 0.3～2 mg·L-1時(shí)，0.5～1 min內(nèi)就可以殺死細(xì)菌。實(shí)驗(yàn)證明臭氧對(duì)細(xì)菌、真菌(孢子)、病毒、線蟲(chóng)等均有強(qiáng)力的破壞與殺滅作用[3-4]，且臭氧分解還原后成為氧氣，無(wú)有毒物質(zhì)殘留，使用安全。近年來(lái)，臭氧作為一種綠色環(huán)保新材料在種植業(yè)領(lǐng)域初步應(yīng)用。相關(guān)研究表明，臭氧在種子處理[5]、控制土傳病蟲(chóng)害克服連作障礙[6]、防治植物主要病害和部分蟲(chóng)害[7]、防止果蔬霉變延長(zhǎng)貯藏保鮮期[8]，以及降解農(nóng)藥殘留[9]等方面有良好作用，其應(yīng)用基本涵蓋了作物生產(chǎn)的產(chǎn)前、前中、產(chǎn)后全過(guò)程。另外，臭氧具有的滲透力強(qiáng)不留死角、高濕度下殺菌效果更好等特點(diǎn)，使其在綠色、安全果蔬生產(chǎn)中具有十分誘人的應(yīng)用前景。

但是，傳統(tǒng)的臭氧制取方法及設(shè)備的局限性限制了其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。臭氧制取方法主要有3種：一是紫外輻射法，是用波長(zhǎng) 185 nm 的紫外線燈照空氣中氧氣制作臭氧，該方法因產(chǎn)量極低，壽命短，已面臨淘汰[10]。二是電暈放電法[11]。在特定的介質(zhì)內(nèi)采用高壓電擊空氣中的氧氣(也有用純氧的，但成本高)制取臭氧，產(chǎn)量高，但存在設(shè)備壽命短、怕潮濕、對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求高、生成的臭氧濃度低(臭氧濃度重量比為 1%～3%)，以及易形成有毒伴隨物—氮氧化物等缺陷。目前農(nóng)用臭氧制取設(shè)備多采用此法，臭氧多以氣體的形式排放于設(shè)施空間用以進(jìn)行殺菌，但濃度不易監(jiān)測(cè)，高時(shí)造成氣害、低時(shí)作用不明顯，應(yīng)用效果不穩(wěn)定[12]；同時(shí)存在氮氧化物二次污染問(wèn)題，因此在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用價(jià)值不大。三是直流電解法。它是以水為原料，當(dāng)?shù)蛪褐绷麟妼?dǎo)通固態(tài)離子交換膜的正負(fù)極時(shí)，氧分子在陽(yáng)極界面因高密度電流產(chǎn)生的電子激發(fā)而獲得能量，并聚合成臭氧[13]。但是，傳統(tǒng)電解法離不開(kāi)電解液，且電解電極面積小，臭氧產(chǎn)量少，電耗高，限制了其在農(nóng)業(yè)上的規(guī)?；瘧?yīng)用。由此可見(jiàn)，低成本、低能耗、高產(chǎn)量、高濃度、操作簡(jiǎn)便等是下一代臭氧制取技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)。

近年來(lái)，SPE(固態(tài)聚合物電解質(zhì))電極快速發(fā)展[14]，第3代臭氧發(fā)生技術(shù)-PEM(固體聚合物電解質(zhì)膜)電解式臭氧發(fā)生技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了環(huán)保、節(jié)能、高產(chǎn)、高效和低成本目標(biāo)，為臭氧技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的空間?；赑EM技術(shù)，作者與金華市廣源環(huán)?？萍加邢薰竞献餮邪l(fā)了一款農(nóng)用臭氧機(jī)，目前已分別獲國(guó)家發(fā)明專利及實(shí)用新型授權(quán)。為探明該款機(jī)器及其生產(chǎn)的臭氧水對(duì)葡萄主要病害的防治效果，開(kāi)展了田間試驗(yàn)，現(xiàn)將相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)在金華市國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院科研基地進(jìn)行。供試葡萄品種夏黑，大棚平棚架栽培與架式草莓立體種植，葡萄種植密度7 m×1.5 m。試驗(yàn)時(shí)間為2016—2017年。

供試設(shè)備為金華市廣源環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的DJ-W3010型高濃度電解式臭氧水機(jī)。施用的藥劑為臭氧水機(jī)生產(chǎn)的臭氧水，及市售農(nóng)藥。

1.2 方法

2016年開(kāi)展臭氧水清園及不同濃度的初步試驗(yàn)。于葡萄絨球期全株及地面噴施不同濃度的臭氧水，以臭氧水機(jī)的出水量控制臭氧濃度，分別設(shè)2、4、8 L·min-13種流量的濃度,(對(duì)應(yīng)機(jī)器出水口的臭氧濃度分別為8、4、2 mg·L-1的高濃度，而在遠(yuǎn)端經(jīng)120米的管道后至田間噴霧口濃度分別對(duì)應(yīng)的濃度范圍在1.5～2.0、0.8～1.2、0.5～0.5 mg·L-1，實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)一定的濃度波動(dòng))，設(shè)單用1次和間隔5 d連續(xù)2次處理，以45%晶體石硫合劑40倍液為對(duì)照(CK)，后期管理按照常規(guī)進(jìn)行。同時(shí)，分別在葡萄幼葉期、花序分離期、幼果期和果實(shí)轉(zhuǎn)色期分按上述3種處理進(jìn)行噴施，施藥前后各處理的其他田間管理基本一致。調(diào)查葡萄發(fā)病率，觀察、評(píng)價(jià)臭氧水對(duì)葡萄幼嫩組織生長(zhǎng)的影響。

2017年開(kāi)展臭氧水對(duì)葡萄主要病害的防治試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)臭氧水的2個(gè)濃度處理，分別于4月6、21、27日、5月10、20日、6月5日、7月10日噴施臭氧水2、4 mg·L-1防治葡萄的黑痘病、灰霉病、灰霉病、炭疽病、潰瘍病、霜霉病、白粉病，以常規(guī)藥劑為對(duì)照(CK)。7次噴施的常規(guī)藥劑分別是80%甲基托布津800倍液、40%嘧霉胺1 000倍液、40%嘧霉胺1 000倍液、25%醚菌酯1 000倍液、10%苯醚甲環(huán)唑1 500倍液+80%唏酰嗎啉3 000倍液、10%苯醚甲環(huán)唑1 500倍液。每個(gè)處理小區(qū)10株葡萄，重復(fù)3次。分別調(diào)查施藥前和施藥后葡萄葉片、果穗的發(fā)病情況，記載病害級(jí)數(shù)，計(jì)算病情指數(shù)和防治效果。

病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：0級(jí)，無(wú)病斑；1級(jí)，病斑占整個(gè)囂官(葉、果)面積的5%以下；3級(jí)，病斑占整個(gè)器官面積的6%～10%；5級(jí)，病斑占整個(gè)器官面積的11%～25%；7級(jí)，病斑占整個(gè)器官面積的26%～50%；9級(jí)，病斑占整個(gè)器官面積的50%以上。

2 結(jié)果與分析

2.1 臭氧水作為清園劑對(duì)葡萄主要病害發(fā)生情況的影響

表1表明，由于黑痘病、霜霉病未發(fā)生，炭疽病發(fā)生少，消毒后對(duì)于此3種病害的防治效果未有效探明；發(fā)生較早的灰霉病，臭氧水2 L·min-12次處理效果最佳，優(yōu)于對(duì)照，2 L·min-11次處理與對(duì)照相當(dāng)，4、8 L·min-1濃度無(wú)論是1次或2次處理，效果均不佳；后期發(fā)生的潰瘍病，臭氧水2 L·min-11次和2次處理對(duì)潰瘍病的效果與對(duì)照沒(méi)有明顯差異，4、8 L·min-1處理的發(fā)病率高于對(duì)照；白粉病，臭氧水1次處理的發(fā)病率高于對(duì)照，而2 L·min-12次處理的優(yōu)于對(duì)照，4 L·min-12次處理的與對(duì)照相當(dāng)，8 L·min-12次處理的效果不佳。綜合試驗(yàn)園情況，臭氧水2 L·min-12次處理效果略優(yōu)于對(duì)照，其他處理間的效果差異不明顯。

表1 2016年不同濃度臭氧水消毒對(duì)葡萄主要病害的影響

注：在各主要病害高發(fā)前期進(jìn)行田間調(diào)查，病害發(fā)生一定程度以后，進(jìn)行了正常藥劑防治，以防病害加重。調(diào)查50張葉、花序果穗。

2.2 不同濃度臭氧水消毒的葡萄幼嫩組織藥害發(fā)生情況

表2表明，臭氧水2 L·min-1濃度處理，不管是施用2次還是1次除了萌芽期，葡萄幼嫩組織都會(huì)產(chǎn)生灼傷，另外2個(gè)濃度處理均未表現(xiàn)出有藥害。因此，在生長(zhǎng)期高濃度的臭氧水應(yīng)謹(jǐn)慎使用。

2.3 臭氧水對(duì)葡萄主要病害的防治效果

表3表明，臭氧水4、8 L·min-1處理對(duì)葡萄炭疽病、白粉病的防治效果良好，與常規(guī)藥劑對(duì)照均沒(méi)有顯著性差異；灰霉病的防治效果4 L·min-1處理與對(duì)照沒(méi)有顯著性差異，但8 L·min-1處理效果較差，與對(duì)照差異顯著；對(duì)潰瘍病的防治效果，2個(gè)濃度臭氧水處理均較差，與對(duì)照差異顯著；炭疽病的防治效果與對(duì)照差異不顯著；霜霉病的防治效果臭氧水4 L·min-1處理顯著優(yōu)于對(duì)照。

表2 2016年不同濃度臭氧水消毒的葡萄幼嫩組織藥害發(fā)生情況

表3 2017年不同濃度臭氧水處理對(duì)葡萄主要病害的防治效果

注：同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同大、小寫(xiě)字母，分別表示其差異達(dá)極顯著和顯著水平。

在試驗(yàn)過(guò)程中還開(kāi)展了對(duì)葡萄果粉的調(diào)查，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中后期噴施臭氧水，對(duì)葡萄果粉影響不大。

3 小結(jié)與討論

近年來(lái)隨著人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的不斷重視，臭氧在農(nóng)業(yè)(種植業(yè))生產(chǎn)中的應(yīng)用更為廣泛，尤其是在植物病蟲(chóng)害防治上的應(yīng)用研究更加深入。宋衛(wèi)堂等[15]對(duì)臭氧應(yīng)用于果菜營(yíng)養(yǎng)液栽培試驗(yàn)表明，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液中殘余臭氧濃度為0.6 mg·L-1，接觸時(shí)間5 min時(shí)，臭氧對(duì)黃瓜枯萎病、番茄枯萎病和十字花科軟腐病3種土傳病害病原菌的殺滅率均接近100%。李毅等[16]使用臭氧發(fā)生設(shè)備在溫室內(nèi)釋放臭氧氣體，對(duì)黃瓜霜霉病、白粉病、角斑病及灰霉病等氣傳病害有一定的防治效果；在室內(nèi)可控條件下，釋放臭氧30 s，連續(xù)釋放10次，每次間隔時(shí)間10 min時(shí)，對(duì)煙粉虱、南美斑潛蠅的殺滅效果可達(dá)100%。

本研究結(jié)果表明，2 L·min-1臭氧水作為清園劑2次處理葡萄園，對(duì)葡萄園早期的灰霉病及后期高發(fā)的白粉病的防治效果略優(yōu)于普通清園劑石硫合劑，對(duì)潰瘍病的防治效果與石硫合劑相當(dāng)，因此在葡萄園管理中應(yīng)該選用濃度較高的2 L·min-1臭氧水作為清園劑處理葡萄全株及地面2次，可以替代石硫合劑。但是在葡萄生長(zhǎng)期高濃度的臭氧水容易造成葡萄幼嫩組織的灼傷，應(yīng)謹(jǐn)慎使用。在葡萄生長(zhǎng)期要降低臭氧水的使用濃度和次數(shù)，試驗(yàn)表明4 L·min-1臭氧水1次處理對(duì)炭疽病、白粉病、炭疽病、灰霉病的防治效果與常規(guī)藥劑處理沒(méi)有顯著性差異，且對(duì)霜霉病的防治效果優(yōu)于常規(guī)藥劑。同時(shí)，調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，中后期噴施臭氧水，對(duì)葡萄果粉影響不大。因此，合理利用臭氧水來(lái)防治葡萄的主要病害是可行的，作為清園劑的最佳濃度為2 L·min-1，且連續(xù)使用2次效果更加明顯；在葡萄生長(zhǎng)期臭氧水最佳濃度為4 L·min-1，能有效地防治葡萄病害的發(fā)生，而又不會(huì)造成葡萄組織的灼傷。

參考文獻(xiàn)：

[1] CHANG L，LIU X H，GE F. Effect of elevated O3associated with Bt cotton on the abundance，diversity and community structure of soil Collembola [J].Applied Soil Ecology，2011，47(1)：45-50.

[2] 薛廣波.臭氧[G]//薛廣波.滅菌·消毒·防腐·保藏.北京:人民衛(wèi)生出版社, 1993: 159-163.

[3] 伍學(xué)洲,蘇東明,梅魁敏,等.臭氧對(duì)微生物殺滅效果的觀察[J].中國(guó)消毒學(xué)雜志，1990， 7(2): 113.

[4] 李紹忱,郝培良,王永杰,等.臭氧殺菌效果觀察[J].中國(guó)消毒學(xué)雜志，1990，7(3): 166.

[5] 施國(guó)偉，謝昌其，黃志宏. 臭氧儲(chǔ)糧滅菌殺蟲(chóng)技術(shù)研究[J].糧食儲(chǔ)藏，2004，33(4)：20-22.

[6] 丁杰，陳優(yōu)明，丁源. 臭氧水設(shè)備防治病蟲(chóng)害試驗(yàn)情況及建議[J]. 山東農(nóng)機(jī)化，2014(3)：29.

[7] 李毅，李英梅，張淑蓮，等.臭氧對(duì)設(shè)施蔬菜病蟲(chóng)害的應(yīng)用效果[J].農(nóng)業(yè)工程，2012，2(增刊1)：31-34.

[8] RICE R G，F(xiàn)ARQUHAR J W，BOLLYKY L J. Review of the applications of ozone for increasing storage times of perishable foods[J].Ozone Science & Engineering，1982，4(3)：147-163.

[9] 張馨，鄭文剛，張?jiān)弃Q，等. 再談臭氧在設(shè)施農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)中的應(yīng)用[J].蔬菜，2010(12)：44-47.

[10] 鄭進(jìn)清.臭氧在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用[J].江西水產(chǎn)科技，2008(2)：21-23.

[11] 羅強(qiáng)強(qiáng),解光勇,全汝岱,等. 電暈放電法制備臭氧技術(shù)研究[J].信息技術(shù), 2009(4): 18-20.

[12] 王芳. 臭氧消毒研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)消毒學(xué)雜志， 1998, 15(2):95-101

[13] 周元全,周運(yùn)鴻,吳志遠(yuǎn),等.電解法臭氧發(fā)生器的研究[J].中國(guó)消毒學(xué)雜志，1990，7(2): 65-69.

[14] MAGARA Y, ITOH M, MORIOKA T. Application of ozone to water treatment and power consumption of ozone generating systems[J]. Progress in Nuclear Energy，1995,29：175-182.

[15] 宋衛(wèi)堂，王成，侯文龍. 紫外線-臭氧組合式營(yíng)養(yǎng)液消毒機(jī)的設(shè)計(jì)及滅菌性能試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2011,27(2):360-365.

[16] 李毅，李英梅，張淑蓮，等. 臭氧對(duì)設(shè)施蔬菜病蟲(chóng)害的應(yīng)用效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程, 2012,2(增刊1):31-34.