劉書(shū)偉，王 燕，何 仲，康小平,孫慧霞

(1.海南熱帶海洋學(xué)院 生態(tài)環(huán)境學(xué)院，海南 三亞 572022；2.海南熱帶海洋學(xué)院 海洋信息工程學(xué)院，海南 三亞 572022)

1 引言

設(shè)施栽培是人為創(chuàng)造適宜作物生長(zhǎng)發(fā)育的小氣候環(huán)境，進(jìn)行反季節(jié)和跨地區(qū)種植的生產(chǎn)方式。設(shè)施栽培技術(shù)的推廣應(yīng)用，解決了“淡季”農(nóng)產(chǎn)品供不應(yīng)求的難題，但設(shè)施栽培因自身特點(diǎn)及高附加值作物的連作，導(dǎo)致毀滅性的病害發(fā)生，嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。而大量化學(xué)藥劑的使用導(dǎo)致環(huán)境污染進(jìn)而影響人體健康，所以需探求新型綠色、無(wú)公害農(nóng)業(yè)的解決方案。電生功能水(Eecotrlyzed Functional water，EFW)是通過(guò)現(xiàn)代高科技手段，讓水發(fā)生物理、化學(xué)性狀的變化，產(chǎn)生具有殺菌及促長(zhǎng)功能的物理處理水，在國(guó)外一度被稱為21世紀(jì)的魔水[2]。目前EFW在海南省內(nèi)的應(yīng)用研究較鮮見(jiàn)，本文主要介紹EFW特性及在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，為研究設(shè)施栽培中病蟲(chóng)害的物理防治及利用力度提供依據(jù)，并為海南省發(fā)展綠色農(nóng)產(chǎn)品、高效可持續(xù)農(nóng)業(yè)及物理農(nóng)業(yè)技術(shù)提供參考。

2 海南設(shè)施栽培及其病蟲(chóng)害問(wèn)題分析

2.1 海南設(shè)施栽培概況

海南利用豐富的光熱資源和生物資源發(fā)展熱帶設(shè)施農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向。在海南進(jìn)行設(shè)施栽培既可防寒保溫，還可減少臺(tái)風(fēng)暴雨造成的死苗、病害頻發(fā)[3]。海南設(shè)施農(nóng)業(yè)始于20世紀(jì)90年代，自吳明珠院士大棚引種哈密瓜成功后才開(kāi)始高速發(fā)展，種植作物由西、甜瓜為主，拓展到葉菜類、辣椒、豉豆、苦瓜等蔬菜作物，大棚栽培以南部三亞、樂(lè)東、陵水三市縣為主產(chǎn)區(qū)逐漸擴(kuò)展到全省。2011年海南省設(shè)施大棚瓜菜種植面積為12000 hm2，目前以每年超過(guò)1300 hm2的速度遞增[4]。其中據(jù)海南省農(nóng)業(yè)廳統(tǒng)計(jì)，2017年秋季至2018年春季海南大棚哈密瓜栽培面積達(dá)1萬(wàn) hm2(15萬(wàn)畝)。同時(shí)各市縣設(shè)施發(fā)展勁頭足[5]，如根據(jù)三亞發(fā)展計(jì)劃2015年設(shè)施大棚達(dá)到4萬(wàn)多畝，到2020年設(shè)施農(nóng)業(yè)達(dá)到6～7萬(wàn)畝，銷售總收入將會(huì)實(shí)現(xiàn)上百億元。

2.2 設(shè)施栽培病蟲(chóng)害問(wèn)題

設(shè)施栽培因封閉嚴(yán)密，基本沒(méi)有外來(lái)病害侵染，在理論上病害發(fā)生很輕，但是現(xiàn)實(shí)恰恰相反[6]。由于設(shè)施內(nèi)濕度大、溫度高、風(fēng)速低，再加上高附加值作物的累作或連作，土壤中各種病原菌、蟲(chóng)卵積累形成了不同類別的土傳病害：如苗期發(fā)生的猝倒病、立枯病等；茄果類青枯病、黃枯萎病等；番茄的疫病、潰瘍病等；瓜類枯萎病及根結(jié)線蟲(chóng)病等。通常栽種3～5年后，毀滅性土傳病害如枯萎病、根腐病、黃萎病、青枯病及根結(jié)線蟲(chóng)病等會(huì)發(fā)生并逐年加重，一般造成作物減產(chǎn)20%～40%，嚴(yán)重的減產(chǎn)60%以上甚至絕收[7]。如海南省大面積設(shè)施栽培的哈密瓜，基本都受到根結(jié)線蟲(chóng)病的危害，導(dǎo)致植株矮小、枯萎甚至死亡，從而使哈密瓜的嚴(yán)重減產(chǎn)[8]?；瘜W(xué)藥劑殺菌消毒是最簡(jiǎn)單有效的連作障礙控制途徑[9]，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)多依靠化學(xué)方法控制病蟲(chóng)害，使農(nóng)產(chǎn)品和土壤中殘留、積累大量化學(xué)藥劑，進(jìn)而污染環(huán)境、使病蟲(chóng)害產(chǎn)生抗性影響人們身體健康。

3 電生功能水特性及在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

3.1 電生功能水特性

電生功能水(EFW)又稱電解水或離子水，是將水置于一種特殊的裝置中經(jīng)電場(chǎng)處理，使水的pH值、氧化還原電位、有效氯濃度等指標(biāo)發(fā)生改變而產(chǎn)生的具有特殊功能的酸性電解水和堿性電解水的總稱[10]。EFW在與外界接觸的過(guò)程中很快會(huì)恢復(fù)成普通的水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成殘留及生物產(chǎn)生化學(xué)危害。EFW的氧化性，可起到不可逆轉(zhuǎn)破壞菌類生物脂膜透性的作用[11]，也是它殺菌效應(yīng)的關(guān)鍵；經(jīng)電場(chǎng)電解后形成的亞次氯酸中的氯離子，也具有較強(qiáng)的殺菌性；EFW攜帶的微電流給土壤創(chuàng)造一個(gè)微電流環(huán)境，可以抑制許多厭氧菌的生長(zhǎng)[12]。EFW強(qiáng)酸水殺菌過(guò)程是瞬間強(qiáng)制性地奪取電子的過(guò)程，所以不會(huì)導(dǎo)致菌類形成抗藥性。電生功能水制取裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與生產(chǎn)傳統(tǒng)化學(xué)制劑相比成本低廉，有利于其在醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各項(xiàng)事業(yè)中推廣應(yīng)用。

3.2 電生功能水在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

3.2.1 在果蔬保鮮上的應(yīng)用

EFW在果蔬保鮮方面的應(yīng)用報(bào)道較多。試驗(yàn)表明有效氯濃度為8%的EFW冷激處理可誘導(dǎo)香蕉耐冷性并延緩低溫下香蕉發(fā)生冷害，在一定程度上抑制柑橘果實(shí)的衰老[13]；紀(jì)淑娟等[14]用pH值為2.37的EFW處理黃瓜不僅有良好的殺菌效果，還可延緩黃瓜的衰老進(jìn)程；聶小鳳等[15]用pH值為5.9的EFW浸泡茄子可保持茄子較佳的內(nèi)在和外在品質(zhì)。pH值為6.0的微酸性EFW能有效控制蕎麥芽菜表面細(xì)菌和真菌數(shù)量且提高芽菜質(zhì)量[16]。Abadias[17]、Guentzel等[18]表明微酸性EFW能有效抑制或殺滅鮮切果蔬表面的病原性微生物。此外，電生功能水在草莓、梨、番茄等果蔬的保鮮方面均有應(yīng)用。

3.2.2 在植株病害防治方面的應(yīng)用

EFW應(yīng)用于植株病害防治方面也有研究，Al-Haq等值為[19]表明強(qiáng)酸性EFW可有效防治梨果腐病。Tsukagoshi等值為[20]發(fā)現(xiàn)強(qiáng)酸性EFW對(duì)草莓白粉病的防治效果顯著高于常規(guī)化學(xué)防治。王步云等[21]研究表明強(qiáng)酸性EFW對(duì)番茄白粉病和番茄細(xì)菌性葉斑病防治效果較好并有增產(chǎn)作用，對(duì)黃瓜白粉病的防治效果顯著并可促進(jìn)植株生長(zhǎng)，對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)無(wú)不良影響[22]。Zhang等[23]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)酸性EFW室溫處理15 min后，花生中85%黃曲霉毒素被除掉，花生中的營(yíng)養(yǎng)素(蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、碳水化合物成分)沒(méi)有顯著性變化，花生表皮的顏色也沒(méi)有發(fā)生變化。

3.2.3 在土壤改良方面的應(yīng)用

關(guān)于在土壤改良方面的應(yīng)用，也有部分涉及，從理論上說(shuō)酸堿電生功能水可以用來(lái)改良酸堿性的土壤，但并未見(jiàn)到報(bào)道。李洪建等[24]用pH值為4.5～6.5微酸性EFW對(duì)溫室土壤澆灌殺菌，測(cè)定總菌落數(shù)表明微酸性EFW的殺菌效果要優(yōu)于臭氧水，雖然不同pH殺菌沒(méi)有顯著差別，但隨著其值的降低，菌落數(shù)值下降。相立等[25]在盆栽條件下研究了蘋(píng)果連作土壤澆灌微酸性(pH值為6.0)EFW對(duì)土壤環(huán)境和幼苗生長(zhǎng)的影響表明，微酸性EFW能夠顯著提高幼苗的生物量和促進(jìn)根系的生長(zhǎng)，同時(shí)土壤中真菌數(shù)量降幅達(dá)48.1%，細(xì)菌/真菌比值增加120%，說(shuō)明微酸性EFW可減輕蘋(píng)果連作障礙。研究表明，引起土傳病害的病原菌有病原真菌、病原細(xì)菌、根結(jié)線蟲(chóng)及土傳病毒[26]等，所以EFW可用于土傳病害的防治。

由于酸性電解水具有殺菌能力強(qiáng)、無(wú)殘留、無(wú)污染、制取方便、安全經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，也被應(yīng)用于醫(yī)療、食品加工、消除農(nóng)殘及畜牧養(yǎng)殖行業(yè)中。

4 結(jié)語(yǔ)

電生功能水技術(shù)應(yīng)用在設(shè)施栽培中是可行的。可采用電生功能水防治設(shè)施栽培中的土傳病害，以種植前對(duì)栽培介質(zhì)噴施殺菌消毒并在栽培過(guò)程中定期噴施或澆灌，系統(tǒng)和全面的評(píng)價(jià)電生功能水的殺菌作用、改善土壤理化性質(zhì)的功能及改善植株生長(zhǎng)和品質(zhì)狀況，確定EFW替代化學(xué)藥劑的可能性及減少化學(xué)藥劑使用次數(shù)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。總之，EFW作為物理農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的高新技術(shù)，其能高效廣譜瞬時(shí)殺菌、無(wú)殘留、無(wú)毒副用，對(duì)提高農(nóng)產(chǎn)品安全性、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和國(guó)民健康有重要意義。此技術(shù)為海南省農(nóng)業(yè)走無(wú)公害、綠色之路提供參考，同時(shí)有利于實(shí)現(xiàn)習(xí)近平總書(shū)記要求的“打造海南熱帶特色農(nóng)業(yè)王牌”及促進(jìn)海南農(nóng)業(yè)的高效可持續(xù)發(fā)展。