臭氧水澆灌對小白菜生理特性及土壤營養的影響

孟晨星 溫正陽 王顥頔頔宋麗芬

中國農業大學煙臺研究院，山東 煙臺 264670

臭氧水作為一種具備強氧化性的高效殺菌劑，殺菌后被還原為氧氣，效果顯著且無任何污染與殘留，已被應用于蔬菜保鮮[1]、設施蔬菜病蟲害防治[2，3]等領域。已有研究表明，在設施蔬菜種植過程中，用臭氧水防治病蟲害有利于保持土壤微生物群落的多樣性，進而保持土壤的肥力[4]，但臭氧水對植物生長具有保護與破壞的兩重性，臭氧濃度是決定臭氧兩重性趨向的關鍵因素[5]。小白菜是市場需求量較大的設施栽培蔬菜，如何在保證其高效生產的同時提升小白菜的品質成為當今主要的研究方向。

本試驗以小白菜為試驗材料，用0、0.4 mg/L、0.8 mg/L、1.0 mg/L、1.2 mg/L 和1.4 mg/L 共6 個濃度的臭氧水對小白菜進行定期澆灌，研究臭氧水濃度對小白菜生理特性和土壤營養性狀的影響，為臭氧水澆灌在設施蔬菜中的應用提供一定的依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設計

供試小白菜為當地市售品種“歐美新速綠”；臭氧發生器由北京金大萬翔環保科技有限公司提供，功率為650 W。穴盤育苗，待長出4 片真葉后移栽。底肥為史丹利水溶性復合肥（20-20-20），每盆澆灌300 mL，定植5 天后追施緩苗肥。設置0、0.4 mg/L、0.8 mg/L、1.0 mg/L、1.2 mg/L 和1.4 mg/L 共6 個濃度的處理組，每組5 個重復。每周澆灌1 次，每次澆灌300 mL。50天后采集葉片和土樣。

1.2 測定項目及方法

生理特性指標包括鮮重、株高、葉面積（相關系數法）、過氧化物酶（POD）活性（愈創木酚比色法）、可溶性糖含量（蒽酮比色法）、可溶性蛋白質含量（考馬斯亮藍G-250 染色法）和葉綠素含量（分光光度計法）。

土壤營養性狀包括土壤速效氮含量（堿解擴散法）、速效磷含量（鉬銻鈧比色法）、速效鉀含量（火焰光度計法）、有機質含量（重鉻酸鉀容量—外加熱法）和pH值。

1.3 數據統計處理

用Microsoft Excel 2016 和SPSS 22 軟件對試驗數據進行數據統計處理，并用LSD 法進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度臭氧水澆灌對小白菜生理特性的影響

2.1.1 不同濃度臭氧水澆灌對小白菜株高、葉面積和鮮重的影響

鮮重是作物生長的重要指標[6],由表1 可見，不同濃度臭氧水澆灌后，小白菜的株高、葉面積和鮮重均有所增加，較高濃度處理組（1.0 ～1.4 mg/L）小白菜的株高、葉面積和鮮重增加顯著，低濃度處理組（0.4 ～0.8 mg/L）與對照組無顯著差異。這可能與較高濃度臭氧水的氧化性更強有關，對小白菜根系活力的抑制作用更明顯。

表1 不同濃度臭氧水澆灌對小白菜株高、葉面積和鮮重的影響

2.1.2 不同濃度臭氧水澆灌對小白菜可溶性糖、蛋白質含量、POD 活性、葉綠素含量的影響

可溶性糖和蛋白質含量是衡量植物品質的重要標準。由表2 可知，不同濃度臭氧水澆灌對小白菜可溶性糖和蛋白質含量表現出顯著影響，其中0.8 mg/L 臭氧水澆灌后小白菜可溶性糖含量顯著增加，增加了49.15%；1.0 mg/L 臭氧水澆灌后可溶性糖和蛋白質含量均顯著增加，分別增加了47.07%、33.07%。說明臭氧水澆灌能夠增加小白菜可溶性糖和蛋白質的含量，對提升小白菜的品質有一定作用。

POD 活性被廣泛用于評價植物的抗逆性[7]，它能把逆境植株產生的大量活性氧轉化為無害物質，活性值發生相應改變。不同濃度臭氧水澆灌使葉片POD 活性顯著提高，且濃度為1.2 mg/L 時提高幅度最大，比對照組增加了49.77%。說明臭氧水澆灌能顯著提高POD 活性，濃度為1.0 mg/L 更有利于提高小白菜的抗逆性。

葉綠素含量高低是反映植物光合作用強弱的重要指標[8]，與光合強度密切相關。各濃度臭氧水澆灌后小白菜葉綠素含量顯著增加，各處理組增加幅度存在差異，1.0 mg/L 和1.2 mg/L 的處理組分別較對照組增加了30.22%、33.52%。臭氧水澆灌可能促進了葉綠素的合成，提高了小白菜光合作用的強度。

表 2 不同濃度臭氧水澆灌對小白菜可溶性糖、蛋白質含量、POD 活性、葉綠素含量的影響

2.2 不同濃度臭氧水澆灌對土壤營養性狀的影響

2.2.1 不同濃度臭氧水澆灌對土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量的影響

速效養分是植物能夠直接從土壤中吸收的養分，其含量對植物的生長發育及產量形成有重要影響。如表3所示，臭氧水澆灌后土壤中速效氮、速效磷和速效鉀含量均降低，其中速效氮和速效磷含量較對照組顯著降低，說明臭氧水處理土壤能夠有效影響土壤中養分的存在形態和有效性。與趙鑫等[9]研究結果一致，因為臭氧具強氧化性，能將土壤中的銨態氮等物質氧化。但各處理組速效鉀含量的差異均未達顯著水平，可能與鉀的化學性質較穩定有關。

表3 不同濃度臭氧水澆灌對土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量的影響

2.2.2 不同濃度臭氧水澆灌對土壤有機質含量、pH 值的影響

土壤有機質含量是衡量土壤肥力的重要指標[10]。表4 顯示，臭氧水澆灌使土壤有機質含量呈現不同程度的下降趨勢，當臭氧水濃度增加到1.4 mg/L 時，土壤有機質含量下降了23.48%；土壤pH 值較對照組變化幅度很小。說明臭氧水澆灌對土壤的有機質有一定降解作用，顯著提升土壤的礦化度，但對土壤pH 值的影響較小。

表4 不同濃度臭氧水澆灌對土壤有機質含量、pH 值的影響

3 結論與討論

本試驗中，經各濃度臭氧水澆灌后，小白菜各項生理指標提高，土壤中速效養分和有機質含量下降，臭氧水濃度為1.0 mg/L 時影響最顯著。

臭氧水處理后小白菜的葉綠素含量顯著增加，促進了光合作用；株高和鮮重等生長指標、可溶性糖和蛋白質等光合產物的增加，說明臭氧水澆灌對小白菜產量及品質的提升有明顯促進作用。

臭氧水有極強的氧化能力，能將土壤中的有機質轉化為無機物，與銨態氮反應生成氨，故土壤中速效氮和有機質含量下降。減少了土壤中有機陰離子與PO43-的競爭，速效磷含量下降，而鉀的化學性質穩定，故其含量無顯著變化。

蔬菜大棚集約化程度高,養分過剩致使土壤氮磷鉀比例失調,有機農藥的使用已成為限制大棚發展的突出問題[11]。臭氧水澆灌在調節土壤養分比例和促進作物生長方面有明顯作用，蘇英京等[12]將微生物肥料和臭氧水融合配套，形成了草莓豐產型有機栽培方案。由此可見，可以用一定濃度臭氧水澆灌配施有機肥來代替部分化肥，在改變傳統施肥方式的同時優化施肥結構，并且提高肥料的利用率。

我們的試驗還發現，經清水或濃度較低的臭氧水澆灌后，小白菜蟲害明顯，但濃度達1.0 mg/L 及以上，蟲害程度明顯減輕。且宋衛堂等[13]研究發現，當營養液臭氧濃度為0.6 mg/L 時,對106cfu/mL 濃度的十字花科軟腐病病原菌的殺滅率可達100%。說明臭氧水澆灌在一定程度上可替代化學農藥，用于植物病蟲害的防治，對我國推廣減農藥、無農藥作物栽培[14]，實現化肥、農藥使用量的零增長有著重要意義。