臭氧水对葡萄主要病害的防治效果

沈建生，孙 萍，林贤锐，鲍 慧，方根满(.金华市农业科学研究院，浙江 金华 000； .金华三才种业公司，浙江 金华 000；.金华市广源环保科技有限公司，浙江 金华 000)

臭氧(O3)是一种强氧化剂[1]，能迅速破坏分解细菌的细胞壁，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细胞消散，杀菌能力比氯强 600～3 000倍[2]。它的灭菌、消毒作用几乎是瞬时发生的，在水中臭氧浓度为 0.3～2 mg·L-1时，0.5～1 min内就可以杀死细菌。实验证明臭氧对细菌、真菌(孢子)、病毒、线虫等均有强力的破坏与杀灭作用[3-4]，且臭氧分解还原后成为氧气，无有毒物质残留，使用安全。近年来，臭氧作为一种绿色环保新材料在种植业领域初步应用。相关研究表明，臭氧在种子处理[5]、控制土传病虫害克服连作障碍[6]、防治植物主要病害和部分虫害[7]、防止果蔬霉变延长贮藏保鲜期[8]，以及降解农药残留[9]等方面有良好作用，其应用基本涵盖了作物生产的产前、前中、产后全过程。另外，臭氧具有的渗透力强不留死角、高湿度下杀菌效果更好等特点，使其在绿色、安全果蔬生产中具有十分诱人的应用前景。

但是，传统的臭氧制取方法及设备的局限性限制了其在农业生产中的应用。臭氧制取方法主要有3种：一是紫外辐射法，是用波长 185 nm 的紫外线灯照空气中氧气制作臭氧，该方法因产量极低，寿命短，已面临淘汰[10]。二是电晕放电法[11]。在特定的介质内采用高压电击空气中的氧气(也有用纯氧的，但成本高)制取臭氧，产量高，但存在设备寿命短、怕潮湿、对运行环境要求高、生成的臭氧浓度低(臭氧浓度重量比为 1%～3%)，以及易形成有毒伴随物—氮氧化物等缺陷。目前农用臭氧制取设备多采用此法，臭氧多以气体的形式排放于设施空间用以进行杀菌，但浓度不易监测，高时造成气害、低时作用不明显，应用效果不稳定[12]；同时存在氮氧化物二次污染问题，因此在农业上应用价值不大。三是直流电解法。它是以水为原料，当低压直流电导通固态离子交换膜的正负极时，氧分子在阳极界面因高密度电流产生的电子激发而获得能量，并聚合成臭氧[13]。但是，传统电解法离不开电解液，且电解电极面积小，臭氧产量少，电耗高，限制了其在农业上的规模化应用。由此可见，低成本、低能耗、高产量、高浓度、操作简便等是下一代臭氧制取技术发展的目标。

近年来，SPE(固态聚合物电解质)电极快速发展[14]，第3代臭氧发生技术-PEM(固体聚合物电解质膜)电解式臭氧发生技术，真正实现了环保、节能、高产、高效和低成本目标，为臭氧技术在农业上的产业化应用开辟了广阔的空间。基于PEM技术，作者与金华市广源环保科技有限公司合作研发了一款农用臭氧机，目前已分别获国家发明专利及实用新型授权。为探明该款机器及其生产的臭氧水对葡萄主要病害的防治效果，开展了田间试验，现将相关试验结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在金华市国家农业科技园区金华市农业科学研究院科研基地进行。供试葡萄品种夏黑，大棚平棚架栽培与架式草莓立体种植，葡萄种植密度7 m×1.5 m。试验时间为2016—2017年。

供试设备为金华市广源环保科技有限公司生产的DJ-W3010型高浓度电解式臭氧水机。施用的药剂为臭氧水机生产的臭氧水，及市售农药。

1.2 方法

2016年开展臭氧水清园及不同浓度的初步试验。于葡萄绒球期全株及地面喷施不同浓度的臭氧水，以臭氧水机的出水量控制臭氧浓度，分别设2、4、8 L·min-13种流量的浓度,(对应机器出水口的臭氧浓度分别为8、4、2 mg·L-1的高浓度，而在远端经120米的管道后至田间喷雾口浓度分别对应的浓度范围在1.5～2.0、0.8～1.2、0.5～0.5 mg·L-1，实际应用中会出现一定的浓度波动)，设单用1次和间隔5 d连续2次处理，以45%晶体石硫合剂40倍液为对照(CK)，后期管理按照常规进行。同时，分别在葡萄幼叶期、花序分离期、幼果期和果实转色期分按上述3种处理进行喷施，施药前后各处理的其他田间管理基本一致。调查葡萄发病率，观察、评价臭氧水对葡萄幼嫩组织生长的影响。

2017年开展臭氧水对葡萄主要病害的防治试验。试验设臭氧水的2个浓度处理，分别于4月6、21、27日、5月10、20日、6月5日、7月10日喷施臭氧水2、4 mg·L-1防治葡萄的黑痘病、灰霉病、灰霉病、炭疽病、溃疡病、霜霉病、白粉病，以常规药剂为对照(CK)。7次喷施的常规药剂分别是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%苯醚甲环唑1 500倍液+80%唏酰吗啉3 000倍液、10%苯醚甲环唑1 500倍液。每个处理小区10株葡萄，重复3次。分别调查施药前和施药后葡萄叶片、果穗的发病情况，记载病害级数，计算病情指数和防治效果。

病情分级标准为：0级，无病斑；1级，病斑占整个嚣官(叶、果)面积的5%以下；3级，病斑占整个器官面积的6%～10%；5级，病斑占整个器官面积的11%～25%；7级，病斑占整个器官面积的26%～50%；9级，病斑占整个器官面积的50%以上。

2 结果与分析

2.1 臭氧水作为清园剂对葡萄主要病害发生情况的影响

表1表明，由于黑痘病、霜霉病未发生，炭疽病发生少，消毒后对于此3种病害的防治效果未有效探明；发生较早的灰霉病，臭氧水2 L·min-12次处理效果最佳，优于对照，2 L·min-11次处理与对照相当，4、8 L·min-1浓度无论是1次或2次处理，效果均不佳；后期发生的溃疡病，臭氧水2 L·min-11次和2次处理对溃疡病的效果与对照没有明显差异，4、8 L·min-1处理的发病率高于对照；白粉病，臭氧水1次处理的发病率高于对照，而2 L·min-12次处理的优于对照，4 L·min-12次处理的与对照相当，8 L·min-12次处理的效果不佳。综合试验园情况，臭氧水2 L·min-12次处理效果略优于对照，其他处理间的效果差异不明显。

表1 2016年不同浓度臭氧水消毒对葡萄主要病害的影响

注：在各主要病害高发前期进行田间调查，病害发生一定程度以后，进行了正常药剂防治，以防病害加重。调查50张叶、花序果穗。

2.2 不同浓度臭氧水消毒的葡萄幼嫩组织药害发生情况

表2表明，臭氧水2 L·min-1浓度处理，不管是施用2次还是1次除了萌芽期，葡萄幼嫩组织都会产生灼伤，另外2个浓度处理均未表现出有药害。因此，在生长期高浓度的臭氧水应谨慎使用。

2.3 臭氧水对葡萄主要病害的防治效果

表3表明，臭氧水4、8 L·min-1处理对葡萄炭疽病、白粉病的防治效果良好，与常规药剂对照均没有显著性差异；灰霉病的防治效果4 L·min-1处理与对照没有显著性差异，但8 L·min-1处理效果较差，与对照差异显著；对溃疡病的防治效果，2个浓度臭氧水处理均较差，与对照差异显著；炭疽病的防治效果与对照差异不显著；霜霉病的防治效果臭氧水4 L·min-1处理显著优于对照。

表2 2016年不同浓度臭氧水消毒的葡萄幼嫩组织药害发生情况

表3 2017年不同浓度臭氧水处理对葡萄主要病害的防治效果

注：同列数据后无相同大、小写字母，分别表示其差异达极显著和显著水平。

在试验过程中还开展了对葡萄果粉的调查，调查发现，中后期喷施臭氧水，对葡萄果粉影响不大。

3 小结与讨论

近年来随着人们对农产品质量安全的不断重视，臭氧在农业(种植业)生产中的应用更为广泛，尤其是在植物病虫害防治上的应用研究更加深入。宋卫堂等[15]对臭氧应用于果菜营养液栽培试验表明，当营养液中残余臭氧浓度为0.6 mg·L-1，接触时间5 min时，臭氧对黄瓜枯萎病、番茄枯萎病和十字花科软腐病3种土传病害病原菌的杀灭率均接近100%。李毅等[16]使用臭氧发生设备在温室内释放臭氧气体，对黄瓜霜霉病、白粉病、角斑病及灰霉病等气传病害有一定的防治效果；在室内可控条件下，释放臭氧30 s，连续释放10次，每次间隔时间10 min时，对烟粉虱、南美斑潜蝇的杀灭效果可达100%。

本研究结果表明，2 L·min-1臭氧水作为清园剂2次处理葡萄园，对葡萄园早期的灰霉病及后期高发的白粉病的防治效果略优于普通清园剂石硫合剂，对溃疡病的防治效果与石硫合剂相当，因此在葡萄园管理中应该选用浓度较高的2 L·min-1臭氧水作为清园剂处理葡萄全株及地面2次，可以替代石硫合剂。但是在葡萄生长期高浓度的臭氧水容易造成葡萄幼嫩组织的灼伤，应谨慎使用。在葡萄生长期要降低臭氧水的使用浓度和次数，试验表明4 L·min-1臭氧水1次处理对炭疽病、白粉病、炭疽病、灰霉病的防治效果与常规药剂处理没有显著性差异，且对霜霉病的防治效果优于常规药剂。同时，调查还发现，中后期喷施臭氧水，对葡萄果粉影响不大。因此，合理利用臭氧水来防治葡萄的主要病害是可行的，作为清园剂的最佳浓度为2 L·min-1，且连续使用2次效果更加明显；在葡萄生长期臭氧水最佳浓度为4 L·min-1，能有效地防治葡萄病害的发生，而又不会造成葡萄组织的灼伤。

参考文献：

[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] 薛广波.臭氧[G]//薛广波.灭菌·消毒·防腐·保藏.北京:人民卫生出版社, 1993: 159-163.

[3] 伍学洲,苏东明,梅魁敏,等.臭氧对微生物杀灭效果的观察[J].中国消毒学杂志，1990， 7(2): 113.

[4] 李绍忱,郝培良,王永杰,等.臭氧杀菌效果观察[J].中国消毒学杂志，1990，7(3): 166.

[5] 施国伟，谢昌其，黄志宏. 臭氧储粮灭菌杀虫技术研究[J].粮食储藏，2004，33(4)：20-22.

[6] 丁杰，陈优明，丁源. 臭氧水设备防治病虫害试验情况及建议[J]. 山东农机化，2014(3)：29.

[7] 李毅，李英梅，张淑莲，等.臭氧对设施蔬菜病虫害的应用效果[J].农业工程，2012，2(增刊1)：31-34.

[8] RICE R G，FARQUHAR 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] 张馨，郑文刚，张云鹤，等. 再谈臭氧在设施农业、畜牧业中的应用[J].蔬菜，2010(12)：44-47.

[10] 郑进清.臭氧在水产养殖业中的应用[J].江西水产科技，2008(2)：21-23.

[11] 罗强强,解光勇,全汝岱,等. 电晕放电法制备臭氧技术研究[J].信息技术, 2009(4): 18-20.

[12] 王芳. 臭氧消毒研究进展[J]. 中国消毒学杂志， 1998, 15(2):95-101

[13] 周元全,周运鸿,吴志远,等.电解法臭氧发生器的研究[J].中国消毒学杂志，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] 宋卫堂，王成，侯文龙. 紫外线-臭氧组合式营养液消毒机的设计及灭菌性能试验[J]. 农业工程学报, 2011,27(2):360-365.

[16] 李毅，李英梅，张淑莲，等. 臭氧对设施蔬菜病虫害的应用效果[J]. 农业工程, 2012,2(增刊1):31-34.