电生功能水在海南设施栽培中的应用前景分析

刘书伟，王 燕，何 仲，康小平,孙慧霞

(1.海南热带海洋学院 生态环境学院，海南 三亚 572022；2.海南热带海洋学院 海洋信息工程学院，海南 三亚 572022)

1 引言

设施栽培是人为创造适宜作物生长发育的小气候环境，进行反季节和跨地区种植的生产方式。设施栽培技术的推广应用，解决了“淡季”农产品供不应求的难题，但设施栽培因自身特点及高附加值作物的连作，导致毁灭性的病害发生，严重影响作物产量和品质[1]。而大量化学药剂的使用导致环境污染进而影响人体健康，所以需探求新型绿色、无公害农业的解决方案。电生功能水(Eecotrlyzed Functional water，EFW)是通过现代高科技手段，让水发生物理、化学性状的变化，产生具有杀菌及促长功能的物理处理水，在国外一度被称为21世纪的魔水[2]。目前EFW在海南省内的应用研究较鲜见，本文主要介绍EFW特性及在农业中的应用现状，为研究设施栽培中病虫害的物理防治及利用力度提供依据，并为海南省发展绿色农产品、高效可持续农业及物理农业技术提供参考。

2 海南设施栽培及其病虫害问题分析

2.1 海南设施栽培概况

海南利用丰富的光热资源和生物资源发展热带设施农业是现代农业发展的重要方向。在海南进行设施栽培既可防寒保温，还可减少台风暴雨造成的死苗、病害频发[3]。海南设施农业始于20世纪90年代，自吴明珠院士大棚引种哈密瓜成功后才开始高速发展，种植作物由西、甜瓜为主，拓展到叶菜类、辣椒、豉豆、苦瓜等蔬菜作物，大棚栽培以南部三亚、乐东、陵水三市县为主产区逐渐扩展到全省。2011年海南省设施大棚瓜菜种植面积为12000 hm2，目前以每年超过1300 hm2的速度递增[4]。其中据海南省农业厅统计，2017年秋季至2018年春季海南大棚哈密瓜栽培面积达1万 hm2(15万亩)。同时各市县设施发展劲头足[5]，如根据三亚发展计划2015年设施大棚达到4万多亩，到2020年设施农业达到6～7万亩，销售总收入将会实现上百亿元。

2.2 设施栽培病虫害问题

设施栽培因封闭严密，基本没有外来病害侵染，在理论上病害发生很轻，但是现实恰恰相反[6]。由于设施内湿度大、温度高、风速低，再加上高附加值作物的累作或连作，土壤中各种病原菌、虫卵积累形成了不同类别的土传病害：如苗期发生的猝倒病、立枯病等；茄果类青枯病、黄枯萎病等；番茄的疫病、溃疡病等；瓜类枯萎病及根结线虫病等。通常栽种3～5年后，毁灭性土传病害如枯萎病、根腐病、黄萎病、青枯病及根结线虫病等会发生并逐年加重，一般造成作物减产20%～40%，严重的减产60%以上甚至绝收[7]。如海南省大面积设施栽培的哈密瓜，基本都受到根结线虫病的危害，导致植株矮小、枯萎甚至死亡，从而使哈密瓜的严重减产[8]。化学药剂杀菌消毒是最简单有效的连作障碍控制途径[9]，我国设施农业多依靠化学方法控制病虫害，使农产品和土壤中残留、积累大量化学药剂，进而污染环境、使病虫害产生抗性影响人们身体健康。

3 电生功能水特性及在农业中的应用

3.1 电生功能水特性

电生功能水(EFW)又称电解水或离子水，是将水置于一种特殊的装置中经电场处理，使水的pH值、氧化还原电位、有效氯浓度等指标发生改变而产生的具有特殊功能的酸性电解水和碱性电解水的总称[10]。EFW在与外界接触的过程中很快会恢复成普通的水，不会对环境造成残留及生物产生化学危害。EFW的氧化性，可起到不可逆转破坏菌类生物脂膜透性的作用[11]，也是它杀菌效应的关键；经电场电解后形成的亚次氯酸中的氯离子，也具有较强的杀菌性；EFW携带的微电流给土壤创造一个微电流环境，可以抑制许多厌氧菌的生长[12]。EFW强酸水杀菌过程是瞬间强制性地夺取电子的过程，所以不会导致菌类形成抗药性。电生功能水制取装置结构简单，与生产传统化学制剂相比成本低廉，有利于其在医疗卫生、食品加工尤其是农业生产等各项事业中推广应用。

3.2 电生功能水在农业中的应用

3.2.1 在果蔬保鲜上的应用

EFW在果蔬保鲜方面的应用报道较多。试验表明有效氯浓度为8%的EFW冷激处理可诱导香蕉耐冷性并延缓低温下香蕉发生冷害，在一定程度上抑制柑橘果实的衰老[13]；纪淑娟等[14]用pH值为2.37的EFW处理黄瓜不仅有良好的杀菌效果，还可延缓黄瓜的衰老进程；聂小凤等[15]用pH值为5.9的EFW浸泡茄子可保持茄子较佳的内在和外在品质。pH值为6.0的微酸性EFW能有效控制荞麦芽菜表面细菌和真菌数量且提高芽菜质量[16]。Abadias[17]、Guentzel等[18]表明微酸性EFW能有效抑制或杀灭鲜切果蔬表面的病原性微生物。此外，电生功能水在草莓、梨、番茄等果蔬的保鲜方面均有应用。

3.2.2 在植株病害防治方面的应用

EFW应用于植株病害防治方面也有研究，Al-Haq等值为[19]表明强酸性EFW可有效防治梨果腐病。Tsukagoshi等值为[20]发现强酸性EFW对草莓白粉病的防治效果显著高于常规化学防治。王步云等[21]研究表明强酸性EFW对番茄白粉病和番茄细菌性叶斑病防治效果较好并有增产作用，对黄瓜白粉病的防治效果显著并可促进植株生长，对产量和品质无不良影响[22]。Zhang等[23]发现经过酸性EFW室温处理15 min后，花生中85%黄曲霉毒素被除掉，花生中的营养素(蛋白质、脂质、碳水化合物成分)没有显著性变化，花生表皮的颜色也没有发生变化。

3.2.3 在土壤改良方面的应用

关于在土壤改良方面的应用，也有部分涉及，从理论上说酸碱电生功能水可以用来改良酸碱性的土壤，但并未见到报道。李洪建等[24]用pH值为4.5～6.5微酸性EFW对温室土壤浇灌杀菌，测定总菌落数表明微酸性EFW的杀菌效果要优于臭氧水，虽然不同pH杀菌没有显著差别，但随着其值的降低，菌落数值下降。相立等[25]在盆栽条件下研究了苹果连作土壤浇灌微酸性(pH值为6.0)EFW对土壤环境和幼苗生长的影响表明，微酸性EFW能够显著提高幼苗的生物量和促进根系的生长，同时土壤中真菌数量降幅达48.1%，细菌/真菌比值增加120%，说明微酸性EFW可减轻苹果连作障碍。研究表明，引起土传病害的病原菌有病原真菌、病原细菌、根结线虫及土传病毒[26]等，所以EFW可用于土传病害的防治。

由于酸性电解水具有杀菌能力强、无残留、无污染、制取方便、安全经济的特点，也被应用于医疗、食品加工、消除农残及畜牧养殖行业中。

4 结语

电生功能水技术应用在设施栽培中是可行的。可采用电生功能水防治设施栽培中的土传病害，以种植前对栽培介质喷施杀菌消毒并在栽培过程中定期喷施或浇灌，系统和全面的评价电生功能水的杀菌作用、改善土壤理化性质的功能及改善植株生长和品质状况，确定EFW替代化学药剂的可能性及减少化学药剂使用次数所带来的经济效益和生态效益。总之，EFW作为物理农业领域的高新技术，其能高效广谱瞬时杀菌、无残留、无毒副用，对提高农产品安全性、保护生态环境和国民健康有重要意义。此技术为海南省农业走无公害、绿色之路提供参考，同时有利于实现习近平总书记要求的“打造海南热带特色农业王牌”及促进海南农业的高效可持续发展。