等离子体活性水对不结球白菜出苗和幼苗生长发育的影响

邹宏宇 侯喜林

低温等离子体在实际作用时可分为直接作用和间接作用。直接作用即使低温等离子体直接在被处理物质的表面安全无害地发挥作用。由于等离子体的低温特性，即使作用于对热比较敏感的物质也不会造成损害[1]。间接作用即以水作为媒介，将等离子体作用于被处理物质。通过射频等离子体发生装置直接在水中或者水的表面进行放电，在水中激发活性物质[2]，或者将装置产生的等离子体经空气扩散至水中，激发一系列动态的化学反应从而激发活性物质，经此处理得到的液体即为等离子体活性水（Plasma Active Water，PAW），或者称为等离子体处理水。

为了进一步探究等离子体活性水对不结球白菜种子及幼苗的影响，本试验统计了不同品种不结球白菜种子经等离子体活性水处理后的出苗势和出苗率；测定了施用等离子体活性水后，不结球白菜幼苗株高、最大叶长、最大叶宽、单株质量等生长指标以及根系活力，为不结球白菜的安全增产、高效种植提供一定的理论参考和实践经验。

1 材料与方法

1.1 试验地点及试验材料

试验地点为南京苏曼等离子工程研究院有限公司。参试的不结球白菜品种黄玫瑰以及黑塌菜种子由南京农业大学白菜系统生物学实验室提供。

所用的等离子体活性水由射频等离子体发生器处理普通自来水所得，水中含有活性氮（RNS）、活性氧等活性成分。该仪器由南京苏曼等离子工程科技有限公司生产，型号为PG-1000Z/D。

1.2 试验设计

2021年9月25日，将黑塌菜和黄玫瑰种子分别播于72孔穴盘中，每孔播1粒种子。育苗基质为网购，泥炭土、珍珠岩、缓释有效肥比例为6∶2∶2。2个品种分别用普通自来水和等离子体活性水处理，每个穴盘作为1个重复，每个处理重复4次。从种子播后至幼苗出土前每2 d浇1次水，幼苗出土至成熟期视情况每2～3 d浇1次水。使用喷壶均匀喷洒，每个重复浇水5 L。育苗大棚内温度为20℃，采光方式为日光。将黑塌菜的普通自来水和等离子体活性水处理分别记为A0、A1，黄玫瑰则分别记为B0、B1。

1.3 试验方法

①出苗参数测定 将每个处理播种的种子总数记为T，第3天出苗的种子数记为T3，第7天（终期）出苗的种子数记为T7。

a.出苗势。种子出苗势（%）=T3/T×100。

b.出苗率。种子出苗率（%）=T7/T×100。

②生长指标测定 播种后20 d，每个处理分别随机采收10株幼苗，用于指标测定。将采收的测定样本去除烂叶，清洁干净，吸干水分。用直尺测量每株的株高，即植株根茎部到顶部的距离，最大叶长即叶柄根部到叶片顶部的最大距离，最大叶宽即叶片垂直于叶柄的最大距离，取平均值；去除根系，地上部分质量使用天平测定，取平均值，为单株质量。

③根系活力测定 幼苗生长至20 d时，每处理采集10株生长状况良好的植株，去掉地上部分，保留地下部分，采用萘胺微板法测定[3]。

1.4 数据分析

使用Excel软件和SPSS 23.0统计软件对试验数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 等离子体活性水对不结球白菜出苗势和出苗率的影响

等离子体活性水处理影响不结球白菜的出苗。如表1所示，利用等离子体活性水处理后，黑塌菜出苗势由79.59%提高至93.47%，差异显著，增幅接近15个百分点；出苗率由97.46%提高到98.35%，但差异不显著。

表1 等离子体活性水对黑塌菜出苗势和出苗率的影响 %

表2可知，黄玫瑰种子经等离子体活性水处理后，出苗势也有较大幅度的提升，由81.71%提高至94.62%，B1比B0高13个百分点左右，差异显著；出苗率由98.25%提高至98.38%，B0、B1的出苗率都在98%以上，差异不显著。

黄玫瑰对照组（B0）出苗情况

表2 等离子体活性水对黄玫瑰出苗势和出苗率的影响%

可见，等离子体活性水处理显著提高了2种不结球白菜的出苗势，加快了种子的萌发，但对出苗率没有显著影响。

2.2 等离子体活性水对不结球白菜幼苗生长发育的影响

等离子体活性水处理影响幼苗的生长，幼苗的生长状态又会对作物发育期的长势产生影响，幼苗越健壮，长势越好，产量也会相应提高。由表3可知，对于黑塌菜而言，经过等离子体活性水处理后，株高由8.21 cm提高至10.02 cm，最大叶长由4.95 cm提高到6.32 cm，最大叶宽由3.55 cm提高为4.89 cm，单株质量由1.73 g提高至2.32 g，增幅分别为22.05%、27.68%、37.75%、34.10%，差异均显著。

表3 等离子体活性水对黑塌菜幼苗生长发育及根系活力的影响

根据表4可知，等离子体活性水处理后，黄玫瑰幼苗的株高由9.14 cm提升至10.77 cm，增幅为17.83%，最大叶长由5.41 cm提高为6.79 cm，最大叶宽由3.77 cm提高到4.32 cm，增幅分别为25.51%和14.59%，单株质量由2.03 g提高至3.14 g，增幅为54.68%，差异显著。

表4 等离子体活性水对黄玫瑰幼苗生长发育及根系活力的影响

2.3 等离子体活性水对不结球白菜幼苗根系活力的影响

黄玫瑰处理组（B1）出苗情况

表3和表4所示，经等离子体活性水处理后，黑塌菜和黄玫瑰幼苗的根系活力都有所提升。黑塌菜的的根系活力由79.59μg·g-1·h-1升为93.47μg·g-1·h-1，提升了17.44%；黄玫瑰的根系活力由68.15μg·g-1·h-1提高为94.32μg·g-1·h-1，提升了38.40%，差异均显著。

3 讨论与结论

种子萌发作为一个复杂的过程，对作物整个生长周期都具有非常重要的影响。种子萌发直接决定幼苗后期的生长发育能力。种子质量在这个环节中至关重要，其优劣主要通过出苗势和出苗率的高低反映出来。在出苗率一致的情况下，种子的生命力、活力与出苗势成正相关。出苗势影响种子出苗的整齐程度，出苗势高，出苗整齐，幼苗长势一致，反之则幼苗生长参差不齐。

本试验结果表明，经等离子体活性水处理后，2个不结球白菜品种的出苗势都有了较为显著的提升。原因可能为以下3点：首先，等离子体活性水中含有的活性氮具有微弱的腐蚀性，在一定程度上对种皮产生了腐蚀作用，使得种皮的通透性增大，促进了种子在萌发过程中对水分和营养成分的有效吸收；同时，活性氮能为种子萌发提供养分（活性氮中的氮元素能够被种子捕获和吸附，从而提高种子中的氮含量，为种子萌发提供养分）。其次，等离子体活性水中的活性氧能够分解产生氧气，促进种子的萌发。再次，等离子体活性水中含有的活性物质能够影响植物激素的合成和代谢。ABA是抑制种子萌发的植物激素，H2O2可以直接或间接作用于种子，抑制ABA的产生和运输；NO通过细胞膜的扩散参与ABA的代谢或GA的合成，从而促进种子萌发。

等离子体活性水处理显著提高了2种不结球白菜的出苗势，为后续的生长发育打下了坚实的基础。等离子体活性水处理的幼苗生长状况普遍优于普通自来水处理，一方面是因为出苗较为齐壮，另一方面是因为等离子体活性水中含有的活性氮为幼苗的生长发育提供更加充足的氮肥，使得处理组的幼苗更加健壮，叶片更长、更宽，单株质量也有所增加，更有利于幼苗后期的生长。

众所周知，植物地上部与地下部互相配合、协同合作共同完成植物良好的生长发育过程。通过对幼苗根系活力的测定可以发现，等离子体活性水处理幼苗的根系活力强于普通自来水处理。较强的根系活力有助于幼苗吸收等离子体活性水中的营养元素。

试验结果表明，等离子体活性水处理可以在一定程度上改善不结球白菜种子的萌发情况以及根系活力，有利于作物后期的生长发育。