酸性电生功能水EFW对叶菜生长安全性及虫害防效评价

刘书伟，康小平，王 燕，何 仲

(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)

海南是我国最具热带海洋气候特色的省份，干湿季节明显。冬春干季从11月至翌年4月，期间天气凉爽，光照充足，病虫害较少，是海南蔬菜特别是速生性叶菜生产的旺季，可有效缓解本地蔬菜生产与供应的矛盾。但干季叶菜在生产中会出现因虫害造成的叶片缺刻或发生孔洞的情况，进而影响叶菜的外观及商品价值，如危害十字花科蔬菜的主要害虫是菜青虫、黄条跳甲、小菜蛾和斜纹夜蛾等[1,2]。电生功能水(Electrolyzed Functional Water，EFW)是物理农业领域的高新技术，通过现代高科技手段，使水的pH值、氧化还原电位等指标发生改变而产生的酸性电解水和碱性电解水，从而产生具有杀菌及促长功能的物理处理水，具有不污染环境、对人体无毒，制取方便、成本低廉等众多优点[3]。目前电生功能水主要应用于保鲜[4,5]、消毒灭菌[6,7]、消除农残[8,9]等方面，在防治植物病害[10,11]、促进植物生长及品质[12,13]方面的效果也较显著，但在叶菜栽培中用于虫害的防治却极少报道。抑太保作为一种新型、低毒、环保型的广谱性杀虫剂，对鳞翅目、直翅目、鞘翅目、双翅目和膜翅目等害虫有极高的灭活性。现以抑太保为阳性对照，使用酸性EFW对大棚内菜心(BrassicacampestrisL.ssp.chinensis var.Utilis Tsenet Lee.)和鸡毛菜(BrassicarapaL.Chinensis Group.)2种深受海南市民喜爱的十字花科叶菜进行喷施试验，分析其对叶菜生长、营养成分的影响及虫害的防治效果，为海南省走绿色农业之路提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

于2019年11月至2020年1月在海南省三亚市蔬菜大棚内进行，棚内温度22～27℃。供试土壤：土壤pH6.18，土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾为38.3 g/kg、133.5 mg/kg、44.4 mg/kg、179.2 mg/kg。供试叶菜：四九菜心和德高鸡毛菜1号，寿光德尔农业科技有限公司和德州市德高蔬菜种苗研究所经销。杀虫剂：5%抑太保乳油，宁波石原金牛农业科技有限公司经销。

1.2 方法

1.2.1 电解水的制备 由DSJ-A100型电生功能水发生器电解0.1%Nacl溶液制得并测定其理化指标，pH和氧化还原电位利用PHS-3E型pH计测定，有效氯浓度测定参照GB/T19106-2013。每次施用前重新制备并测定各理化指标，见表1。

表1 电生功能水理化指标

1.2.2 试验设计及喷施方法 每种叶菜设置4个处理：CK处理(自来水)，Y处理(5%抑太保乳油1 500倍液)，W处理(弱酸性电生功能水)，S处理(强酸性电生功能水)。每个处理重复3次，随机设置，每个地块面积约3.0m×6.0m，为防水渗漏，每地块四周间隔15 cm左右小田埂。菜心从出苗到试验结束共38 d，鸡毛菜为25 d。

播种前先进行浸种，露白后开始播种。叶菜子叶末期开始喷施，EFW处理每隔7d喷施一次，CK处理喷施等量自来水，Y处理间隔14 d喷施一次(菜心喷施3次，鸡毛菜喷施2次，其余时间喷施自来水)。于晴天上午8-10点用手持气压式喷雾器进行叶面喷施，根据叶菜不同生长期进行等量喷施，喷施量约为10～30 L/667m2，均匀喷施到叶片的正反面上，以叶面雾滴均匀一致为宜。各处理进行常规管理，方式一致。待幼苗长至2叶1心时进行定苗，菜心株行距约10 cm×10 cm，鸡毛菜株行距约6 cm×6 cm左右。

1.2.3 指标测定方法 主要有:

生长指标测定：收获时，每个地块采用5点取样法采集10株菜苗，分别测定其株高、茎粗、地上部可食用部分鲜质量及干物质重，计算平均值。

品质指标测定：取样同生长指标，将地上部可食用样品冲洗干净，擦干后切碎混匀，采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[15]，2,6-二氯靛酚比色法测定VC含量[14]，考马斯亮蓝比色法测定可溶性蛋白质含量[15]。

虫害防效测定：收获时，每个地块采用5点取样法取100株菜苗，根据单株叶片上的缺刻或孔洞数量划分危害级别并记录[16]，计算公式如下：

危害指数=∑(各级株数×各级代表值)/(调查总株数×最高级代表值)

防治效果(%)=[(处理区危害指数-空白对照区危害指数)/空白对照区危害指数]×100%

1.3 数据统计

采用SPSS19.0软件和Excel进行数据处理分析和图表绘制，用Duncan' s新复极差法进行多重比较(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同处理对叶菜生长的影响

2.1.1 对叶菜株高和茎粗的影响 株高、茎粗等生长指标，能在一定程度上反映植株体生长状况是否良好。从图1和图2可知，CK均显著低于其他处理，W处理株高最大，Y处理茎粗最大，S处理低于Y处理但差异均不显著，同时两种叶菜的株高和茎粗处理的变化趋势一致。说明抑太保和EFW处理均能促进叶菜株高和茎粗的生长，其中弱酸性EFW更利于株高的生长，抑太保则促进茎粗的生长。

图1 不同处理对叶菜株高的影响

图2 不同处理对叶菜茎粗的影响

图3 不同处理对叶菜地上部鲜质量的影响

2.1.2 对叶菜地上部鲜质量的影响 地上部鲜质量大小是叶菜产量高低的表现。从图3可知，CK显著低于其他处理，两种叶菜的鲜质量变化一致，其中Y处理鲜质量最大，其次是S处理，但二者差异不显著。菜心Y、W和S处理的鲜质量分别比CK高18.52%、13.23%和15.12%，鸡毛菜则分别增加20.13%、14.49%和17.00%。说明抑太保和EFW处理均利于提高叶菜产量，其中强酸性EFW处理大于弱酸性处理。

2.2 不同处理对叶菜品质指标的影响

维生素C含量、可溶性糖及可溶性蛋白质是植物常用的营养品质指标，可衡量蔬菜品质好坏。从表2知，各处理较CK有不同程度的提高；W处理Vc和可溶性蛋白含量最高，但Y、W和S处理间均无显著差异；S处理可溶性糖含量最高并显著高于CK、W处理，但与Y处理无显著差异。总之，弱酸性EFW更有利于改善叶菜的品质，同时强酸性EFW与抑太保之间无显著差异。

表2 不同处理的叶菜可食用部位品质指标比较

2.3 不同处理对虫害的防效分析

表3 不同处理对叶菜虫害的防治效果

从表3可知，CK的危害指数最大且与其他处理差异显著；Y处理危害指数最小，与W处理差异显著，与S处理差异不显著。菜心和鸡毛菜的Y处理防治效果分别比S处理和W处理高3.44%和15.71%及3.68%和14.13。说明强酸性EFW比抑太保防效低但差异不显著，强酸性EFW比弱酸性可更有效地防治叶菜虫害。

从叶菜整个生育期就喷施成本费用来说，喷施抑太保需要花费40～60元/667m2，EFW处理需要10～15元/667m2(电生功能水发生器使用寿命以3 a计；制取强酸性EFW所需时间约为弱酸性的2倍)，所以抑太保的成本费用约是EFW处理的4倍。

2.4 基于主成分分析法确定不同处理对叶菜的影响

菜心处理通过SPSS软件处理后，提取前2个主成分F1和F2，其初始特征值的方差百分比累积率为99.6%，具有较高的代表性。使用成份得分矩阵求F1和F2，计算综合主成分值F，公式如下：

F1=0.17ZX1+0.149ZX2+0.17ZX3+0.164ZX4+0.126ZX5+0.155ZX6-0.17ZX7

F2=-0.185ZX1+0.41ZX2-0.194ZX3+0.282ZX4-0.541ZX5+0.368ZX6+0.186ZX7

F=(81.4/99.6)F1+(18.2/99.6)F2

同理，鸡毛菜处理只提取了1个主成分F1，其初始特征值的方差百分比累积率为85.1%。公式如下：

F1=0.165ZX1+0.143ZX2+0.146ZX3+0.161ZX4+0.150ZX5+0.153ZX6-0.165ZX7

F=F1

其中X1～X7分别代表地上部鲜质量、株高、茎粗、VC、可溶性糖、可溶性蛋白、危害指数。

表4 叶菜不同处理的主成分得分

由表4可知，叶菜的不同处理综合得分不同，其中菜心的W处理综合得分最高，其次是Y处理、S处理及CK；鸡毛菜的Y处理综合得分最高，其次是W处理、S处理及CK。即不同叶菜类型最优处理不同，若从绿色、环保及成本消耗而言，W处理则为最优处理。

3 结论与讨论

(1)施用酸性电生功能水不会影响叶菜的正常生长，并能在一定程度上促进生长，这与艾楷棋等[12]研究结果一致。为进一步了解弱酸性或强酸性电生功能水对叶菜生长的影响，可结合其生理指标进行探讨。

(2)喷施酸性电生功能水后叶菜的品质较CK均有不同程度的提高，这与王燕等[13]及曹薇等[17]关于酸性电功能水能提高植物的品质研究相符合。因可溶性糖含量不仅反映植物的品质，也可反映植物对胁迫的响应，笔者研究中强酸性处理的可溶性糖含量最高，叶菜是否受到酸性物质的胁迫也需明确。

(3)酸性电生功能水可有效防治叶菜虫害，其中强酸性处理的危害指数显著低于弱酸性处理，且与抑太保处理差异不显著。同时在试验中发现，强酸性处理对菜青虫有触杀作用，对其他害虫的防效方式也需进一步探索。

(4)从主成分分析可知，弱酸性电生功能水处理为最优处理。但从虫害防效的角度，建议在虫害高发期，喷施强酸性电生功能水或与弱酸性电生功能水交替喷施，仍需进一步的试验确定。

从各指标的分析可知，酸性电生功能水与“抑太保”杀虫剂对叶菜的促生、品质及抗虫方面的功能不相上下，但相比化学药剂，酸性电生功能水的无毒、环保、成本低等优良特性，可使其在海南干季叶菜绿色生产之路中应用前景广阔，同时为物理农业的发展提供参考。总之，喷施酸性电生功能水特别是弱酸性电生功能水在海南干季进行叶菜绿色栽培具有可行性，但仍需对电生功能水适宜施用次数和剂量进行探索；另外酸性电生功能水防效效果应与有效氯的浓度关系密切[18]，在不影响植株正常生长的情况下，为更好的发挥其对病虫害的防效，需对不同叶菜最适施用次数、剂量、有效氯浓度开展研究。