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      不同曝氣時間的臭氧對水培蕹菜生長的影響分析

      2019-06-24 06:54潘劍蕾
      南方農(nóng)業(yè)·下旬 2019年2期
      關(guān)鍵詞:無土栽培營養(yǎng)液臭氧

      潘劍蕾

      摘 要 營養(yǎng)液的循環(huán)利用帶來的新問題是循環(huán)利用的營養(yǎng)液能在整個苗圃內(nèi)傳播根系病害,傳染其他健康的植株,嚴重時會導致整個栽培系統(tǒng)癱瘓。因此,在營養(yǎng)液循環(huán)利用之前,必須對營養(yǎng)液進行消毒滅菌?;诖耍赞巢藶樵囼灢牧?,采用水培栽培方式,通過試驗研究不同曝氣時間的臭氧對水培蕹菜生長情況的影響。

      關(guān)鍵詞 臭氧;無土栽培;營養(yǎng)液;消毒殺菌

      中圖分類號:X173;X714 文獻標志碼:B DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.06.065

      我國的人均土地資源很少,且可耕種土地利用率不高。無土栽培技術(shù)的推廣與應用在一定意義上解決了這些問題,不受地形影響,在荒漠、海島、荒灘上應用無土栽培進行作物生產(chǎn)已成為現(xiàn)實,而且無土栽生產(chǎn)的作物種類不斷增加,產(chǎn)量也在不斷提高。因此,推廣無土栽培技術(shù)對于提高土地資源利用率具有重要的意義。

      1 相關(guān)理論概述

      1.1 營養(yǎng)液消毒

      無土栽培面積迅速擴大帶來了一系列問題,其中最嚴重的是排放的廢液日益增多。目前,我國無土栽培中營養(yǎng)液一般采用一次性廢棄處理方式,排出的廢液污染了土壤、地表水和地下水,直接排入河流中的廢液會引起河流或湖泊水的富營養(yǎng)化,同時會浪費大量的水資源[1]。

      20世紀80年代,人們開始探索營養(yǎng)液的循環(huán)利用,以節(jié)約大量的水資源,避免環(huán)境污染。研究表明,無土栽培系統(tǒng)若收集并循環(huán)利用營養(yǎng)液,可以節(jié)約水和肥料。營養(yǎng)液的循環(huán)利用帶來的新問題是循環(huán)利用的營養(yǎng)液能在整個栽培系統(tǒng)內(nèi)傳播根系病害,嚴重時會造成大量作物死亡。因此,必須在營養(yǎng)液的循環(huán)利用前清除營養(yǎng)液中的病原菌,防止傳染栽培系統(tǒng)內(nèi)的健康植株。

      Amsing等[2]在巖棉塊的無土栽培系統(tǒng)中,對種植玫瑰的營養(yǎng)液不進行滅菌而是直接加以循環(huán)利用,發(fā)現(xiàn)病原體在整個苗圃迅速擴散,且玫瑰的植株越小,越容易感染病菌??梢姡跔I養(yǎng)液循環(huán)利用之前,對營養(yǎng)液進行滅菌具有十分重要的意義。

      1.2 臭氧在營養(yǎng)液消毒的應用

      循環(huán)營養(yǎng)液的滅菌方法可以分為生物、化學和物理3類方法?;瘜W方法滅菌是利用各種化學藥劑對營養(yǎng)液進行消毒,常用的化學藥劑有氯及其化合物、各種鹵素、重金屬離子等;生物方法滅菌是利用拮抗菌與病原菌的拮抗作用,抑制病原菌生長;物理方法滅菌主要有紫外線、加熱、臭氧、過氧化氫、碘、氯氣、微波、熱、電、離心分離和過濾等。

      臭氧用于營養(yǎng)液滅菌是一種物理滅菌方法。臭氧是一種非常強的氧化劑,如果有足夠的曝氣時間和濃度,可以殺死水中的所有有機物。因此,臭氧具有很強的殺菌消毒和去除水中微污染物的作用,可以用來對營養(yǎng)液進行滅菌。同時,它還具有殺菌廣普、易分解以及使用方便等優(yōu)點[3]。

      1.3 臭氧的性質(zhì)

      臭氧是一種三原子形式的氧,很不穩(wěn)定,常溫下無色,有特殊的草腥味,易溶于水,化學性質(zhì)活潑,可自發(fā)分解或接觸到可氧化物質(zhì)而分解。臭氧本身有強烈的氧化能力,因而具有很強的殺菌、除臭、脫色、分解有機物(如分解不利于果蔬貯藏的乙烯、乙醇、乙醛)等作用,經(jīng)許多科學家鑒定,臭氧的氧化能力僅次于氟,能殺死細菌植體、芽孢、病毒、真菌等各種微生物。

      1.4 臭氧溶液對水培植物的影響

      殘留在營養(yǎng)液中的臭氧對水培植物根系是否造成傷害,關(guān)鍵在于殘留臭氧的濃度。殘留在營養(yǎng)液中的臭氧濃度越高,對植物根系的傷害就越大。因此,經(jīng)臭氧處理后的營養(yǎng)液一般不能立即用于植物栽培。此外,不同的栽培作物耐臭氧的能力不同。宋衛(wèi)堂等的試驗證明,營養(yǎng)液中殘余臭氧濃度為0.54~0.6 mg·L-1和0.64~0.72 mg·L-1,處理30 min后,黃瓜幼苗根系的傷害率分別達到7.7%和22.2%[4]。徐燕等在做臭氧應用模擬試驗時發(fā)現(xiàn):在臭氧間歇(1∶1)曝氣萵苣無土栽培營養(yǎng)液處理區(qū),營養(yǎng)液外觀清澈、無味、近似無色,而對照區(qū)營養(yǎng)液外觀嚴重渾濁,有臭味,淡黃褐色。使用臭氧間歇曝氣處理營養(yǎng)液,對萵苣根系無不良影響,產(chǎn)量比對照增加36.8%[5]。而有學者發(fā)現(xiàn),營養(yǎng)液中含有1.5 mg·L-1濃度的臭氧還沒有對苗期的水培西紅柿根系造成損傷[6]。

      2 研究目的和意義

      隨著無土栽培面積不斷擴大,因發(fā)生病害而造成失敗的事例日益增多。在化學藥劑消毒越來越受到限制的情況下,要進行營養(yǎng)液的循環(huán)使用,且要防止發(fā)生根傳病害,循環(huán)使用前必須開展非農(nóng)藥的殺菌和消毒工作。使有臭氧進行營養(yǎng)液的殺菌和消毒,具有時效性,殺菌效果好,使用方便,清潔衛(wèi)生,對環(huán)境沒有污染等特點。殘留在營養(yǎng)液中的臭氧對水培植物根系是否造成傷害,關(guān)鍵在于殘留臭氧的濃度。殘留在營養(yǎng)液中的臭氧濃度越高,對植物根系的傷害就越大。因此,找到臭氧對營養(yǎng)液合理的曝氣時間,解決既要對營養(yǎng)液進行充分消毒,又要避免殘留的臭氧對植物根系造成傷害的問題,對臭氧在營養(yǎng)液消毒循環(huán)應用有著非常重要的意義。本實驗觀察不同曝氣時間的臭氧在靜止水培蕹菜中對其生長的影響,能夠為進一步臭氧在水培栽培技術(shù)中應用的研究提供基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)。

      3 材料與方法

      3.1 試驗材料

      供試植物:蕹菜(Ipomoea aquatica Forsk)。供試材料:臭氧發(fā)生器(佳環(huán)臭氧發(fā)生器,型號HY-500)、14 L藍色塑料箱(長38.54 cm,寬28.24 cm,高14.64 cm)、定植板(厚度為2.5 cm的白色泡沫塑料板)、定植杯(上口徑為6 cm、下口徑為4 cm、高度為7.5 cm的黑色多孔塑料杯)、定時器、剪刀、塑料直尺、百分之一天平。供試營養(yǎng)液:華南農(nóng)業(yè)大學葉菜類A配方。

      3.2 試驗方法

      蕹菜的生長過程中分別通入不同時間的臭氧,分別為0 min、5 min、10 min、15 min共4個處理,每個處理重復3次。

      3.2.1 播種、移苗和定植

      蕹菜于2013年3月在盛有復合基質(zhì)的育苗盤中播種,成苗后,于2013年4月9日選擇植株長勢健壯、無病蟲害、生長基本一致的小苗為試驗材料。從育苗盤中取出小苗,洗凈根部基質(zhì),每2棵小苗放入1個定植杯中,再加入大約杯高2/3的小石礫以固定植株,然后將定植好的小苗放在1/2劑量的華南農(nóng)業(yè)大學葉菜類A配方的營養(yǎng)液中栽培,讓小苗適應水培條件。等到2013年4月13日,定植到一個劑量的營養(yǎng)液里。

      3.2.2 曝氣

      通過臭氧發(fā)生器向營養(yǎng)液中通入不同曝氣時間的臭氧,分別為0 min、5 min、10 min、15 min共4個處理,每個處理重復3次。每5 min通入臭氧的濃度是1.157 mg·L-1。

      處理一(CK):不進行臭氧曝氣的處理。

      處理二:對營養(yǎng)液進行曝氣5 min,通入臭氧的濃度1.157 mg·L-1。

      處理三:對營養(yǎng)液進行曝氣10 min,通入臭氧的濃度2.314 mg·L-1。

      處理四:對營養(yǎng)液進行曝氣15 min,通入臭氧的濃度3.471 mg·L-1。

      3.2.3 收獲

      2013年4月25日,第一批蕹菜收獲,沿著定植杯剪下地上部分,稱取鮮重及用直尺量株高。2013年5月23日,第二批蕹菜收獲,稱取地上部分的鮮重,用直尺量株高和根的長度。

      3.3 觀察和測定的項目

      蕹菜的生長情況:觀察外觀、收獲前的株高、地上部分鮮質(zhì)量、根重和根長。

      3.4 數(shù)據(jù)處理方法

      所有數(shù)據(jù)處理均采用Microsoft Excel和SAS軟件處理。

      4 結(jié)果與分析

      4.1 不同曝氣時間下臭氧對蕹菜株高的影響

      從圖1可以看出,無論是第一批還是第二批收獲的蕹菜,在不同曝氣時間的處理下,蕹菜的株高表現(xiàn)都沒有顯著的差異。在沒有曝氣的處理和曝氣5 min、10 min、15 min各處理之間都沒有差異。試驗中蕹菜第一批要比第二批收獲的蕹菜株高要低得多,大概因為從播種到第1茬收獲都是陰霾天氣,蕹菜的生長過程中由于缺乏光照,因此會出現(xiàn)徒長現(xiàn)象,生長瘦弱,形態(tài)修長,分蘗少。

      4.2 不同曝氣時間下臭氧對蕹菜產(chǎn)量的影響

      從圖2得知,不同曝氣時間對蕹菜的生長造成了一定的影響。在第一批蕹菜中,處理一的平均鮮重是26.97 g,處理二和處理三分別是25.26 g和24.73 g,都有下降的趨勢。在第二批蕹菜收獲中,處理一的地上部鮮質(zhì)量顯著大于處理二和處理三,而與處理四的地上部鮮質(zhì)量差異不顯著。從圖2可以看出,在第一批蕹菜地上部鮮質(zhì)量中,處理二和處理三的蕹菜產(chǎn)量都有所下降,可曝氣15 min處理的產(chǎn)量是最高的。在第2次收獲中,處理二和處理三地上部鮮質(zhì)量都明顯下降,但處理四下降的幅度不大。

      4.3 不同曝氣時間下臭氧對蕹菜根的影響

      根是植物的重要組成部分之一,主要作用是從營養(yǎng)液中里吸收水分和無機鹽,維持蕹菜正常生長,是衡量蕹菜生長情況的重要指標之一。本試驗在曝氣處理后,觀察根的外部形態(tài)和特征,收獲時測定根長和根的鮮重。從表1可以看出,在不同處理中,根的長度和根的重量沒有明顯的影響。

      5 結(jié)論

      通過測定第一批、第二批收獲蕹菜的株高,在沒有曝氣的處理和曝氣5 min、10 min、15 min的處理下,蕹菜的株高表現(xiàn)都沒有顯著的差異。說明通入的臭氧濃度為1.157~3.471 mg·L-1時,蕹菜的株高不會受影響。試驗表明,通入的臭氧濃度為1.157~3.471 mg·L-1

      時,蕹菜的生長會受到一定的損害。從觀察生長過程中來看,在曝氣后的第2天,處理二、處理三、處理四的蕹菜葉片,出現(xiàn)黃化及水浸癥的斑點,主要是靠近定植杯的底下的2~4片葉片。這種現(xiàn)象有可能是因為通入臭氧后,臭氧溶解度低,從營養(yǎng)液中溢出并揮發(fā),對蕹菜底下的葉片造成損傷。

      收獲的第一批蕹菜,處理二和處理三的地上部鮮質(zhì)量都有下降的趨勢。第二批蕹菜收獲中,處理一的地上部鮮質(zhì)量顯著大于處理二和處理三,這可能是由于通入的臭氧對蕹菜耐受能力而言濃度過高,臭氧對蕹菜的生長造成損傷。

      殘留在營養(yǎng)液中的臭氧濃度越高,對植物根系的傷害就越大。有研究指出,營養(yǎng)液中殘余臭氧濃度為0.54~0.60 mg·L-1和0.64~0.72 mg·L-1時,處理30 min后,黃瓜幼苗根系的傷害率分別達到7.7%和22.2%。在這次試驗中,通入的臭氧濃度為1.157 mg·L-1~3.471 mg·L-1時,從外觀形態(tài)上觀察,臭氧沒有對蕹菜的根系造成嚴重傷害,沒有進行臭氧曝氣的蕹菜根系的長度和鮮重,與進行曝氣處理的蕹菜沒有差異。

      參考文獻:

      [1] 劉向輝.無土栽培循環(huán)營養(yǎng)液紫外線滅菌技術(shù)的研究[D].北京:中國農(nóng)業(yè)大學,2005.

      [2] Amsing J J,Runia W T.Disinfestation of Nematode-infested Recirculation Water by Ozone and Activated Hydrogen Peroxide[J].Proceedings of the 9th International Congress on Soilless Culture,1996(123):381-393.

      [3] 夏志清,楊君,丁從文.臭氧消毒簡介[J].化學教育,2006,10(7):7-9.

      [4] 宋衛(wèi)堂,孫廣明.臭氧殺滅循環(huán)營養(yǎng)液中三種土傳病原菌的試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2007,23(6):189-193.

      [5] 徐燕,趙春燕.臭氧對無土栽培營養(yǎng)液的消毒作用研究[J].微生物學雜志,2004(6):60-61.

      [6] Ohashi-Kaneko K,Yoshii M,Isobe T,et al.Nutrient Solution Prepared with Ozonated Water does not Damage Early Growth of Hydroponically Grown Tomatoes[J].Ozone:Science & Engineering,2009,31(1):7.

      (責任編輯:劉昀)

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