酸性電生功能水EFW對(duì)葉菜生長(zhǎng)安全性及蟲害防效評(píng)價(jià)

劉書偉，康小平，王 燕，何 仲

(1.海南熱帶海洋學(xué)院 生態(tài)環(huán)境學(xué)院，海南 三亞 572022；2.海南熱帶海洋學(xué)院 海洋信息工程學(xué)院，海南 三亞 572022)

海南是我國(guó)最具熱帶海洋氣候特色的省份，干濕季節(jié)明顯。冬春干季從11月至翌年4月，期間天氣涼爽，光照充足，病蟲害較少，是海南蔬菜特別是速生性葉菜生產(chǎn)的旺季，可有效緩解本地蔬菜生產(chǎn)與供應(yīng)的矛盾。但干季葉菜在生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)因蟲害造成的葉片缺刻或發(fā)生孔洞的情況，進(jìn)而影響葉菜的外觀及商品價(jià)值，如危害十字花科蔬菜的主要害蟲是菜青蟲、黃條跳甲、小菜蛾和斜紋夜蛾等[1,2]。電生功能水(Electrolyzed Functional Water，EFW)是物理農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的高新技術(shù)，通過現(xiàn)代高科技手段，使水的pH值、氧化還原電位等指標(biāo)發(fā)生改變而產(chǎn)生的酸性電解水和堿性電解水，從而產(chǎn)生具有殺菌及促長(zhǎng)功能的物理處理水，具有不污染環(huán)境、對(duì)人體無毒，制取方便、成本低廉等眾多優(yōu)點(diǎn)[3]。目前電生功能水主要應(yīng)用于保鮮[4,5]、消毒滅菌[6,7]、消除農(nóng)殘[8,9]等方面，在防治植物病害[10,11]、促進(jìn)植物生長(zhǎng)及品質(zhì)[12,13]方面的效果也較顯著，但在葉菜栽培中用于蟲害的防治卻極少報(bào)道。抑太保作為一種新型、低毒、環(huán)保型的廣譜性殺蟲劑，對(duì)鱗翅目、直翅目、鞘翅目、雙翅目和膜翅目等害蟲有極高的滅活性?，F(xiàn)以抑太保為陽性對(duì)照，使用酸性EFW對(duì)大棚內(nèi)菜心(BrassicacampestrisL.ssp.chinensis var.Utilis Tsenet Lee.)和雞毛菜(BrassicarapaL.Chinensis Group.)2種深受海南市民喜愛的十字花科葉菜進(jìn)行噴施試驗(yàn)，分析其對(duì)葉菜生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)成分的影響及蟲害的防治效果，為海南省走綠色農(nóng)業(yè)之路提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

于2019年11月至2020年1月在海南省三亞市蔬菜大棚內(nèi)進(jìn)行，棚內(nèi)溫度22～27℃。供試土壤：土壤pH6.18，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀為38.3 g/kg、133.5 mg/kg、44.4 mg/kg、179.2 mg/kg。供試葉菜：四九菜心和德高雞毛菜1號(hào)，壽光德爾農(nóng)業(yè)科技有限公司和德州市德高蔬菜種苗研究所經(jīng)銷。殺蟲劑：5%抑太保乳油，寧波石原金牛農(nóng)業(yè)科技有限公司經(jīng)銷。

1.2 方法

1.2.1 電解水的制備 由DSJ-A100型電生功能水發(fā)生器電解0.1%Nacl溶液制得并測(cè)定其理化指標(biāo)，pH和氧化還原電位利用PHS-3E型pH計(jì)測(cè)定，有效氯濃度測(cè)定參照GB/T19106-2013。每次施用前重新制備并測(cè)定各理化指標(biāo)，見表1。

表1 電生功能水理化指標(biāo)

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及噴施方法 每種葉菜設(shè)置4個(gè)處理：CK處理(自來水)，Y處理(5%抑太保乳油1 500倍液)，W處理(弱酸性電生功能水)，S處理(強(qiáng)酸性電生功能水)。每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)設(shè)置，每個(gè)地塊面積約3.0m×6.0m，為防水滲漏，每地塊四周間隔15 cm左右小田埂。菜心從出苗到試驗(yàn)結(jié)束共38 d，雞毛菜為25 d。

播種前先進(jìn)行浸種，露白后開始播種。葉菜子葉末期開始噴施，EFW處理每隔7d噴施一次，CK處理噴施等量自來水，Y處理間隔14 d噴施一次(菜心噴施3次，雞毛菜噴施2次，其余時(shí)間噴施自來水)。于晴天上午8-10點(diǎn)用手持氣壓式噴霧器進(jìn)行葉面噴施，根據(jù)葉菜不同生長(zhǎng)期進(jìn)行等量噴施，噴施量約為10～30 L/667m2，均勻噴施到葉片的正反面上，以葉面霧滴均勻一致為宜。各處理進(jìn)行常規(guī)管理，方式一致。待幼苗長(zhǎng)至2葉1心時(shí)進(jìn)行定苗，菜心株行距約10 cm×10 cm，雞毛菜株行距約6 cm×6 cm左右。

1.2.3 指標(biāo)測(cè)定方法 主要有:

生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定：收獲時(shí)，每個(gè)地塊采用5點(diǎn)取樣法采集10株菜苗，分別測(cè)定其株高、莖粗、地上部可食用部分鮮質(zhì)量及干物質(zhì)重，計(jì)算平均值。

品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定：取樣同生長(zhǎng)指標(biāo)，將地上部可食用樣品沖洗干凈，擦干后切碎混勻，采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[15]，2,6-二氯靛酚比色法測(cè)定VC含量[14]，考馬斯亮藍(lán)比色法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)含量[15]。

蟲害防效測(cè)定：收獲時(shí)，每個(gè)地塊采用5點(diǎn)取樣法取100株菜苗，根據(jù)單株葉片上的缺刻或孔洞數(shù)量劃分危害級(jí)別并記錄[16]，計(jì)算公式如下：

危害指數(shù)=∑(各級(jí)株數(shù)×各級(jí)代表值)/(調(diào)查總株數(shù)×最高級(jí)代表值)

防治效果(%)=[(處理區(qū)危害指數(shù)-空白對(duì)照區(qū)危害指數(shù))/空白對(duì)照區(qū)危害指數(shù)]×100%

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用SPSS19.0軟件和Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析和圖表繪制，用Duncan' s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)葉菜生長(zhǎng)的影響

2.1.1 對(duì)葉菜株高和莖粗的影響 株高、莖粗等生長(zhǎng)指標(biāo)，能在一定程度上反映植株體生長(zhǎng)狀況是否良好。從圖1和圖2可知，CK均顯著低于其他處理，W處理株高最大，Y處理莖粗最大，S處理低于Y處理但差異均不顯著，同時(shí)兩種葉菜的株高和莖粗處理的變化趨勢(shì)一致。說明抑太保和EFW處理均能促進(jìn)葉菜株高和莖粗的生長(zhǎng)，其中弱酸性EFW更利于株高的生長(zhǎng)，抑太保則促進(jìn)莖粗的生長(zhǎng)。

圖1 不同處理對(duì)葉菜株高的影響

圖2 不同處理對(duì)葉菜莖粗的影響

圖3 不同處理對(duì)葉菜地上部鮮質(zhì)量的影響

2.1.2 對(duì)葉菜地上部鮮質(zhì)量的影響 地上部鮮質(zhì)量大小是葉菜產(chǎn)量高低的表現(xiàn)。從圖3可知，CK顯著低于其他處理，兩種葉菜的鮮質(zhì)量變化一致，其中Y處理鮮質(zhì)量最大，其次是S處理，但二者差異不顯著。菜心Y、W和S處理的鮮質(zhì)量分別比CK高18.52%、13.23%和15.12%，雞毛菜則分別增加20.13%、14.49%和17.00%。說明抑太保和EFW處理均利于提高葉菜產(chǎn)量，其中強(qiáng)酸性EFW處理大于弱酸性處理。

2.2 不同處理對(duì)葉菜品質(zhì)指標(biāo)的影響

維生素C含量、可溶性糖及可溶性蛋白質(zhì)是植物常用的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)，可衡量蔬菜品質(zhì)好壞。從表2知，各處理較CK有不同程度的提高；W處理Vc和可溶性蛋白含量最高，但Y、W和S處理間均無顯著差異；S處理可溶性糖含量最高并顯著高于CK、W處理，但與Y處理無顯著差異?？傊?，弱酸性EFW更有利于改善葉菜的品質(zhì)，同時(shí)強(qiáng)酸性EFW與抑太保之間無顯著差異。

表2 不同處理的葉菜可食用部位品質(zhì)指標(biāo)比較

2.3 不同處理對(duì)蟲害的防效分析

表3 不同處理對(duì)葉菜蟲害的防治效果

從表3可知，CK的危害指數(shù)最大且與其他處理差異顯著；Y處理危害指數(shù)最小，與W處理差異顯著，與S處理差異不顯著。菜心和雞毛菜的Y處理防治效果分別比S處理和W處理高3.44%和15.71%及3.68%和14.13。說明強(qiáng)酸性EFW比抑太保防效低但差異不顯著，強(qiáng)酸性EFW比弱酸性可更有效地防治葉菜蟲害。

從葉菜整個(gè)生育期就噴施成本費(fèi)用來說，噴施抑太保需要花費(fèi)40～60元/667m2，EFW處理需要10～15元/667m2(電生功能水發(fā)生器使用壽命以3 a計(jì)；制取強(qiáng)酸性EFW所需時(shí)間約為弱酸性的2倍)，所以抑太保的成本費(fèi)用約是EFW處理的4倍。

2.4 基于主成分分析法確定不同處理對(duì)葉菜的影響

菜心處理通過SPSS軟件處理后，提取前2個(gè)主成分F1和F2，其初始特征值的方差百分比累積率為99.6%，具有較高的代表性。使用成份得分矩陣求F1和F2，計(jì)算綜合主成分值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，雞毛菜處理只提取了1個(gè)主成分F1，其初始特征值的方差百分比累積率為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分別代表地上部鮮質(zhì)量、株高、莖粗、VC、可溶性糖、可溶性蛋白、危害指數(shù)。

表4 葉菜不同處理的主成分得分

由表4可知，葉菜的不同處理綜合得分不同，其中菜心的W處理綜合得分最高，其次是Y處理、S處理及CK；雞毛菜的Y處理綜合得分最高，其次是W處理、S處理及CK。即不同葉菜類型最優(yōu)處理不同，若從綠色、環(huán)保及成本消耗而言，W處理則為最優(yōu)處理。

3 結(jié)論與討論

(1)施用酸性電生功能水不會(huì)影響葉菜的正常生長(zhǎng)，并能在一定程度上促進(jìn)生長(zhǎng)，這與艾楷棋等[12]研究結(jié)果一致。為進(jìn)一步了解弱酸性或強(qiáng)酸性電生功能水對(duì)葉菜生長(zhǎng)的影響，可結(jié)合其生理指標(biāo)進(jìn)行探討。

(2)噴施酸性電生功能水后葉菜的品質(zhì)較CK均有不同程度的提高，這與王燕等[13]及曹薇等[17]關(guān)于酸性電功能水能提高植物的品質(zhì)研究相符合。因可溶性糖含量不僅反映植物的品質(zhì)，也可反映植物對(duì)脅迫的響應(yīng)，筆者研究中強(qiáng)酸性處理的可溶性糖含量最高，葉菜是否受到酸性物質(zhì)的脅迫也需明確。

(3)酸性電生功能水可有效防治葉菜蟲害，其中強(qiáng)酸性處理的危害指數(shù)顯著低于弱酸性處理，且與抑太保處理差異不顯著。同時(shí)在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)酸性處理對(duì)菜青蟲有觸殺作用，對(duì)其他害蟲的防效方式也需進(jìn)一步探索。

(4)從主成分分析可知，弱酸性電生功能水處理為最優(yōu)處理。但從蟲害防效的角度，建議在蟲害高發(fā)期，噴施強(qiáng)酸性電生功能水或與弱酸性電生功能水交替噴施，仍需進(jìn)一步的試驗(yàn)確定。

從各指標(biāo)的分析可知，酸性電生功能水與“抑太保”殺蟲劑對(duì)葉菜的促生、品質(zhì)及抗蟲方面的功能不相上下，但相比化學(xué)藥劑，酸性電生功能水的無毒、環(huán)保、成本低等優(yōu)良特性，可使其在海南干季葉菜綠色生產(chǎn)之路中應(yīng)用前景廣闊，同時(shí)為物理農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供參考。總之，噴施酸性電生功能水特別是弱酸性電生功能水在海南干季進(jìn)行葉菜綠色栽培具有可行性，但仍需對(duì)電生功能水適宜施用次數(shù)和劑量進(jìn)行探索；另外酸性電生功能水防效效果應(yīng)與有效氯的濃度關(guān)系密切[18]，在不影響植株正常生長(zhǎng)的情況下，為更好的發(fā)揮其對(duì)病蟲害的防效，需對(duì)不同葉菜最適施用次數(shù)、劑量、有效氯濃度開展研究。