隨著無(wú)土栽培面積不斷擴(kuò)大,因發(fā)生病害而造成失敗的事例日益增多。在化學(xué)藥劑消毒越來(lái)越受到限制的情況下,要進(jìn)行營(yíng)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(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液的殺菌和消毒,具有時(shí)效性,殺菌效果好,使用方便,清潔衛(wèi)生,對(duì)環(huán)境沒有污染等特點(diǎn)。殘留在營(yíng)養(yǎng)液中的臭氧對(duì)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(yíng)養(yǎng)液中的臭氧濃度越高,對(duì)植物根系的傷害就越大。因此,找到臭氧對(duì)營(yíng)養(yǎng)液合理的曝氣時(shí)間,解決既要對(duì)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行充分消毒,又要避免殘留的臭氧對(duì)植物根系造成傷害的問題,對(duì)臭氧在營(yíng)養(yǎng)液消毒循環(huán)應(yīng)用有著非常重要的意義。本實(shí)驗(yàn)觀察不同曝氣時(shí)間的臭氧在靜止水培蕹菜中對(duì)其生長(zhǎng)的影響,能夠?yàn)檫M(jìn)一步臭氧在水培栽培技術(shù)中應(yīng)用的研究提供基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)。
1 相關(guān)理論概述
1.1 營(yíng)養(yǎng)液消毒
無(wú)土栽培面積迅速擴(kuò)大帶來(lái)了一系列問題,其中最嚴(yán)重的是排放的廢液日益增多。目前,我國(guó)無(wú)土栽培中營(yíng)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(huì)引起河流或湖泊水的富營(yíng)養(yǎng)化,同時(shí)會(huì)浪費(fèi)大量的水資源。
20 世紀(jì) 80 年代,人們開始探索營(yíng)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(wú)土栽培系統(tǒng)若收集并循環(huán)利用營(yíng)養(yǎng)液,可以節(jié)約水和肥料。營(yíng)養(yǎng)液的循環(huán)利用帶來(lái)的新問題是循環(huán)利用的營(yíng)養(yǎng)液能在整個(gè)栽培系統(tǒng)內(nèi)傳播根系病害,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成大量作物死亡。因此,必須在營(yíng)養(yǎng)液的循環(huán)利用前清除營(yíng)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 等在巖棉塊的無(wú)土栽培系統(tǒng)中,對(duì)種植玫瑰的營(yíng)養(yǎng)液不進(jìn)行滅菌而是直接加以循環(huán)利用,發(fā)現(xiàn)病原體在整個(gè)苗圃迅速擴(kuò)散,且玫瑰的植株越小,越容易感染病菌。可見,在營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)利用之前,對(duì)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行滅菌具有十分重要的意義。
1.2 臭氧在營(yíng)養(yǎng)液消毒的應(yīng)用
循環(huán)營(yíng)養(yǎng)液的滅菌方法可以分為生物、化學(xué)和物理 3 類方法?;瘜W(xué)方法滅菌是利用各種化學(xué)藥劑對(duì)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行消毒,常用的化學(xué)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(zhǎng);物理方法滅菌主要有紫外線、加熱、臭氧、過(guò)氧化氫、碘、氯氣、微波、熱、電、離心分離和過(guò)濾等。
臭氧用于營(yíng)養(yǎng)液滅菌是一種物理滅菌方法。臭氧是一種非常強(qiáng)的氧化劑,如果有足夠的曝氣時(shí)間和濃度,可以殺死水中的所有有機(jī)物。因此,臭氧具有很強(qiáng)的殺菌消毒和去除水中微污染物的作用,可以用來(lái)對(duì)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行滅菌。同時(shí),它還具有殺菌廣普、易分解以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
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(wú)色,有特殊的草腥味,易溶于水,化學(xué)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(qiáng)烈的氧化能力,因而具有很強(qiáng)的殺菌、除臭、脫色、分解有機(jī)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(xué)家鑒定,臭氧的氧化能力僅次于氟,能殺死細(xì)菌植體、芽孢、病毒、真菌等各種微生物。
1.4 臭氧溶液對(duì)水培植物的影響
殘留在營(yíng)養(yǎng)液中的臭氧對(duì)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(yíng)養(yǎng)液中的臭氧濃度越高,對(duì)植物根系的傷害就越大。因此,經(jīng)臭氧處理后的營(yíng)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(yàn)證明,營(yíng)養(yǎng)液中殘余臭氧濃度為 0.54~0.6mg·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(dá)到 7.7%和 22.2%[4]。徐燕等在做臭氧應(yīng)用模擬試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn):在臭氧間歇(1∶1)曝氣萵苣無(wú)土栽培營(yíng)養(yǎng)液處理區(qū),營(yíng)養(yǎng)液外觀清澈、無(wú)味、近似無(wú)色,而對(duì)照區(qū)營(yíng)養(yǎng)液外觀嚴(yán)重渾濁,有臭味,淡黃褐色。使用臭氧間歇曝氣處理營(yíng)養(yǎng)液,對(duì)萵苣根系無(wú)不良影響,產(chǎn)量比對(duì)照增加 36.8%。而有學(xué)者發(fā)現(xiàn),營(yíng)養(yǎng)液中含有 1.5 mg·L-1 濃度的臭氧還沒有對(duì)苗期的水培西紅柿根系造成損傷。
2 材料與方法
2.1 試驗(yàn)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(hào) HY-500)、14 L 藍(lán)色塑料箱(長(zhǎng) 38.54 cm,寬 28.24cm,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(shí)器、剪刀、塑料直尺、百分之一天平。供試營(yíng)養(yǎng)液:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)葉菜類 A 配方。
2.2 試驗(yàn)方法
蕹菜的生長(zhǎng)過(guò)程中分別通入不同時(shí)間的臭氧,分別為 0 min、5 min、10min、15 min 共 4 個(gè)處理,每個(gè)處理重復(fù) 3 次。
2.2.1 播種、移苗和定植
蕹菜于 2013 年 3 月在盛有復(fù)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(zhǎng)勢(shì)健壯、無(wú)病蟲害、生長(zhǎng)基本一致的小苗為試驗(yàn)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(gè)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(xué)葉菜類 A 配方的營(yíng)養(yǎng)液中栽培,讓小苗適應(yīng)水培條件。等到 2013 年 4 月 13 日,定植到一個(gè)劑量的營(yíng)養(yǎng)液里。
2.2.2 曝氣
通過(guò)臭氧發(fā)生器向營(yíng)養(yǎng)液中通入不同曝氣時(shí)間的臭氧,分別為 0 min、5 min、10 min、15 min 共 4 個(gè)處理,每個(gè)處理重復(fù) 3 次。每 5 min 通入臭氧的濃度是 1.157 mg·L-1。
處理一(CK):不進(jìn)行臭氧曝氣的處理。
處理二:對(duì)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行曝氣 5 min,通入臭氧的濃度 1.157 mg·L-1。
處理三:對(duì)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行曝氣 10 min,通入臭氧的濃度 2.314 mg·L-1。
處理四:對(duì)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行曝氣 15 min,通入臭氧的濃度 3.471 mg·L-1。
2.2.3 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(zhǎng)度。
2.3 觀察和測(cè)定的項(xiàng)目
蕹菜的生長(zhǎng)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(zhǎng)。
2.4 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。
3 結(jié)果與分析
3.1 不同曝氣時(shí)間下臭氧對(duì)蕹菜株高的影響
從圖 1 可以看出,無(wú)論是第一批還是第二批收獲的蕹菜,在不同曝氣時(shí)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(yàn)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?yàn)閺牟シN到第 1 茬收獲都是陰霾天氣,蕹菜的生長(zhǎng)過(guò)程中由于缺乏光照,因此會(huì)出現(xiàn)徒長(zhǎng)現(xiàn)象,生長(zhǎng)瘦弱,形態(tài)修長(zhǎng),分蘗少。
3.2 不同曝氣時(shí)間下臭氧對(duì)蕹菜產(chǎn)量的影響
從圖 2 得知,不同曝氣時(shí)間對(duì)蕹菜的生長(zhǎng)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(shì)。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。
3.3 不同曝氣時(shí)間下臭氧對(duì)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(yíng)養(yǎng)液中里吸收水分和無(wú)機(jī)鹽,維持蕹菜正常生長(zhǎng),是衡量蕹菜生長(zhǎng)情況的重要指標(biāo)之一。本試驗(yàn)在曝氣處理后,觀察根的外部形態(tài)和特征,收獲時(shí)測(cè)定根長(zhǎng)和根的鮮重。從表 1 可以看出,在不同處理中,根的長(zhǎng)度和根的重量沒有明顯的影響。 4 結(jié)論
通過(guò)測(cè)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(shuō)明通入的臭氧濃度為 1.157~3.471 mg·L-1 時(shí),蕹菜的株高不會(huì)受影響。試驗(yàn)表明,通入的臭氧濃度為 1.157~3.471mg·L-1時(shí),蕹菜的生長(zhǎng)會(huì)受到一定的損害。從觀察生長(zhǎng)過(guò)程中來(lái)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(diǎn),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?yàn)橥ㄈ氤粞鹾?,臭氧溶解度低,從營(yíng)養(yǎng)液中溢出并揮發(fā),對(duì)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(shì)。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(duì)蕹菜耐受能力而言濃度過(guò)高,臭氧對(duì)蕹菜的生長(zhǎng)造成損傷。
殘留在營(yíng)養(yǎng)液中的臭氧濃度越高,對(duì)植物根系的傷害就越大。有研究指出,營(yíng)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(shí),處理 30 min 后,黃瓜幼苗根系的傷害率分別達(dá)到 7.7%和 22.2%。在這次試驗(yàn)中,通入的臭氧濃度為 1.157 mg·L-1~3.471 mg·L-1 時(shí),從外觀形態(tài)上觀察,臭氧沒有對(duì)蕹菜的根系造成嚴(yán)重傷害,沒有進(jìn)行臭氧曝氣的蕹菜根系的長(zhǎng)度和鮮重,與進(jìn)行曝氣處理的蕹菜沒有差異。
臭氧 水培蕹菜 2022/8/29 8:19:45