韓 偉,常 蕊,高屹典,王 啟,吳正景

(河南科技大學(xué) 林學(xué)院,河南 洛陽(yáng) 471003)

在自然界中臭氧對(duì)大部分的有機(jī)物及無(wú)機(jī)物都具有很強(qiáng)的氧化能力[1]。臭氧可以有效地清除和殺滅空氣、水、食物中的有毒生物體，臭氧能與細(xì)菌、真菌、病毒等的蛋白質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化細(xì)胞膜，增大其通透性。它可以分解細(xì)菌體內(nèi)的葡萄糖氧化酶、脫氧化氫酶，進(jìn)而破壞細(xì)菌正常代謝。此外，臭氧在殺菌消毒的過(guò)程中，還原成氧氣和水，是安全高效的無(wú)二次污染的消毒劑[2，3，4]。

臭氧對(duì)幾乎所有的溫室氣傳病害的病原菌具有防治殺滅作用，而對(duì)多數(shù)土傳病害的防效也有效，從而使溫室、大棚蔬菜在不用或者少用農(nóng)藥的情況下達(dá)到防治病害的目的。臭氧在完成其殺菌消毒的使命后，還可以還原成氧氣，又可以起到促進(jìn)植株生長(zhǎng)的作用[1,2，3]。

由于臭氧對(duì)植物的毒害作用也較強(qiáng)，生產(chǎn)中持續(xù)性通入臭氧，容易造成一定的毒害[4]，筆者探討間歇型供給臭氧，對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)和葉面殺菌效果，以期優(yōu)化臭氧殺菌方式。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

生長(zhǎng)一個(gè)月無(wú)病蟲(chóng)害、大小一致的番茄(中雜九號(hào))幼苗作為試驗(yàn)材料。

臭氧發(fā)生器：M3F-GRB，廈門(mén)市萊森電子有限公司生產(chǎn)，臭氧的輸出量是400 mg·h-1；化學(xué)試劑均選用國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

番茄幼苗(四葉一心期)播種于頂口直徑8 cm深7 cm的塑料小盆中，共50株，各盆之間的基質(zhì)相同。試驗(yàn)用長(zhǎng)50 cm寬35 cm高30 cm的儲(chǔ)物箱模擬溫室設(shè)施，共設(shè)置4個(gè)處理，每個(gè)處理10株苗。每隔10 min通一次臭氧，共通5次。處理I：每次通15 s；處理II：每次通20 s；處理III：每次通25 s；處理IV：每次通30 s。CK：不通臭氧。

1.2.1 殺菌效果檢測(cè) 將臭氧處理的不同組的番茄同一部位的葉片取下，用直徑1 cm的打孔器取樣十片，放入無(wú)菌水瓶中震蕩10 min，分別取0.5 mM3到固體PDA培養(yǎng)皿中，涂布均勻，然后放入25℃遮光培養(yǎng)，每組重復(fù)三次。觀測(cè)菌落數(shù)量。

1.2.2 葉綠素含量的測(cè)定 葉綠素含量的測(cè)量工具為手持葉綠素儀(TYS-A)，選取不同處理的番茄幼苗從頂端向下數(shù)第2枝條上的葉片，可直接讀數(shù)測(cè)量其葉綠素含量。臭氧處理1 d 和 7d后檢測(cè)同一葉片葉綠素含量。

1.2.3 其它生理指標(biāo)測(cè)定 電導(dǎo)率、脯氨酸含量、丙二醛含量、過(guò)氧化氫酶活性測(cè)定參照文獻(xiàn)[5]的方法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理臭氧強(qiáng)度的估算

根據(jù)栽培容器的體積和臭氧機(jī)的輸出量可以計(jì)算出15 s、20 s、25 s、30 s四個(gè)處理每次通入臭氧量分別為1.67 mg、2.22 mg、2.78 mg、3.33 mg，空氣中原有的臭氧濃度忽略不計(jì)，首次通入臭氧的濃度分別為0.032 mg· m-3、0.042 mg·m-3、0.053 mg·m-3、0.064 mg·m-3?？紤]到臭氧25℃的半衰期為20 min[6]，假設(shè)以后每次再通入臭氧時(shí)，上一次的臭氧量有1/4衰減，以此方法估算以后每次通入的臭氧濃度，則可計(jì)算出各處理每次通入時(shí)的臭氧濃度(見(jiàn)圖1)。

圖1臭氧濃度的估算

2.2 不同強(qiáng)度的臭氧對(duì)番茄幼苗殺菌效果的影響

由圖1可以看出：較高量的臭氧處理均使菌落總數(shù)下降，處理I臭氧強(qiáng)度小，沒(méi)有殺菌效果；臭氧強(qiáng)度越大，對(duì)番茄幼苗葉片表面的微生物滅殺效果越好。細(xì)菌、放線菌、真菌對(duì)臭氧的致死性表現(xiàn)出不同的敏感性，其敏感性有強(qiáng)到弱的次序是細(xì)菌>放線菌>真菌。處理II即表現(xiàn)出細(xì)菌致死效果，處理III才能有效降低放線菌數(shù)量，而對(duì)于真菌需要處理IV的臭氧強(qiáng)度。

表1 不同強(qiáng)度的臭氧處理對(duì)含菌量的影響

2.3 不同強(qiáng)度的臭氧對(duì)番茄幼苗葉綠素含量的影響

不同強(qiáng)度的臭氧處理1d 后，葉綠素含量下降，不同處理之間差異較明顯；臭氧處理7d后，葉片的葉綠素的含量，僅有處理IV的葉綠素含量與對(duì)照差異顯著，其余各處理與對(duì)照差異不顯著，表明臭氧對(duì)葉綠素的傷害作用已經(jīng)解除，葉綠素含量已經(jīng)恢復(fù)正常生長(zhǎng)狀態(tài)。高強(qiáng)度臭氧處理，短時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)為破壞葉綠素，但這種破壞能夠幾天內(nèi)恢復(fù)(見(jiàn)圖2)。

圖2不同強(qiáng)度臭氧對(duì)葉綠素含量的影響

2.4 不同強(qiáng)度的臭氧對(duì)番茄幼苗葉片膜透性的影響

植物細(xì)胞膜不僅是分隔細(xì)胞質(zhì)和胞外環(huán)境的屏障，而且也是細(xì)胞與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換的通道，是植物最重要的功能之一，其大小可反映環(huán)境脅迫對(duì)植物傷害程度[6]。臭氧各處理均增高了番茄葉片的電導(dǎo)率，說(shuō)明臭氧處理引起葉片脂膜的選擇透性發(fā)生改變，電解質(zhì)外滲，細(xì)胞膜的透性增大；各處理之間的電導(dǎo)率在較低強(qiáng)度處理下差異不顯著，高強(qiáng)度的處理IV讓番茄葉片膜透性有進(jìn)一步增加趨勢(shì)(見(jiàn)圖3)。

2.5 不同強(qiáng)度的臭氧對(duì)番茄葉片MDA含量的影響

植物組織內(nèi)丙二醛的數(shù)量不僅反應(yīng)膜脂的過(guò)氧化程度，而且其在植物體內(nèi)積累還會(huì)對(duì)膜和細(xì)胞造成進(jìn)一步傷害，因此可以反映植物受逆境傷害的程度。低強(qiáng)度的處理I，II對(duì)番茄葉片的MDA含量沒(méi)有明顯作用，但隨著臭氧濃度的進(jìn)一步增加出現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，尤其處理IV，番茄葉片MDA含量大幅上升。說(shuō)明臭氧處理使植物組織的膜的透性增大，膜的正常功能受到一定程度的損害，臭氧濃度過(guò)大(30 s處理)植株受害程度超出自我承受程度。

圖3 不同強(qiáng)度臭氧對(duì)番茄葉片電導(dǎo)率的影響

圖4 不同強(qiáng)度的臭氧對(duì)丙二醛含量的影響

2.6 不同強(qiáng)度的臭氧對(duì)番茄葉片脯氨酸含量的影響

脯氨酸是植物細(xì)胞中重要和有效的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，幾乎所有的逆境都會(huì)引起植物體內(nèi)內(nèi)脯氨酸含量的積累。不同強(qiáng)度的臭氧處理使番茄幼苗葉片脯氨酸含量明顯上升，處理II的脯氨酸含量達(dá)到對(duì)照的3.54倍，隨著臭氧濃度的增加脯氨酸的含量呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢(shì)，說(shuō)明臭氧處理引起植物體內(nèi)脯氨酸的積累，植物的抗逆性增強(qiáng)且隨著臭氧濃度的增加，抗逆性先增加后逐漸降低。

圖5不同強(qiáng)度的臭氧對(duì)脯氨酸含量的影響

2.7 不同強(qiáng)度的臭氧對(duì)番茄葉片過(guò)氧化氫酶活性的影響

植物組織在逆境的條件下，由于體內(nèi)活性氧代謝加強(qiáng)而使雙氧水積累。過(guò)氧化氫酶可以清除雙氧水，是植物體內(nèi)酶促防御系統(tǒng)的重要組成部分。番茄葉片中的過(guò)氧化氫酶活性開(kāi)始隨著臭氧濃度的增加而增加，達(dá)到一個(gè)峰值后又逐漸下降。處理III時(shí)，CAT的活性最高，處理IV的過(guò)氧化氫酶的活性下降，表明臭氧強(qiáng)度過(guò)大，對(duì)番茄幼苗體產(chǎn)生一定的傷害作用，難以有效解除脅迫。

圖6 不同強(qiáng)度的臭氧對(duì)CAT含量的影響

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著臭氧濃度的增加，番茄葉片表面細(xì)菌含量明顯下降，葉綠素含量逐漸降低，但一周后自動(dòng)恢復(fù)，膜的透性逐漸上升；脯氨酸的含量先上升后下降，在20 s處理時(shí)含量達(dá)到最大值；丙二醛的含量隨著臭氧濃度的增加，含量逐漸上升；過(guò)氧化氫酶的活性開(kāi)始上升，在30 s處理時(shí)反而下降。相對(duì)電導(dǎo)率和葉綠素含量呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)，臭氧加劇了膜脂氧化作用，對(duì)番茄葉片的膜系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，過(guò)氧化氫酶的含量先增加后降低，說(shuō)明葉片對(duì)臭氧濃度一定程度的上升有一定的抵抗力。

一周期處理5次，每次間隔10 min的臭氧消毒，每次向環(huán)境內(nèi)通入臭氧0.042 mg· m-3，即可有效的降低植物表面的細(xì)菌數(shù)量，而且該臭氧強(qiáng)度水平下，對(duì)植物基本不產(chǎn)生傷害；如果防治真菌性病害，必須每次向環(huán)境內(nèi)通入臭氧0.064 mg· m-3，但該強(qiáng)度的臭氧也會(huì)對(duì)植物造成一定的傷害，這可能需要植物數(shù)天恢復(fù)，例如葉綠素，可以在一周內(nèi)回歸正常。

王雪蓮報(bào)道蔬菜大棚內(nèi)，臭氧發(fā)生儀間隔15 min循環(huán)工作，臭氧濃度控制在0.04～0.08 mg· m-3, 不會(huì)對(duì)作物造成任何損傷[11]，筆者實(shí)驗(yàn)是一個(gè)處理周期的結(jié)果，24 h 間斷性通入臭氧共持續(xù)1 h，低濃度更長(zhǎng)時(shí)間的處理效果，有待進(jìn)一步研究。