臭氧滅菌對大棚內番茄和辣椒田間病害發(fā)生率、產量和品質的影響

高文瑞，李德翠，徐 剛，孫艷軍，韓 冰，史瓏燕

(江蘇省農業(yè)科學院蔬菜研究所/江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點實驗室/農業(yè)部長江中下游設施農業(yè)工程重點實驗室，江蘇 南京 210014)

臭氧滅菌對大棚內番茄和辣椒田間病害發(fā)生率、產量和品質的影響

高文瑞，李德翠，徐 剛*，孫艷軍，韓 冰，史瓏燕

(江蘇省農業(yè)科學院蔬菜研究所/江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點實驗室/農業(yè)部長江中下游設施農業(yè)工程重點實驗室，江蘇 南京 210014)

【目的】為探明臭氧滅菌對大棚內番茄和辣椒田間病害發(fā)生率、產量和品質的影響。【方法】以番茄和辣椒為試材，采用新型臭氧發(fā)生器，研究增施不同濃度的臭氧對大棚內番茄和辣椒田間病害發(fā)生率、產量及品質的影響。【結果】增施臭氧能顯著降低番茄和辣椒的田間病害發(fā)生率，同時能促進產量的增加。增施臭氧能顯著提高番茄和辣椒的單果重、果實縱徑和橫徑、果實可溶性總糖含量；同時能顯著增加辣椒葉片葉綠素含量、番茄果實的有機酸含量和糖酸比、辣椒果實的Vc含量和可溶性蛋白含量。【結論】綜合考慮，使用這種新型的臭氧發(fā)生器，在番茄和辣椒大棚生產中，臭氧處理2的殺菌及提高產量和品質的效果要由于臭氧處理1，即每天釋放3 h臭氧效果最優(yōu)。

臭氧滅菌；番茄；辣椒；田間病害發(fā)生率；產量；品質

【研究意義】2013年我國蔬菜播種面積2093萬hm2，總產量7.35億t，其中設施蔬菜368萬hm2，總產量2.51億t，產值7800億元，占種植業(yè)產值25 %。我國僅用20 %的設施菜地面積，提供了40 %的蔬菜產量和50 %以上的產值，設施蔬菜效益非常可觀[1]。但是，由于蔬菜作物對溫度、光照、水分和土壤種類等環(huán)境因素的要求和生產者種習慣的影響，盲目超量施用農藥和化肥，造成土壤生態(tài)環(huán)境惡化，作物的產量和品質下降，引發(fā)了嚴重的連作障礙，溫室內病蟲害的危害日趨嚴重，農藥殘留嚴重影響產品質量，影響了農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和食品安全[2-3]。同時，江蘇秋冬季節(jié)陰雨天氣較多, 導致蔬菜病害頻發(fā)，農藥使用量增大，但又加劇了棚內濕度的增加，對病害的防控效果有限[4]。因此，亟需開發(fā)并引入綠色環(huán)保的滅菌技術，這對設施蔬菜的安全生產具有重要的意義。【前人研究進展】臭氧具有極強的氧化性，功能多樣化，是極具開發(fā)價值的氣體。它可在氣相條件下發(fā)揮獨特的作用，也可溶解在水中，形成臭氧水溶液，產生氧化能力極強的羥基和單原子氧等活性粒子，它可將有害物質氧化為二氧化碳、水或礦物鹽，自身又極易分解為氧氣，不會對環(huán)境造成二次污染，因此人們把臭氧稱為“理想的綠色強氧化藥劑”[5]。作為一種廣譜性殺菌劑，臭氧有較好的殺菌效果，已廣泛的應用于工業(yè)、醫(yī)療、水處理上[6-9]，農業(yè)上的應用也開始有學者關注[10-11]。【本研究切入點】眾多研究表明，臭氧可有效地殺滅G+菌、G-菌、孢子、真菌、病毒、等微生物。其殺菌的過程是一種生物化學氧化反應，其殺菌機理是物理、化學、生物等各方面的綜合結果，主要是利用生物氧化作用來破壞微生物的膜結構來實現的[12-13]。【擬解決的關鍵問題】由江蘇威力特環(huán)保技術公司聯合清華大學、南京軍區(qū)軍事醫(yī)學研究所、江蘇省農業(yè)科學研究院共同開發(fā)的新型溫臭氧滅菌器可以將空氣中的氧氣在高壓、高頻電的電離作用下, 轉化為臭氧。本研究擬采用該儀器研究臭氧滅菌對秋冬茬設施番茄和辣椒田間病害發(fā)生率的防控效果，同時研究臭氧滅菌對設施番茄和辣椒生長、產量及品質的影響，以期為臭氧在設施蔬菜生產上的應用技術奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

采用江蘇威力特環(huán)保技術有限公司生產的LQ-CY02型臭氧滅菌機釋放臭氧，臭氧產量為2 g/h。供試辣椒品種為‘蘇椒16號’，番茄品種為‘蘇粉11號’。

1.2 試驗方法

試驗于2016年7月至2017年1月在江蘇省農科院六合試驗基地大棚內進行。塑料大棚長58.0 m，寬8.0 m，高3.0 m。有機肥在整地同時撒施，每667 m2施入有機肥約800 kg，復合肥50 kg(氮、磷、鉀含量均為15 %)。棚內分為5壟，每壟壟底寬110 cm，壟頂寬80～90 cm，壟高20 cm，溝寬40 cm。番茄和辣椒于2016年7月20號進行育苗，于2017年8月下旬進行定植，均采用高畦中辣椒株行距為30 cm×40 cm，番茄株行距為40 cm×50 cm。定植緩苗后進行臭氧滅菌試驗，每日于太陽出來前進行臭氧釋放。番茄和辣椒各設3個處理：CK(不增施臭氧，70 %百菌清800倍液 100 g/667m2)，臭氧處理1(臭氧每天釋放1.5 h)，臭氧處理2(臭氧每天釋放3 h)，其它田間管理為常規(guī)管理。番茄和辣椒各處理每個小區(qū)面積各200 m2，3次重復。

于辣椒和番茄結果盛期進行田間病害發(fā)生率的統(tǒng)計，使用日本knoica Minolta公司生產的SPAD-502 型葉綠素計對植株頂端第3片真葉進行葉綠素SPAD測定。每個處理隨機選取10株番茄第3穗果和辣椒第3分支處果實進行單果重、橫徑、縱徑、可溶性固形物含量及相關品質的測定。可溶性固形物含量采用上海精密儀器儀表有限公司生產的TD-35型折光儀測定。采用硫酸蒽酮法測定可溶性總糖含量，考馬斯亮藍比色法測定可溶性蛋白含量[14]，采用酸堿滴定法測定可滴定酸含量[15]，采用鉬藍比色法測定Vc含量[16]。辣椒和番茄每處理小區(qū)選取100株進行產量的分批統(tǒng)計，3次重復。

1.3 數據分析

利用Microsoft Excel 2016軟件進行分析和作圖，采用DPS 7.05軟件對數據進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 臭氧對大棚內番茄和辣椒田間病害發(fā)生率的影響

由表1可以看出，臭氧處理能顯著降低番茄葉斑病、臍腐病和花葉病毒病發(fā)病率，臭氧處理2的葉斑病、臍腐病和花葉病毒病發(fā)病率分別比CK顯著降低了78.99 %、76.57 %和76.57 %，臭氧處理1與臭氧處理2及CK差異不顯著。臭氧處理顯著降低了番茄葉霉病、灰霉病、莖腐病發(fā)病率，增施臭氧的2個處理與CK間差異均顯著，但臭氧處理1和2之間差異均不顯著，臭氧處理1和2的番茄番茄葉霉病、灰霉病、莖腐病發(fā)病率分別比對照降低了60.06 %、94.52 %、90 %；79.88 %、97.24 %、93.3 %。

表1 不同臭氧處理對番茄田間病害發(fā)生率的影響

圖1 不同臭氧處理對番茄和辣椒葉片葉綠素含量的影響Fig.1 The effects of different ozone treatment on chlorophyll content of tomato and pepper leaves

由表2可以看出，臭氧處理1和臭氧處理2的辣椒葉斑病和灰霉病發(fā)病率分別比CK顯著降低了66.93 %、100 %；79.01 %、87.50 %，但臭氧處理1和2之間差異不顯著。臭氧處理2的辣椒煤污病的發(fā)病率最低，分別比臭氧處理1和CK顯著降低了96.04 %和53.83 %。與CK相比，增施臭氧處理不能顯著相抵辣椒莖腐病的發(fā)病率，各處理間差異不顯著。臭氧處理1的辣椒花葉病毒病發(fā)病率與CK和臭氧處理2的差異均不顯著，臭氧處理2的辣椒花葉病毒病的發(fā)病率比CK顯著降低了84.17 %。

2.2 臭氧處理對番茄葉綠素和產量的影響

葉綠素是綠色植物進行光合作用的物質基礎，是葉片的主要光合色素，葉綠素含量的高低是反應植物葉片光合能力及植株健康狀態(tài)的主要指標。采用SPAD 葉綠素儀可以快速、無損的測定葉綠素的相對含量，而分光光度法則需損壞葉片，操作繁雜[17]。SPAD 值也稱作綠色度，是一個無量綱的比值，是反應植物相對葉綠素含量的指標[18]。由圖1可以看出，臭氧處理對辣椒和番茄葉片SPAD的影響不同。對番茄而言，增施臭氧能顯著提高SPAD，但臭氧處理1和2之間辣椒的SPAD差異不顯著。而對辣椒增施臭氧不能顯著增加SPAD，不同臭氧處理之間的SPAD 差異不顯著。

圖2 不同臭氧處理對辣椒和番茄產量的影響Fig.2 The effects of different ozone treatment on yield of tomato and pepper

由圖2可以看出，不同臭氧處理對番茄和辣椒產量的影響不同。對番茄來說，臭氧處理1和臭氧處理2均顯著高于CK，且臭氧處理1的產量最高，臭氧處理1和臭氧處理2分別比對照增產37.14 %和19.66 %。對辣椒來說增施臭氧的2個處理間沒有差異，且臭氧處理2的產量最高且顯著高于CK 25.94 %，臭氧處理1與CK差異不顯著。

2.3 臭氧處理對番茄和辣椒果實形態(tài)和品質的影響

由表3可以看出，臭氧處理的番茄單果重、及果實縱徑顯著高于CK，但臭氧處理1與2差異不顯著，臭氧處理1和臭氧處理2的單果重分別比CK增加了42.23 %和46.40 %，臭氧處理1和臭氧處理2的果實縱徑分別比CK增加了14.02 %和15.19 %。不同臭氧處理對番茄果實橫徑影響不同，其中臭氧處理2的果實橫徑最大，其顯著高于CK，但臭氧處理1與CK差異不顯著。不同臭氧處理間的可溶性固形物含量差異不顯著。

表2 不同臭氧處理對辣椒田間病害發(fā)生率的影響

表3 不同臭氧處理對番茄果實形態(tài)性狀的影響

表4 不同臭氧處理對辣椒果實性狀的影響

表5 不同臭氧處理對番茄果實品質的影響

由表4可以看出，臭氧處理的辣椒果實單果重、果實縱徑和果實橫徑均顯著高于CK，但臭氧處理1和臭氧處理2間差異不顯著，臭氧處理1和臭氧處理2的果實單果重、果實縱徑及果實橫徑分別比對照增加了75.10 %、34.91 %、12.11 %；56.98 %、35.08 %、12.60 %。但不同臭氧處理間的果實可溶性固形物含量差異不顯著。

由表5可以看出，2個增施臭氧處理的果實可溶性總糖含量均顯著高于CK，但臭氧處理1和2之間差異不顯著，其中臭氧處理1和臭氧處理2分別比CK增加了26.13 %和25.92 %。不同處理間的Vc含量差異不顯著。臭氧處理2的有機酸含量最高，其次為臭氧處理1，CK的有機酸含量最低，臭氧處理1和2分別比CK增加了11.48 %和27.87 %。臭氧處理1的糖酸比最高，其顯著高于臭氧處理2，但與CK差異不顯著。

由表6可以看出，2個增施臭氧處理的辣椒果實可溶性蛋白含量均顯著高于CK，但臭氧處理1和2間差異不顯著，臭氧處理1和2的可溶性蛋白含量分別比CK提高了38.04 %和4.35 %。CK處理的果實可溶性總糖含量最高，其次為臭氧處理1，臭氧處理2的最低。臭氧處理2的果實Vc含量最高，其次為CK，臭氧處理1 的果實Vc含量最低。

3 討 論

不同濃度的臭氧增施滅菌對大棚番茄和辣椒田間病害防治效果，均不同程度優(yōu)于常規(guī)藥劑防治，且相同濃度臭氧對不同病害的防治效果也不同。對番茄的葉斑病、臍腐病、花葉病毒病的臭氧防治只有臭氧處理2的防治效果明顯優(yōu)于常規(guī)的藥劑防治CK，而臭氧處理1和臭氧處理2對番茄葉霉病、灰霉病、莖腐病的防治效果均明顯優(yōu)于常規(guī)的藥劑防治CK。臭氧處理1和臭氧處理2對辣椒的葉斑病、灰霉病和煤污病的防治效果均明顯優(yōu)于常規(guī)藥劑防治CK，且臭氧處理2對煤污病的防治效果更勝于臭氧處理1，對辣椒花葉病毒病的防治效果僅臭氧處理2明顯優(yōu)于CK，而對辣椒莖腐病而言，本研究設定的兩個臭氧處理的防治效果均與常規(guī)的的藥劑防治差異不明顯。李東等使用臭氧進行大棚番茄病害試驗，試驗結果表明，用臭氧可有效防治大棚番茄灰霉病、葉霉病，其防效分別達到 95.85 %和 96.16 %，優(yōu)于百菌清煙劑等藥劑防治的效果[19]。陳志杰等人的研究結果表明，黃瓜植株生長期間每3～4 d 施放1 次臭氧，對黃瓜霜霉病、白粉病、細菌性角斑病及灰霉病有較好的防治效果[20]。同時喻景權等人[21]及張黎[22]等人的研究也表明，臭氧水的質量濃度越高, 對病菌的生長抑制作用越強, 效果比較理想。我們的研究結果與此類似。

表6 不同臭氧處理對辣椒果實品質的影響

2個不同臭氧處理均能顯著提高番茄的產量，但對辣椒來說，僅臭氧處理2能顯著提高其產量。徐燕等的研究表明臭氧處理能增加萵苣的產量[23]。李東等研究表明，溫室番茄使用臭氧后畸形果明顯減少，產量增加20 %左右[19]。孫震的研究表明，安裝并應用臭氧防治溫室病蟲害裝置的處理與對照相比黃瓜單瓜重增加23.5 %，產量提高了26 %[24]。

岳志勤等人對使用3 種不同型號的臭氧消毒設備和1個未使用臭氧消毒設備的溫室柿子椒的生長情況、植株健康狀況及產量品質狀況等進行綜合對比試驗，其研究結果表明使用不同廠家生產的臭氧消毒設備均能提高柿子椒的產量，且廣州百豐環(huán)保科技有限公司的100 g/h 臭氧消毒機效果更為明顯，施臭氧量越大，使用效果越好[25]。我們的研究結果也與此類似。這可能是由于臭氧物防治技術可以改善棚(室)內生態(tài)小環(huán)境，因為在常溫下臭氧的化學性質很不穩(wěn)定。臭氧在完成其殺菌消毒使命后, 約0.5 h 后還原為氧氣，氧氣又可以滲透到土壤中并供作物根部吸收, 促進植物光合作用產物的轉移和根系對水、肥的吸收利用, 從而起到促進植株生長的作用。同時使用臭氧后還能增加二氧化碳氣肥的濃度，還能產生少量的氮氧化物。棚內濕度大，氮氧化物遇水反應后就具有氮肥效力，棚內作物吸收二氧化碳和氮肥的營養(yǎng)相應增加，使植株生長健壯, 葉片厚、大而濃綠, 促進光合作用[26-27]。

本研究表明，增施臭氧處理能顯著提高番茄和辣椒的單果重、及果實橫徑和縱徑、可溶性總糖的含量，及番茄有機酸含量，辣椒可溶性總糖含量和Vc含量。這與前人在臭氧處理對生姜、及番茄等作物的研究結果類似[19]。這也與臭氧處理能促進植物的光合作用產物轉移及提高根系對水肥的吸收利用率，尤其是對提高氮肥的利用率有關[26-27]。

4 結 論

對番茄和辣椒來說，臭氧處理2較臭氧處理1能顯著降低植株田間的病害發(fā)生率，臭氧處理1和2均能顯著提高番茄和辣椒果實形態(tài)指標、及部分品質指標。臭氧處理1和2均能顯著增加番茄的產量，但對辣椒來說僅臭氧處理2能顯著提高辣椒的產量。綜合考慮，番茄和辣椒生產上使用該型號的臭氧發(fā)生器，建議使用臭氧處理2，即每天釋放臭氧3 h為最佳。

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EffectsofOzoneSterilizationonFieldDiseaseIncidence,YieldandQualityofTomatoandPepperinGreenhouse

GAO Wen-rui,LI De-cui, XU Gang*,SUN Yan-jun, HAN Bing, SHI Long-yan

(Institute of Vegetable Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/ Jiangsu Key Laboratory for Horticultural Crop Genetic Improvement/Key Laboratory of Agricultural Engineering in Middle and Lower Reaches of Yangtze River,MOA,Jiangsu Nanjing 210014, China)

【Objective】The purpose of this study was to explore the effect of ozone sterilization on field disease incidence, yield and quality of tomato and pepper in greenhouse. 【Method】A new ozone generator was used to study the effects of different concentrations of ozone on field disease incidence, yield and quality of tomato and pepper in greenhouse.【Result】The results showed that applying ozone could significantly decrease the disease incidence of tomato and pepper, and increase the yield at the same time. Adding ozone could significantly improve fruit weight, fruit longitudinal diameter and transverse diameter, fruit soluble sugar content of tomato and pepper; and could significantly increase the chlorophyll content of pepper leaves, organic acids content and sugar acid ratio of tomato fruits, Vc content and soluble protein content of pepper fruits. 【Conclusion】To have an integrative consideration, through using this new type of ozone generator in tomato and pepper greenhouse production,the effect of sterilization, improve the yield and quality of ozone treatment 2 was better than ozone treatment 1. The release of ozone for 3 hours a day have the best effects.

Ozone sterilization；Tomato；Pepper；Field disease incidence；Yield；Quality

1001-4829(2017)12-2769-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.12.026

2017-06-23

江蘇省農業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[CX(15)1033]；十三五重點研發(fā)計劃(2016YFD0201007)

高文瑞(1980-)，女，山西太谷人，博士，副研究員，主要從事設施蔬菜栽培技術研究，Tel:025-84398820，E-mail:gaowr1225@126.com;*為通訊作者: 徐 剛，博士，研究員，主要從事蔬菜設施栽培技術及相關栽培生理等研究，Tel:025-84390143，E-mail: xugang90 @163.com。

S63-33

A

(責任編輯李 潔)