間歇供給臭氧對番茄幼苗生長發育及葉面抑菌效果的作用

韓 偉,常 蕊,高屹典,王 啟,吳正景

(河南科技大學 林學院,河南 洛陽 471003)

在自然界中臭氧對大部分的有機物及無機物都具有很強的氧化能力[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，臭氧能與細菌、真菌、病毒等的蛋白質發生氧化反應，氧化細胞膜，增大其通透性。它可以分解細菌體內的葡萄糖氧化酶、脫氧化氫酶，進而破壞細菌正常代謝。此外，臭氧在殺菌消毒的過程中，還原成氧氣和水，是安全高效的無二次污染的消毒劑[2，3，4]。

臭氧對幾乎所有的溫室氣傳病害的病原菌具有防治殺滅作用，而對多數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藥的情況下達到防治病害的目的。臭氧在完成其殺菌消毒的使命后，還可以還原成氧氣，又可以起到促進植株生長的作用[1,2，3]。

由于臭氧對植物的毒害作用也較強，生產中持續性通入臭氧，容易造成一定的毒害[4]，筆者探討間歇型供給臭氧，對番茄幼苗生長和葉面殺菌效果，以期優化臭氧殺菌方式。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

生長一個月無病蟲害、大小一致的番茄(中雜九號)幼苗作為試驗材料。

臭氧發生器：M3F-GRB，廈門市萊森電子有限公司生產，臭氧的輸出量是400 mg·h-1；化學試劑均選用國產分析純。

1.2 試驗方法

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，各盆之間的基質相同。試驗用長50 cm寬35 cm高30 cm的儲物箱模擬溫室設施，共設置4個處理，每個處理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 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，放入無菌水瓶中震蕩10 min，分別取0.5 mM3到固體PDA培養皿中，涂布均勻，然后放入25℃遮光培養，每組重復三次。觀測菌落數量。

1.2.2 葉綠素含量的測定 葉綠素含量的測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第2枝條上的葉片，可直接讀數測量其葉綠素含量。臭氧處理1 d 和 7d后檢測同一葉片葉綠素含量。

1.2.3 其它生理指標測定 電導率、脯氨酸含量、丙二醛含量、過氧化氫酶活性測定參照文獻[5]的方法進行。

2 結果與分析

2.1 各處理臭氧強度的估算

根據栽培容器的體積和臭氧機的輸出量可以計算出15 s、20 s、25 s、30 s四個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，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]，假設以后每次再通入臭氧時，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，則可計算出各處理每次通入時的臭氧濃度(見圖1)。

圖1臭氧濃度的估算

2.2 不同強度的臭氧對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下降，處理I臭氧強度小，沒有殺菌效果；臭氧強度越大，對番茄幼苗葉片表面的微生物滅殺效果越好。細菌、放線菌、真菌對臭氧的致死性表現出不同的敏感性，其敏感性有強到弱的次序是細菌>放線菌>真菌。處理II即表現出細菌致死效果，處理III才能有效降低放線菌數量，而對于真菌需要處理IV的臭氧強度。

表1 不同強度的臭氧處理對含菌量的影響

2.3 不同強度的臭氧對番茄幼苗葉綠素含量的影響

不同強度的臭氧處理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的葉綠素含量與對照差異顯著，其余各處理與對照差異不顯著，表明臭氧對葉綠素的傷害作用已經解除，葉綠素含量已經恢復正常生長狀態。高強度臭氧處理，短時間內表現為破壞葉綠素，但這種破壞能夠幾天內恢復(見圖2)。

圖2不同強度臭氧對葉綠素含量的影響

2.4 不同強度的臭氧對番茄幼苗葉片膜透性的影響

植物細胞膜不僅是分隔細胞質和胞外環境的屏障，而且也是細胞與環境發生物質交換的通道，是植物最重要的功能之一，其大小可反映環境脅迫對植物傷害程度[6]。臭氧各處理均增高了番茄葉片的電導率，說明臭氧處理引起葉片脂膜的選擇透性發生改變，電解質外滲，細胞膜的透性增大；各處理之間的電導率在較低強度處理下差異不顯著，高強度的處理IV讓番茄葉片膜透性有進一步增加趨勢(見圖3)。

2.5 不同強度的臭氧對番茄葉片MDA含量的影響

植物組織內丙二醛的數量不僅反應膜脂的過氧化程度，而且其在植物體內積累還會對膜和細胞造成進一步傷害，因此可以反映植物受逆境傷害的程度。低強度的處理I，II對番茄葉片的MDA含量沒有明顯作用，但隨著臭氧濃度的進一步增加出現逐漸上升趨勢，尤其處理IV，番茄葉片MDA含量大幅上升。說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，臭氧濃度過大(30 s處理)植株受害程度超出自我承受程度。

圖3 不同強度臭氧對番茄葉片電導率的影響

圖4 不同強度的臭氧對丙二醛含量的影響

2.6 不同強度的臭氧對番茄葉片脯氨酸含量的影響

脯氨酸是植物細胞中重要和有效的有機滲透調節物質，幾乎所有的逆境都會引起植物體內內脯氨酸含量的積累。不同強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的脯氨酸含量達到對照的3.54倍，隨著臭氧濃度的增加脯氨酸的含量呈現先增后減的變化趨勢，說明臭氧處理引起植物體內脯氨酸的積累，植物的抗逆性增強且隨著臭氧濃度的增加，抗逆性先增加后逐漸降低。

圖5不同強度的臭氧對脯氨酸含量的影響

2.7 不同強度的臭氧對番茄葉片過氧化氫酶活性的影響

植物組織在逆境的條件下，由于體內活性氧代謝加強而使雙氧水積累。過氧化氫酶可以清除雙氧水，是植物體內酶促防御系統的重要組成部分。番茄葉片中的過氧化氫酶活性開始隨著臭氧濃度的增加而增加，達到一個峰值后又逐漸下降。處理III時，CAT的活性最高，處理IV的過氧化氫酶的活性下降，表明臭氧強度過大，對番茄幼苗體產生一定的傷害作用，難以有效解除脅迫。

圖6 不同強度的臭氧對CAT含量的影響

3 結論與討論

試驗結果表明，隨著臭氧濃度的增加，番茄葉片表面細菌含量明顯下降，葉綠素含量逐漸降低，但一周后自動恢復，膜的透性逐漸上升；脯氨酸的含量先上升后下降，在20 s處理時含量達到最大值；丙二醛的含量隨著臭氧濃度的增加，含量逐漸上升；過氧化氫酶的活性開始上升，在30 s處理時反而下降。相對電導率和葉綠素含量呈現顯著的負相關，臭氧加劇了膜脂氧化作用，對番茄葉片的膜系統產生一定的影響，過氧化氫酶的含量先增加后降低，說明葉片對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，每次向環境內通入臭氧0.042 mg· m-3，即可有效的降低植物表面的細菌數量，而且該臭氧強度水平下，對植物基本不產生傷害；如果防治真菌性病害，必須每次向環境內通入臭氧0.064 mg· m-3，但該強度的臭氧也會對植物造成一定的傷害，這可能需要植物數天恢復，例如葉綠素，可以在一周內回歸正常。

王雪蓮報道蔬菜大棚內，臭氧發生儀間隔15 min循環工作，臭氧濃度控制在0.04～0.08 mg· m-3, 不會對作物造成任何損傷[11]，筆者實驗是一個處理周期的結果，24 h 間斷性通入臭氧共持續1 h，低濃度更長時間的處理效果，有待進一步研究。