等離子體活性水對不結球白菜出苗和幼苗生長發育的影響

鄒宏宇 侯喜林

低溫等離子體在實際作用時可分為直接作用和間接作用。直接作用即使低溫等離子體直接在被處理物質的表面安全無害地發揮作用。由于等離子體的低溫特性，即使作用于對熱比較敏感的物質也不會造成損害[1]。間接作用即以水作為媒介，將等離子體作用于被處理物質。通過射頻等離子體發生裝置直接在水中或者水的表面進行放電，在水中激發活性物質[2]，或者將裝置產生的等離子體經空氣擴散至水中，激發一系列動態的化學反應從而激發活性物質，經此處理得到的液體即為等離子體活性水（Plasma Active Water，PAW），或者稱為等離子體處理水。

為了進一步探究等離子體活性水對不結球白菜種子及幼苗的影響，本試驗統計了不同品種不結球白菜種子經等離子體活性水處理后的出苗勢和出苗率；測定了施用等離子體活性水后，不結球白菜幼苗株高、最大葉長、最大葉寬、單株質量等生長指標以及根系活力，為不結球白菜的安全增產、高效種植提供一定的理論參考和實踐經驗。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及試驗材料

試驗地點為南京蘇曼等離子工程研究院有限公司。參試的不結球白菜品種黃玫瑰以及黑塌菜種子由南京農業大學白菜系統生物學實驗室提供。

所用的等離子體活性水由射頻等離子體發生器處理普通自來水所得，水中含有活性氮（RNS）、活性氧等活性成分。該儀器由南京蘇曼等離子工程科技有限公司生產，型號為PG-1000Z/D。

1.2 試驗設計

2021年9月25日，將黑塌菜和黃玫瑰種子分別播于72孔穴盤中，每孔播1粒種子。育苗基質為網購，泥炭土、珍珠巖、緩釋有效肥比例為6∶2∶2。2個品種分別用普通自來水和等離子體活性水處理，每個穴盤作為1個重復，每個處理重復4次。從種子播后至幼苗出土前每2 d澆1次水，幼苗出土至成熟期視情況每2～3 d澆1次水。使用噴壺均勻噴灑，每個重復澆水5 L。育苗大棚內溫度為20℃，采光方式為日光。將黑塌菜的普通自來水和等離子體活性水處理分別記為A0、A1，黃玫瑰則分別記為B0、B1。

1.3 試驗方法

①出苗參數測定 將每個處理播種的種子總數記為T，第3天出苗的種子數記為T3，第7天（終期）出苗的種子數記為T7。

a.出苗勢。種子出苗勢（%）=T3/T×100。

b.出苗率。種子出苗率（%）=T7/T×100。

②生長指標測定 播種后20 d，每個處理分別隨機采收10株幼苗，用于指標測定。將采收的測定樣本去除爛葉，清潔干凈，吸干水分。用直尺測量每株的株高，即植株根莖部到頂部的距離，最大葉長即葉柄根部到葉片頂部的最大距離，最大葉寬即葉片垂直于葉柄的最大距離，取平均值；去除根系，地上部分質量使用天平測定，取平均值，為單株質量。

③根系活力測定 幼苗生長至20 d時，每處理采集10株生長狀況良好的植株，去掉地上部分，保留地下部分，采用萘胺微板法測定[3]。

1.4 數據分析

使用Excel軟件和SPSS 23.0統計軟件對試驗數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 等離子體活性水對不結球白菜出苗勢和出苗率的影響

等離子體活性水處理影響不結球白菜的出苗。如表1所示，利用等離子體活性水處理后，黑塌菜出苗勢由79.59%提高至93.47%，差異顯著，增幅接近15個百分點；出苗率由97.46%提高到98.35%，但差異不顯著。

表1 等離子體活性水對黑塌菜出苗勢和出苗率的影響 %

表2可知，黃玫瑰種子經等離子體活性水處理后，出苗勢也有較大幅度的提升，由81.71%提高至94.62%，B1比B0高13個百分點左右，差異顯著；出苗率由98.25%提高至98.38%，B0、B1的出苗率都在98%以上，差異不顯著。

黃玫瑰對照組（B0）出苗情況

表2 等離子體活性水對黃玫瑰出苗勢和出苗率的影響%

可見，等離子體活性水處理顯著提高了2種不結球白菜的出苗勢，加快了種子的萌發，但對出苗率沒有顯著影響。

2.2 等離子體活性水對不結球白菜幼苗生長發育的影響

等離子體活性水處理影響幼苗的生長，幼苗的生長狀態又會對作物發育期的長勢產生影響，幼苗越健壯，長勢越好，產量也會相應提高。由表3可知，對于黑塌菜而言，經過等離子體活性水處理后，株高由8.21 cm提高至10.02 cm，最大葉長由4.95 cm提高到6.32 cm，最大葉寬由3.55 cm提高為4.89 cm，單株質量由1.73 g提高至2.32 g，增幅分別為22.05%、27.68%、37.75%、34.10%，差異均顯著。

表3 等離子體活性水對黑塌菜幼苗生長發育及根系活力的影響

根據表4可知，等離子體活性水處理后，黃玫瑰幼苗的株高由9.14 cm提升至10.77 cm，增幅為17.83%，最大葉長由5.41 cm提高為6.79 cm，最大葉寬由3.77 cm提高到4.32 cm，增幅分別為25.51%和14.59%，單株質量由2.03 g提高至3.14 g，增幅為54.68%，差異顯著。

表4 等離子體活性水對黃玫瑰幼苗生長發育及根系活力的影響

2.3 等離子體活性水對不結球白菜幼苗根系活力的影響

黃玫瑰處理組（B1）出苗情況

表3和表4所示，經等離子體活性水處理后，黑塌菜和黃玫瑰幼苗的根系活力都有所提升。黑塌菜的的根系活力由79.59μg·g-1·h-1升為93.47μg·g-1·h-1，提升了17.44%；黃玫瑰的根系活力由68.15μg·g-1·h-1提高為94.32μg·g-1·h-1，提升了38.40%，差異均顯著。

3 討論與結論

種子萌發作為一個復雜的過程，對作物整個生長周期都具有非常重要的影響。種子萌發直接決定幼苗后期的生長發育能力。種子質量在這個環節中至關重要，其優劣主要通過出苗勢和出苗率的高低反映出來。在出苗率一致的情況下，種子的生命力、活力與出苗勢成正相關。出苗勢影響種子出苗的整齊程度，出苗勢高，出苗整齊，幼苗長勢一致，反之則幼苗生長參差不齊。

本試驗結果表明，經等離子體活性水處理后，2個不結球白菜品種的出苗勢都有了較為顯著的提升。原因可能為以下3點：首先，等離子體活性水中含有的活性氮具有微弱的腐蝕性，在一定程度上對種皮產生了腐蝕作用，使得種皮的通透性增大，促進了種子在萌發過程中對水分和營養成分的有效吸收；同時，活性氮能為種子萌發提供養分（活性氮中的氮元素能夠被種子捕獲和吸附，從而提高種子中的氮含量，為種子萌發提供養分）。其次，等離子體活性水中的活性氧能夠分解產生氧氣，促進種子的萌發。再次，等離子體活性水中含有的活性物質能夠影響植物激素的合成和代謝。ABA是抑制種子萌發的植物激素，H2O2可以直接或間接作用于種子，抑制ABA的產生和運輸；NO通過細胞膜的擴散參與ABA的代謝或GA的合成，從而促進種子萌發。

等離子體活性水處理顯著提高了2種不結球白菜的出苗勢，為后續的生長發育打下了堅實的基礎。等離子體活性水處理的幼苗生長狀況普遍優于普通自來水處理，一方面是因為出苗較為齊壯，另一方面是因為等離子體活性水中含有的活性氮為幼苗的生長發育提供更加充足的氮肥，使得處理組的幼苗更加健壯，葉片更長、更寬，單株質量也有所增加，更有利于幼苗后期的生長。

眾所周知，植物地上部與地下部互相配合、協同合作共同完成植物良好的生長發育過程。通過對幼苗根系活力的測定可以發現，等離子體活性水處理幼苗的根系活力強于普通自來水處理。較強的根系活力有助于幼苗吸收等離子體活性水中的營養元素。

試驗結果表明，等離子體活性水處理可以在一定程度上改善不結球白菜種子的萌發情況以及根系活力，有利于作物后期的生長發育。