淺談電解水在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

□ 蘇 超 董培彥 王素娜，2

（1.河北工程大學(xué)園林與生態(tài)工程學(xué)院，河北 邯鄲 056000；2.邯鄲市土壤生態(tài)修復(fù)重點實驗室，河北 邯鄲 056038）

隨著電解水技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，電解水農(nóng)業(yè)理念提出，成為助推現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要動力。與常規(guī)技術(shù)相比，電解水在改善土壤酸堿度、提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)方面發(fā)揮著重要作用，真正實現(xiàn)了“用自然力量創(chuàng)造健康生活”的發(fā)展目標(biāo)，對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。

一、電解水的概念

電解水又被稱為氧化還原電位水、離子水等，是電解質(zhì)溶液（如氯化鈉溶液等）在電場作用下所形成的具有一定pH值、氧化還原電位以及有效氯濃度的功能水。

二、電解水的特點

電解水的特點主要表現(xiàn)在以下兩方面：（1）是干凈的水。與普通水相比，電解水可以有效清除其中的重金屬等物質(zhì)，因此更加干凈，符合農(nóng)作物生產(chǎn)的要求，也可以作為人們的日常飲用水。（2）不會破壞水中的有益成分。在電解水后，原水中的有益成分可以得到最大限度地保留，包括其中的鈣、鎂、鉀、鈉等元素。

三、電解水制備原理

電解水的制備原因可以用圖1進行解釋。

根據(jù)圖1所介紹的電解水制備原理結(jié)構(gòu)圖，在制備電解水時利用特制的離子膜電解槽，其中包含陽極與陰極，向電解槽中添加少量的氯化鈉溶液后施加一定電流完成電解。在這個操作過程中，陽極會產(chǎn)生析氧反應(yīng)以及析氯反應(yīng)，由此可以產(chǎn)生一定數(shù)量的酸性電解水，具有氧化還原電位高以及pH值低的優(yōu)點，主要包括次酸氯、二氧化氯、氯氣等。在陰極部位的主要反應(yīng)以析氫反應(yīng)為主，獲得堿性電解水，包括氫氧化鈉、氫氣等。

圖1 電解水的制備原理示意圖

四、電解水殺菌機理

從物理殺菌學(xué)說研究可認為，酸性電解水具有低pH值的特征，可以破壞細胞膜，并且受到氧氣與其他物質(zhì)的影響，導(dǎo)致水源大量失去電子，進而改變微生物細胞膜電位，改變了細胞膜通透性，這一現(xiàn)象會促使細胞腫脹以及代謝酶的破壞。所以對于細菌而言，在電解水的作用下能夠加快物質(zhì)溢出、溶解，進而有效殺滅微生物，達到高效殺菌的目標(biāo)。

五、電解水的應(yīng)用

電解水在各行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景，主要包括：（1）在醫(yī)療衛(wèi)生上的應(yīng)用。電解水具有良好的殺菌效果，并且對皮膚的腐蝕極小，因此通常可以用于醫(yī)療物品表面消毒以及內(nèi)鏡消毒、炎癥治療、手衛(wèi)生管理等工作；而強酸性電解水可以通過噴灑、擦洗等方法消除醫(yī)院墻壁表面的微生物。（2）在食品加工上的應(yīng)用。由于酸性電解水中含有高濃度的次氯酸、氫離子以及溶解氧等物質(zhì)，因此對于大部分細菌具有良好的殺滅效果，逐漸成為理想的蔬菜殺菌劑。在食品加工行業(yè)，通過酸性電解水能夠殺滅食物上的大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌等物質(zhì)，并且相關(guān)實驗研究發(fā)現(xiàn)，嗜鹽弧菌等可能引發(fā)嚴重食物中毒的微生物，在酸性電解水中浸泡約30s后即可有效殺滅［1］。

六、微酸性電解水在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

（一）防治農(nóng)作物病害

微酸性電解水在我國農(nóng)作物病害防治中的效果顯著，可以減少農(nóng)藥使用所造成的環(huán)境壓力，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的重要組成部分。

根據(jù)相關(guān)學(xué)者對微酸性電解水在防治番茄灰霉病和灰葉斑病的應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)微酸性電解水的有效濃度達到80ppm時，番茄離體葉片對番茄灰霉病和灰葉斑的防治效果分別為66.3%與45.3%；而當(dāng)濃度達到100ppm時，其防治效果更好，但是會對少部分葉片造成傷害，因此認為微酸性電解水防治農(nóng)作物病害時，其有效濃度達到80ppm時的效果最好［2］。同時根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，不同的微酸性電解水的噴施時間所產(chǎn)生的病害防治效果也存在明顯差異，其中在病菌接種前噴施微酸性電解水的防治效果差；相比之下，當(dāng)番茄病菌接種24小時后再噴施微酸性電解水后，番茄灰霉病的防治效果達到了65%左右；根據(jù)長期觀察效果，每隔兩天噴施一次微酸性電解水可以更有效地防治病害，最高防治效果可能超過70%［3］。除了番茄之外，微酸性電解水在防治黃瓜白粉病、預(yù)防辣椒白粉病方面效果顯著，因此可以認為，微酸性電解水在農(nóng)作物疾病預(yù)防中具有滿意效果，這可能與微酸性電解水殺滅細菌效果顯著等優(yōu)點有關(guān)［4］。

（二）促進農(nóng)作物生長并提升品質(zhì)

電解水對農(nóng)作物生長有積極的促進作用。以西瓜為例，結(jié)合相關(guān)學(xué)者的試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，微酸性電解水在早期處理階段種子的吸水率無明顯變化，但是經(jīng)過24小時的處理后，種子的發(fā)芽率明顯高于常規(guī)自來水，因此認為電解水在提升種子發(fā)芽率中的效果顯著［5］。其原因可能為：微酸性電解水可以破壞種子的表皮，因此在經(jīng)過長達24小時的浸泡后，會有更多的水分進入到種子細胞中，有助于種子發(fā)芽。在試驗中也證實，隨著微酸性電解水中有效成分的增加，西瓜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢以及發(fā)芽指數(shù)活力等均有明顯增加，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)微酸性電解水的有效物質(zhì)含量達到80ppm時，西瓜秧苗的株高達到了（20.04±0.37）cm、莖粗達到了（6.06±0.18）mm、葉面積為（78.96±3.78）cm2，相比之下，常規(guī)自來水培育下的株高僅為（17.50±0.54）cm、莖粗（5.41±0.12）mm、葉面積（70.45±4.17）cm2，兩者相比，可發(fā)現(xiàn)微酸性電解水可以加快西瓜秧苗的生長［6］。

微酸性電解水在提升農(nóng)作物品質(zhì)中也發(fā)揮著重要作用。有學(xué)者通過研究證實電解水灌溉處理可以提升小白菜的品質(zhì)，在經(jīng)過電解水處理后小白菜的葉綠素等物質(zhì)含量顯著高于平均水平，并且葉片數(shù)量、畝產(chǎn)量更高，因此可以認為微酸性電解水有助于提升小白菜的產(chǎn)量［7］。

微酸性電解水之所以有助于加快農(nóng)作物的生長并提升其品質(zhì)，其原因可能包括：（1）在微酸性電解水的作用下有助于加快種子萌發(fā)的速度，通過電解水具有的殺毒細菌作用能夠加快胚根生長；（2）微酸性電解水能夠殺滅土壤中的病菌源，為農(nóng)作物生長提供良好的土壤環(huán)境。

（三）在土壤改良中的作用

土壤是影響農(nóng)作物生產(chǎn)的主要因素，結(jié)合各地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐來看，大部分農(nóng)戶習(xí)慣農(nóng)作物連作生產(chǎn)模式，導(dǎo)致土壤肥力下降，成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要因素。而隨著微酸性電解水的使用，農(nóng)作物土壤改良有了新的發(fā)展，這是因為通過微酸性電解水可以調(diào)節(jié)堿性土壤的酸堿度，不僅能夠恢復(fù)理想的土壤生態(tài)環(huán)境，并且也不會產(chǎn)生殘留，使用方便；微酸性電解水本身具有良好的殺菌作用，減少土壤微生物滋生，也是土壤改良的重要組成部分。而根據(jù)實驗研究發(fā)現(xiàn)，微酸性電解水處理后，土壤的細菌豐富度指數(shù)有明顯提升，可以維持細菌豐富性［8］。

七、電解水溶液技術(shù)防治茄子枯萎病的措施

枯萎病是茄子成長過程中普遍發(fā)生的病害，致使當(dāng)?shù)赝寥啦贿m合茄子種植或被迫種植成本頗高的茄子嫁接苗。枯萎病是由尖鐮孢菌引起的真菌性病害，主要危害茄子種苗根莖部位，且具有一定傳染性。為更好地解決這一問題，在綠色環(huán)保理念下，電解水農(nóng)業(yè)技術(shù)脫穎而出，對枯萎病防治手段可簡要概括為“一殺、二培、三促”。

（一）殺滅病原微生物

對于4月中下旬的成株期茄子需格外注重枯萎病防治工作，可合理使用乙蒜素、酸性電解質(zhì)或酸性電解水溶解的殼聚糖開展防治工作。乙蒜素是我國自主研發(fā)的一種有效殺菌劑，相比于其他藥劑具有較強的殺菌能力，對絕大多數(shù)細菌和真菌性病害防治效果理想。多數(shù)情況下采用80%乙蒜素乳油1500-2000倍液噴灑使用，每周一次，連續(xù)使用2-3周。但是乙蒜素自身氣味較為濃重，相較而言酸性電解水或酸性電解水溶解的殼聚糖無毒無味，且酸性電解水保留時間短、無殘留。為避免因其他有機物的加入影響酸性電解水殺菌效果，為實現(xiàn)短時間顯著的殺菌效果，可在防治工作前期直接使用酸性電解水，但在后期需噴灑使用酸性電解質(zhì)水解的殼聚糖，以此使酸性電解水和酸性電解水溶解的殼聚糖滅菌效果發(fā)揮極致。在茄子成長過程中，開展枯萎病防治工作首次時間應(yīng)是每年的4月20日左右，噴灑酸性電解水7倍稀釋液1周后再次噴灑，連續(xù)作業(yè)兩次，使用噴灑酸性電解水時多數(shù)按照5倍～10倍稀釋；使用含有殼聚糖的酸性電解水，絕大部分按照10倍～15倍稀釋。本文所用到的雄一酸性電解水，其原液pH值約為1.5。

（二）培育有益微生物

噴灑含有殼聚糖的酸性電解水，殼聚糖的濃度一般為0.1%，酸性電解水為10倍稀釋液，pH值約為2.8。pH值對殼聚糖的滅菌能力有著極大的影響，二者間存在此消彼長的緊密關(guān)系，隨著pH值不斷降低，其抑菌活性逐漸增強。使用酸性電解水溶解的殼聚糖作用表現(xiàn)為：一方面酸性電解水具備一定的殺菌能力；另一方面，殼聚糖既有一定殺菌特性，也能提高作物自身抵抗能力。除此之外，殼聚糖能夠為土壤中的放線菌提供良好的形成環(huán)境，使得土壤中放線菌數(shù)量逐漸增多進而極大程度上抑制了尖鐮孢菌的成長，進而從根源上防治枯萎病以及其他土壤傳染病，使得防治工作質(zhì)量顯著。在大田開展生產(chǎn)工作過程中，絕大多數(shù)情況下需連續(xù)噴灑酸性電解水溶解的殼聚糖兩到三次，預(yù)防期間每隔一周噴施一次，如若出現(xiàn)枯萎病則改為每周噴灑一次。通常情況下在成株期使用，也可提前在定株后1周使用。

（三）促進有益微生物的生長和根系的恢復(fù)

通過噴灑含有氨基酸等營養(yǎng)元素的生根液（如葉面噴灑國光根寶1000倍稀釋液，每周使用一次，連續(xù)使用兩周），可以加快作物根系快速恢復(fù)，同時為有益微生物菌群快速成長提供良好的環(huán)境。結(jié)合日常作物生長來看，合理、科學(xué)使用電解水配置生根溶液能夠有效優(yōu)化作物生長狀態(tài)，通常選擇使用酸性電解水15倍稀釋液開展配置工作。除此之外，在茄子生長過程中，也應(yīng)進一步加強水肥管理力度，土壤濕度維持75%左右，土壤相對濕度維持45%左右。合理的濕度為有益微生物菌群提供極為有利的生長空間，同時對茄子根系的恢復(fù)也有一定的作用。

但對枯萎癥狀已完全顯現(xiàn)出來的作物的作用效果不明顯，應(yīng)做好檢查工作，一旦發(fā)現(xiàn)立即清除，并對土壤進行仔細、嚴格的消毒、滅菌處理，一方面避免病害擴散蔓延，使得其他作物生長受影響，另一方面，有利于土壤中有益微生物菌群的培養(yǎng)工作，進一步加強其自身抑菌能力，使得茄子枯萎病得到有效解決。

“一殺、二培、三促”是一個循序漸進的過程，三者間相互配合，共同作用，即在實際生活防治工作中，“殺、培、促”既可循序進行，也可共同作用，根據(jù)實際狀況決定是單獨使用還是協(xié)同作用。例如發(fā)生枯萎病害時，既可以直接噴灑酸性電解水溶解的殼聚糖，也可以噴灑溶有殼聚糖和乙蒜素的酸性電解水；1-2天后噴灑通過電解水配置含有氨基酸等營養(yǎng)元素的生根液。每周噴灑一次，連續(xù)噴灑兩周。此種防治手段對茄子的青枯病同樣有效，并且也可應(yīng)用于番茄枯萎病的防治工作中。