臭氧水对土壤理化性质的影响

吴启佳，史彩华，梁宏合，焦晓国

(1.行为生态与进化研究中心，湖北省生物资源绿色转化协同创新中心，湖北大学生命科学学院, 湖北 武汉 430062；2. 中国农业科学院蔬菜花卉研究所, 北京 100081；3. 广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西 南宁 530002)

臭氧水对土壤理化性质的影响

吴启佳1，史彩华2，梁宏合3，焦晓国1

(1.行为生态与进化研究中心，湖北省生物资源绿色转化协同创新中心，湖北大学生命科学学院, 湖北 武汉 430062；
2. 中国农业科学院蔬菜花卉研究所, 北京 100081；3. 广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西 南宁 530002)

臭氧水具有操作简单、无残留、高效且作用广谱等优点，在作物病虫害防治中越来越受到重视.已有研究表明臭氧水对韭菜地下害虫韭菜迟眼蕈蚊Bradysiaodoriphaga防效显著.我们采用臭氧水浇灌和臭氧水浇灌结合覆膜处理评价臭氧水对土壤常规理化性质的影响.研究结果表明，与采用臭氧水浇灌相比，臭氧水浇灌结合覆膜处理显著提高土壤pH值，显著降低土壤有机质、碱解氮、总氮、速效磷和速效钾的含量，但臭氧水浇灌结合覆膜处理对土壤全磷和全钾含量没有显著影响.在采用臭氧水浇灌结合覆膜处理防治韭蛆过程中，要注意该方法对土壤常规理化性质的不利影响.

韭菜迟眼蕈蚊; 韭菜; 臭氧水; 覆膜；土壤理化性质

0 引言

韭菜Alliumtuberosum具有良好的食用和药用价值，许多国家广为栽培.韭菜主要分布于越南、印度尼西亚、马来西亚和菲律宾等东南亚国家，以及日本、蒙古和中国.目前，韭菜迟眼蕈蚊BradysiaodoriphagaYang and Zhang，俗称韭蛆，是制约韭菜生产重要地下害虫[1].韭菜迟眼蕈蚊的寄主植物广泛，可危害韭菜、葱、蒜、瓜类、莴苣、花卉和中草药等植物，尤其喜食韭菜[2-3]，一般受害韭菜田块减产40%-60 %，严重田块甚至绝收.

目前，探索韭菜迟眼蕈蚊的有效防治方法较多，如调整农业栽培模式[4]，利用色板和糖醋酒液诱杀韭蛆成虫[5-6]，释放病原线虫[7-8]和浇灌化学药剂[9]控制韭蛆幼虫等.然而，各防治方法均有利弊，如见效慢、成本高、对环境和食品安全有隐患等.因此，寻求一种对韭蛆防治高效，对环境友好的控制方法成为急需.

臭氧(O3)具有强烈的氧化性，可破坏昆虫细胞组织，使害虫致死，最早应用于仓储害虫的防治[10-11].因其具操作简单、易分解、无残留、高效和广谱等优点，近年来，臭氧和臭氧水在农业病虫害防治领域已越来越引起人们的重视.已有研究表明，浇灌臭氧水对韭菜地下害虫韭菜迟眼蕈蚊有显著防治效果[12-15].由于臭氧的强氧化性，其对土壤的主要成分理化性质的影响还鲜有报道[15-17].本研究以臭氧水浇灌和臭氧水浇灌结合覆膜两种方式处理韭菜示范区土壤，比较两种处理方式对土壤理化性质的影响，以期为土壤的可持续利用以及为臭氧防治韭蛆提供理论依据和技术支撑.

1 材料与方法

1.1材料

1.1.1 供试韭菜 韭菜品种为791，试验于2012年4月5日在北京市顺义区中国农业科学院蔬菜花卉研究所农场(40°1′N, 116°6′E)进行.当地土壤类型为褐土.

1.1.2 供试仪器 O3发生器由山东省德州市惠生现代农业有限公司(自主研发)提供.滴定管、扩散皿、智能恒温干燥箱、智能双层摇床(TS-3222)、立式恒温培养震荡器(欧诺HNY-2112B)、智能马弗炉(XL-7A型)、酸度计(H I9024 型，意大利)、远红外消煮炉(SEAL AutoAnalyzer3)、英国Sherwood M410 火焰光度计和连续流动分析仪(AA3).

1.2实验方法

1.2.1 土壤处理及取样方法 本试验于2016年4月21日在北京市顺义区中国农业科学院蔬菜花卉研究所试验农场进行.挑选韭菜长势一致的田块进行小区划分，分为3个处理，即清水对照区，O3水浇灌区和O3水浇灌结合覆膜区.每处理3个重复，每个重复小区面积100 m2.浇灌区采用20 mg/L O3水漫灌，水深4-5 cm.O3水浇灌结合覆膜区为采用20 mg/L O3水漫灌土壤后，立即覆盖透明塑料薄膜，薄膜周围用土压实，24 h后去除薄膜.2016年9月3日在3个不同处理区随机采取土样，每处理每个重复随机选取3个点，每点在韭菜根部取土样大约200 g，采集3 cm深度土壤，然后把每处理每个重复3个点土样混合.土壤取样后封装于塑料袋.

1.2.2 土壤主要物理化学成分测定方法 土壤pH值采用酸度计(土水比法)测定.土壤全氮和全磷采用开氏消煮法处理，连续流动分析仪测定；土壤全钾采用碱熔融处理，火焰光度计测定；土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定；土壤碱解氮采用碱解扩散吸收法测定；土壤速效磷采用碳酸氢钠提取，连续流动分析仪测定；土壤速效钾采用乙酸铵提取，火焰光度计测定.

1.3统计方法采用 SPSS 16统计软件对数据进行分析，土壤8种理化性质在不同处理间比较采用单因素方差分析方法，处理间差异采用Turky进行两两比较.数据统一用Mean + SE 显示.

2 结果与分析

臭氧水浇灌结合覆膜处理显著提高土壤pH(F2,6=7.308,P=0.025；图1A)，臭氧水浇灌结合覆膜处理显著降低土壤有机质(F2,6=23.593,P<0.001；图1B)，碱解氮(F2,6=25.784,P<0.001；图1C)，全氮(F2,6=46.183,P<0.001；图1D)，速效磷(F2,6=11.796,P=0.008；图2A)和速效钾(F2,6=8.612,P=0.017；图2B)的含量，但臭氧水浇灌结合覆膜处理对土壤全磷(F2,6=1.999,P=0.216；图2C)和全钾(F2,6=0.125,P=0.885；图2D)都没有显著影响.而臭氧水浇灌处理与清水对照在上述土壤8个指标上都不存在显著差异(图1和图2).

图1 臭氧水对土壤pH(A)、有机质(B)、碱解氮(C)和全氮(D)的影响(不同字母表示差异显著

图2 臭氧水对土壤速效磷(A)、速效钾(B)、全磷(C)和全钾(D)的影响(不同字母表示差异显著

3 讨论

我们比较臭氧水浇灌和臭氧水浇灌结合覆膜处理对土壤8种常规成分理化性质的影响.发现臭氧水浇灌结合覆膜处理显著提高土壤pH值，显著降低土壤有机质、碱解氮、总氮、速效磷和速效钾的含量，但臭氧水浇灌结合覆膜处理对土壤全磷和全钾含量没有显著影响.

土壤pH值是评价土壤综合性能的一个重要指标，对土壤中养分存在状态和有效性、土壤理化性质等均有显著影响[16].我们的研究表明臭氧水浇灌结合覆膜处理显著提高土壤pH值，使土壤呈碱性，我们当前的结果与赵鑫等[15]和荆世杰等[16]结果一致.pH值上升的原因可能是由于碱性土壤中，其缓冲作用主要取决于CaCO3-H2O-CO2(分压)的平衡，而由CO32-、HCO-和CO2为主形成的碳酸缓冲体系中，臭氧能够夺取土壤中的H+从而降低了土壤中的H+含量，提高了土壤的pH值[16].

臭氧水浇灌结合覆膜处理显著降低土壤有机质和碱解氮的含量，该结果与赵鑫等[14]和荆世杰等[15]结果一致.在碱性土壤中，臭氧可形成OH自由基，由于臭氧的强氧化性能氧化碱性土壤中的有机质、氨态氮等物质[16]，使其含量降低.

当前研究结果表明臭氧水浇灌结合覆膜处理对土壤全磷和全钾含量没有显著影响的结论与荆世杰等[16]研究结果一致.但我们研究结果表明臭氧水浇灌结合覆膜处理显著降低土壤速效磷和速效钾的含量，可能是由于臭氧水结合覆膜处理使土壤氧化更彻底，土壤速效磷和速效钾溶于水而向下层转移，导致韭菜根部土壤速效磷和速效钾含量显著下降.这一结论与荆世杰等[16]结果也不一致.导致该差别的原因可能有二：一是臭氧使用剂型不同，荆世杰等直接在大棚中采用臭氧气体处理土壤，臭氧分子不容易到达土壤深处，而我们采用臭氧水浇灌处理土壤，浇灌能使臭氧更容易到达土壤深处，使土壤氧化更彻底.二是臭氧有效浓度不同，我们使用的臭氧有效浓度可能高于荆世杰等使用浓度.

我们的研究结果还发现，采用臭氧水浇灌处理对土壤理化性质的影响与清水对照没有显著差异，可见臭氧水浇灌后不覆膜，对土壤没有不利影响.不覆膜，可能臭氧很快降解和挥发，降低其氧化活性和作用时间，我们的结论也间接支持史彩华的实验结果.史彩华实验结果表明：相较于仅采用臭氧水浇灌处理的防治效果，臭氧水浇灌结合覆膜处理对韭蛆防治效果显著提高[14].但是，当前研究结果表明臭氧水浇灌结合覆膜处理显著降低土壤有机质、碱解氮、总氮、速效磷和速效钾的含量，可见在采用臭氧水浇灌结合覆膜处理防治韭蛆实践中，要注意该防治方法对土壤常规理化性质的不利影响.在臭氧水使用浓度和覆膜时间等方面还需进一步深入研究.

[1] 杨集昆, 张学敏. 韭菜蛆的鉴定迟眼蕈蚊属二新种 (双翅目: 眼蕈蚊科)[J]. 北京农业大学学报, 1985, 11(2): 153-156.

[2] 石宝才, 路红, 宫亚军, 等. 韭菜迟眼蕈蚊的识别与防治[J]. 中国蔬菜, 2010 (11): 21-22.

[3] 薛明, 王承香, 庞云红.取食不同寄主植物对韭菜迟眼蕈蚊幼虫药剂敏感性的影响及其生化机制[J]. 植物保护学报, 2005, 32(4): 416-420.

[4] 党志红, 董建臻, 高占林, 等. 不同种植方式下韭菜迟眼蕈蚊发生为害规律的研究[J]. 河北农业大学学报, 2001, 24(4): 65-68.

[5] 王洪涛, 宋朝凤, 王英姿. 韭菜迟眼蕈蚊成虫对不同颜色的趋性及黄色黏虫板的诱杀效果[J]. 江苏农业科学, 2015, 43(6): 133-134.

[6] 王萍, 秦玉川, 潘鹏亮, 等. 糖醋酒液对韭菜迟眼蕈蚊的诱杀效果及其挥发物活性成分分析[J]. 植物保护学报, 2011, 38(6): 513-520.

[7] 孙瑞红, 李爱华, 韩日畴, 等. 昆虫病原线虫Heterorhabditis indica LN2品系防治韭菜迟眼蕈蚊的影响因素研究[J]. 昆虫天敌, 2004, 26(4): 150-155.

[8] 白光瑛, 马海鲲, 王孝莹, 等. 利用昆虫病原线虫防治韭菜迟眼蕈蚊的研究进展[J]. 中国植保导刊, 2015, 35(4): 25-33.

[9] 李贤贤, 马晓丹, 薛明，等. 噻虫胺等药剂对韭菜迟眼蕈蚊的致毒效应[J]. 植物保护学报, 2014, 41(2): 225-229.

[10] McDonough M X, Mason L J, Woloshuk C P. Susceptibility of stored product insects to high concentrations of ozone at different exposure intervals[J]. Journal of Stored Production Research, 2011, 47(4): 306-310.

[11] Hansen L S, Hansen P, Jensen K V. Effect of gaseous ozone for control of stored product pests at low and high temperature[J]. Journal of Stored Production Research, 2013, 54(1): 59-63.

[12] 刘玉华.臭氧防治韭蛆技术的应用[J].农业工程, 2014, 4(S1): 55-57.

[13] 任培华. 臭氧水防治韭蛆的效果[J]. 植物医生, 2012, 25(6): 38-39.

[14] 史彩华, 胡静荣, 徐越强, 等. 臭氧水对韭蛆防治效果及韭菜种籽发芽生长的影响[J]. 昆虫学报, 2016, 59(12): 1354-1362.

[15] 赵鑫，董立新，安立娜，等. 臭氧对韭菜迟眼蕈蚊的室内毒力及其安全性评价[J]. 植物保护学报, 2016, 43(6): 1001-1006.

[16] 荆世杰, 陈年来, 徐常青, 等. 臭氧对温室土壤化学性质和甜瓜产量的影响[J]. 甘肃农业大学学报, 2008, 43(3): 93-97.

[17] Ohlenbusch G S H, Frimmel F H. Effects of ozone treatment on the soil organic matter on contaminated sites[J]. Chemosphere, 1998, 37(8): 1557-1569.

Effectsofozonewateronphysicalandchemicalpropertiesofsoil

WU Qijia1, SHI Caihua2, LIANG Honghe3, JIAO Xiaoguo1

(1. Center for Behavioral Ecology & Evolution, Hubei Collaborative Innovation Center for Green Transformation of
Bio-Resources, College of Life Sciences, Hubei University, Wuhan 430062, China; 2.Institute of Vegetables and Flowers,
Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 3. Subtropical Crops Research Institute of Guangxi
Zhuang Autonomous Region, Nanning 530002, China)

Ozone water has been paid more attention in crop pest control due to its advantages of simple operation, no residue, high efficiency and broad spectrum of action. Several studies have shown that ozone water has significant control efficacy against the mosquito larvaeBradysiaodoriphaga. In the present study, two control methods (ozone watering, the combination between ozone water and plastic covering) were used to evaluate their effects on soil physical and chemical properties. Compared with the methods of ozone water and control, the method of combination between ozone water and plastic covering markedly increased pH, and significantly decreased the contents of soil organic matter, alkali nitrogen, total nitrogen, available phosphorus and available potassium, but there were no significant differences in contents of total phosphorus and total potassium among various treatments. When we used the method of combination of ozone water and plastic covering against the mosquito larvaeB.odoriphaga, we should pay more attention to the adverse effects of the control method on the physical and chemical properties of the soil.

Bradysiaodoriphaga;Alliumtuberosum; ozone water; plastic covering; soil chemical properties

2017-04-03

国家公益性行业(农业)科研专项(201303027-6)资助

吴启佳(1990-)，女，硕士生；焦晓国，通信作者，副教授，E-mail：jiaoxg@hubu.edu.cn

1000-2375(2017)06-0628-05

S153

A

10.3969/j.issn.1000-2375.2017.06.012

(责任编辑 游俊)