臭氧灭菌对大棚内番茄和辣椒田间病害发生率、产量和品质的影响

高文瑞，李德翠，徐 刚，孙艳军，韩 冰，史珑燕

(江苏省农业科学院蔬菜研究所/江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室/农业部长江中下游设施农业工程重点实验室，江苏 南京 210014)

臭氧灭菌对大棚内番茄和辣椒田间病害发生率、产量和品质的影响

高文瑞，李德翠，徐 刚*，孙艳军，韩 冰，史珑燕

(江苏省农业科学院蔬菜研究所/江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室/农业部长江中下游设施农业工程重点实验室，江苏 南京 210014)

【目的】为探明臭氧灭菌对大棚内番茄和辣椒田间病害发生率、产量和品质的影响。【方法】以番茄和辣椒为试材，采用新型臭氧发生器，研究增施不同浓度的臭氧对大棚内番茄和辣椒田间病害发生率、产量及品质的影响。【结果】增施臭氧能显著降低番茄和辣椒的田间病害发生率，同时能促进产量的增加。增施臭氧能显著提高番茄和辣椒的单果重、果实纵径和横径、果实可溶性总糖含量；同时能显著增加辣椒叶片叶绿素含量、番茄果实的有机酸含量和糖酸比、辣椒果实的Vc含量和可溶性蛋白含量。【结论】综合考虑，使用这种新型的臭氧发生器，在番茄和辣椒大棚生产中，臭氧处理2的杀菌及提高产量和品质的效果要由于臭氧处理1，即每天释放3 h臭氧效果最优。

臭氧灭菌；番茄；辣椒；田间病害发生率；产量；品质

【研究意义】2013年我国蔬菜播种面积2093万hm2，总产量7.35亿t，其中设施蔬菜368万hm2，总产量2.51亿t，产值7800亿元，占种植业产值25 %。我国仅用20 %的设施菜地面积，提供了40 %的蔬菜产量和50 %以上的产值，设施蔬菜效益非常可观[1]。但是，由于蔬菜作物对温度、光照、水分和土壤种类等环境因素的要求和生产者种习惯的影响，盲目超量施用农药和化肥，造成土壤生态环境恶化，作物的产量和品质下降，引发了严重的连作障碍，温室内病虫害的危害日趋严重，农药残留严重影响产品质量，影响了农业的可持续发展和食品安全[2-3]。同时，江苏秋冬季节阴雨天气较多, 导致蔬菜病害频发，农药使用量增大，但又加剧了棚内湿度的增加，对病害的防控效果有限[4]。因此，亟需开发并引入绿色环保的灭菌技术，这对设施蔬菜的安全生产具有重要的意义。【前人研究进展】臭氧具有极强的氧化性，功能多样化，是极具开发价值的气体。它可在气相条件下发挥独特的作用，也可溶解在水中，形成臭氧水溶液，产生氧化能力极强的羟基和单原子氧等活性粒子，它可将有害物质氧化为二氧化碳、水或矿物盐，自身又极易分解为氧气，不会对环境造成二次污染，因此人们把臭氧称为“理想的绿色强氧化药剂”[5]。作为一种广谱性杀菌剂，臭氧有较好的杀菌效果，已广泛的应用于工业、医疗、水处理上[6-9]，农业上的应用也开始有学者关注[10-11]。【本研究切入点】众多研究表明，臭氧可有效地杀灭G+菌、G-菌、孢子、真菌、病毒、等微生物。其杀菌的过程是一种生物化学氧化反应，其杀菌机理是物理、化学、生物等各方面的综合结果，主要是利用生物氧化作用来破坏微生物的膜结构来实现的[12-13]。【拟解决的关键问题】由江苏威力特环保技术公司联合清华大学、南京军区军事医学研究所、江苏省农业科学研究院共同开发的新型温臭氧灭菌器可以将空气中的氧气在高压、高频电的电离作用下, 转化为臭氧。本研究拟采用该仪器研究臭氧灭菌对秋冬茬设施番茄和辣椒田间病害发生率的防控效果，同时研究臭氧灭菌对设施番茄和辣椒生长、产量及品质的影响，以期为臭氧在设施蔬菜生产上的应用技术奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

采用江苏威力特环保技术有限公司生产的LQ-CY02型臭氧灭菌机释放臭氧，臭氧产量为2 g/h。供试辣椒品种为‘苏椒16号’，番茄品种为‘苏粉11号’。

1.2 试验方法

试验于2016年7月至2017年1月在江苏省农科院六合试验基地大棚内进行。塑料大棚长58.0 m，宽8.0 m，高3.0 m。有机肥在整地同时撒施，每667 m2施入有机肥约800 kg，复合肥50 kg(氮、磷、钾含量均为15 %)。棚内分为5垄，每垄垄底宽110 cm，垄顶宽80～90 cm，垄高20 cm，沟宽40 cm。番茄和辣椒于2016年7月20号进行育苗，于2017年8月下旬进行定植，均采用高畦中辣椒株行距为30 cm×40 cm，番茄株行距为40 cm×50 cm。定植缓苗后进行臭氧灭菌试验，每日于太阳出来前进行臭氧释放。番茄和辣椒各设3个处理：CK(不增施臭氧，70 %百菌清800倍液 100 g/667m2)，臭氧处理1(臭氧每天释放1.5 h)，臭氧处理2(臭氧每天释放3 h)，其它田间管理为常规管理。番茄和辣椒各处理每个小区面积各200 m2，3次重复。

于辣椒和番茄结果盛期进行田间病害发生率的统计，使用日本knoica Minolta公司生产的SPAD-502 型叶绿素计对植株顶端第3片真叶进行叶绿素SPAD测定。每个处理随机选取10株番茄第3穗果和辣椒第3分支处果实进行单果重、横径、纵径、可溶性固形物含量及相关品质的测定。可溶性固形物含量采用上海精密仪器仪表有限公司生产的TD-35型折光仪测定。采用硫酸蒽酮法测定可溶性总糖含量，考马斯亮蓝比色法测定可溶性蛋白含量[14]，采用酸碱滴定法测定可滴定酸含量[15]，采用钼蓝比色法测定Vc含量[16]。辣椒和番茄每处理小区选取100株进行产量的分批统计，3次重复。

1.3 数据分析

利用Microsoft Excel 2016软件进行分析和作图，采用DPS 7.05软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 臭氧对大棚内番茄和辣椒田间病害发生率的影响

由表1可以看出，臭氧处理能显著降低番茄叶斑病、脐腐病和花叶病毒病发病率，臭氧处理2的叶斑病、脐腐病和花叶病毒病发病率分别比CK显著降低了78.99 %、76.57 %和76.57 %，臭氧处理1与臭氧处理2及CK差异不显著。臭氧处理显著降低了番茄叶霉病、灰霉病、茎腐病发病率，增施臭氧的2个处理与CK间差异均显著，但臭氧处理1和2之间差异均不显著，臭氧处理1和2的番茄番茄叶霉病、灰霉病、茎腐病发病率分别比对照降低了60.06 %、94.52 %、90 %；79.88 %、97.24 %、93.3 %。

表1 不同臭氧处理对番茄田间病害发生率的影响

图1 不同臭氧处理对番茄和辣椒叶片叶绿素含量的影响Fig.1 The effects of different ozone treatment on chlorophyll content of tomato and pepper leaves

由表2可以看出，臭氧处理1和臭氧处理2的辣椒叶斑病和灰霉病发病率分别比CK显著降低了66.93 %、100 %；79.01 %、87.50 %，但臭氧处理1和2之间差异不显著。臭氧处理2的辣椒煤污病的发病率最低，分别比臭氧处理1和CK显著降低了96.04 %和53.83 %。与CK相比，增施臭氧处理不能显著相抵辣椒茎腐病的发病率，各处理间差异不显著。臭氧处理1的辣椒花叶病毒病发病率与CK和臭氧处理2的差异均不显著，臭氧处理2的辣椒花叶病毒病的发病率比CK显著降低了84.17 %。

2.2 臭氧处理对番茄叶绿素和产量的影响

叶绿素是绿色植物进行光合作用的物质基础，是叶片的主要光合色素，叶绿素含量的高低是反应植物叶片光合能力及植株健康状态的主要指标。采用SPAD 叶绿素仪可以快速、无损的测定叶绿素的相对含量，而分光光度法则需损坏叶片，操作繁杂[17]。SPAD 值也称作绿色度，是一个无量纲的比值，是反应植物相对叶绿素含量的指标[18]。由图1可以看出，臭氧处理对辣椒和番茄叶片SPAD的影响不同。对番茄而言，增施臭氧能显著提高SPAD，但臭氧处理1和2之间辣椒的SPAD差异不显著。而对辣椒增施臭氧不能显著增加SPAD，不同臭氧处理之间的SPAD 差异不显著。

图2 不同臭氧处理对辣椒和番茄产量的影响Fig.2 The effects of different ozone treatment on yield of tomato and pepper

由图2可以看出，不同臭氧处理对番茄和辣椒产量的影响不同。对番茄来说，臭氧处理1和臭氧处理2均显著高于CK，且臭氧处理1的产量最高，臭氧处理1和臭氧处理2分别比对照增产37.14 %和19.66 %。对辣椒来说增施臭氧的2个处理间没有差异，且臭氧处理2的产量最高且显著高于CK 25.94 %，臭氧处理1与CK差异不显著。

2.3 臭氧处理对番茄和辣椒果实形态和品质的影响

由表3可以看出，臭氧处理的番茄单果重、及果实纵径显著高于CK，但臭氧处理1与2差异不显著，臭氧处理1和臭氧处理2的单果重分别比CK增加了42.23 %和46.40 %，臭氧处理1和臭氧处理2的果实纵径分别比CK增加了14.02 %和15.19 %。不同臭氧处理对番茄果实横径影响不同，其中臭氧处理2的果实横径最大，其显著高于CK，但臭氧处理1与CK差异不显著。不同臭氧处理间的可溶性固形物含量差异不显著。

表2 不同臭氧处理对辣椒田间病害发生率的影响

表3 不同臭氧处理对番茄果实形态性状的影响

表4 不同臭氧处理对辣椒果实性状的影响

表5 不同臭氧处理对番茄果实品质的影响

由表4可以看出，臭氧处理的辣椒果实单果重、果实纵径和果实横径均显著高于CK，但臭氧处理1和臭氧处理2间差异不显著，臭氧处理1和臭氧处理2的果实单果重、果实纵径及果实横径分别比对照增加了75.10 %、34.91 %、12.11 %；56.98 %、35.08 %、12.60 %。但不同臭氧处理间的果实可溶性固形物含量差异不显著。

由表5可以看出，2个增施臭氧处理的果实可溶性总糖含量均显著高于CK，但臭氧处理1和2之间差异不显著，其中臭氧处理1和臭氧处理2分别比CK增加了26.13 %和25.92 %。不同处理间的Vc含量差异不显著。臭氧处理2的有机酸含量最高，其次为臭氧处理1，CK的有机酸含量最低，臭氧处理1和2分别比CK增加了11.48 %和27.87 %。臭氧处理1的糖酸比最高，其显著高于臭氧处理2，但与CK差异不显著。

由表6可以看出，2个增施臭氧处理的辣椒果实可溶性蛋白含量均显著高于CK，但臭氧处理1和2间差异不显著，臭氧处理1和2的可溶性蛋白含量分别比CK提高了38.04 %和4.35 %。CK处理的果实可溶性总糖含量最高，其次为臭氧处理1，臭氧处理2的最低。臭氧处理2的果实Vc含量最高，其次为CK，臭氧处理1 的果实Vc含量最低。

3 讨 论

不同浓度的臭氧增施灭菌对大棚番茄和辣椒田间病害防治效果，均不同程度优于常规药剂防治，且相同浓度臭氧对不同病害的防治效果也不同。对番茄的叶斑病、脐腐病、花叶病毒病的臭氧防治只有臭氧处理2的防治效果明显优于常规的药剂防治CK，而臭氧处理1和臭氧处理2对番茄叶霉病、灰霉病、茎腐病的防治效果均明显优于常规的药剂防治CK。臭氧处理1和臭氧处理2对辣椒的叶斑病、灰霉病和煤污病的防治效果均明显优于常规药剂防治CK，且臭氧处理2对煤污病的防治效果更胜于臭氧处理1，对辣椒花叶病毒病的防治效果仅臭氧处理2明显优于CK，而对辣椒茎腐病而言，本研究设定的两个臭氧处理的防治效果均与常规的的药剂防治差异不明显。李东等使用臭氧进行大棚番茄病害试验，试验结果表明，用臭氧可有效防治大棚番茄灰霉病、叶霉病，其防效分别达到 95.85 %和 96.16 %，优于百菌清烟剂等药剂防治的效果[19]。陈志杰等人的研究结果表明，黄瓜植株生长期间每3～4 d 施放1 次臭氧，对黄瓜霜霉病、白粉病、细菌性角斑病及灰霉病有较好的防治效果[20]。同时喻景权等人[21]及张黎[22]等人的研究也表明，臭氧水的质量浓度越高, 对病菌的生长抑制作用越强, 效果比较理想。我们的研究结果与此类似。

表6 不同臭氧处理对辣椒果实品质的影响

2个不同臭氧处理均能显著提高番茄的产量，但对辣椒来说，仅臭氧处理2能显著提高其产量。徐燕等的研究表明臭氧处理能增加莴苣的产量[23]。李东等研究表明，温室番茄使用臭氧后畸形果明显减少，产量增加20 %左右[19]。孙震的研究表明，安装并应用臭氧防治温室病虫害装置的处理与对照相比黄瓜单瓜重增加23.5 %，产量提高了26 %[24]。

岳志勤等人对使用3 种不同型号的臭氧消毒设备和1个未使用臭氧消毒设备的温室柿子椒的生长情况、植株健康状况及产量品质状况等进行综合对比试验，其研究结果表明使用不同厂家生产的臭氧消毒设备均能提高柿子椒的产量，且广州百丰环保科技有限公司的100 g/h 臭氧消毒机效果更为明显，施臭氧量越大，使用效果越好[25]。我们的研究结果也与此类似。这可能是由于臭氧物防治技术可以改善棚(室)内生态小环境，因为在常温下臭氧的化学性质很不稳定。臭氧在完成其杀菌消毒使命后, 约0.5 h 后还原为氧气，氧气又可以渗透到土壤中并供作物根部吸收, 促进植物光合作用产物的转移和根系对水、肥的吸收利用, 从而起到促进植株生长的作用。同时使用臭氧后还能增加二氧化碳气肥的浓度，还能产生少量的氮氧化物。棚内湿度大，氮氧化物遇水反应后就具有氮肥效力，棚内作物吸收二氧化碳和氮肥的营养相应增加，使植株生长健壮, 叶片厚、大而浓绿, 促进光合作用[26-27]。

本研究表明，增施臭氧处理能显著提高番茄和辣椒的单果重、及果实横径和纵径、可溶性总糖的含量，及番茄有机酸含量，辣椒可溶性总糖含量和Vc含量。这与前人在臭氧处理对生姜、及番茄等作物的研究结果类似[19]。这也与臭氧处理能促进植物的光合作用产物转移及提高根系对水肥的吸收利用率，尤其是对提高氮肥的利用率有关[26-27]。

4 结 论

对番茄和辣椒来说，臭氧处理2较臭氧处理1能显著降低植株田间的病害发生率，臭氧处理1和2均能显著提高番茄和辣椒果实形态指标、及部分品质指标。臭氧处理1和2均能显著增加番茄的产量，但对辣椒来说仅臭氧处理2能显著提高辣椒的产量。综合考虑，番茄和辣椒生产上使用该型号的臭氧发生器，建议使用臭氧处理2，即每天释放臭氧3 h为最佳。

[1]张志斌. 我国设施园艺发展现状、存在的问题及发展方向[J]. 蔬菜,2015(6):1-4.

[2]耿士均，刘刊，商海燕，等. 专用微生物肥对连作辣椒和番茄生长的影响[J]．浙江农业科学，2012(5): 651-656．

[3]吴凤芝，王学征. 设施黄瓜连作和轮作中土壤微生物群落多样性的变化及其与产量品质的关系[J]．中国农业科学，2007，40(10): 2274-2280．

[4]徐 刚,刘 涛,高文瑞,等. ALA对低温胁迫下辣椒植株生长及光合特性的影响[J]. 江苏农业学报, 2011, 27(3): 612-616.

[5]刘 楠,王琨琦,余礼根,等. 基于臭氧的水培空心菜促生装置及初步试验[J].农机化研究，2017(1)：92-95.

[6]吴清平,张永清,张菊梅,等. 臭氧灭菌机理及消毒副产物溴酸盐控制技术研究进展[J]. 饮料工业,2009(4):6-12.

[7]淳于兴华,温立坤,李 珂,等. 臭氧灭菌技术在药厂10万级洁净区的应用研究[J]. 中国药事,2009(9):935-936.

[8]李 想,田一梅,杨 琦. 温度对臭氧氧化再生水的影响[J]. 环境工程学报,2016(11):6200-6204.

[9]褚亚军. 臭氧灭菌在非无菌液体制剂生产过程中的应用[J]. 机电信息,2010(17):32-33+42.

[10]宋卫堂, 王 成, 侯文龙. 紫外线-臭氧组合式营养液消毒机的设计及灭菌性能试验[J]. 农业工程学报,2011(2):360-365.

[11]穆 钰, 耿如林, 矫 健, 等. 臭氧灭菌技术处理猪场沼液粪大肠菌群的应用研究[J]. 中国沼气,2015(2):31-35.

[12]梁 佳. 臭氧抑菌作用及对温室大棚蔬菜病害防效的研究[D].山西农业大学,2016.

[13]Manousaridis G, Nerantzaki A, Paleologos E K, et al. Effect of ozone on microbial, chemical and sensory attributes of shucked mussels[J]. Food Microbiology, 2005,22(1):1-9.

[14]王学奎.植物生理生化试验原理和技术[M]．北京: 高等教育出版社，2006,

[15]中华人民共和国国家标准．GB 12293-90,水果、蔬菜制品可滴定酸度的测定[S]. 1990.

[16]王鸿飞，邵兴峰.果品蔬菜贮藏与加工实验指导[M]．北京：科学出版社，2012：35-37.

[17]王 瑞,陈永忠,陈隆升,等.油茶叶片SPAD 值与叶绿素含量的相关分析[J]. 中南林业科技大学学报, 2013, 33(2):77-80.

[18]吴素霞,毛任钊,李红军,等.冬小麦叶片绿度时空变异特征研究[J]. 中国生态农业学报,2005,13(4):83-84.

[19]李 东,李 亚,周晓红.臭氧防治大棚番茄病害试验[J].长江蔬菜,2002(8):43.

[20]陈志杰，梁银丽，张淑莲，等. 应用臭氧防治日光温室黄瓜病虫害[J]. 西北园艺，2004(9)：4-5.

[21]张 黎, 孙周平, 余朝阁. 不同质量浓度臭氧水对Botrytiscinerea、Fulviafulva及Alternariacucumerina生长的影响[J]. 西北农业学报, 2010, 19(8):101-104.

[22]喻景权, 驹田旦. 臭氧对培养液中两种植物病原菌的杀菌效果[J]. 园艺学报, 1998, 25(1):96-98.

[23]徐 燕,赵春燕,孙 军. 臭氧对无土栽培营养液的消毒作用研究[J]. 微生物学杂志，2004,24(6): 60-61.

[24]孙 震. 臭氧防治温室病虫害装置及其控制系统设计与研究[D].东北林业大学,2010.

[25]岳志勤,马继武.臭氧消毒机在北京市丰台区设施农业中的应用[J]. 农业工程,2013(S2):66-68.

[26]糜南宏,谢葆青,屈 弘,等. 臭氧杀菌技术在蔬果大棚应用新方法研究[J]. 农机科技推广,2013(6):44-46.

[27]刘长虹. 臭氧在蔬菜设施栽培中的应用[J]. 天津农林科技,2008(1):12-14.

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

江苏省农业科技自主创新资金[CX(15)1033]；十三五重点研发计划(2016YFD0201007)

高文瑞(1980-)，女，山西太谷人，博士，副研究员，主要从事设施蔬菜栽培技术研究，Tel:025-84398820，E-mail:gaowr1225@126.com;*为通讯作者: 徐 刚，博士，研究员，主要从事蔬菜设施栽培技术及相关栽培生理等研究，Tel:025-84390143，E-mail: xugang90 @163.com。

S63-33

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(责任编辑李 洁)