间歇供给臭氧对番茄幼苗生长发育及叶面抑菌效果的作用

韩 伟,常 蕊,高屹典,王 启,吴正景

(河南科技大学 林学院,河南 洛阳 471003)

在自然界中臭氧对大部分的有机物及无机物都具有很强的氧化能力[1]。臭氧可以有效地清除和杀灭空气、水、食物中的有毒生物体，臭氧能与细菌、真菌、病毒等的蛋白质发生氧化反应，氧化细胞膜，增大其通透性。它可以分解细菌体内的葡萄糖氧化酶、脱氧化氢酶，进而破坏细菌正常代谢。此外，臭氧在杀菌消毒的过程中，还原成氧气和水，是安全高效的无二次污染的消毒剂[2，3，4]。

臭氧对几乎所有的温室气传病害的病原菌具有防治杀灭作用，而对多数土传病害的防效也有效，从而使温室、大棚蔬菜在不用或者少用农药的情况下达到防治病害的目的。臭氧在完成其杀菌消毒的使命后，还可以还原成氧气，又可以起到促进植株生长的作用[1,2，3]。

由于臭氧对植物的毒害作用也较强，生产中持续性通入臭氧，容易造成一定的毒害[4]，笔者探讨间歇型供给臭氧，对番茄幼苗生长和叶面杀菌效果，以期优化臭氧杀菌方式。

1 材料与方法

1.1 试验材料

生长一个月无病虫害、大小一致的番茄(中杂九号)幼苗作为试验材料。

臭氧发生器：M3F-GRB，厦门市莱森电子有限公司生产，臭氧的输出量是400 mg·h-1；化学试剂均选用国产分析纯。

1.2 试验方法

番茄幼苗(四叶一心期)播种于顶口直径8 cm深7 cm的塑料小盆中，共50株，各盆之间的基质相同。试验用长50 cm宽35 cm高30 cm的储物箱模拟温室设施，共设置4个处理，每个处理10株苗。每隔10 min通一次臭氧，共通5次。处理I：每次通15 s；处理II：每次通20 s；处理III：每次通25 s；处理IV：每次通30 s。CK：不通臭氧。

1.2.1 杀菌效果检测 将臭氧处理的不同组的番茄同一部位的叶片取下，用直径1 cm的打孔器取样十片，放入无菌水瓶中震荡10 min，分别取0.5 mM3到固体PDA培养皿中，涂布均匀，然后放入25℃遮光培养，每组重复三次。观测菌落数量。

1.2.2 叶绿素含量的测定 叶绿素含量的测量工具为手持叶绿素仪(TYS-A)，选取不同处理的番茄幼苗从顶端向下数第2枝条上的叶片，可直接读数测量其叶绿素含量。臭氧处理1 d 和 7d后检测同一叶片叶绿素含量。

1.2.3 其它生理指标测定 电导率、脯氨酸含量、丙二醛含量、过氧化氢酶活性测定参照文献[5]的方法进行。

2 结果与分析

2.1 各处理臭氧强度的估算

根据栽培容器的体积和臭氧机的输出量可以计算出15 s、20 s、25 s、30 s四个处理每次通入臭氧量分别为1.67 mg、2.22 mg、2.78 mg、3.33 mg，空气中原有的臭氧浓度忽略不计，首次通入臭氧的浓度分别为0.032 mg· m-3、0.042 mg·m-3、0.053 mg·m-3、0.064 mg·m-3。考虑到臭氧25℃的半衰期为20 min[6]，假设以后每次再通入臭氧时，上一次的臭氧量有1/4衰减，以此方法估算以后每次通入的臭氧浓度，则可计算出各处理每次通入时的臭氧浓度(见图1)。

图1臭氧浓度的估算

2.2 不同强度的臭氧对番茄幼苗杀菌效果的影响

由图1可以看出：较高量的臭氧处理均使菌落总数下降，处理I臭氧强度小，没有杀菌效果；臭氧强度越大，对番茄幼苗叶片表面的微生物灭杀效果越好。细菌、放线菌、真菌对臭氧的致死性表现出不同的敏感性，其敏感性有强到弱的次序是细菌>放线菌>真菌。处理II即表现出细菌致死效果，处理III才能有效降低放线菌数量，而对于真菌需要处理IV的臭氧强度。

表1 不同强度的臭氧处理对含菌量的影响

2.3 不同强度的臭氧对番茄幼苗叶绿素含量的影响

不同强度的臭氧处理1d 后，叶绿素含量下降，不同处理之间差异较明显；臭氧处理7d后，叶片的叶绿素的含量，仅有处理IV的叶绿素含量与对照差异显著，其余各处理与对照差异不显著，表明臭氧对叶绿素的伤害作用已经解除，叶绿素含量已经恢复正常生长状态。高强度臭氧处理，短时间内表现为破坏叶绿素，但这种破坏能够几天内恢复(见图2)。

图2不同强度臭氧对叶绿素含量的影响

2.4 不同强度的臭氧对番茄幼苗叶片膜透性的影响

植物细胞膜不仅是分隔细胞质和胞外环境的屏障，而且也是细胞与环境发生物质交换的通道，是植物最重要的功能之一，其大小可反映环境胁迫对植物伤害程度[6]。臭氧各处理均增高了番茄叶片的电导率，说明臭氧处理引起叶片脂膜的选择透性发生改变，电解质外渗，细胞膜的透性增大；各处理之间的电导率在较低强度处理下差异不显著，高强度的处理IV让番茄叶片膜透性有进一步增加趋势(见图3)。

2.5 不同强度的臭氧对番茄叶片MDA含量的影响

植物组织内丙二醛的数量不仅反应膜脂的过氧化程度，而且其在植物体内积累还会对膜和细胞造成进一步伤害，因此可以反映植物受逆境伤害的程度。低强度的处理I，II对番茄叶片的MDA含量没有明显作用，但随着臭氧浓度的进一步增加出现逐渐上升趋势，尤其处理IV，番茄叶片MDA含量大幅上升。说明臭氧处理使植物组织的膜的透性增大，膜的正常功能受到一定程度的损害，臭氧浓度过大(30 s处理)植株受害程度超出自我承受程度。

图3 不同强度臭氧对番茄叶片电导率的影响

图4 不同强度的臭氧对丙二醛含量的影响

2.6 不同强度的臭氧对番茄叶片脯氨酸含量的影响

脯氨酸是植物细胞中重要和有效的有机渗透调节物质，几乎所有的逆境都会引起植物体内内脯氨酸含量的积累。不同强度的臭氧处理使番茄幼苗叶片脯氨酸含量明显上升，处理II的脯氨酸含量达到对照的3.54倍，随着臭氧浓度的增加脯氨酸的含量呈现先增后减的变化趋势，说明臭氧处理引起植物体内脯氨酸的积累，植物的抗逆性增强且随着臭氧浓度的增加，抗逆性先增加后逐渐降低。

图5不同强度的臭氧对脯氨酸含量的影响

2.7 不同强度的臭氧对番茄叶片过氧化氢酶活性的影响

植物组织在逆境的条件下，由于体内活性氧代谢加强而使双氧水积累。过氧化氢酶可以清除双氧水，是植物体内酶促防御系统的重要组成部分。番茄叶片中的过氧化氢酶活性开始随着臭氧浓度的增加而增加，达到一个峰值后又逐渐下降。处理III时，CAT的活性最高，处理IV的过氧化氢酶的活性下降，表明臭氧强度过大，对番茄幼苗体产生一定的伤害作用，难以有效解除胁迫。

图6 不同强度的臭氧对CAT含量的影响

3 结论与讨论

试验结果表明，随着臭氧浓度的增加，番茄叶片表面细菌含量明显下降，叶绿素含量逐渐降低，但一周后自动恢复，膜的透性逐渐上升；脯氨酸的含量先上升后下降，在20 s处理时含量达到最大值；丙二醛的含量随着臭氧浓度的增加，含量逐渐上升；过氧化氢酶的活性开始上升，在30 s处理时反而下降。相对电导率和叶绿素含量呈现显著的负相关，臭氧加剧了膜脂氧化作用，对番茄叶片的膜系统产生一定的影响，过氧化氢酶的含量先增加后降低，说明叶片对臭氧浓度一定程度的上升有一定的抵抗力。

一周期处理5次，每次间隔10 min的臭氧消毒，每次向环境内通入臭氧0.042 mg· m-3，即可有效的降低植物表面的细菌数量，而且该臭氧强度水平下，对植物基本不产生伤害；如果防治真菌性病害，必须每次向环境内通入臭氧0.064 mg· m-3，但该强度的臭氧也会对植物造成一定的伤害，这可能需要植物数天恢复，例如叶绿素，可以在一周内回归正常。

王雪莲报道蔬菜大棚内，臭氧发生仪间隔15 min循环工作，臭氧浓度控制在0.04～0.08 mg· m-3, 不会对作物造成任何损伤[11]，笔者实验是一个处理周期的结果，24 h 间断性通入臭氧共持续1 h，低浓度更长时间的处理效果，有待进一步研究。