浅谈电解水在农业领域的应用

□ 苏 超 董培彦 王素娜，2

（1.河北工程大学园林与生态工程学院，河北 邯郸 056000；2.邯郸市土壤生态修复重点实验室，河北 邯郸 056038）

随着电解水技术在农业领域的应用，电解水农业理念提出，成为助推现代农业发展的重要动力。与常规技术相比，电解水在改善土壤酸碱度、提升农产品品质方面发挥着重要作用，真正实现了“用自然力量创造健康生活”的发展目标，对于现代农业发展产生深远影响。

一、电解水的概念

电解水又被称为氧化还原电位水、离子水等，是电解质溶液（如氯化钠溶液等）在电场作用下所形成的具有一定pH值、氧化还原电位以及有效氯浓度的功能水。

二、电解水的特点

电解水的特点主要表现在以下两方面：（1）是干净的水。与普通水相比，电解水可以有效清除其中的重金属等物质，因此更加干净，符合农作物生产的要求，也可以作为人们的日常饮用水。（2）不会破坏水中的有益成分。在电解水后，原水中的有益成分可以得到最大限度地保留，包括其中的钙、镁、钾、钠等元素。

三、电解水制备原理

电解水的制备原因可以用图1进行解释。

根据图1所介绍的电解水制备原理结构图，在制备电解水时利用特制的离子膜电解槽，其中包含阳极与阴极，向电解槽中添加少量的氯化钠溶液后施加一定电流完成电解。在这个操作过程中，阳极会产生析氧反应以及析氯反应，由此可以产生一定数量的酸性电解水，具有氧化还原电位高以及pH值低的优点，主要包括次酸氯、二氧化氯、氯气等。在阴极部位的主要反应以析氢反应为主，获得碱性电解水，包括氢氧化钠、氢气等。

图1 电解水的制备原理示意图

四、电解水杀菌机理

从物理杀菌学说研究可认为，酸性电解水具有低pH值的特征，可以破坏细胞膜，并且受到氧气与其他物质的影响，导致水源大量失去电子，进而改变微生物细胞膜电位，改变了细胞膜通透性，这一现象会促使细胞肿胀以及代谢酶的破坏。所以对于细菌而言，在电解水的作用下能够加快物质溢出、溶解，进而有效杀灭微生物，达到高效杀菌的目标。

五、电解水的应用

电解水在各行业具有广泛的应用前景，主要包括：（1）在医疗卫生上的应用。电解水具有良好的杀菌效果，并且对皮肤的腐蚀极小，因此通常可以用于医疗物品表面消毒以及内镜消毒、炎症治疗、手卫生管理等工作；而强酸性电解水可以通过喷洒、擦洗等方法消除医院墙壁表面的微生物。（2）在食品加工上的应用。由于酸性电解水中含有高浓度的次氯酸、氢离子以及溶解氧等物质，因此对于大部分细菌具有良好的杀灭效果，逐渐成为理想的蔬菜杀菌剂。在食品加工行业，通过酸性电解水能够杀灭食物上的大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌等物质，并且相关实验研究发现，嗜盐弧菌等可能引发严重食物中毒的微生物，在酸性电解水中浸泡约30s后即可有效杀灭［1］。

六、微酸性电解水在农业方面的应用

（一）防治农作物病害

微酸性电解水在我国农作物病害防治中的效果显著，可以减少农药使用所造成的环境压力，是实现农业可持续发展、提升农产品品质的重要组成部分。

根据相关学者对微酸性电解水在防治番茄灰霉病和灰叶斑病的应用研究发现，当微酸性电解水的有效浓度达到80ppm时，番茄离体叶片对番茄灰霉病和灰叶斑的防治效果分别为66.3%与45.3%；而当浓度达到100ppm时，其防治效果更好，但是会对少部分叶片造成伤害，因此认为微酸性电解水防治农作物病害时，其有效浓度达到80ppm时的效果最好［2］。同时根据研究发现，不同的微酸性电解水的喷施时间所产生的病害防治效果也存在明显差异，其中在病菌接种前喷施微酸性电解水的防治效果差；相比之下，当番茄病菌接种24小时后再喷施微酸性电解水后，番茄灰霉病的防治效果达到了65%左右；根据长期观察效果，每隔两天喷施一次微酸性电解水可以更有效地防治病害，最高防治效果可能超过70%［3］。除了番茄之外，微酸性电解水在防治黄瓜白粉病、预防辣椒白粉病方面效果显著，因此可以认为，微酸性电解水在农作物疾病预防中具有满意效果，这可能与微酸性电解水杀灭细菌效果显著等优点有关［4］。

（二）促进农作物生长并提升品质

电解水对农作物生长有积极的促进作用。以西瓜为例，结合相关学者的试验结果发现，微酸性电解水在早期处理阶段种子的吸水率无明显变化，但是经过24小时的处理后，种子的发芽率明显高于常规自来水，因此认为电解水在提升种子发芽率中的效果显著［5］。其原因可能为：微酸性电解水可以破坏种子的表皮，因此在经过长达24小时的浸泡后，会有更多的水分进入到种子细胞中，有助于种子发芽。在试验中也证实，随着微酸性电解水中有效成分的增加，西瓜种子的发芽率、发芽势以及发芽指数活力等均有明显增加，根据相关数据发现，当微酸性电解水的有效物质含量达到80ppm时，西瓜秧苗的株高达到了（20.04±0.37）cm、茎粗达到了（6.06±0.18）mm、叶面积为（78.96±3.78）cm2，相比之下，常规自来水培育下的株高仅为（17.50±0.54）cm、茎粗（5.41±0.12）mm、叶面积（70.45±4.17）cm2，两者相比，可发现微酸性电解水可以加快西瓜秧苗的生长［6］。

微酸性电解水在提升农作物品质中也发挥着重要作用。有学者通过研究证实电解水灌溉处理可以提升小白菜的品质，在经过电解水处理后小白菜的叶绿素等物质含量显著高于平均水平，并且叶片数量、亩产量更高，因此可以认为微酸性电解水有助于提升小白菜的产量［7］。

微酸性电解水之所以有助于加快农作物的生长并提升其品质，其原因可能包括：（1）在微酸性电解水的作用下有助于加快种子萌发的速度，通过电解水具有的杀毒细菌作用能够加快胚根生长；（2）微酸性电解水能够杀灭土壤中的病菌源，为农作物生长提供良好的土壤环境。

（三）在土壤改良中的作用

土壤是影响农作物生产的主要因素，结合各地区农业生产实践来看，大部分农户习惯农作物连作生产模式，导致土壤肥力下降，成为制约农业生产发展的重要因素。而随着微酸性电解水的使用，农作物土壤改良有了新的发展，这是因为通过微酸性电解水可以调节碱性土壤的酸碱度，不仅能够恢复理想的土壤生态环境，并且也不会产生残留，使用方便；微酸性电解水本身具有良好的杀菌作用，减少土壤微生物滋生，也是土壤改良的重要组成部分。而根据实验研究发现，微酸性电解水处理后，土壤的细菌丰富度指数有明显提升，可以维持细菌丰富性［8］。

七、电解水溶液技术防治茄子枯萎病的措施

枯萎病是茄子成长过程中普遍发生的病害，致使当地土壤不适合茄子种植或被迫种植成本颇高的茄子嫁接苗。枯萎病是由尖镰孢菌引起的真菌性病害，主要危害茄子种苗根茎部位，且具有一定传染性。为更好地解决这一问题，在绿色环保理念下，电解水农业技术脱颖而出，对枯萎病防治手段可简要概括为“一杀、二培、三促”。

（一）杀灭病原微生物

对于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、酸性电解质或酸性电解水溶解的壳聚糖开展防治工作。乙蒜素是我国自主研发的一种有效杀菌剂，相比于其他药剂具有较强的杀菌能力，对绝大多数细菌和真菌性病害防治效果理想。多数情况下采用80%乙蒜素乳油1500-2000倍液喷洒使用，每周一次，连续使用2-3周。但是乙蒜素自身气味较为浓重，相较而言酸性电解水或酸性电解水溶解的壳聚糖无毒无味，且酸性电解水保留时间短、无残留。为避免因其他有机物的加入影响酸性电解水杀菌效果，为实现短时间显著的杀菌效果，可在防治工作前期直接使用酸性电解水，但在后期需喷洒使用酸性电解质水解的壳聚糖，以此使酸性电解水和酸性电解水溶解的壳聚糖灭菌效果发挥极致。在茄子成长过程中，开展枯萎病防治工作首次时间应是每年的4月20日左右，喷洒酸性电解水7倍稀释液1周后再次喷洒，连续作业两次，使用喷洒酸性电解水时多数按照5倍～10倍稀释；使用含有壳聚糖的酸性电解水，绝大部分按照10倍～15倍稀释。本文所用到的雄一酸性电解水，其原液pH值约为1.5。

（二）培育有益微生物

喷洒含有壳聚糖的酸性电解水，壳聚糖的浓度一般为0.1%，酸性电解水为10倍稀释液，pH值约为2.8。pH值对壳聚糖的灭菌能力有着极大的影响，二者间存在此消彼长的紧密关系，随着pH值不断降低，其抑菌活性逐渐增强。使用酸性电解水溶解的壳聚糖作用表现为：一方面酸性电解水具备一定的杀菌能力；另一方面，壳聚糖既有一定杀菌特性，也能提高作物自身抵抗能力。除此之外，壳聚糖能够为土壤中的放线菌提供良好的形成环境，使得土壤中放线菌数量逐渐增多进而极大程度上抑制了尖镰孢菌的成长，进而从根源上防治枯萎病以及其他土壤传染病，使得防治工作质量显著。在大田开展生产工作过程中，绝大多数情况下需连续喷洒酸性电解水溶解的壳聚糖两到三次，预防期间每隔一周喷施一次，如若出现枯萎病则改为每周喷洒一次。通常情况下在成株期使用，也可提前在定株后1周使用。

（三）促进有益微生物的生长和根系的恢复

通过喷洒含有氨基酸等营养元素的生根液（如叶面喷洒国光根宝1000倍稀释液，每周使用一次，连续使用两周），可以加快作物根系快速恢复，同时为有益微生物菌群快速成长提供良好的环境。结合日常作物生长来看，合理、科学使用电解水配置生根溶液能够有效优化作物生长状态，通常选择使用酸性电解水15倍稀释液开展配置工作。除此之外，在茄子生长过程中，也应进一步加强水肥管理力度，土壤湿度维持75%左右，土壤相对湿度维持45%左右。合理的湿度为有益微生物菌群提供极为有利的生长空间，同时对茄子根系的恢复也有一定的作用。

但对枯萎症状已完全显现出来的作物的作用效果不明显，应做好检查工作，一旦发现立即清除，并对土壤进行仔细、严格的消毒、灭菌处理，一方面避免病害扩散蔓延，使得其他作物生长受影响，另一方面，有利于土壤中有益微生物菌群的培养工作，进一步加强其自身抑菌能力，使得茄子枯萎病得到有效解决。

“一杀、二培、三促”是一个循序渐进的过程，三者间相互配合，共同作用，即在实际生活防治工作中，“杀、培、促”既可循序进行，也可共同作用，根据实际状况决定是单独使用还是协同作用。例如发生枯萎病害时，既可以直接喷洒酸性电解水溶解的壳聚糖，也可以喷洒溶有壳聚糖和乙蒜素的酸性电解水；1-2天后喷洒通过电解水配置含有氨基酸等营养元素的生根液。每周喷洒一次，连续喷洒两周。此种防治手段对茄子的青枯病同样有效，并且也可应用于番茄枯萎病的防治工作中。