浅谈臭氧在设施农业上的应用

　　【摘要】本文通过对臭氧在设施农业中环境空气的消毒，土壤基质的消毒、营养液的消毒、种子消毒、棚内秧苗病虫害控制以及蔬菜、果蔬包装保鲜等各环节的应用的论述，提出了尽量减少化学农药的应用，以避免设施农业中环境和产品的污染。

　　【关键词】臭氧；设施农业；应用

　　1概述

　　1.1臭氧性质

　　臭氧（化学分子式O3）又名三原子氧，因其有类似鱼腥味的臭味而得名。臭氧的化学性质极为活泼，它在游离时的能量在瞬间产生强力的氧化作用，是一种高效的消毒剂，对细菌、病菌、真菌、霉菌芽胞、病毒等微生物都具有极强杀灭力。能迅速将细菌和病毒杀灭，灭菌速度是氯的300-600倍，紫外线的3000倍。臭氧为弥漫气体，消毒无死角，故消毒杀菌效果好。多余的臭氧可以很快分解成氧气，故不存在二次污染问题。

　　1.2臭氧杀菌消毒机理

　　1）臭氧杀菌机理以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成份受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。2）臭氧灭活病毒机理以氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱氧核糖核酸DNA物质而完成的。臭氧水灭菌情况有些不同，其氧化反应有两种，微生物菌体既与溶解水中的臭氧直接反应，又与臭氧分解生成之羟基OH的间接反应，由于羟基OH为极具氧化性的氧化剂，因此臭氧水的杀菌速度极快。

　　2利用臭氧对设施环境内的空气消毒

　　无论是种植还是养殖的设施环境，都需要清洁无菌的空气，以消除病菌的传播和危害，利用臭氧对设施环境中的空气进行消毒，具有以下优势：

　　1）高效性。臭氧发生器在工作时产生一定量的臭氧，在相对密闭的环境下，扩散均匀，包容性能佳，克服了紫外线杀菌存在的诸多死角的固有缺点，可达到全方位快速高效的消毒灭菌目的。另外，臭氧的灭菌广谱性能，既可杀灭细菌繁殖体、芽孢、真菌和原虫胞体等多种病毒，还可以破坏肉毒杆菌的毒素及立克次氏体等，同时还具有很强的除霉、臭等有机异味的功能。

　　2）高洁净性。臭氧在消灭微生物后快速自然分解为氧的特性，是臭氧用作消毒灭菌剂的独特优点。臭氧在氧化灭菌过程中，多余的氧原子[O]在30～50分钟后，又结合成氧分子[O2]，不存在任何有毒的残留物，既解决了二次污染的问题，同时又省去消毒结束后的再次清洁。2.3操作简洁灭菌时，直接将臭氧发生器的出气管导入设施环境中或通风系统中。根据通过验证的灭菌时间，设置定时开关开机即可。操作使用特别方便，运行费用也很低。如果想增加臭氧的浓度，可以将较大的空间用塑料间隔成较小的空间进行消毒，或采用大功率臭氧机。

　　3利用臭氧对土壤基质的消毒

　　消毒是一种有效防治土地病害的方法，能有效解决农作物重茬问题并显著提高作物的产量和品质。目前的土壤消毒技术主要包括物理消毒和化学消毒。物理消毒包括太阳能消毒技术、蒸汽消毒技术、热水消毒技术、电消毒技术等。太阳能消毒技术受自然环境限制，而热水消毒、蒸汽消毒和电消毒技术运行成本较高、效率低；化学消毒技术是指将氯化苦、甲基溴等化学试剂注入到土壤中进行土壤熏蒸，化学消毒法所用化学试剂对环境有污染，易在土壤中残留，对人类健康和自然生态环境都造成持久的危害。臭氧对土壤消毒灭菌是将臭氧气体溶解于水，制成高浓度臭氧水，浇灌于土壤中，杀菌彻底、无残留、杀菌广谱，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等。用臭氧水消毒温室土壤可以有效防护和控制土传病害的发生，得到真正的绿色蔬菜。臭氧无论在气体状态还是溶解于水的状态，都极易分解为氧气或单个氧原子，因此消毒完成后多余的臭氧会在数小时内完全分解，不存在任何有毒残留物，不会对环境造成二次污染，因此臭氧被称为“理想的绿色消毒剂”。

　　4无土栽培营养液消毒

　　由于无土栽培脱离了土壤，加上环境的清洁，一般情况下病害的发生要比传统的土壤栽培要轻。但是为了节水节肥减少环境污染，无土栽培的营养液往往会循环使用，所以无土栽培作物一旦受病原菌侵染，病原菌会随着营养液的循环流动迅速在作物中扩散，最终会导致整个无土栽培系统的崩溃。同时，无土栽培的环境往往是高温高湿、营养液条件较好、种植作物单一，这种环境有利于某些病原菌的生长。因此，无土栽培营养液必须进行消毒处理后方能长时间的循环使用。臭氧具有强氧化作用，可以高效地杀灭营养液中的病原微生物，对于营养液中的细菌、真菌以及病毒都有很好的杀灭作用。臭氧的杀菌作用几乎是在瞬间完成的，0.5PPM浓度的臭氧接触时间在2min内对营养液中的黄瓜枯萎病病原菌和番茄病病原菌的杀灭率达到97%，对十字花科软腐病的杀灭率达到99%。与化学药物灭菌不同，使用臭氧灭菌不会使病原微生物产生抗药性。同时，灭菌后剩余的臭氧由于其性质的不稳定性会快速分解消失，不会对环境造成二次污染。臭氧对营养液进行消毒通常会设计在栽培系统的营养液储液池中进行。营养液在储液池中被通入臭氧后完成消毒，消毒后的营养液利用栽培系统自身的营养液循环系统被抽回到种植槽，未消毒的营养液再补充到储液池中进行消毒，最终完成全部营养液的消毒。由于高浓度臭氧水会对作物根系产生伤害，臭氧消毒后的营养液需进行无害化处理或放置一定时间才能使用。

　　5利用臭氧给种子消毒

　　从市场上采购回来的种子很可能含有病毒病菌和虫卵，可将臭氧气体导入清水中，一般通臭氧10分钟中可制得臭氧溶液即通常所说的臭氧水。将种子倒入其中浸泡15～20分钟，可杀灭种表面的病毒虫卵等。

　　6臭氧替代农药控制设施环境中的植物虫害、病毒

　　如定期给大棚内的秧苗喷洒臭氧水，可将蔬菜表面、根茎的害虫、虫卵、病毒等杀灭。喷洒间隔以不影响花期授粉为宜。臭氧气体用于棚内植物能有效防治棚中番茄、香瓜、黄瓜的霜霉病、灰霉病等，并能去除茄子、蘑菇类、盆花等的霉杂菌及蚜虫，还有促进生长之效果。

　　7利用臭氧延长蔬菜和果蔬的保鲜时间

　　臭氧可以有效解决蔬菜和果蔬储藏期间腐烂、长毛、软熟变质问题。将蔬菜在臭氧水中清洗以后，采用保鲜膜包装，可以延长储藏时间。在现有机械冷库的基础上，臭氧保鲜系统，并匹配冷库加湿装置，便可成功解决一系列蔬菜、水果的储藏保鲜难题。

　　8结束语

　　利用臭氧作为消毒灭菌的方法，是设施农业绿色发展的方向，正在逐步为人们所认识。相信在不久的将来，随着科技的进步，它将作为一种绿色的农药，进入设施农业生产的各个环节进行消毒灭菌，减少化学农药的使用，使农产品更加安全、更加环保。但是，臭氧也是一种对人体有害的气体，使用中一定要注意安全。用臭氧气体作为消毒剂时，一定要通风20分钟以上，鱼腥味消失后才能进入消毒环境内，使用臭氧水洗蔬菜，水果时，一定要10分钟以上才能食用。

　　朱景华