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2006年8月9日 作者:ctnyzn [返回]
电功能水在农业上的运用

 

徐伟忠,朱丽霞,陈建华

(浙江省丽水市农科所农业智能化快繁中心 323000

 

摘要:

本文介绍了一种具有杀菌及促长功能的物理处理水----电功能水,并从它的形成过程、作用机理、生物效应等方面进行系统分析,全面论述了它在农业生产中的作用,包括杀菌防病、土壤改良、贮藏保鲜、农产品加工、种子处理等方面,形成了适合于我国当前农业生产水平的电功能水农法,并指出了它在无公害绿色农产品生产中的伟大意义及广阔前景。

关键词:

电功能水,电解水,杀菌,防病,土壤改良,贮藏保鲜,无公害

引言:

农业的发展经历了传统自然农业及化学农业,特别是化学农业的革命为农业的发展插上了腾飞的翅膀,对农作物产量的提高、质量的改善作出了极大的贡献,大大推动了农业产业的快速发展,使一直困扰落后国家的温饱问题得以解决。但在产量提高的同时,也带来了严重的污染,包括环境污染,农药残留、生态破坏、健康危害等。这又给人类提出了新的挑战,给科学提出了新的课题,特别是农药使用所带来的危害,已经到了触目惊心不得不重视的阶段了,农药在瓜果蔬菜上的滥用,除了破坏自然生态外,直接造成人体危害,如食物中毒及癌症发生率倍增,已成为人类生存与持续发展的重大问题。科技的发展总是螺旋提升与制限瓶颈不断突破的过程,化学农业发展的一定阶段后,必将会被新型的农业模式所替换与取代,这就是物理农业的萌芽与发展的开始。本文介绍的电功能水技术就是物理农业中一朵绚丽的奇葩,它如争奇斗艳的花朵成为当前农业生产中最为重要的无公害生产手段。

水是农业生产的基本条件,是植物生长必有可少的最为基本的要素。但水的不同存在方式,不同的物理化学特性又会产生不同的生物物理化学效应,如磁化水、电场水、富氧水、离子水等,它们都有不同的作用与不同的效应。这里所说的电功能水也是通过现代高科技,让其发生物理化学性状的变化,从而产生具有特异功能与用途的水,我们称之为电功能水。本文就以电功能水的产生机理与农业生产上的运用作些详细的介绍,让人们对水的作用又有了新的认识,让农业生产用水,又赋予了新的含义,让水成为农业生产中更为重要的生产资源,这也是发展持续循环农业的一个重要技术措施,从原本水在栽培上的的常规生理效应拓展为植保上的病理效应,为生产绿色无公害的农产品找到了新的技术路径[1]

电功能水的产生机理

认识水的物理化学性状

水从分子结构来说,是以二个氢原子与一个氧原子组成,而在自然状态下,大多是以6个水分子通过氢键耦连在一起,形成了水分子团,具有较大的分子量。而自然游离的水在磁及电场的作用下,则会产生氢键之断裂,从而由大的水分子团变成较小的水分子基团或单分子,这样更利于生物的吸收,其活性及自由能都得以改变与提高,与些同时水中的溶氧量也得以有效的是高。水在电极的作用下,会发生电解而放出氧气与氢气,这原理可被工业制氢业所运用。同时,水又是植物光合作用及呼吸作用矿质代谢等生理活动的重要参与者,是植物生长要素中最为重要的元素,水是影响植物生长的综合因素中最为关键的制限因素。水的化学性状,与其水的状态紧密相关,通常的水为中性,自然的雨水稍偏微酸,而在电极作用下,在矿质溶质的参予下,水的性状会发生变化,酸碱度变化极为明显,它在没有隔槽情况下,电极的电解会变成微酸性水,在有阴阳离子交换膜的交换分隔下,会形成强酸与强碱性的水,电功能水就是运用这一机理产生的[2]

电功能水的形成过程

电功能水在农业生产上的运用主要就是利用它在电极作用下,能形成强酸与强碱水的这种机理,才使它得以发挥出不同于常规自然水的特异效应,是它的运用价值所在。要产生具有强酸与强碱的两种水,首选要解决发生装置的设计,它的科学设计是极为重要的,如果只是简单在把正负电极置入水中,虽然也能电解,但形成的只是一种酸碱度稍有变化的电解水,也有其作用效应,但其杀菌力不强,达不到生产上运用的杀菌要求。为了让水电解后能对水中的氢离子、氢氧根离子、及氯离子、钠钾离子进行区隔分流,形成具有强酸碱性的功能水,在设计上必须采用阴阳离子交换膜,在电解的同时进行离子的交换,让电极的阴极富集阳离子钠与钾,而进一步反应形成碱水,让其阳极富集阴离子氯而形成酸水。为了让其形成相对稳定而又具强酸碱特性的功能水,可以在生产的原水中加入电解质的盐类,而这种盐需选择利于通过离子膜的化学物质,如氯化钠与氢化钾,其中的钾与钠离子易于在电极作用下,轻松地穿透交换膜而实现了离子间的交换,从而使阴阳极的离子富集成份发生了变化,形成了两种不同性状的水。

为了解决离子交换及区隔问题,采用了较为科学的设计是,给水施加强大的电场,让水在电场的作用下流经以离子交换膜为区隔的水流通道,这些流经交换膜的水在电场作用下发生电离,使水及溶质都处于自由能较高的离子状态,以实现离子间的膜交换,从而水中的离子在正负电场的作用下发生极性位移,再把位移富集的水进行分流式的导出,就形成了两股不同酸碱特性的水,在阴极端流出的是碱水,在阳极端流出的是酸水,再用集水槽进行分别收集,就形成了生产上可直接运用的强酸水与强碱水。而电场对水的作用强度不同又可影响水的电离程度与交换的通透性,可以通过添加浓度的不同及电流电场强度的不同来控制产出水的酸碱度,这样就形成了可调控的电功能水发生装置的技术设计思路。目前按这思路开发的电功能水装置主要由以下几方面组成,一个能进行电流强度调控及把交流转换成高压直流的电控装置,一组由白金电极板、绝缘隔板、阴阳离子交换膜分层堆叠组成的电场发生与电解离子交换装置,它是电功能水发生的核心部件,在隔板上按照水的流径设计出两道以离子交换膜为相隔的水流线通道,使流经的水在电场作用下发生离子交换,以催生离子间的位移及化学反应的进行。现把电极作用下的离子反应原理阐述如下,这是形成具有功能型水的重要机理:

 

阴阳极的反应式(左边为阳极,右边为阴极):

 

电功能水的物理化学特性

流经高压电场形成的电功能水,发生了电解并形成了新的化学物质,而且是一些活性强极易产生氧化还原的物质,在与外界接触的过程中很快会恢复成普通的水,这样就不会对环境造成任何的残留及对生物的化学危害。也正利用它的这种极易氧化还原的优点,形成了农业生产上无公害防治的农法。其实电功能水的特性也正是它的氧化还原性才形成了它特有的功效,在氧化还原过程中会向外界提供电子与获取电子,通过电子的传递而形成了它特有生物效应,如氧化过程,会强制性地从菌类的细胞表面夺取电子,而使胞膜穿孔,外泄大量的内容物而起到生物膜破坏与致死[3]。也可利用它的还原性,可为外界物质的氧化分解提供大量电子,利用这特性可把它作为有机物的清理洁净,如不用洗衣粉的洗衣机就是利用还原水来达到清洗的目的,它被用于工业清洗,农业生产上的加工场所清洗,还可以通过电子提供促进芽的萌发,更可利用它的还原性作为酸性物或环境的中和剂,如土壤或营养液PH值的调节,就是利用它的碱性与还原性。

   经电场电解的水除了酸碱性变化外,它还带有较强的氧化还原电位,这也是它与普通酸碱水的不同之处,也是它比普通酸碱水更为有效的一个主要因素。经电场电解生产的电功能水,要让它更有效的用于农业生产,一般要求其酸水的PH值在2.7以下,碱水PH值在10以上,其中酸水具有较高的氧化电位,达+1100mV以上,而碱水具有较高的还原电位,达-800mV以上。正因它具较高的氧化还原电位而使它与外界接触时,产生了较活跃的电子交换与传递,也就是发生了氧化与还原反应。

经电场电解后形成的亚次氯酸中的氯离子,本身就具有较强的杀菌性,但它比日常含氯的次氯酸钠有更好更快的杀菌效果,这主要与氧化电位较高有关,所以电功能水并不是简单的含氯的杀菌水。另外,经电场电解后的水中还含有单线态氧存在,这种单线态的氧就是一种具有极强氧化性的自由基,当它接触外界的菌后,也能使菌的细胞膜氧化破坏;

经电场电解后的水,其水分子的存在状态发生变化,它的水分子团被裂解成小的分子团或单分子,它的活性更强,渗透吸收力提高。这些经处理的功能水除了上述的化学性状变化外,它的物理性状也有变化,如溶氧量得以提高,电功能水的溶氧量可达12以上,这与电解生氧也有关,也与电场作用使本身的溶氧提高相关。电功能水同时又是一种带微电流的水,施于土壤后给土壤创造一个微电流环境,可以抑制许多厌氧菌的发育。电功能水具有很强的氧化还原性,所以贮藏时,一般用非金属容器进行密封贮藏,它都会受外界的温、光、湿等因素的影响,如果在见光及开放环境下,贮藏很快就会失去物理化学效应而失效,所以生产上最好是当天生产当天施用,如真的需贮藏也需密封贮藏,在密封条件下,一个月不会影响效果与它物理化学效应。

电功能水的生理生化效应

分析上述电功能水的物理化学性状后,就为它用于农业或其它领域提供了研究与运用的理论基础;特别是它的氧化性,可以使生物脂膜过氧化,起到破坏膜透性的作用,也是它杀菌效应产生的关键。因任何生物的细胞膜都是由脂类物质组成,而脂类蛋白物质具有的极性,在氧化作用下其极性与结构易被破坏,这种破坏是不可逆性的,一旦破坏就难以恢复,而用于内外交换的胞膜内外极性一被破坏,就会使细胞正常的内交换外通道受损,使细胞失去活性或活性受到抑制[4]。这种破坏是由于高的氧化电位,较强的酸化水,及氧自由基这三方面所造成的综合作用效应;而其中的氯离子则是发挥它的化学效应起到细胞生物抑制或杀灭之效果,但它的作用时间较长,没有具氧化电位的功能水来得快速。

除了氧化使细胞膜变性外,电功能水的强酸水还具有低的PH值,一般菌类的适合PH值都是在3-4以上,而强酸水具有低于2.7以下的酸度,对于菌的滋生起到了极大的抑制与杀灭作用,所以从菌的酸环境角度来说,强酸也是一种极好的菌类抑制剂。

另外,电场作用下的水,使其成为带微电流的水,而菌类在微电流环境下也具抑制作用,这也是把电功能酸水用于处理土壤达到改良效果的一个方面。而且它主要是抑制厌氧菌的发育,对好氧的放线菌倒还是有促进作用的。

而电功能的碱水,它除了其主要成份氢氧化钾对植物起到营养效应外,还具有促进萌芽的作用,这与钾的生理效应有关,喷施碱水的果实糖度得以提高,色泽外观得以改善,所以生产上也常用碱水作为根外追肥来用。除了营养效应对植物生长产生影响外,碱水还是酸水的中和剂,也就是酸水施用后,再喷酸水可以起到中和作用,可以防止有些对酸敏感植物,产生药害,发生叶烧或灼伤的危害。碱水喷施还具很好的植株洗涤之作用,生产上为了提高药剂或酸水喷洒时具有良好的展着性与渗透性,可以先对植株喷施温度为50的碱水,这样可以使植株上面大量的粉尘或有机污染物得以清洁与溶解,尔后再喷酸水就可以达到更加好的效果[5]。另外,因植物代谢的原因,大多植物的表面是微酸环境,而喷施碱水后,可以改变酸度,从而使一些菌类的滋生也得以抑制,所以碱水也具一定的杀菌作用。但它主要还是以提供钾素与清洗作用为主,在生产上可用于萌芽促进或打破休眠之作用。

电功能水在农业生产上的具体运用

前面已综合论述相关的产生机理与作用效应的相关原理,那么在生产上的具体应用其实还是需要一些实践的操作与经验作为指导的,在不同领域不同的运用上其方法还是有所差异的,现就电功能水在农业各领域或某些技术环节上的运用作些简要叙述,为生产使用提供可借鉴的经验与方法。

电功能水在防病上的运用

   电功能水的防病杀菌具有广谱性,不像许多化学杀菌剂,专一性强,而且长期使用一种还会导致抗性的形成,使防治效果越来越差。因大多的化学杀菌剂主要是通过生物化学的作用过程而起到防治的效果,而这个过程所需的时间往往又较长,极易诱导菌类抗药性的产生,而电功能水的强酸水杀菌过程是瞬间作用,或者说是瞬间强制性地夺取电子的过程。所以其杀菌时间通常是在几秒至几分钟内就可完成的一个快速过程,即使孢子类一般也可在十分钟内得以杀灭。在杀菌过程中,表现为细菌病毒类容易些,霉菌等真菌类或孢子体类又稍难些。一些较难杀灭的菌或休眠的孢子体可以通过加入更多的氯化钾,制取含有效氯更高些的强酸水,使其酸性更强,含氯更多,氧化电位更强,这样可大大提高其杀菌之功效。电功能酸水的杀菌过程主要是以强制性获取电子的这个物理过程为主,所以它不会像使用化学药剂那样,导致菌类抗药性的形成,而且其作用过程时间的短暂也不会给菌类创造出可诱导抗体的化学环境,更不利于抗性的形成[6]。电功能酸水的杀菌效果与菌的种类有关,细菌类一般在几秒钟内就可以杀死,而霉菌就需在几分钟内,孢子约10分钟左右才能杀死,而且其杀菌致死率较高,一般都可达90-95%以上。利用电功能酸水的杀菌机理,可以大面积地被运用于农业生产。如种苗的立枯病,瘁倒病,桃细病性穿孔病,水稻的细菌性条斑病等细菌性病害;还有如葡萄瓜果的霜霉病、白粉病、锈病、黑斑病等真菌性病害;甚至一些蔬菜类的病毒病都可以得到有效的杀死与防治,在生产上达到了良好的效果与较好的推广效应,目前日本已将电功能水农法列为一项重要的免农药栽培技术措施,对于促进绿色生态无公害蔬菜产业的发展起到了推波助澜之作用。

电功能强酸水在农业防病上的运用是目前最容易被生产者接受,较好推广与运用的实用新技术,把它用于各种病害的预防及防治是电功能酸水最为重要的作用。10多年前,日本的许多科研单位及公司就开展了电功能酸水防病机理与技术措施的研究,现已形成一项非常成熟,技术又相对完善的操作体系与流程。为了达到最佳的防治效果,需科学地形成一完善的使用方法。电功能水酸水从某种角度来说是种强氧化剂,一些较为敏感的植物嫩枝叶或者瓜果蔬菜在喷洒后也常有药害及灼伤现象的产生,虽然病得到防治了,但生长同时也受到一定抑制,这主要是由于其品种的过敏反应及外界气候环境的不利因素所造成。具较强氧化性的酸水经喷洒后,会在较短的时间内氧化还原为普通的水,而这个氧化还原的过程则与外界的湿度、光照、温度等因子有关,如果外界湿度大,不利于氧化还原,也不利于酸水的蒸腾蒸发,让其在枝叶上停滞时间过长,也会导致药害之发生,所以喷洒电功能酸水通常要求在晴朗天气的下午或者8-10点钟的上午进行,千万不宜在没有光照的夜晚、下雨天气或高湿度阴天喷施,否则极易发生药害[7]。在晴朗的天气下,有光线的照射,可以为其氧化还原过程提供更多光子,会激发电子供体的形成,所以更利于酸水的快速恢复还原,另外晴朗及低湿环境也更利于蒸腾的挥发,从而使酸水复原或散发加快,可以减少药害之发生。为了安全地使用电功能酸水,现在日本已形成了一种最为完全的使用方法,通常在生产上我们可以采用交替喷洒之方法,可以在喷洒酸水后的半小时至一个小时内喷洒制备的碱水,起到了很好的中和作用,不会因酸水留存于枝叶时间过长而导致药害之发生。也可以在喷酸水前进行一次碱水的冲洗性喷洒,会使药效提高,这也已在生产运用上得到了证实。对于一些特别易药害的敏感型品种或者刚移栽的幼苗其抗药性都较弱,也可采有兑水稀释,以降低氯离子浓度及氧化还原电位,一般可以采用2-4倍的稀释兑水量;但也不宜浓度过低否则会影响杀菌防病之效果,因为其杀菌之效果与氧化电位及氯离子浓度是息息相关的,一般以有效氯离子浓度以10-80ppm为较佳的范围,过高过低都会影响效果或者药害。

采用交替喷洒法,是当前日本农业生产上运用的一种有效安全方法,它除了达到药害解除外,还可以做到,土壤及植株酸碱环境的相对稳定,有利于生态环境的保持,也有利于酸碱敏感植物的生长。电功能酸水在防病喷洒操作时,极为简单与安全,操作人员可以减免口罩的配戴或者打药工作服的更换,因为喷洒的水是一种纯无公害无污染的水,不像农药喷洒时要做严格的防范,以免工作人员的中毒发生。另外采用喷水的防治方法,可以做到不留死角的喷洒,具有成本低,不影响环境之特点,可以对于土壤表面,植株表面,设施表面或空间等环境进行喷洒,可以做到全面杀菌,大大减少病原基数的目的,另外全面喷洒的作业可以达到彻底不留死角的清园效果。

电功能水在农产品加工贮藏保鲜上的运用

农产品的加工贮藏是农业生产中一个重要的产后环节,也是当前最为重要的产业末链,它是农产品附加值提升的重要手段与方法。在农产品的加工中,通常的第一步工序就是进行产品的清洗与消毒,而常规的清洗与消毒大多采用洗涤剂或化学杀菌剂,它虽也达到了一定效果,但对农产品的化学残留或环境污染还是不能避免的,特别是一些生鲜蔬菜的净菜包装,如果杀菌消毒不到位,对于食品的污染危害也是时有发生的。

当前大多数的瓜果蔬菜等农产品都是利用化学农业的技术生产出来,会存在着蔬菜表面的有机农药之残留,这些残留物的存在会影响加工品质与成为健康的隐患,可以采用加工前的电功能碱水清洗,它可以把大量粉尘或有机物溶解缔除,具有很好的效果,根本无需添加任何清洗剂就可实现无害化的水清洗。

在净菜清洗过程中,可以用清水洗去所有的泥杂物,再用电功能酸水进行喷淋式或浸入式清洗,起到了瓜果蔬菜表面的全面杀菌作用,附于表面的大肠杆菌、球菌类等,一般在几秒钟的时间内就全部杀死,这对于生鲜蔬菜的净菜包装及保鲜来说是一种最为安全与简易之方法。

在具体应用时,可以开发专用的电功能水发生装置与清洗槽结合为一体的清洗机,这已在发达国家得以普遍运用。经酸水清洗后的蔬菜色泽变化不大,即使有些蔬菜品种会发生些许变化,往往也不会影响商品外观及品质,一般经酸水清洗处理后透亮度还会更好,如豆芽、藕、马铃薯等的白色蔬菜类会变得更洁白,商品外观更佳,这与酸水中含有游离的氯离子起到了漂白作用有关[8]。另外,用于清洗的电功能水通常以添加食盐为多,可以往原水中加入0 .1%的氯化钠食盐进行生产。

以下是对各种蔬菜进行净菜清洗时所进行的一个试验,不同的清洗水产生不同的杀菌效果,通过菌落计观察统计处理后的活菌数,说明电功能酸水具有比其它清洗水有更好的杀菌效果,而且是毫无残留的无公害方法,可以在生鲜净菜清洗中得以运用。杀菌速度快,一般10秒钟就可达到良好的清洗杀菌效果,是其它方法不可比拟的。

采用酸水清洗杀菌比其它的臭氧法、紫外线法、或超声波法更为实用而易操作,是净菜包装生产及生鲜蔬菜保鲜杀菌过程中最为实用的一种方法。它用于表面不平整蔬菜或者截切蔬菜上比其它方法更为方便,除了瓜果蔬菜外。一些食品特别是肉制品的加工过程的消毒也是一种最为理想的方法,在肉类鱼类等产品加工过程中的运用,在发达国家早已工业化程度,早已把电功能酸水杀菌列为一个重要的技术环节在使用。在生产加工过程中每个环节的无菌化控制也都可使用酸水的浸与喷结合的方法来实现。最终做到加工过程的洁净化及无公害化,又不会对环境造成任何之残留危害,是一种绿色环保安全型的清洗处理方法。

以前,在进行果品类入库贮藏前,通常会选用多菌灵、托布津、高锰酸钾、硫磺等杀菌剂进行浸泡或喷洒处理,以减少病源基数,防止贮藏保鲜过程中的腐烂。采用这些化学方法,也可达到延长保鲜减少腐烂损耗的目的,但操作不便与化学残留,已成为无公害水果生产中的一个突出问题。根试验表明,电功能酸水处理后的柑桔是果实,青绿霉病基本没有生生,苹果的轮纹病得以有效的控制,草莓的贮期延长,新鲜度提高。电功能水技术已是当前果品保鲜中的一项实用低成本的辅助技术,不久将会在生产中得以广泛的推广与运用。

电功能水在养殖业上的运用

在现代化的养殖场中,把环境的杀菌消毒已列入作为生产中的一项重要的技术在运用,但国内大多也还是采用化学杀菌保洁的方法,对于生产绿色禽畜产品或者保持无病源无污染的养殖环境来说,采用电功能水法是一种最为实用最易操作的安全方法。在养殖场的养殖空间中都存在着大量的微生物,有与粉尘结合的微生物,也有与空间微胶体结合的气溶胶微生物(细菌、真菌、病毒)的存在,这些微生物或致病菌类无处不在,都是畜禽致病的病原,如何进行有效的消除成为现代养殖中极为重要的一项技术措施。这些漂浮于空间的微生物或病原菌要得以有效的防除通常采用空间喷洒防除,而空间喷洒大量的化学药剂除了对环境造成空气污染外,还会刺激禽畜的呼吸道,以及间接地产生化学残留而影响产品质量。现代养殖业对于无菌环境的工厂化养殖来说越来越重视,而环境的杀菌除臭自然就成为养殖业中的一项主要技术,这种采用喷水就可杀菌的方法,不管是从操作的方便性来说,还是杀菌的效果及广谱性来说,都是其它方法难以相比的。

电功能水的酸水还可以作为养殖过程中禽畜饲料的添加剂或者杀菌剂,可以拌入饲喂,可有效地防治各种肠道病之发生,也可单独地进行纯功能水的饲喂,达到防病治病的目的。通过禽畜的碱水喂养,可以改变体质,促进生长发育,因大多体弱生长慢的禽畜的都是酸化的体质,通过喂以碱水可以增强它的体质,成为健康的碱性体质,自然抗病性就得以提高了。

在工业化的水产养殖中,一些得病的鱼或者已污染的水体都可以采用酸水进行消毒与防治,一些沿海的养殖区,还可以利用深海的水作为原料进行电解制备成电功能水,效果会更好,这在一些发达国家的水产养殖中曾已有运用,运用酸水进行病害的防治是成本最低而最有效的方法。

 

电功能水在生长促进品质提高上的运用

据生产试验表明,利用电功能水进行芽苗菜的栽培,除了具有良好的杀菌效果外,还可以大大提高萌芽率与加快芽体的生长发育,这技术在日本的芽苗菜工厂中常被运用。在农业生产上大多用于制备电功能水的盐类,通常以氯化钾为主,因氯化钾既含氯元素,可以生产亚次氯酸,又含植物所需的大量元素钾,所生成的碱水就是以氢氧化钾为主要成份,经常性的喷施碱水可以明显地提高瓜果类的糖度及色泽,与这钾的生物效应有关[9]。在番茄上的运用试验表明,给植物交替性地喷施酸水与碱水不仅能生产出令人满意的无公害绿色瓜果产品,还可以提高番茄之座果率及果重,可溶性固形物其至可以提高至12度以上,可作为水果番茄栽培的一项重要辅助措施。特别是在设施栽培条件下再结合电功能水技术,可以达到更好的减免农药效果,这些栽培技术在发达的日本早已得以普及运用。喷碱水的生理效应主要是由钾生理引起,如钾的吸收还可以起到打破芽体休眠促进萌发的作用,可以加快营养的代谢吸收,可以使更多的光合产物合成与运向果实。另外,研究表明,也可能与碱水的碱性调节有关,大多抑制萌芽的激素物质是脱落酸,它的大量存在使芽处理休眠或抑制状态,经喷洒后可以使脱落酸得以中和与缓解其生理作用,从而起到促发萌芽之作用。也可能与生长素在碱环境下不易钝化有关,从而发挥出生长素的生理效应,起到了促进萌发与生长之作用。

利用电功能水浇灌植物也表现出明显的促长效应,这种效应一方面是由于抑制了土传病的发生,另一方面是电功能水使土壤中许多矿质元素得以活化,从而促进了生长发育与代谢;这种经处理的水,其分子基团也变小,更利于水分代谢的进行,达到了促长之目的,它的促长效应是多方面的,具体哪种因素起到主导作用会因植物种类及栽培环境的不同而不同,也就是因该植物的促长限制因子的不同而不同。

 

电功能水在土壤改良上的运用

电功能水因其具有的强酸强碱特性,而成为土壤改良中的一种最好的调节剂。传统的酸碱调节大多是采用施入硫磺或生石灰的方法,如碱土施硫,过酸土壤施石灰的方法,这些化学方法虽然也能起到调节作用,但同时因硫及钙残留作用又会影响到土壤合理的矿质元素结构,还会影响某些元素的吸收与固定。同时投入的改良成本与环境造成的污染也更大些,而选用资源最为丰富的水作为改良调剂,是最为简易与无化学污染的方法,现在,发达的日本已广为运用。生产运用也极为方便,如果是碱性过重的土壤,只需直接浇酸水即可,如遇酸性过重的土壤则施碱水,一直调剂至适合作物所需的PH值范围为止。

生产中,土壤酸碱度的调整也是极为重要的,合适的酸碱度有利于营养元素的均衡吸收,过酸过碱的土壤环境都会造成某些元素的缺乏或者毒害。适地而栽显得极为重要,但在农业生产中,土壤的酸碱度又是动态变化的,所以采用该方法进行调节是目前最为灵活而简易的技术。

这种酸碱的调节方法与防治病害一样,不会有任何之残留与危害,是成本低的实用技术,可以在酸性过重的红壤土及北方或海边的盐碱地改良上得以推广运用。另外,浇施带有高氧化还原电位的水还可以使土壤中原本不能被利用固定的矿质元素得以活化,以提高肥料的利用率,促进植物的生长。

电功能水在克服重茬连作障碍上的运用

当前设施条件下的瓜果蔬菜生产,常遇较为头痛的问题就是重茬的连作障碍问题,这个问题常成为蔬菜生产区的一大技术难题,也是众多科研者着力想解决的课题。究其重茬障碍发生的原因有以下几个方面。其一,是土壤病害的积累滋生,使土壤微生物环境恶化,导致一些诸如立枯病、瘁倒病的严重发生;其二,大棚内缺乏外界雨水的滋润,造至返盐而形成土质的盐碱化;其三,因植物的选择吸收而导致某些矿质微量元素的缺乏;当然,还有许多复杂的综合因素也会发生连作之障碍,如一些专一化病害病源基数的增加,导致重茬易得病,也有因肥水管理不科学造成土壤生命力降低,矿质元素无效化,土壤结构破坏板结严重等问题。

采用土壤浇施酸水的方法,可以使土壤中的有害菌得以杀灭,因为大多有害菌皆是厌氧菌,而厌氧菌杀死的致死阈值比好气菌稍低,这样就不会把土壤所有的微生物杀死,否则杀死所有微生物,也会影响土壤良好微生物生态环境的破坏。向土壤浇酸水后,苗的立枯病与瘁倒病得以有效控制,这是许多瓜类重茬较易遇到的问题,浇施酸水后,土壤中越冬或越夏的病菌可以得到清园式的杀灭。另外,如因设施栽培造成的酸碱环境恶化引起的重茬同样可通过酸碱水的浇施得以改善[10]

电功能水在种子处理上的运用

电功能酸水可用于农业生产中播种前的种子处理,经酸水处理的种子,除了杀死种皮外蓄存的病菌外,还可提高与改善种皮的渗透性,有利于种子的膨胀吸水;同时,带高氧化还原电位的功能水对种子胞膜渗透性的修复也起到一定的促进作用。所以在生产中的大豆、水稻、花生、棉花、瓜果蔬菜等种子在播前可以进行喷洒处理或者浸种处理,但如果采用浸渍处理时要注意,时间不宜过长,否则有些植物种类的种子在长时间酸水处理后,会使萌芽率大大降低,烂种率会增加。所以,在具体处理时,确定浸种处理时间时,最好先进行试验,然后确定最适的浸种时间,以达到最佳的发芽促进效果。另外,确定用碱水处理还是用酸水处理,不同的品种也不同,如大豆用酸水处理促进效果更好,而花生则适于用碱水进行促进处理,不同的品种是存在区别的,不宜千篇一律。但当然,如果只是利用电功能水的杀菌特性,则可以只用酸水进行短时处理,不管什么种子都不会有不良影响的发生。运用电功能水进行种子的萌芽促进处理,除了正负效应外,还有一些植物是不促进也不抑制,只起到杀菌之作用。如:强酸性水浸种可提高小麦发芽率7.3 10.3% ,而对萝卜、白菜、黄瓜和水稻种子发芽无明显影响。强碱水对花生种子萌发有促进作用,强酸水对大豆种子萌发有明显的促进作用,可提高发芽率l4.7 20.0%,强碱水在种子发芽过程中还具有一定的抑制霉菌的作用,这与菌的喜微酸特性有关,处于碱环境下会得以了抑制。

总之,电功能水处理种子因不同的处理目的,可以选用不同性质的水及不同的处理时间,只要做到有的放矢科学运用,才可以把电功能水的种子处理技术发挥至最佳的应用效果。

电功能水在芽苗菜生产上的运用

在芽苗菜的生产过程中常因种子或环境问题而导致较为严重的烂种现象发生,成为芽苗菜生产的一个主要制限因子,据日本芽苗菜植物工厂的生产经验表明,可以通过间歇性的电功能水喷施来解决有关菌引起的腐烂问题,同时也可大大消除生产过程中产生的异味。并且在产量的提高及质量的保障上都有所改善,特别是豆类苗菜更为明显。

因现代的芽苗菜生产大多是在密闭的环境空间下进行,创造无菌环境显得极为重要。而芽苗菜生产的环境又特别适合各种真菌及细菌类的滋生,如果像传统的化学方法,也可做到无菌,但同时对环境及蔬菜的污染较大,不利于实现绿色无公害的生产,所以,电功能水的酸水与碱水都已成为工厂化芽苗菜生产中的一个重要技术手段,包括车间空间及设施工具的水消毒、种子的处理、及收获后芽菜包装前的预处理,都可结合酸水处理技术,可以有效地起到促进生长,抑制杂菌及提高保鲜度的目的。

结束语

农业环境的污染及对人们生活健康的危害已成为当前的一个重要社会问题,探求新型的无公害生物制剂及开辟新的物理农业解决方案已是当前循环持续农业发展的重要课题。近年随着科技的不断发展,各种物理农业手段的不断开发与运用,为化学农业所造成的瓶颈突破寻找到了新的空间,如超声波、紫外线、辐射、臭氧、磁场处理等方法都在生产上得以运用。为无公害生产提供了许多技术路径,但在农业生产中,水还是最为重要的也是最易获取的资源,做好水的文章,是农业增产增效的一个最为重要的方面,它是农业生产之命脉,而电功能水的开发,又为水的价值赋予了新的含义,也为农业无公害化的生产开拓出一条崭新的高科实用之路。电功能水技术必定会成为二十一世纪人们在探索新型农业之路上脱颖而出的一项的重要配备技术,是未来走无公害绿色农业的重要技术措施与有力保障。

 

参考文献:

1、小関成樹ら.機能水によるカット野菜の洗浄殺菌における物理的補助手段の併用効果. 食科工.2000(47):914 - 918.

2、小関成樹ら.カット野菜の機能水殺菌における強アルカリ性機能水の前処理効果. 食科工. 2000(47).:907 - 913.

3、小関成樹ら.強酸性機能水の有効塩素濃度がカット野菜の殺菌効果に及ぼす影響.食科工. 2000(47):888 - 898.

4、小関成樹ら.強酸性機能水を用いたカット野菜の殺菌 ( 1 ). 食科工. 2000(47):. 722 - 726.

5、市村 .バラ養液栽培における機能水ミスト処理が収量品質およびうどんこ病の発生に及ぼす影響.園学雑. 2000(69):20-23

6、小松和彦ら.葉菜栽培における強機能水の栽培試験の結果と評価について. 園学雑. 2000(69) 274--276.

7、市村 .バラ養液栽培における機能水ミスト処理が収量品質およびうどんこ病の発生に及ぼす影. 園学雑. 2000(69):60-65.

8、小松和彦ら.葉菜栽培における強機能水の栽培試験の結果と評価について.園学雑. 2000(69):210--213.

9、武永順次ら.機能水がシクラメンの生育に及ぼす影響. 武永順次塩谷哲夫解宇.園学雑. 1998(67):245-248

10、河野 弘ら.機能水の農業への利用. 松戸 : 千葉大学園芸学部, 2002.3

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