臭氧低碳在农业上的应用现状与展望

臭氧低碳在农业上的应用现状与展望

　收稿日期：２０１２－０７－

１１　项目名称：

陕西省“１３１１５”重大专项（农业）２００９ＺＤＫＧ－０７。李英梅１，杨　震２，李明振２，洪　波１，张　锋１，陈志杰１，张淑莲１

（１．陕西省动物研究所，陕西西安　７１００３２；２．陕西省农业机械研究所，陕西咸阳　７１２０００

）摘　要：阐述了臭氧的消毒杀菌原理，使用技术及对设施蔬菜、苹果、猕猴桃病虫害的防治效果。总结认为臭氧具有无毒、无污染、安全、低碳、环保等特点，能够有效的杀灭农作物生产中的病原微生物，节约农业生产成本，降低化学农药的使用量，减轻对生态环境的污染，符合低碳农业生产技术的要求。关键词：臭氧；低碳农业；杀菌消毒

臭氧（Ｏ３）是氧气的同素异形体，是一种具有特殊气味、无色、不稳定的特强氧化性气体，能高效快速杀灭多种病原微生物，光谱杀菌。在制药企业ＧＭＰ、

医疗卫生场所、食品加工车间和居民日常生活等许多领域都有大规模应用，被称为“绿色消毒剂”。现在已经被广泛的应用于水处理、空气净化、

食品加工、医疗、医药、水产养殖等领域。在畜禽养殖中主要是用于畜禽圈舍和饮用水灭菌消毒，为畜禽提供一个洁净安全的生长环境。在设施蔬菜种植中主要是利用臭氧空气灭菌杀虫，臭氧水灌根，不仅能够有效控制细菌、真菌引起的病害的危害，还具有明显的增产效果，其增产机理是由于臭氧能够很快的分解为氧气供作物根部吸收，减少土壤中厌氧呼吸的病原微生物，促进植物光合作用产物的转移和根系对水、肥的吸收利用。

１　臭氧消毒灭菌的原理

臭氧是一种强氧化剂，灭菌过程是一种生物化学氧化反应。其杀菌原理是能够将有机物的大分子降解为小分子，把难溶物分解为可溶物，把有害物分解为无害物，达到对残留农药解毒和净化空气的目的。臭氧通过氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌灭活死亡。或直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞器和ＤＮＡ、ＲＮＡ，使细菌的新陈代谢受到破坏，导致细菌死亡。臭氧还可透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生通透性畸变而溶解死亡。臭氧的氧原子可以氧化病菌的细胞壁，直至穿透细胞壁与其体内的不饱键化合从而达到杀灭病菌的目的。

２　臭氧在农业上的使用方法

２．１　臭氧气体处理

利用臭氧发生设备直接对环境进行消毒，通常可以与紫外线照射结合使用。主要用于日光温室、塑料大棚、畜禽养殖圈舍等空气的消毒，可以预防气传病害、灭杀温室结构物表面病原微生物、分解腐烂植物及畜禽排泄物散发的硫化氢、氨气等有害气体。将空气中的氮气、硫化氢直接转化为可被植物吸收的氮肥和无害化物质，使植物叶片浓绿。同时由于臭氧可以分解乙烯，因此，还可用于场地消毒及果蔬保鲜储藏环境的消毒。由于不同臭氧发生器的产率不同，不同作物和不同畜禽对臭氧的需求浓度不同，在具体使用时，应严格按照臭氧发生器说明使用，切不可任意延长臭氧发生器的使用时间和浓度，以免对植物和畜禽等产生伤害。

２．２　臭氧水溶液处理

由于臭氧是一种不稳定性气体，接触热、光、大气中的有机物和水中的杂质时容易分解成氧气从而失去其强氧化性。臭氧易溶于水，在水中的溶解度是氧气的１０倍，根据臭氧这一生物特性，目前国内外普遍使用臭氧的水溶液进行微生物杀灭处理。臭氧水具体的制备方法是将导气管一端与臭氧发生器气嘴相连，另一端与曝气石相连，将曝气石置于盛水容器底部。臭氧发生器放置位置应高于盛水容器１５ｃｍ以上，导气管从盛水容器上口进入。开机处理３０ｍｉｎ，即可制备好臭氧水。实验结果表明，臭氧水溶液对于自然界普遍存在的细菌（

如大肠杆菌、芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌等）及植物病原真菌（如曲霉、青霉、根霉等）

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３１１·２０１３（１）陕　西　农　业　科　学

具有杀菌作用强，作用速度快的特点，对植物和畜禽安全。

２．３　臭氧化油处理

臭氧化油制备方法是：将导气管一端与臭氧发生器气嘴相连，另一端与曝气石相连，将曝气石置于盛有食用油的容器中。按每５ｋｇ通入臭氧气体７－８ｈ制备。在通气过程中，食用油会形成泡沫，如果泡沫充斥整个容器，可以暂停工作，待泡沫消失后继续开机处理，以达到食用油吸收臭氧气体的饱和状态。臭氧分子与食用油中的不饱和脂肪酸反应，形成结构松散的氧化不饱和脂肪酸，该类脂肪酸在低温下状态稳定，可以贮备大量的活性氧原子，在常温下缓慢分解释放，从而有效杀灭病原体。该方法的杀菌效果较空气处理和臭氧水溶液处理的作用时间更长，适用于果蔬栽培中病原微生物的杀灭及防治。

３　应用效果

３．１　臭氧对蔬菜病虫害的防治效果

在容积为９００ｃｍ３圆柱形玻璃内放入盆栽植物，并接入白粉虱、斑潜蝇、瓜蚜各５０头，臭氧发生器每次开机１０ｓ，间隔１０ｍｉｎ，重复５次，试验结果表明，对温室白粉虱、南美斑潜蝇、瓜蚜的杀伤作用可达１００％。在棚室病害发生初期，每天从下午８点开始，每次开机１０ｍｉｎ，间隔３０ｍｉｎ，持续到第二天早晨６点，连续施放７ｄ后，对黄瓜霜霉病、白粉病、角斑病及灰霉病的防治效果，分别为６３．４％、５３．６％、６８．８％和６５．０％；丁明等利用臭氧气体和臭氧水在温室中进行病害防治，对黄瓜灰霉病、白粉病和霜霉病具有一定的效果［９，１０］；蔬菜定植前使用臭氧技术对棚室进行消毒，可以有效杀灭棚室内病虫、压低发生基数、延迟病虫发生高峰期。臭氧所具有的强氧化能力与杀菌作用，被作为一种特殊药剂，在棚室内使用，不仅可以防止药害和环境污染，还可以促进作物生长发育，对农药和有机毒物还有很强的降解作用。

３．２　对苹果腐烂病的防治效果

苹果腐烂病主要是由于真菌感染引起的一种果树病害，近年来在陕西的苹果生产中发生面积已达４０％左右。目前用于防治苹果腐烂病的农药大都为水溶性，涂抹在病斑上容易因雨水冲刷或风吹日晒而降低药效，持效期较短；同时这类农药不能很好的阻止伤口处树体的水分蒸发，涂抹后树体易干裂，愈合组织生长缓慢，而油性农药的黏着性和渗透性较差，杀菌力和促进树体伤口愈合的能力则相对较弱，因而复发率较高。利用臭

氧的杀菌活性和食用油的粘着性制备成一种具有特殊功效的“臭氧化油”混合物，涂抹刮除苹果腐烂病后的病斑，１２０ｄ后治愈率达到９６．８％。其防治机理主要是由于利用臭氧化植物油进行涂抹，可在伤口表面形成一个长期湿润的油性保护膜，且不易被雨水冲刷掉，一方面有利于缓慢释放油溶液中的臭氧来杀灭真菌，另一方面可以防止由于伤口裸露而导致的再次感染。同时，持续低浓度的臭氧还有利于促进伤口处植物愈伤组织的发育。具有杀灭病菌和促进伤口愈合的双重功效，是一种操作简便，安全、高效、无毒害的绿色防治方法。

３．３　对猕猴桃溃疡病的防治效果

利用臭氧发生器制备的臭氧化水和臭氧化油对猕猴桃溃疡病的防治结果显示，采用臭氧化水处理后猕猴桃主干溃疡病治愈率为５５．６％，复发率为４４．４％；治愈率为４５％，枝蔓溃疡病平均复发率为５５％。而利用臭氧化油涂抹病斑处理后，猕猴桃主干溃疡病的治愈率为９２．６％，复发率为７．４％；枝蔓治愈率为７５．７％，枝蔓复发率为２４．３％。臭氧化油涂抹病斑防治猕猴桃溃疡病是一种操作简单，方便快速，持效期长，愈伤组织形成良好、复发率低的有效防治措施。

３．４　在畜禽养殖中的应用效果

畜禽规模化养殖中存在的两个主要问题，一是畜禽疾病预防中大量饲喂抗生素，使人们食用的肉类质量安全受到严重威胁；二是大量的排泄物而产生的严重恶臭，污染环境，严重危害畜禽健康。利用臭氧发生设备对畜禽饮用水消毒，对细菌的杀灭率可达１００％，水质标准完全可以达到饮用水的标准，用臭氧消毒过的水饲喂畜禽，可有效的预防经肠道传染的疾病。对畜禽养殖圈舍使用１－２ｍｇ／ｍ３臭氧气体消毒时，持续３０ｍｉｎ，对各种细菌的杀灭率可达９９％以上，同时能够通过氧化还原反应，有效的消除圈舍内的异味气体，为畜禽提供健康、安全的生活环境。使用臭氧消毒技术能够有效的降低畜禽饲养中生长素及抗生素的使用水平，保证畜禽养殖产业健康持续的发展。

４　未来应用展望

臭氧制备时所需原材料为空气和水，无需消耗自然资源，也不需要其他任何辅助材料和添加剂，并且臭氧气体在相对密封的环境下，扩散均匀，包容性、通透性好，无消毒死角，是一种全方位、快速、高效的消毒杀菌措施。无论是臭氧气体

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