等離子體活化水在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用

等離子體活化水（Plasma Activated Water, PAW）是一種通過大氣壓等離子體處理水或水溶液而產(chǎn)生的具有特殊化學(xué)活性的水溶液。這種技術(shù)利用低溫等離子體與水相互作用，在水中產(chǎn)生豐富的活性氧和活性氮物種（Reactive Oxygen and Nitrogen Species, RONS），從而賦予水獨(dú)特的理化性質(zhì)和生物活性。從農(nóng)業(yè)應(yīng)用角度來說，超離子技術(shù)模擬自然界的“閃電”將“雷雨肥（發(fā)）莊稼”的農(nóng)業(yè)諺語變成現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)了太空等離 子體轉(zhuǎn)移至大氣等離子體農(nóng)業(yè)的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域應(yīng)用。

活化水在農(nóng)業(yè)中核心應(yīng)用是改良土壤微環(huán)境與提升作物生理活性，通過調(diào)節(jié)水的離子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，輔助作物生長(zhǎng)并減少化肥農(nóng)藥依賴。

1、灌溉領(lǐng)域：用于滴灌、噴灌，可改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低板結(jié)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)幫助根系更高效吸收水分和養(yǎng)分，尤其適用于鹽堿地或土壤肥力衰退區(qū)域的改良。

2、 作物培育：作為浸種、育苗用水，能激活種子酶活性，提高發(fā)芽率和幼苗抗逆性（如抗干旱、抗低溫），縮短育苗周期。

3、葉面噴施：配合適量肥料進(jìn)行葉面噴施，可增強(qiáng)葉片光合作用效率，減少病蟲害發(fā)生，部分情況下能提升作物產(chǎn)量與品質(zhì)（如增加果實(shí)糖分、改善色澤）。離子活化水在蔬菜育苗中有諸多實(shí)際應(yīng)用案例。

4、 菠菜育苗 ：有研究以存儲(chǔ)23年的菠菜種子為對(duì)象，利用太陽能驅(qū)動(dòng)的電暈介質(zhì)阻擋放電技術(shù)開發(fā)的等離子體活化水（PAW）處理種子，結(jié)果顯示，種子發(fā)芽率從17%提高到40%，增幅達(dá)135%，同時(shí)幼苗的生物量和根系生長(zhǎng)表現(xiàn)也顯著改善。

5小菠菜育苗：以空氣為放電氣體、飲用水為等離子體作用水，產(chǎn)生不同放電電壓（25kV、30kV、35kV）條件下的等離子體活化水來處理崇明小菠菜種子。結(jié)果表明，各PAW處理組的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)較對(duì)照組（飲用水）顯著提高，其中35kV處理的發(fā)芽率較對(duì)照組提高了19.44%，發(fā)芽指數(shù)提高了41.47%。此外，該處理組菠菜幼苗的株高、莖粗、根長(zhǎng)、葉鮮質(zhì)量和根鮮質(zhì)量也顯著提高，分別較對(duì)照組提高80.20%、67.78%、38.69%、168.89%、281.82%。

6、 小麥育苗：放置3年的陳年小麥種子，普通情況下發(fā)芽率僅75%，而用等離子體活化液制備機(jī)產(chǎn)生的活化水一處理，發(fā)芽率直接飆升至100%。

農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域應(yīng)用

等離子體活化水在農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，主要體現(xiàn)在促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)和增強(qiáng)抗逆性等方面。

作物生長(zhǎng)促進(jìn)效果：

等離子體活化水對(duì)作物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)具有顯著的促進(jìn)作用。研究表明，通過大氣氬等離子體（DBD 系統(tǒng)）處理種子 3 分鐘，結(jié)合滑動(dòng)電弧放電（GAD 系統(tǒng)）活化水（5/10 分鐘），能夠顯著提升大麥、胡蘿卜等五種作物萌發(fā)率（最高達(dá) 89%）、加速萌發(fā)進(jìn)程（平均萌發(fā)時(shí)間 MGT 降低 24.7%）、增強(qiáng)水分吸收（最高 55.9%）及幼苗活力（活力指數(shù) VI 提升 204.6%）。

在蔬菜種植方面，等離子體活化水的應(yīng)用效果尤為顯著。對(duì)兩種不結(jié)球白菜生長(zhǎng) 20 天后的幼苗進(jìn)行生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，施用等離子體活性水的幼苗在株高、單株重、葉長(zhǎng)、葉寬等生長(zhǎng)指標(biāo)方面均高于對(duì)照組的不結(jié)球白菜幼苗，且根系活力有一定的提升。在生菜霧培試驗(yàn)中，與普通霧培相比，等離子霧培組生菜葉片莖長(zhǎng)、根長(zhǎng)和葉面積分別提升 34.51 %、22.76% 和 19.62%，等離子霧培組生菜葉片氮含量、莖長(zhǎng)、根長(zhǎng)和葉面積分別提升 17.84%、71.49%、42.36% 和 53.85%，且 42 天總能耗僅增加 0.14 kWh。

作物產(chǎn)量提升效果：

田間試驗(yàn)結(jié)果表明，等離子體處理對(duì)多種作物都有顯著的增產(chǎn)效果。等離子體處理小麥種子能夠提高小麥產(chǎn)量 8.4%-18.9%，其中晉麥 70 處理 1 增產(chǎn)幅度最高，產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，處理與對(duì)照產(chǎn)量差異達(dá)到 1% 的顯著水平。在馬鈴薯種植中，等離子體活化水的放電功率為 53W 時(shí)，馬鈴薯植株高度、莖粗、鮮重、葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及產(chǎn)量分別提升了 6.4%、18.9%、25.9%、31.7% 及 17.5%。

在蔬菜生產(chǎn)中，等離子體活化水的應(yīng)用效果更加突出。黑塌菜和黃玫瑰的 667㎡產(chǎn)量分別提高 32.5% 和 54.8%，經(jīng)濟(jì)效益提高 11.8% 和 55.8%。經(jīng) PAW 處理后，黑塌菜的每 667㎡產(chǎn)量由 2570.17 kg 增長(zhǎng)為 3406.15 kg，增加了 32.5%，黃玫瑰的每 667㎡產(chǎn)量由 2376.74 kg 上升到 3679.62 kg，提高了 54.8%。在花生種植試驗(yàn)中，在 15kV 條件下，植株高度、莖粗、鮮重、葉綠素含量和產(chǎn)量分別增加 31.3%、13.3%、18.8%、21.5% 和 17.5%。

病蟲害防治能力：

等離子體活化水具有廣譜的抗菌能力，能夠有效防治多種植物病原菌。研究表明，PAW 對(duì)植物病原細(xì)菌如黃單胞菌屬（Xanthomonas arboricola）和假單胞菌屬（Pseudomonas syringae pv. syringae）具有顯著的抑制效果。X. arboricola 對(duì) PAW 的敏感性更高，減少了 4.946±0.20 log?? CFU/ml，而 P. syringae pv. syringae 減少了 3±0.15 log?CFU/ml(68)。

在實(shí)際應(yīng)用中，PAW 處理能夠增強(qiáng)植物對(duì)病原菌的防御能力。將感染細(xì)菌性斑點(diǎn)病的番茄幼苗根系浸泡在 PAW 后，所種植的番茄呈現(xiàn)出與對(duì)照組相比較低的疾病嚴(yán)重程度，PAW 處理增強(qiáng)了番茄植株對(duì)黃單胞菌的防御能力(62)。在櫻花根癌病防治試驗(yàn)中，CK 組櫻花幼苗的根瘤發(fā)生率為 100%，根瘤的平均直徑為 18.8mm，而 PAW 處理后的幼苗發(fā)病率為 56.7%，酶（PAL）及超氧化物歧化酶（SOD）活性的表達(dá)，激活櫻花植株的抗性(65)。根瘤的平均直徑為 8.4mm。此外，PAW 可以提高櫻花根系多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸

土壤改良和節(jié)水效果：

等離子體活化水在土壤改良和節(jié)水方面也展現(xiàn)出良好的效果。低溫等離子技術(shù)能夠有效促進(jìn)種子萌發(fā)，促進(jìn)農(nóng)作物根系生長(zhǎng)，還可以進(jìn)行空氣除菌、植表除菌，實(shí)現(xiàn)氫肥增產(chǎn)、水肥一體的功效。設(shè)備中的富氫水功能，可增強(qiáng)光合作用，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，生成微量液態(tài)氮肥，可有效減少肥料的使用。此功能可使畝產(chǎn)量增加 10%-20%，帶來真正的經(jīng)濟(jì)效益提升(64)。在水培系統(tǒng)中，等離子體 - 納米氣泡混合技術(shù)的應(yīng)用顯示出優(yōu)異的節(jié)水效果。研究表明，等離子體 - 納米氣泡混合技術(shù)在水培中能夠提高水分利用效率，減少用水量的同時(shí)提高作物產(chǎn)量。這種技術(shù)通過等離子體放電和流體動(dòng)力學(xué)納米空化的協(xié)同作用，在水培系統(tǒng)中產(chǎn)生豐富的活性物質(zhì)和納米氣泡，從而改善水質(zhì)、促進(jìn)養(yǎng)分吸收和增強(qiáng)植物生長(zhǎng)(70)。

等離子水清洗殺菌保鮮案例分享：

 對(duì)照組在 26 天時(shí)，出現(xiàn)了霉變， 28 天后完全腐爛。經(jīng)保鮮機(jī)處理 20min后，藍(lán)莓沒有發(fā)生霉變現(xiàn)象，且處理過 的藍(lán)莓的品質(zhì) ( 顏色、硬度、可溶性固 形物、維生素 C 和花青素 ) 沒有顯著變 化。經(jīng)第三方 CMA 檢測(cè)，證實(shí)藍(lán)莓營(yíng) 養(yǎng)成分及品質(zhì)沒有發(fā)生變化

等離子活性水能有效抑制土豆、蘿卜、白菜表面微生物生長(zhǎng)土豆、蘿卜、白菜的硬度和顏色沒有明顯變化。

 水肥灌溉消殺案例分享：

促進(jìn)生長(zhǎng)

?① 甜瓜種植：增產(chǎn) 40%，壞果率<1%>30%. 殺蟲功效：

芹菜上的膩蟲在使用比例 1∶10 的活性水，噴灑了兩次全部滅殺。玫瑰花上的膩 蟲稍頑強(qiáng)，使用比例 1∶5 的活性水，噴灑了兩次全部滅殺。
 

等離子體活化水技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛，不僅可以用于消毒殺菌和清潔去污，還可以用于農(nóng)業(yè)灌溉消殺、凈菜清洗消殺、色拉菜清洗消殺、食用菌清洗消殺、中藥材清洗消殺、果蔬清洗消殺等多個(gè)領(lǐng)域。該技術(shù)的多功能化特點(diǎn)使其在不同應(yīng)用場(chǎng)景中都能夠發(fā)揮重要作用。