等离子体活化水在农业领域应用

等离子体活化水（Plasma Activated Water, PAW）是一种通过大气压等离子体处理水或水溶液而产生的具有特殊化学活性的水溶液。这种技术利用低温等离子体与水相互作用，在水中产生丰富的活性氧和活性氮物种（Reactive Oxygen and Nitrogen Species, RONS），从而赋予水独特的理化性质和生物活性。从农业应用角度来说，超离子技术模拟自然界的“闪电”将“雷雨肥（发）庄稼”的农业谚语变成现实，实现了太空等离 子体转移至大气等离子体农业的跨学科、跨领域应用。

活化水在农业中核心应用是改良土壤微环境与提升作物生理活性，通过调节水的离子结构和理化性质，辅助作物生长并减少化肥农药依赖。

1、灌溉领域：用于滴灌、喷灌，可改善土壤团粒结构，降低板结风险，同时帮助根系更高效吸收水分和养分，尤其适用于盐碱地或土壤肥力衰退区域的改良。

2、 作物培育：作为浸种、育苗用水，能激活种子酶活性，提高发芽率和幼苗抗逆性（如抗干旱、抗低温），缩短育苗周期。

3、叶面喷施：配合适量肥料进行叶面喷施，可增强叶片光合作用效率，减少病虫害发生，部分情况下能提升作物产量与品质（如增加果实糖分、改善色泽）。离子活化水在蔬菜育苗中有诸多实际应用案例。

4、 菠菜育苗 ：有研究以存储23年的菠菜种子为对象，利用太阳能驱动的电晕介质阻挡放电技术开发的等离子体活化水（PAW）处理种子，结果显示，种子发芽率从17%提高到40%，增幅达135%，同时幼苗的生物量和根系生长表现也显著改善。

5小菠菜育苗：以空气为放电气体、饮用水为等离子体作用水，产生不同放电电压（25kV、30kV、35kV）条件下的等离子体活化水来处理崇明小菠菜种子。结果表明，各PAW处理组的发芽率和发芽指数较对照组（饮用水）显著提高，其中35kV处理的发芽率较对照组提高了19.44%，发芽指数提高了41.47%。此外，该处理组菠菜幼苗的株高、茎粗、根长、叶鲜质量和根鲜质量也显著提高，分别较对照组提高80.20%、67.78%、38.69%、168.89%、281.82%。

6、 小麦育苗：放置3年的陈年小麦种子，普通情况下发芽率仅75%，而用等离子体活化液制备机产生的活化水一处理，发芽率直接飙升至100%。

农业灌溉领域应用

等离子体活化水在农业灌溉领域展现出巨大的应用潜力，主要体现在促进作物生长、提高产量、改善品质和增强抗逆性等方面。

作物生长促进效果：

等离子体活化水对作物种子萌发和幼苗生长具有显著的促进作用。研究表明，通过大气氩等离子体（DBD 系统）处理种子 3 分钟，结合滑动电弧放电（GAD 系统）活化水（5/10 分钟），能够显著提升大麦、胡萝卜等五种作物萌发率（最高达 89%）、加速萌发进程（平均萌发时间 MGT 降低 24.7%）、增强水分吸收（最高 55.9%）及幼苗活力（活力指数 VI 提升 204.6%）。

在蔬菜种植方面，等离子体活化水的应用效果尤为显著。对两种不结球白菜生长 20 天后的幼苗进行生长指标的测定发现，施用等离子体活性水的幼苗在株高、单株重、叶长、叶宽等生长指标方面均高于对照组的不结球白菜幼苗，且根系活力有一定的提升。在生菜雾培试验中，与普通雾培相比，等离子雾培组生菜叶片茎长、根长和叶面积分别提升 34.51 %、22.76% 和 19.62%，等离子雾培组生菜叶片氮含量、茎长、根长和叶面积分别提升 17.84%、71.49%、42.36% 和 53.85%，且 42 天总能耗仅增加 0.14 kWh。

作物产量提升效果：

田间试验结果表明，等离子体处理对多种作物都有显著的增产效果。等离子体处理小麦种子能够提高小麦产量 8.4%-18.9%，其中晋麦 70 处理 1 增产幅度最高，产量结果进行统计分析，处理与对照产量差异达到 1% 的显著水平。在马铃薯种植中，等离子体活化水的放电功率为 53W 时，马铃薯植株高度、茎粗、鲜重、叶绿素质量分数及产量分别提升了 6.4%、18.9%、25.9%、31.7% 及 17.5%。

在蔬菜生产中，等离子体活化水的应用效果更加突出。黑塌菜和黄玫瑰的 667㎡产量分别提高 32.5% 和 54.8%，经济效益提高 11.8% 和 55.8%。经 PAW 处理后，黑塌菜的每 667㎡产量由 2570.17 kg 增长为 3406.15 kg，增加了 32.5%，黄玫瑰的每 667㎡产量由 2376.74 kg 上升到 3679.62 kg，提高了 54.8%。在花生种植试验中，在 15kV 条件下，植株高度、茎粗、鲜重、叶绿素含量和产量分别增加 31.3%、13.3%、18.8%、21.5% 和 17.5%。

病虫害防治能力：

等离子体活化水具有广谱的抗菌能力，能够有效防治多种植物病原菌。研究表明，PAW 对植物病原细菌如黄单胞菌属（Xanthomonas arboricola）和假单胞菌属（Pseudomonas syringae pv. syringae）具有显著的抑制效果。X. arboricola 对 PAW 的敏感性更高，减少了 4.946±0.20 log₁₀ CFU/ml，而 P. syringae pv. syringae 减少了 3±0.15 log₁CFU/ml(68)。

在实际应用中，PAW 处理能够增强植物对病原菌的防御能力。将感染细菌性斑点病的番茄幼苗根系浸泡在 PAW 后，所种植的番茄呈现出与对照组相比较低的疾病严重程度，PAW 处理增强了番茄植株对黄单胞菌的防御能力(62)。在樱花根癌病防治试验中，CK 组樱花幼苗的根瘤发生率为 100%，根瘤的平均直径为 18.8mm，而 PAW 处理后的幼苗发病率为 56.7%，酶（PAL）及超氧化物歧化酶（SOD）活性的表达，激活樱花植株的抗性(65)。根瘤的平均直径为 8.4mm。此外，PAW 可以提高樱花根系多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸

土壤改良和节水效果：

等离子体活化水在土壤改良和节水方面也展现出良好的效果。低温等离子技术能够有效促进种子萌发，促进农作物根系生长，还可以进行空气除菌、植表除菌，实现氢肥增产、水肥一体的功效。设备中的富氢水功能，可增强光合作用，促进根系生长，生成微量液态氮肥，可有效减少肥料的使用。此功能可使亩产量增加 10%-20%，带来真正的经济效益提升(64)。在水培系统中，等离子体 - 纳米气泡混合技术的应用显示出优异的节水效果。研究表明，等离子体 - 纳米气泡混合技术在水培中能够提高水分利用效率，减少用水量的同时提高作物产量。这种技术通过等离子体放电和流体动力学纳米空化的协同作用，在水培系统中产生丰富的活性物质和纳米气泡，从而改善水质、促进养分吸收和增强植物生长(70)。

等离子水清洗杀菌保鲜案例分享：

 对照组在 26 天时，出现了霉变， 28 天后完全腐烂。经保鲜机处理 20min后，蓝莓没有发生霉变现象，且处理过 的蓝莓的品质 ( 颜色、硬度、可溶性固 形物、维生素 C 和花青素 ) 没有显著变 化。经第三方 CMA 检测，证实蓝莓营 养成分及品质没有发生变化

等离子活性水能有效抑制土豆、萝卜、白菜表面微生物生长土豆、萝卜、白菜的硬度和颜色没有明显变化。

 水肥灌溉消杀案例分享：

促进生长

 ① 甜瓜种植：增产 40%，坏果率<1%>30%. 杀虫功效：

芹菜上的腻虫在使用比例 1∶10 的活性水，喷洒了两次全部灭杀。玫瑰花上的腻 虫稍顽强，使用比例 1∶5 的活性水，喷洒了两次全部灭杀。
 

等离子体活化水技术的应用范围更加广泛，不仅可以用于消毒杀菌和清洁去污，还可以用于农业灌溉消杀、净菜清洗消杀、色拉菜清洗消杀、食用菌清洗消杀、中药材清洗消杀、果蔬清洗消杀等多个领域。该技术的多功能化特点使其在不同应用场景中都能够发挥重要作用。