等離子體活化水在農業領域應用

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生的具有特殊化學活性的水溶液。這種技術利用低溫等離子體與水相互作用，在水中產生豐富的活性氧和活性氮物種（Reactive Oxygen and Nitrogen Species, RONS），從而賦予水獨特的理化性質和生物活性。從農業應用角度來說，超離子技術模擬自然界的“閃電”將“雷雨肥（發）莊稼”的農業諺語變成現實，實現了太空等離 子體轉移至大氣等離子體農業的跨學科、跨領域應用。

活化水在農業中核心應用是改良土壤微環境與提升作物生理活性，通過調節水的離子結構和理化性質，輔助作物生長并減少化肥農藥依賴。

1、灌溉領域：用于滴灌、噴灌，可改善土壤團粒結構，降低板結風險，同時幫助根系更高效吸收水分和養分，尤其適用于鹽堿地或土壤肥力衰退區域的改良。

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

4、 菠菜育苗 ：有研究以存儲23年的菠菜種子為對象，利用太陽能驅動的電暈介質阻擋放電技術開發的等離子體活化水（PAW）處理種子，結果顯示，種子發芽率從17%提高到40%，增幅達135%，同時幼苗的生物量和根系生長表現也顯著改善。

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。結果表明，各PAW處理組的發芽率和發芽指數較對照組（飲用水）顯著提高，其中35kV處理的發芽率較對照組提高了19.44%，發芽指數提高了41.47%。此外，該處理組菠菜幼苗的株高、莖粗、根長、葉鮮質量和根鮮質量也顯著提高，分別較對照組提高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，普通情況下發芽率僅75%，而用等離子體活化液制備機產生的活化水一處理，發芽率直接飆升至100%。

農業灌溉領域應用

等離子體活化水在農業灌溉領域展現出巨大的應用潛力，主要體現在促進作物生長、提高產量、改善品質和增強抗逆性等方面。

作物生長促進效果：

等離子體活化水對作物種子萌發和幼苗生長具有顯著的促進作用。研究表明，通過大氣氬等離子體（DBD 系統）處理種子 3 分鐘，結合滑動電弧放電（GAD 系統）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率（最高達 89%）、加速萌發進程（平均萌發時間 MGT 降低 24.7%）、增強水分吸收（最高 55.9%）及幼苗活力（活力指數 VI 提升 204.6%）。

在蔬菜種植方面，等離子體活化水的應用效果尤為顯著。對兩種不結球白菜生長 20 天后的幼苗進行生長指標的測定發現，施用等離子體活性水的幼苗在株高、單株重、葉長、葉寬等生長指標方面均高于對照組的不結球白菜幼苗，且根系活力有一定的提升。在生菜霧培試驗中，與普通霧培相比，等離子霧培組生菜葉片莖長、根長和葉面積分別提升 34.51 %、22.76% 和 19.62%，等離子霧培組生菜葉片氮含量、莖長、根長和葉面積分別提升 17.84%、71.49%、42.36% 和 53.85%，且 42 天總能耗僅增加 0.14 kWh。

作物產量提升效果：

田間試驗結果表明，等離子體處理對多種作物都有顯著的增產效果。等離子體處理小麥種子能夠提高小麥產量 8.4%-18.9%，其中晉麥 70 處理 1 增產幅度最高，產量結果進行統計分析，處理與對照產量差異達到 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，馬鈴薯植株高度、莖粗、鮮重、葉綠素質量分數及產量分別提升了 6.4%、18.9%、25.9%、31.7% 及 17.5%。

在蔬菜生產中，等離子體活化水的應用效果更加突出。黑塌菜和黃玫瑰的 667㎡產量分別提高 32.5% 和 54.8%，經濟效益提高 11.8% 和 55.8%。經 PAW 處理后，黑塌菜的每 667㎡產量由 2570.17 kg 增長為 3406.15 kg，增加了 32.5%，黃玫瑰的每 667㎡產量由 2376.74 kg 上升到 3679.62 kg，提高了 54.8%。在花生種植試驗中，在 15kV 條件下，植株高度、莖粗、鮮重、葉綠素含量和產量分別增加 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 對植物病原細菌如黃單胞菌屬（Xanthomonas arboricola）和假單胞菌屬（Pseudomonas syringae pv. syringae）具有顯著的抑制效果。X. arboricola 對 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)。

在實際應用中，PAW 處理能夠增強植物對病原菌的防御能力。將感染細菌性斑點病的番茄幼苗根系浸泡在 PAW 后，所種植的番茄呈現出與對照組相比較低的疾病嚴重程度，PAW 處理增強了番茄植株對黃單胞菌的防御能力(62)。在櫻花根癌病防治試驗中，CK 組櫻花幼苗的根瘤發生率為 100%，根瘤的平均直徑為 18.8mm，而 PAW 處理后的幼苗發病率為 56.7%，酶（PAL）及超氧化物歧化酶（SOD）活性的表達，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

土壤改良和節水效果：

等離子體活化水在土壤改良和節水方面也展現出良好的效果。低溫等離子技術能夠有效促進種子萌發，促進農作物根系生長，還可以進行空氣除菌、植表除菌，實現氫肥增產、水肥一體的功效。設備中的富氫水功能，可增強光合作用，促進根系生長，生成微量液態氮肥，可有效減少肥料的使用。此功能可使畝產量增加 10%-20%，帶來真正的經濟效益提升(64)。在水培系統中，等離子體 - 納米氣泡混合技術的應用顯示出優異的節水效果。研究表明，等離子體 - 納米氣泡混合技術在水培中能夠提高水分利用效率，減少用水量的同時提高作物產量。這種技術通過等離子體放電和流體動力學納米空化的協同作用，在水培系統中產生豐富的活性物質和納米氣泡，從而改善水質、促進養分吸收和增強植物生長(70)。

等離子水清洗殺菌保鮮案例分享：

 對照組在 26 天時，出現了霉變， 28 天后完全腐爛。經保鮮機處理 20min后，藍莓沒有發生霉變現象，且處理過 的藍莓的品質 ( 顏色、硬度、可溶性固 形物、維生素 C 和花青素 ) 沒有顯著變 化。經第三方 CMA 檢測，證實藍莓營 養成分及品質沒有發生變化

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：

促進生長

?① 甜瓜種植：增產 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，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的應用范圍更加廣泛，不僅可以用于消毒殺菌和清潔去污，還可以用于農業灌溉消殺、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領域。該技術的多功能化特點使其在不同應用場景中都能夠發揮重要作用。