电解水农业技术研究进展与应用_肖伟.pdf

人与自然和谐相处 生态和经济可持续发展 是 21 世纪的 主题 崇尚自然 维护环境 是现代绿色消费的潮流 随着电解水 在农业领域的应用 电解水农业理念的提出 电解水肥系列产品 的推出 在促进种子萌发与植物的光合作用 农作物的杀菌 驱 虫 农副产品的防霉保鲜 以及提高农产品品质 对土壤酸 碱度 的中和改良等作用明显 真正做到了 用自然的力量 创造健康 的生活 为中国绿色农业的发展开辟了新路径 编 者 按 肖伟 博士 1981 年10 月生 专 栏作家 毕业于哈尔滨工业大学 西南科技大学研究生院培养科科 长 西南科技大学中马绿色种植研 究中心负责人 电解水农业技术研 发与应用推广首席专家 主要从事 植物病害的绿色防治与土壤的生 态修复等研究 发表科技论文80 余篇 编写科普专著2部 申请国 家发明专利10余项 西南科技大 学中马绿色种植研究中心是西南 科技大学在国家 一带一路 倡议 下 为加强与东盟国家在农业技术 上的合作与交流 与国内和马来西 亚相关农业技术科研单位和企业 联合成立的农业科研与技术服务 平台 该中心的宗旨为 加强国内 外绿色农业技术的交流与合作 以 马来西亚为纽带 推进农业绿色种 植技术在 一带一路 国家特别是 东盟国家的推广与交流 为人民生 产出绿色安全的农产品 促进农业 的可持续发展和生态环境的保护 肖伟 西南科技大学生命科学与农林学 院 西南科技大学中马绿色种植研 究中心 四川绵阳 621010 电话 18781179069 收稿日期 2025 07 09 DOI 10 3865 j issn 1001 3547 2025 14 006 电解水农业技术研究 进展与应用 肖伟 随着全球对食品安全和农 业可持续发展的需求日益增 长 电解水农业技术作为一种 环境友好型生产技术正受到广 泛关注 该技术通过电解含电 解质 如 NaCl K 2 CO 3 等 的水 溶液 制备具有特殊功能的酸 性电解水 强酸性电解水 pH 值 3 0 碱性电解水 强碱性 电解水 pH 值 10 5 及次氯酸 盐电解水等 在作物健康栽培 病虫害防控及土壤改良等领域 展现出独特优势 电解水技术 的农业应用始于 20 世纪 30 年 代 日本于1931年研制出首台 电解水设备 1990 年后逐步建 立完善的农业应用体系 我国 自 20 世纪 90 年代引进该技术 以来 已发展出适合国情的应 用模式 2021 年被列入农业农 村部绿色防控重点推广技术 美国FDA和欧盟已批准将其用 于农产品加工和有机农业 与 传统化学方法相比 电解水技 术具有显著优势 环境友好 分 解产物为水 运行成本低 仅 为化学农药的30 50 无农 残风险 与物理防控技术 如紫 外线 相比 操作更简便 与生 物农药相比 更具速效性 研究 表明 该技术对植物病害的防 效可达 85 及以上 可调节土 壤pH 值 0 5 1 5个单位 提升 作物品质 如可溶性固形物含量 摘要 电解水农业技术通过电解含电解质的水溶液制备功能性酸性 碱性及次氯酸钠 钾电解水 应用于作物栽培 病虫害防治和土壤改 良 强酸性电解水杀菌率超 99 次氯酸钠 钾电解水防治白粉病效果 优于化学药剂 碱性电解水可提升作物抗氧化物质含量 具有环境友 好 分解为水 无农残 成本仅为化学农药的 30 50 等优势 但目 前面临标准化不足 推广难等挑战 未来需发展智能化设备 复合技术 及全产业链标准 以期为减少农药依赖 保障食品安全提供支撑 关键词 电解水 绿色农业 植物病害防治 土壤改良 农产品品质提升 2025 14 21 增加15 20 现系统综述电 解水农业技术的最新进展 重点 分析其在植物保护 土壤改良和 品质提升等方面的应用效果 探 讨技术推广面临的挑战 并展望 发展方向 为农业绿色转型提供 参考 1 电解水分类与作用机理 电解水是对电解槽内含电 解质 如 NaCl K 2 CO 3 等 的水溶 液进行电解制得的功能性水溶 液 根据pH值和功能成分的不 同 主要可分为以下几类 1 1 酸性电解水 酸性电解水又可分为强酸 性 pH值 3 0 和微酸性 pH值 5 0 6 5 两类 其核心杀菌成分 是次氯酸 HClO 具有极强的 氧化能力 作用机理包括 低pH 值提高细胞膜通透性 高氧化还 原电位破坏细胞电子传递 有效 氯直接氧化微生物蛋白质和核 酸 研究表明 强酸性电解水对细 菌 真菌的杀灭率可达 99 及以 上 现阶段生产的酸性电解水特 别是强酸性电解水具有较好的稳 定性 在避光室温条件下可存放 1 a左右 一般建议生产后半年 内用完 1 2 碱性电解水 碱性电解水的pH值通常在 9 0以上 主要含氢氧化钾 KOH 等成分 其作用机理包括 高pH 值水解病原体蛋白质 小分子团 水增强渗透性 溶解氢的还原作 用 强碱性电解水 pH值 10 5 还具有显著的除油污和防锈功 能 碱性电解水特别是强碱性电 解水相当稳定性 在避光室温条 件下可存放1 a以上 1 3 其他功能性电解水 臭氧水通过强氧化性破坏 微生物细胞结构 分解后无残 留 次氯酸钠 钾电解水具有广 谱杀菌性 适用于种子处理和农 产品保鲜 这些电解水的共性是 作用后均可还原为普通水 不会 造成环境污染 在电解水农业技 术体系中 富氢水 又称水素水 作为弱碱性电解水的重要类型 近年来在作物抗逆性调控 品质 改善等方面展现出独特价值 次 氯酸钠 钾电解水为中性或弱碱 性 有效氯含量适中 具有防病 杀虫 制备简单 设备维护成本 低等特点 在近几年具有强推广 势头 2 电解水农业技术的应用 研究 2 1 植物病害防治技术 种子处理技术 研究表 明 使用酸性电解水浸泡种子 5 10 min 可有效杀灭种皮表面 的病原菌 后续用碱性电解水处 理 还可提高发芽率 10 15 利用次氯酸钠 钾电解水浸泡种 子 对种皮表面的病原菌也具有 较好的杀灭效果 1 叶面病害防控 在番茄晚 疫病防治中 用强酸性电解水5倍 稀释液连续喷施2d 60L 667m 2 具有较好的防治效果 2 对霜霉 病 白粉病等真菌性病害也有显 著防效 3 近2 a 在次氯酸钠 钾 电解水的推广使用过程中发现 该类电解水对作物病害具有较 好的防治效果 有效氯浓度在 200 300 mg L 特别是对白粉 病等病害的防治效果优于常用 化学杀菌剂 在叶面病害防治过 程中 要求尽量选择晴朗天气 10 00 前和 16 00 后喷施 保证 叶背均匀着液 于发病初期及时 处理等 3 土传病害防治 碱性电 解水可用于马铃薯粉痂病和十 字花科根肿病等土传病害的防 控 其机理是通过提高土壤 pH 值 抑制病原菌活性 4 酸性电解 水溶解的壳聚糖液也被用于土 传病害的防控 酸性电解水与壳 聚糖本身均具有杀菌作用 同时 施用可有效提高栽培土壤中的 放线菌群体数量 5 2 2 虫害防控技术 碱性电解水本身具有一定 的杀虫效果 如对白粉虱成虫和 螨虫等均具有灭杀效果 3 6 作用 机理体现在堵塞昆虫气孔等方 面 对虫卵无显著灭杀作用 使 用过程中 往往要求碱性电解水 的浓度较高 因浓度低防治效果 不佳 虽碱性电解水具有一定的 杀虫效果 但在电解水农业技术 体系中不建议作为虫害的有效 防治措施 在次氯酸钠 钾电解水中添 加一定量的有机硅助剂等进行 蚜虫和螨虫等虫害的防控是电 解水农业技术防治虫害的重要 措施 1 该措施也是近几年电解 水农业技术体系中主推的防虫 技术之一 当然 电解水农业技 术体系是以电解水的施用为核 心 有机结合包括生物防治在内 的其他农事操作措施的绿色农 业综合技术体系 在虫害防控过 程中 电解水农业技术体系也注 重生物源农药的施用 2 3 土壤改良与连作障碍克服 土壤pH值调节 强酸性 电解水和强碱性电解水因其强 酸碱特性 具有调节土壤 pH 值 的应用潜力 碱性电解水的作用 较酸性电解水的作用更稳定 因 此 在电解水农业技术体系中利 用酸性电解水进行栽培土壤 pH 2025 14 22 值的调节不具可行性 可采用浇 灌碱性电解水的方式提升栽培 土壤的 pH 值 7 以达到促生长 特定防控土传病害以及降低重 金属含量的作用 微生物群落调控 浇灌 酸性电解水溶解的壳聚糖液可 优化土壤微生物结构 研究发 现 施用酸性电解水溶解的壳聚 糖液可增加有益菌 如放线菌 比 例 抑制镰刀菌等土传病原菌 5 电解水农业技术体系注重有益 微生物的使用 在实际操作过程 中 常以施用有机菌肥作底肥或 通过浇灌和喷施的方式将外源 有益微生物引入到栽培土壤中 以进行种植环境 包括栽培土 壤 中微生物群落的调控 在实 际生产中 注重 添佳利 等富含 数10种植物生长所需的营养元 素的有机水溶肥的施用 该措施 可有效提高土壤酶活力 提升酶 动力 2 4 农产品品质提升技术 硅素蔬菜生产 电解水 农业技术体系注重硅肥的施用 可使番茄等作物的硅含量提高 50 左右 从而增强抗逆性 在樱 桃番茄整个生长期至少喷施 3 次 要求打顶后补施1次 8 9 还原性蔬菜培育 使用 电解水农业技术体系可提升农 产品的抗氧化活性 特别是碱性 含氢或富氢 电解水喷施可提 升作物抗氧化物质含量 如草莓 VC含量可增加20 左右 货架 期延长2 3 d 10 其他品质特性 使用电解 水农业技术体系可有效减少化学 农药的使用量 有效解决农产品 农药残留问题 11 16 同时 喷施或 浇灌碱性电解水可提高农产品的 含糖量 改善农产品综合口感 有 效降低农产品重金属含量 3 17 2 5 采后处理与保鲜 喷施酸性或次氯酸钠 钾电 解水 配合低温贮藏 可使草莓 腐烂率降低60 以上 用碱性电 解水清洗可有效降解农产品农 药残留 18 20 喷施电解水往往可 与微生物保鲜技术联用 1 3 技术优势与现存问题 3 1 技术优势分析 与传统化学方法相比 电解 水农业技术具有显著优势 对环 境友好性 如分解产物为水和微 量盐分 无污染 多功能性 如兼 具杀菌 杀虫 促生 改良土壤等 作用 安全性 如无残留 采收间 隔期短 无采收间隔期 经济 性 如设备投入后运行成本仅为 化学农药的 30 50 因产品 品质提高以及品牌效应溢价 可 使草莓等高商品性的采摘园当 年收回设备投资 3 2 现存技术问题 在实际推广中仍面临以下 挑战 标准化不足 需进一步完 善全产业链的标准建设 农民接 受度 改变传统用药习惯需过 程 技术推广体系不完善 种植 户获得电解水的途径有限 3 3 解决方案探讨 建议采取以下改进措施 建 立作物专用使用规范 开发电解 水 生物农药复合制剂 推广移 动式共享电解水站模式 如北京 青鹞生物科技有限公司和四川 利他利安科技有限公司等推出 共享 农用电解水站 设备 加 强示范农场建设 4 国内外发展现状与趋势 4 1 国际发展动态 日本电解水农业技术较为 成熟 在农业上主要用于种子消 毒 温室病害防治等 美国 FDA 已批准次氯酸水 60 mg L 用 于农产品加工等 4 2 国内推广应用 我国电解水农业技术发展 迅速 一是政策支持 列入农业 农村部绿色防控重点技术 二是 设备创新 中农雄一集团等单位 持续对电解水设备进行创新升 级 实现了单级出水和常用酸性 电解水与碱性电解水的长时间 保存 电解水设备与电解水类型 实现了多元化 以满足不同应用 场景的使用 三是技术完善 西 南科技大学电解水农业技术首 席专家肖伟博士团队等专家团 队不断完善电解水在农业上的 应用体系 4 3 未来发展趋势 智能化 物联网 电解水 设备的精准农业系统 如数据感 知层 部署土壤 气象 作物生理 传感器 实时监测环境参数 结 合无人机多光谱成像 精准识别 病虫害与营养状况 智能决策 层 基于 AI 算法 如深度学习 数字孪生优化电解水 酸性 碱 性 次氯酸钠电解水等 的施用 策略 动态调整杀菌 灌溉和 pH 值调节方案 精准执行层 采用 智能灌溉系统与自动化喷雾设 备 结合5G 北斗定位 实现变量 施药与精准灌溉 复合化技术集成生物防 治 电解水预处理后接种益生 菌 可增强抑菌效果 结合紫外 LED等技术 提升电解水的杀菌 效率 数字农业融合前景 区 块链 记录电解水施用数据 确 保溯源与碳足迹核算 AI 大模 型 预测作物病害趋势 优化电 2025 14 23 解水防治方案 农业机器人 自 主执行电解水喷洒 降低人工成 本 产业化模式 构建 智能设 备 AI 决策 农技服务 全产业 链 推动电解水技术在设施农 业 大田作物的标准化应用 形 成可持续商业模式 5 结论与展望 电解水农业技术作为绿色 农业的重要组成 通过多年的研 究和实践验证 已形成较为完善 的技术体系 其在病害防治 土 壤改良 品质提升等方面的效果 已得到充分证实 特别是在减少 化学农药使用 保障农产品安全 方面具有不可替代的优势 5 1 技术推广的政策建议 财政补贴与税收优惠 设立 专项补贴 降低电解水设备购置 成本 对采用绿色技术的农业经 营主体给予税收减免 标准体系 完善 加快制定电解水农业应用 技术规范 推动行业标准和国家 标准落地 示范园区建设 在重 点农业产区建立电解水技术集 成示范基地 强化技术推广与培 训 产学研协同 鼓励科研机构 企业与农户合作 建立 技术研 发 试点应用 市场推广 的闭环 模式 碳交易机制衔接 将电解 水农业技术纳入农业碳减排核 算体系 探索碳汇交易模式 提 升经济可行性 5 2 对可持续发展目标的贡献 分析 环境友好 减少化学农药使 用 30 100 降低土壤和水体 污染 保护生物多样性 食品安 全 降低农产品农药残留 提高 品质 助力绿色食品认证 碳中 和 减少化学农药使用量 降低 农业碳排放 助力实现 双碳 目 标 农业增效 提升水肥利用率 降低生产成本 推动智慧农业产 业化 未来研究应重点关注以下 方向 电解水作用机制的分子生 物学研究 高效低成本电解水设 备的进一步研发 不同农业生态 区的适应性研究 农业全产业链 应用模式的创新 随着技术的不 断优化和推广力度的加大 电解 水农业技术有望成为我国农业 绿色发展的关键技术支撑 为实 现 双碳 目标和农业可持续发 展做出重要贡献 随着相关部门 政策扶持的加大 科研机构机理 研究的深化 企业设备创新的推 动 电解水农业技术必将得到广 泛应用 助力我国农业现代化转 型 参考文献 1 肖伟 杨凡 高道军 次氯酸钠 次氯 酸钾电解水在农业上的应用简介 J 长江蔬菜 2025 12 15 17 2 肖伟 张嘉雯 黄霜 等 酸性电解 水对早期番茄晚疫病防治具有良 好效果 J 长江蔬菜 2021 22 26 27 3 肖伟 翁泽华 利用电解水农业技 术体系进行草莓零化学农药施用 种植示范 J 长江蔬菜 2023 10 21 23 4 张嘉雯 肖伟 朱佩群 等 碱性电 解水对西兰花根肿病的防治效果 J 长江蔬菜 2021 24 22 23 5 樊欣荧 肖伟 溶解壳聚糖的酸性 电解水对土壤中微生物种群结构 的影响 J 长江蔬菜 2023 18 24 26 6 黄霜 肖伟 张嘉雯 等 电解水农 业技术体系中喷施碱性电解水防 治白粉虱效果研究 J 长江蔬菜 2021 18 27 28 7 田倩 肖伟 韩倩倩 等 酸性电解 水或碱性电解水对栽培土壤 pH 值的影响 J 长江蔬菜 2023 22 21 23 8 李红君 肖伟 李信 电解水配制有 机硅肥对黄瓜吸收硅的影响 J 长 江蔬菜 2018 24 19 20 9 肖伟 Perkash O M 陈珂 等 利用 电解水农业技术体系生产硅素樱 桃番茄 小白菜 J 长江蔬菜 2020 18 29 30 10 肖伟 Abdul Hakeem 竹文坤 等 利用电解水农业技术体系生产还 原性蔬菜樱桃番茄 J 长江蔬菜 2020 22 25 26 11 李信 电解水农业技术 解决 农产品农残的有效途径 J 长江蔬 菜 2018 12 33 34 12 李信 肖伟 严洁 等 雄一电解 水 肥在黄瓜生产上的应用效果 研究 J 长江蔬菜 2018 18 25 26 13 李信 肖伟 李红君 等 雄一电解 水肥在豇豆和小白菜上的应用效 果 J 长江蔬菜 2018 20 26 28 14 肖伟 陈珂 张彩君 采收期有效 利用电解水确保农产品安全 J 长 江蔬菜 2019 14 26 27 15 肖伟 Abdul Hakeem 张彩君 等 大田生产过程中施用电解水降解 农残的作用 J 长江蔬菜 2019 16 29 31 16 肖伟 Abdul Hakeem 陈珂 等 采 收后利用电解水处理农产品降低 农残的效果 J 长江蔬菜 2019 18 29 30 17 肖伟 韩倩倩 酸性电解水和碱性 电解水对西兰花重金属含量的影 响 J 长江蔬菜 2024 14 15 17 18 肖伟 Abdul Hakeem 刘李岚 等 家庭装碱性电解水除农残特性和 几种常见除农残方法效果比较 J 长江蔬菜 2020 6 36 38 19 肖伟 张彩君 碱性电解水浸泡处 理除农残特性研究 J 长江蔬菜 2020 8 27 29 20 刘李岚 邱钦勤 樊文容 等 碱性 电解水去除水果表面有机磷农残 的工艺研究 J 中国农学通报 2022 38 2 133 140 2025 14 24