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为解决传统化肥依赖及环境问题，研究人员开展等离子体活化水（PAW）在番茄全生育期应用研究。通过 SDBD 装置生成 PAW 灌溉，发现其显著促进幼苗发育、开花及果实产量，生物量最高增 3.9 倍，为可持续农业提供新方向。
农业生产中，化肥过度使用导致土壤退化、水体污染等环境问题，同时传统氮肥利用率低，如何寻找环保高效的替代氮源成为农业可持续发展的关键挑战。非热等离子体（NTP）技术因在种子处理、作物生长促进等领域的潜力备受关注，但其衍生物等离子体活化水（PAW）对植物从萌发到收获全周期的影响研究尚有限。为此，韩国聚变能源研究所（KFE）等机构的研究人员开展了 PAW 在番茄栽培中的全生育期应用研究，相关成果发表于《BMC Plant Biology》，为生态农业提供了新思路。
研究主要采用表面介质阻挡放电（SDBD）装置生成 PAW，通过调节处理时间获得不同硝酸盐浓度的 PAW（如 PAW400、PAW1000），并设置 DW（去离子水）、KNO?、KCl 等对照组，系统评估 PAW 对番茄种子萌发、幼苗生长、开花结果及生物量的影响。技术方法包括等离子体物理化学特性分析（如光学发射光谱 OES、离子色谱）、植物表型及生理指标测定（如叶绿素含量、果实产量）和统计学分析。
等离子体活化水的理化特性
SDBD 装置在放电过程中产生氮离子，与水反应生成活性氮物种（RNS），包括 NO??和 NO??。随着处理时间延长，PAW 中硝酸盐浓度显著升高，PAW400 和 PAW1000 的硝酸盐浓度分别达 400 mg/L 和 1000 mg/L，电导率也随之增加，表明 PAW 富含植物可利用的氮源。
PAW 对番茄幼苗生长的促进作用
PAW 灌溉显著改善番茄幼苗表型：PAW400 和 PAW1000 处理使子叶面积分别扩大 3 倍和 4 倍，下胚轴长度增加，主根和侧根长度及数量显著提升，生物量最高达对照组的 3.6 倍。研究表明，PAW 通过提供氮源及调控植物激素（如生长素、细胞分裂素）促进根系发育和幼苗活力，且 PAW400 对侧根形成的促进效果优于 PAW1000，可能与高浓度硝酸盐对根系的抑制作用有关。
PAW 对番茄生殖阶段的影响
在生殖阶段，PAW 处理组植物株高、叶面积及叶绿素含量显著增加，开花数量较对照组翻倍，且 PAW400 处理的开花时间更集中。氮充足条件（PAW 和 KNO?）下，植物光合能力增强，为开花结果提供更多能量，表明 PAW 可有效促进番茄从营养生长向生殖生长的转变。
PAW 对果实产量及生物量的提升
收获期数据显示，PAW400 处理的果实数量达对照组的 3 倍，总果实重量和植株生物量分别增加 3 倍和 3.9 倍，效果接近 KNO?处理组。果实品质指标（如果实硬度、可溶性糖含量）在各处理组间无显著差异，表明 PAW 在提高产量的同时不影响果实质量。此外，PAW 处理延迟了植株衰老，维持了后期生长优势。
研究结论指出，PAW 作为一种可持续的氮源，可显著促进番茄全生育期生长，提高产量和生物量，其效果与传统氮肥相当，但避免了化学肥料的环境风险。PAW 中的活性氮物种不仅提供营养，还可能通过调控植物激素和信号通路发挥作用。尽管 PAW1000 在幼苗期促进地上部生长，但 PAW400 因平衡的根系发育和氮供应实现了更高的最终产量，提示需根据作物生长阶段优化 PAW 浓度。该研究为等离子体技术在农业中的实际应用奠定了基础，有望推动环保型农业投入品的开发，助力 “双减” 目标下的可持续农业发展。
