我國現代物理農業(yè)工程技術(shù)應用與研究分析
胡  偉1     劉玉樂(lè )2
（1 天津市農業(yè)機械局，天津300192；2 天津農學(xué)院，天津 300384）

摘  要：我國現代物理農業(yè)工程技術(shù)目前處于試驗示范階段。在天津、大連、青島、蘇州等地去都有應用，并在提高農作物產(chǎn)量，提升品質(zhì)，增加收入等方面取得明顯的成效。農機科技部門(mén)、大專(zhuān)院校和生產(chǎn)企業(yè)正積極投身技術(shù)與裝備的研發(fā)，部分產(chǎn)品投放市場(chǎng)應用。還應從基礎理論、實(shí)際應用和對人體、對環(huán)境影響等方面開(kāi)展研究和評估。
關(guān)鍵詞：物理 農業(yè) 工程技術(shù)

1 前言
隨著(zhù)人民生活水平和質(zhì)量的不斷提高，對食品的安全性意識不斷增強，人們對綠色、無(wú)害化農產(chǎn)品的需求和保護生態(tài)環(huán)境的意識日益增加，因此，環(huán)保型、節約型技術(shù)和設備的開(kāi)發(fā)和應用迫在眉睫，推廣和應用綠色、無(wú)害化農產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)和設備，是滿(mǎn)足人民生活、創(chuàng )建環(huán)保型、節約型和諧社會(huì )的需要。
現代物理農業(yè)是現代物理技術(shù)和農業(yè)生產(chǎn)的結合。是將電、磁、聲、光、熱、核等物理學(xué)原理及其高新技術(shù)應用在農業(yè)生產(chǎn)中，應用特定的物理技術(shù)處理農作物或農業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，可在有效減少化肥和農藥使用量的同時(shí)，達到增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病和高效的目的，同時(shí)有利于保護生態(tài)環(huán)境。這是目前對現代物理農業(yè)工程技術(shù)的一種定義，是否完備，尚待研究，但是它基本反映了現代物理農業(yè)工程技術(shù)的本質(zhì)。
“物理農業(yè)”是相對于“化學(xué)農業(yè)”的一個(gè)概念?，F代物理農業(yè)工程技術(shù)的應用，可以有效減少農藥、化肥的使用量，提高農產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性，也可提高產(chǎn)品的產(chǎn)量，對保護生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)人民身體健康，提高生活質(zhì)量都具有重要的意義。
2 我國現代物理農業(yè)工程技術(shù)的應用
現代物理農業(yè)工程技術(shù)包含的內容很多，目前我國在聲、光、電、磁和核技術(shù)應用方面都用實(shí)踐，但應用量和應用面積較大的還是植物聲波助長(cháng)促生技術(shù)、種子磁化技術(shù)、電子殺蟲(chóng)技術(shù)等幾項。
2.1 主要技術(shù)
2.1.1 植物聲波助長(cháng)技術(shù)
對植物施加特定頻率的聲波，提高植物活細胞內電子流的運動(dòng)速度，促進(jìn)各種營(yíng)養元素的吸收、傳輸和轉化，增強植物的光合作用和吸收能力，促進(jìn)早熟、提高產(chǎn)量和品質(zhì)。  
增產(chǎn)作用。聲波助長(cháng)儀能在植物生長(cháng)過(guò)程中，增強光合作用，增大植物的呼吸強度，加快莖、葉等營(yíng)養器官的生化反應過(guò)程，促進(jìn)生長(cháng)，提高營(yíng)養物質(zhì)制造量，加快果實(shí)或營(yíng)養體的形成過(guò)程，提高產(chǎn)量。能使葉類(lèi)蔬菜增產(chǎn) 30% ，黃瓜、西紅柿等果類(lèi)蔬菜和櫻桃、草莓等水果增產(chǎn) 25% 。玉米等大田作物增產(chǎn) 20% 。
品質(zhì)提高。聲波助長(cháng)儀在增強植物光合作用的同時(shí)，也增加了酶的合成，從而促進(jìn)了蛋白質(zhì)、糖等有機物質(zhì)的合成，達到提高植物品質(zhì)的效果。實(shí)驗證明，西紅柿、草莓的甜度都
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作者簡(jiǎn)介：胡偉（1963-），男，重慶江津人，高級工程師，碩士生導師，主要從事農機化管理與科技開(kāi)發(fā)。天津市南開(kāi)區科研東路8號 天津市農業(yè)機械局，300192。E-mail：h17w@163.com
劉玉樂(lè )（1972-），男，天津人，講師，碩士研究生，從事農機教學(xué)和頻譜技術(shù)利用研究。天津市西青區 天津農學(xué)院機電系，300384。E-mail：liuyle@sohu.com
有較大提高，含糖量增加 20% 以上。
促進(jìn)早熟 。聲波助長(cháng)儀幫助植物促進(jìn)呼吸作用，加強能量轉變的速度，促進(jìn)物質(zhì)吸收和運轉能力，使植物表現出旺盛的生長(cháng)速度，達到早熟的功效。玉米可早熟 7 — 10 天。
提高抗病性。聲波助長(cháng)儀對植物發(fā)出的諧振波，能促進(jìn)植物在生長(cháng)進(jìn)入旺盛期時(shí)，呼吸能力增高，從而保持細胞內較高的氧化水平，對病菌分泌的毒素有破壞作用。呼吸還能提供能量和中間產(chǎn)物，有利于植物形成某些隔離區（如木栓隔離層），阻止病斑擴大。
驅逐敏感害蟲(chóng)。當敏感害蟲(chóng)遇到聲波助長(cháng)儀產(chǎn)生的諧振波，會(huì )產(chǎn)生厭惡感或恐懼感，影響正常進(jìn)食，使其難以生存，不能繁育或者主動(dòng)離開(kāi)，從而達到驅逐敏感害蟲(chóng)的功效。實(shí)驗證明對蚜蟲(chóng)、紅蜘蛛等頑固害蟲(chóng)有十分顯著(zhù)的效果。
2.1.2 種子磁化促生技術(shù)
對種子進(jìn)行磁化處理，可激發(fā)種子內部酶的活性，提高吸收水、肥的能力，提高種子的發(fā)芽率和作物的新陳代謝，增強抗病蟲(chóng)害能力，促進(jìn)作物生長(cháng)，提高產(chǎn)量，是一項很有價(jià)值的農業(yè)增產(chǎn)技術(shù)。
試驗結果表明：糧食、蔬菜平均增產(chǎn)在１０％左右。 該機無(wú)環(huán)境污染，用磁場(chǎng)直接處理作物種子，可提高種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和幼苗素質(zhì)，使根系發(fā)達，提高吸水、肥能力，促進(jìn)作物增產(chǎn)。適用于玉米、小麥、水稻、大豆和各種蔬菜及經(jīng)濟作物。 對玉米、小麥等作物可提高發(fā)芽率 8% ，增產(chǎn)幅度為 10% 左右，蔬菜增產(chǎn)２０％以上。
2.1.3 空間電場(chǎng)防病促生技術(shù)
在溫室建立空間電場(chǎng),放出高能帶電粒子、臭氧和氮氧化物，抑制霧汽、粉塵和孢子的飛揚，隔絕氣傳病害的傳播渠道。提高植物的光合作用強度，提高抗病性、抗逆性。也可用于食用菌的栽培。  
2.1.4 電子殺蟲(chóng)技術(shù)
利用害蟲(chóng)的趨光性特點(diǎn)，誘殺害蟲(chóng)，實(shí)現物理滅殺，防治蟲(chóng)害。
2.2 應用情況
目前，現代物理農業(yè)工程技術(shù)在天津、大連、青島、蘇州等地都有不同程度的應用，總體上尚處于試驗示范階段，但已經(jīng)取得了一些階段性的應用成果。
本文上述幾項技術(shù)介紹中的數據來(lái)自大連市的應用。在天津，農機部門(mén)從1980年代就開(kāi)始利用黑光燈誘蟲(chóng)養魚(yú)，取得很好的成效。2005年以后有開(kāi)始進(jìn)行聲波助長(cháng)促生技術(shù)、空間電場(chǎng)技術(shù)的示范應用，同樣取得積極的成果。
以下為2006年天津北辰、西青等區縣實(shí)際應用情況記錄。
2.2.1 聲波助長(cháng)促生技術(shù)的應用
黃瓜：
2006年4月23日～6月23日（60天），北辰區小淀鎮趙莊村，試驗田未發(fā)現蟲(chóng)災，節約農藥100余元。畝增產(chǎn)15%。
2006年3月～6月（60天），北辰區青光鎮韓家墅村，畝增產(chǎn)13%。
西紅柿：
2006年4月～6月（38天），北辰區雙街鎮郎園村，緩秧快、秧水靈、葉色深、枝葉茂，開(kāi)花及時(shí)、集中。
2006年4月28日～6月2日（35天），北辰區雙街鎮郎園村，提前15天上市，增產(chǎn)15%。
2006年6月～8月（40天），天津農科院示范基地，畝增產(chǎn)18%。
芹菜：
2006年3月20日～4月25日（35天），北辰區大張莊鎮張五莊，芹菜矮、葉片大且多，單根對比平均差50克。提前上市20天，單個(gè)棚增產(chǎn)1300斤，單價(jià)均0.6元/斤，增效益780元。
蘿卜：
2005年9月2日～11月10日（68天），津南區咸水沽頭道溝農業(yè)經(jīng)濟園區，提前8～10天上市。
大蔥：
2005年9月2日～11月10日（68天），津南區咸水沽頭道溝農業(yè)經(jīng)濟園區，畝增效25%。
莜麥菜：
北辰區宜興埠二村，提前5天上市，增產(chǎn)21%。
2.2.2 蓄禽舍防病促聲系統對肉雞生長(cháng)影響的對比試驗
2006年1月8日～2006年2月23日（一個(gè)生長(cháng)周期45天），西青區南河鎮閻莊村肉雞場(chǎng)，死亡率減少33％；雞平均重量增加4％；料肉比減少7％。
2.2.3 種子磁化對玉米生長(cháng)影響的對比試驗
北辰區雙口鎮東堤村，出苗期：試驗田出苗快，出苗率高4%。定苗期：鮮重多0.11克，凈生根多0.9。
2.3 裝備配套方案
天津農機部門(mén)在應用現代物理農業(yè)工程技術(shù)中，還逐步摸索出一些規律性的成果，初步總結出該項技術(shù)的一些裝備與設施的配套方案。
設施作物配套方案：
（1）磁場(chǎng)種子處理+溫室防病促生系統+聲波助長(cháng)+ 防蟲(chóng)網(wǎng)
（2）磁場(chǎng)種子處理 +聲波助長(cháng) +防蟲(chóng)網(wǎng)+ CO2發(fā)生器
（3）磁場(chǎng)種子處理 + 聲波助長(cháng) + 防蟲(chóng)網(wǎng) + 溫室病害臭氧防治
露地作物配套方案：
磁場(chǎng)種子處理 + 聲波助長(cháng)+電子殺蟲(chóng)燈
綜合情況表明，采用現代物理農業(yè)工程技術(shù)，使用方便，安全可靠，無(wú)毒無(wú)污染，綠色環(huán)保，可生產(chǎn)綠色、無(wú)公害農產(chǎn)品，有效改善農產(chǎn)品品質(zhì)?？纱龠M(jìn)作物生長(cháng)發(fā)育，增強作物的抗病能力，減少病蟲(chóng)害的發(fā)生，促進(jìn)作物早熟，產(chǎn)量提高，產(chǎn)品品質(zhì)提升，并提前上市，增產(chǎn)效果顯著(zhù)，增加了農民的收入。
可提升農產(chǎn)品安全生產(chǎn)水平，促進(jìn)農業(yè)產(chǎn)業(yè)升級，提高農產(chǎn)品在國內外市場(chǎng)的競爭力，促進(jìn)農業(yè)的發(fā)展；也是實(shí)現生態(tài)農業(yè)，促進(jìn)農業(yè)可持續發(fā)展的重要生產(chǎn)模式之一。
實(shí)踐還表明，現代物理農業(yè)生產(chǎn)模式的一次性投入成本要高于傳統農業(yè)模式，但物理技術(shù)的設備使用壽命大多都在10年以上，如果按使用壽命平均一下，每年的投入成本并不高。而且物理技術(shù)具有提高產(chǎn)量、促進(jìn)早熟、改善品質(zhì)、減少化肥農藥使用量的功效，這其中的每一個(gè)方面都能夠增加收入或節約支出，尤其是物理農業(yè)是生產(chǎn)綠色農產(chǎn)品、無(wú)公害農產(chǎn)品的必要途徑。綠色、無(wú)公害的水果、蔬菜的市場(chǎng)價(jià)格是普通水果、蔬菜的兩三倍甚至更高，其經(jīng)濟效益非常顯著(zhù)。據初步估算，一個(gè)面積為1畝的溫室在生產(chǎn)過(guò)程中合理應用物理技術(shù)，比單純應用化學(xué)技術(shù)每年將至少增加收入3千元以上。
3 現代物理農業(yè)工程技術(shù)的研究
3.1 國外研究狀況
現代物理農業(yè)工程技術(shù)在美國、日本、俄羅斯等都用研究與應用。據文獻介紹，有商業(yè)價(jià)值的**早應是法國人切諾伊用聲音處理，提高了啤酒廠(chǎng)大麥的發(fā)芽率；美國的D.Carlson公司用高頻信號處理作物；日本的先拓公司用雅樂(lè )處理溫室蔬菜；法國聲學(xué)研究所和前蘇聯(lián)，有用貝多芬樂(lè )曲處理西紅柿、甜菜的增產(chǎn)報道；2000年初，日本東京大學(xué)用不同頻率處理，可延長(cháng)或縮短微生物的繁殖時(shí)間；美國的D.R.Carlson則研究了聲波和化學(xué)肥料聯(lián)合作用下植物的生長(cháng)發(fā)育問(wèn)題，并申請了數個(gè)專(zhuān)利；在國外，有學(xué)者研究了超聲波對植物細胞的影響，都得出了適當低強度超聲波不會(huì )對植物細胞造成傷害，并能促進(jìn)其生長(cháng)的結論；還有的學(xué)者則研究了噪音除草技術(shù)，一方面利用聲波刺激促進(jìn)雜草的快速生長(cháng)，從而采用人工方法除草；另一方面可采用聲波刺激抑制雜草的生長(cháng)。
3.2 國內研究狀況
在我國，大連、青島、天津等地都開(kāi)展了現代物理農業(yè)工程技術(shù)及其裝備的研究，研制出一些裝備，推向生產(chǎn)應用。
大連市農機研究所研制了聲波助長(cháng)儀、電子殺蟲(chóng)燈、空間電場(chǎng)除霧除塵設備、種子磁化器等產(chǎn)品；青島物理農業(yè)科技發(fā)展有限公司研制了聲波助長(cháng)儀；大連博事等離子體有限公司研制了等離子體種子處理機。河南省湯陰縣佳多科工貿有限公司研制了頻振式殺蟲(chóng)燈；浙江麗水市農科所、中國農業(yè)大學(xué)研制了電功能水發(fā)生裝置、智能化電場(chǎng)發(fā)生系統；東北農業(yè)大學(xué)研究了聲波促生裝備。
此外，一些大學(xué)開(kāi)展了頻譜技術(shù)對種子酶變化的研究，還有學(xué)者進(jìn)行了利用頻譜技術(shù)治療奶牛乳房炎的研究。
在天津，農機系統有關(guān)單位、農機生產(chǎn)企業(yè)及天津大學(xué)、天津農學(xué)院等單位都在從事現代物理農業(yè)工程技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)工作。其中，天津農學(xué)院開(kāi)展了頻譜技術(shù)處理種子的研究；天津市農機推廣/鑒定站研制了魚(yú)用黑光燈，誘蟲(chóng)養魚(yú)，受到養殖戶(hù)的歡迎；天津寧河溢通公司研制了種子電場(chǎng)磁化處理設備，在棉花、玉米等農作物上都有大面積的應用。
4 研究與應用的方向
總體而言，我國現代物理農業(yè)工程技術(shù)應用與裝備開(kāi)發(fā)還處在研究與示范相結合的階段?；A理論研究還不完善，應用研究還有待更科學(xué)化規范化。
同時(shí)，應看到在各方面的努力宣傳推動(dòng)下，現代物理農業(yè)工程技術(shù)已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注，有很多大專(zhuān)院校、科研院所和生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始投入研究之中，發(fā)展前景可喜。
在應用方面，目前開(kāi)發(fā)的技術(shù)裝備應用在生產(chǎn)實(shí)踐中，其效能得到初步的肯定，但還缺乏有效的監控、監測研究。技術(shù)裝備在應用中，無(wú)論是產(chǎn)品質(zhì)量和功能都有待進(jìn)一步的提高。
今后，應該加強以下方面的研究。包括，技術(shù)基礎理論（原理）研究；技術(shù)及其裝備的應用研究；技術(shù)應用對環(huán)境、人身的影響評價(jià)，建立評價(jià)體系；建立植物聲頻資源庫；研究不同植物的聲頻特點(diǎn)，使聲頻發(fā)生由“廣譜”到“專(zhuān)一”；技術(shù)應用對動(dòng)、植物的負作用評估；合理的使用操作規程研究等。
同時(shí)，有關(guān)部門(mén)應在科研與示范應用上給予資金支持，建立相應的物理農業(yè)示范基地（點(diǎn)），開(kāi)展試驗示范，給農民提供一個(gè)可學(xué)習參照的樣板，由點(diǎn)到面，逐步推廣應用。
農機部門(mén)應該抓住現代物理農業(yè)工程技術(shù)在我國逐步興起的契機，大力介入現代物理農業(yè)發(fā)展，爭取領(lǐng)先地位，通過(guò)技術(shù)開(kāi)發(fā)與應用，發(fā)展資源節約、環(huán)境友好型農業(yè)，實(shí)現農業(yè)可持續發(fā)展，為建設社會(huì )主義和諧社會(huì )做出貢獻。
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