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静电场处理种子原理

    静电场是植物生长发育必不可少的环境因素之一。有人试验用接地的金属网将生长期的植物罩起来, 将自然静电场屏蔽,结果导致植物的光合作用受滞,新陈代谢作用显著降低,生长变慢,抗病抗逆能力下降。早在20世纪70年代, 我国就开始有人利用人为高压静电场处理农作物种子,并取得了提高产量,增强作物抗严寒、抗病虫害等性能的良好效果。 植物静电效应的试验研究并取得一定成果的主要有静电场处理植物种子和植株两个方面。
静电场处理植物种子
1.1  基本原理
    具有生命的植物种子在播种前处于休眠状态,用人工静电场处理休眠状态植物种子的原理如图l所示。 该电场是由电晕线与金属板组成正负两极而产生的,在极板之间的空间形成一定强度的电场,并有离子雾产生。 将植物种子平放在金属极板上,经过—定时间的“照射”处理,即可起到极化提高种子活力的作用。

我国科学家近年采用电介质受力模型分析经高压静电场预处理的作物种子,其内部产生的显质力和场致伸缩应力可导致种子膜相和有关酶活性的改变.根据生物学理论,研究了种子活力的提高与静电场引起种子膜相改变及功能恢复和有关酶活性被激活的相关性机理,结论可以解释相关的实验结果.

我国科学家近年利用静电场处理人参种子对人参出苗率、幼苗长势及产量的影响。实验结果表明:正高压静电场使人参出苗率提高,幼苗长势加快,产量增加;场强为2kV/cm,处理时间为5~10min的效果最佳。而负和正、负间隔处理的高压静电场对其有明显抑制作用。

   我国技术人员也研究了静电“等离子体种子处理技术”,取得了可喜的试验示范效果。秋后测产结果:全省玉米平均增产幅度在6-12%,大豆平均增产8-14%,水稻平均增产10-15%,瓜菜增产更加明显达10-25%。
   通过几年的试验示范结果证明,等离子体种子处理技术对农作物的生长和粮食增产具有较强的促进作用,作物从种子萌发到成熟结果整个生育周期都具有较强的生长优势。种子的发芽势、发芽率提高、作物根系发达、苗期提前、长势旺盛、抗旱抗病能力增强、在作物生长不同阶段都表现出对作物生长有利的积极反映,农民将该技术称为神奇技术。中央电视台第7频道已于2005年秋季拍摄了一部关于该技术专题科教片。
  

   电场种子处理机的原理就是通过模拟大自然的电场效应,激化种子内部活力,使多种酶的活性得到提高,从而催动种子的发育。 自然界的电场基本分为两大类,即交流电场(也称交变电场、脉动电场等)和直流电场。其中直流电场又有针状电场、平行电场、辐射电场和高压静电场等。电场种子处理机主要是在直流高压状态下工作、而高压静电场相对其它电场较强,这就是有人将电场种子处理机又叫静电场种子处理机的缘故。电场种子处理机就是模拟了这些电场的作用。小的时候发现高压线下面的草长的又高又密、颜色还深;高压线下边的玉米穗又大又粗、颗粒饱满且没有秃尖现象。长大了学习物理知识知道了这是电场的作用。为了实现这一目的、把所有可耕地上全铺上高压线这是根本不可能的。如果发明一种设备、让它产生铺设高压线意义的电场作用、或比这种强度再提高供若干倍,农作物就可以在这种物理的作用下获得了增产。电场种子处理机就是由这种发现转变到今天的发明。 种子本身是一种物质。没有播种前的种子内部的正负电荷处于杂乱无序的状态,属于惰性物质。当种子播种到地里之后,在大自然电场的缓慢作用下,使种子内部正负电荷逐渐顺序排列,产生一种生长的趋势,在外部条件的作用下开始萌发、生长。而电场种子处理机就是使播种前的种子在比自然界电场强若干电场力的作用下、使种子内部正负电荷迅速顺序排列,从而产生一种跃跃欲试的生长态势。处理过的种子比在大自然电场缓慢作用下的没有处理的种子可以实现早出苗、出全苗、出匀苗、出壮苗。壮苗是增产的基础,苗差一色收成差一成,这是几百年来农民悟出的一个简单的道理。 电场种子处理机电路图的原理是:把送入的市电(220V或380V)通过变压器首先变成23~24V的交流电;再通过桥式硅整流把交流电变成直流电;在电容、电阻和三端可调稳压器的作用下,对更加平滑、更加纯净和更加稳定的低压电源调整后进行振荡升压;再通过数次倍压及半波整流;最后形成了调试的直流高压(最高可达50千伏)。 电场种子处理机是现代物理农业工程技术的又一新产品。它是物理学与生物学两个边缘学科交叉的产物。它以一种或多种物理量处理播种前的种子,来改变并促进种子及植株的一系列生物化学效应和生物效应,从而促进农作物的优质高产。近年来我们听到的太空育种使农作物获得惊人的增产、就是一种典型的物理农业。但它成本高的使人可望而不可及。所以,它只能做为一种尖端的科研项目,而不能被广大农民所推广;另外,太空培育的种子基因发生了变化,而欧盟及很多国家对转基因农作物是拒之门外的,这也不利于广大农民的推广和应用。

2、电场种子处理机的作用 用电场种子处理机所产生的适宜的电场强度和处理时间处理各类作物的种子,有提高吸水速率、吸水量、发芽势和发芽率的作用,从而争得壮苗和单株显著增长的优势。处理过的种子,可以增强在发芽期、出苗期、幼苗期耐寒、抗干旱、抗盐碱和抗病虫害的能力。种子内部的活力被激化,主要表现在多种酶(如淀粉酶、过氧化物酶及其同工酶等)和活性得到提高,长成的幼苗和植株吸收氮、磷、钾和微量元素锌、铁的能力大大增强。由于壮苗还表现在叶片宽大肥厚,必然增强光合作用,使叶绿素的含量提高。由于高压直流电所产生大量的臭氧,对种子有很强的消毒杀菌作用,可有效地防止种子的酶变。 电场处理种子的另一个重要作用是:在提高农作物产量的同时,还能提高果实的品质。碳水化合物的测定表明,脂肪酸、糖类、维生素、无水物质、淀粉、蛋白质及总氨基酸含量均高于对照的作物,即实现高产优质。 国家级种子遗传专家、南开大学的周之杭教授,以专家组组长的身份在该项目的鉴定会上对种子通过电场处理后、抗逆性大大增强的现象也大加赞尝。并提出:现在我们搞基因裂变都是采用钴元素,成本高且危险。如果把这个原理移植到基因裂变方面、电场处理种子的技术就太了不起了! 电场种子处理机做为现代物理农业工程技术的产品、相对于化学农业增产的方法,可以实现对土壤、对水、对空气和人的零污染,不会形成公害。在实现单位面积增产、满足人类社会对吃穿需求的条件下,给子孙后代留下一片净土。这正是国家政府、专家和广大农民所追求的作用和目的。

 

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