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物理农业技术的应用现状及发展趋势

时间:2022-03-04 09:45:54 浏览次数:

物理农业是近年来发展起来的新兴农业技术领域,是赖于现代物理技术基础上的实用农业技术的总称。物理农业是以电学、磁学、声学、光学、热力学等普通物理学与环境、生物等学科相交叉形成的新学科、新理论,以电、磁、声、光、热等物理方法为主要特征,以保障绿色无公害植物、畜禽、水产品安全、高效、优质生产为目标的农业产业。[1]

一、物理农业的产生背景

20世纪,以化肥和农药为代表的化学农业极大地提高了农作物的产量,在解决粮食和饥饿问题上对人类社会做出了巨大的贡献,堪称农业发展史上的伟大革命。但随着化肥和农药使用量的不断增加,已经逐渐显现出它的不足与危害,地力衰退,环境污染,农产品品质下降、药残高,甚至危害人体健康等问题日益严重,已经影响到农业的可持续发展。

许多有识之士已经深刻认识到这一点,并积极探索新的发展方向。物理农业被公认为是新世纪农业发展的大趋势。21世纪,物理农业将在农业生产中大显身手、大放光彩,创造新的奇迹。

二、物理农业的特点和优势

相对于化学农业,物理农业具有以下特点:⑴无毒无污染,对土壤无不良影响,对生态环境没有危害,绿色环保。⑵农产品的农药残留低,是生产绿色、有机、无公害农产品的有效技术手段。⑶能改善农产品品质,促进作物早熟并提前上市,增产效果明显,经济效益高。⑷肥、药源几乎不受自然天气影响,无流失,效率高。⑸使用安全可靠,对工作人员的身体健康无任何危害。

由此可见,物理农业可以避免化学农业带来的多种弊端,优势明显。既有利于保护生态环境,又能生产出高质量的农产品,既提高了农产品的经济价值,又有利于人体健康,所以发展物理农业的经济效益、社会效益和生态效益都是相当可观的。

三、物理农业技术的发展现状

现代物理农业技术在美国、日本、俄罗斯等都有研究与应用。据文献介绍,有商业价值的最早应是法国人切诺伊用声音处理,提高了啤酒厂大麦的发芽率;法国声学研究所和前苏联,有用贝多芬乐曲处理西红柿、甜菜的增产报道;2000年初,日本东京大学用不同频率处理,可延长或缩短微生物的繁殖时间;美国的D.R.Carlson则研究了声波和化学肥料联合作用下植物的生长发育问题,并申请了数个专利;在国外,有学者研究了超声波对植物细胞的影响,都得出了适当低强度超声波不会对植物细胞造成伤害,并能促进其生长的结论;还有的学者则研究了噪音除草技术,一方面利用声波刺激促进杂草的快速生长,从而采用人工方法除草;另一方面可采用声波刺激抑制杂草的生长。[2]在我国,70、80年代开始了磁生物学研究,磁化种子、磁水灌溉处理、磁化肥等技术相继产生。90年代中期,开始了电场生物效应的研究,电场处理种子、电场防病促生长、电场/CO2同补处理、土壤电处理等技术的应用,使农产品的产量质量得以大大提高,防病防疫效果相当显著。本世纪初,声波助长技术迅速兴起,让农作物可以每天听着“音乐”茁壮成长。

大连市推广了空间电场调控动植物生长及疫病预防技术、土壤连作障碍电处理技术、烟气电净化CO2增施技术、温室病害臭氧防治技术、声波助长技术、种子磁化技术、电子杀虫技术等多项物理农业技术。这些技术也是目前应用较多的物理农业技术,在农业生产中应用收到了理想的效果,众多用户从中受益,也为促进我国物理农业的发展做出了积极的贡献。

1.空间电场调控动植物生长及疫病预防技术

此项技术对温室气传病害预防率大于90%,农产品产量可提高20%以上,果实含糖量提高1~3个百分点,与高浓度CO2结合,具有产量倍增效应。可显著净化畜禽舍内空气,杀灭病原微生物,粉尘净化率可达75%~99%,空气脱菌率65%~94%,对突发性群发性动物疫病有很好的预防效果,与等离子体除臭灭菌技术同时应用,可显著去除舍内的腥臭气味。可显著减少食用菌房空气杂菌在接种过程中的落菌污染,标准接种室杂菌污染率小于0.3%,出菇房空气真菌孢子数除去率74%,产量可提高25%以上。

2.土壤连作障碍电处理技术

可有效解决连作障碍这一世界性难题,避免作物连作减产、品质下降、土传病害猖獗等问题。适用于农田土传病害、根结线虫、韭蛆等微小害虫、根系有害分泌物、土壤物理性缺素症等连作障碍的克服处理及土壤改良等。对土传病害防治率可达90%以上,根结线虫防治率达93%以上。

3.烟气电净化CO2增施技术

该项技术能从烟气中获得纯净的CO2均匀地供给温室植物,为植物进行光合作用提供充足的CO2,使作物获得旺盛的生长势头。与空间电场配合使用具有产量倍增效应,作物增产幅度可达50%以上,果蔬口感好,特别是糖度显著提高。

4.温室病害臭氧防治技术

通过对空气进行高压放电而使空气臭氧化,产生一定量的臭氧和氮氧化物,并均匀扩散到温室内。利用臭氧的强氧化性杀灭温室内的病原微生物,预防气传病害效率大于70%。氮氧化物可作为氮肥的一种存在形式,促进作物生长。

5.声波助长技术

此项技术通过给植物播放他们喜欢听的“音乐”,提高植物体内物质的运动速度和幅度,增强生理活性、加快细胞分裂、生成更多的碳水化合物,提高营养物质的吸收、传输和转化能力。可促进植物快速生长,作物早熟一周左右,含糖量提高2~4个百分点,增产20%以上。

6.种子磁化处理技术

在作物播种前应用种子磁化技术对种子进行处理,可使种子在短时间内保持微磁性,吸附土壤中的铁、锌、镁等植物生长所必需的微量元素,为植株的生长和丰产奠定基础。种子经磁化后,发芽率高,幼苗、植株长势旺盛,玉米、水稻、小麦等作物籽粒饱满,粮食作物和蔬菜产量普遍提高10%以上。

7.电子杀虫技术

利用害虫的趋光性原理,采用特殊光谱的光源引诱害虫,使其触碰到光源外围的高压电网引起放电,将害虫击杀。可诱杀果树害虫、蔬菜害虫、粮食害虫、森林害虫等多种害虫,果园每年可少打农药3~5次,大幅度降低农药使用量,优质果率提高20%左右,同时也减轻了农药对生态环境(下转第81页)的污染,利于保护环境。

四、物理农业技术应用前景及发展趋势

食品安全与贸易壁垒,对我多农产品的生产提出了很高的要求。中國农产品出口形势十分严峻,有150多种农残项目为检测对象所以无药残绿色农产品生产技术的需求迫在眉睫。很多国家建立了畜产品生产企业注册制度和苛刻的检验措施,药残问题的严重导致国内畜牧产品的出口形势不容乐观。农产品品质下降,口感差,糖度低等问题亟待解决。应用物理农业技术,以上问题都将迎刃而解,提升我国农畜产品在国际市场上的竞争力,促进我国创汇型农业的发展。

物理农业在我国还处于起步阶段,对相关技术的研究深度和研究广度还远远不够,未来的发展还有很长的路要走。一些技术由于其作用的复杂性和广泛性, 作用的微观机理还不是完全清楚, 还有待于大量的进一步深入细致的探索和研究,来推动物理农业健康快速地发展,才能让物理农业真正发挥出高效无害生态环保的优势。

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