曹陽+何建華

摘要：磁處理技術(shù)是一種農(nóng)業(yè)物理技術(shù)，其影響到農(nóng)作物種子萌發(fā)、生育期、產(chǎn)量、抗逆性能等。該文對(duì)農(nóng)作物磁場(chǎng)處理中的有關(guān)磁場(chǎng)類型的專利申請(qǐng)進(jìn)行了分析，可以劃分為恒定磁場(chǎng)、變化磁場(chǎng)。其中變化磁場(chǎng)主要涉及交變磁場(chǎng)、脈沖磁場(chǎng)、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)等，對(duì)其技術(shù)方向和技術(shù)手段的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行了梳理。

關(guān)鍵詞：農(nóng)作物；磁處理；磁場(chǎng)類型

磁處理技術(shù)是近年來不斷發(fā)展起來的農(nóng)業(yè)物理技術(shù)，其具有損傷小、操作簡(jiǎn)便、快速有效等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于誘變育種、促進(jìn)增產(chǎn)等研究。例如，利用磁場(chǎng)處理種子改善種子發(fā)芽生長(zhǎng)情況，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。利用磁場(chǎng)處理栽培基質(zhì)改變基質(zhì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。另外水經(jīng)過磁化后，利用磁化水浸種、育苗可以促進(jìn)種子萌發(fā)，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)、發(fā)育，還可以提高植物的抗逆性能。

而磁場(chǎng)對(duì)農(nóng)作物的影響涉及到許多微觀過程和理化反應(yīng)，其作用機(jī)理還不完全清楚，但是實(shí)踐已經(jīng)肯定了其在農(nóng)作物上的應(yīng)用效果。本文就磁場(chǎng)類型相關(guān)的國(guó)內(nèi)外相關(guān)專利技術(shù)進(jìn)行梳理，應(yīng)用磁場(chǎng)處理農(nóng)作物，根據(jù)磁場(chǎng)的類型不同，可以劃分為恒定磁場(chǎng)、變化磁場(chǎng)。其中變化磁場(chǎng)主要涉及交變磁場(chǎng)、脈沖磁場(chǎng)、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)等。

一、恒定磁場(chǎng)

恒定磁場(chǎng)是一種最簡(jiǎn)單的磁場(chǎng)施加方式，最常見的是利用永磁特產(chǎn)生磁場(chǎng)。例如，專利申請(qǐng)（公開號(hào)為CA1003642A）中，在管狀部件的中心軸上設(shè)置永磁鐵，永磁鐵與管壁之間處于磁場(chǎng)輻射中，當(dāng)種子從該狹窄通道中穿過時(shí)，將會(huì)受到磁場(chǎng)輻射，并且通道設(shè)置成收縮狀，確保較高的處理速度；專利申請(qǐng)（公開號(hào)為FR2579412A1）中在花盆的底部設(shè)置永磁體，以環(huán)狀布置于排水孔周圍，從而影響內(nèi)部植物的生長(zhǎng)。

除了利用永磁特產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，利用恒定電流亦可以產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，專利申請(qǐng)（公開號(hào)為JP8-9810A）中在集成電路螺形線圈中通入直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)，用于植物的組培，使組織培養(yǎng)均一化并提高生長(zhǎng)速率。

隨著磁處理技術(shù)的發(fā)展，恒定磁場(chǎng)不再以單一的磁鐵形式出現(xiàn)，而是與其他材料復(fù)合，根據(jù)需要制成特定形狀。例如，專利申請(qǐng)（公開號(hào)為JP9-187169A）中采用特定形式排列的磁化圖形，N極與S極交替排列作用于植物上，并且設(shè)置單個(gè)磁極的寬度，其主要是將天然橡膠與鋇鐵氧體以及硬脂酸成型后，利用磁化裝置磁化后得到。該永磁體結(jié)構(gòu)活化植物生長(zhǎng)，提高切花質(zhì)量，改善水果質(zhì)量以及嫁接后的生根率。

恒磁場(chǎng)一般由磁鐵產(chǎn)生，容易發(fā)生腐蝕，針對(duì)此問題，提出了一些防腐蝕的專利申請(qǐng)。例如專利申請(qǐng)（公開號(hào)為JP10-136788A）中，磁鐵外面包覆丙烯酸樹脂防銹埋在植物根部附近；專利申請(qǐng)（JP11-215919A）中，在該花盆的內(nèi)壁設(shè)有布置磁性線圈的槽，在磁性線圈的外部包覆熱塑性樹脂。

此外，為了減少磁能損耗，也提出了設(shè)置屏蔽網(wǎng)的專利申請(qǐng)（公告號(hào)為CN2504891Y），其在植物生長(zhǎng)盆底部設(shè)置永磁板，在盆壁裝磁場(chǎng)屏蔽網(wǎng)，在刺激植物生長(zhǎng)的同時(shí)，又能減少磁能損耗。

二、變化磁場(chǎng)

1、變化電磁場(chǎng)

變化電磁場(chǎng)應(yīng)用較多的是脈沖磁場(chǎng)，專利申請(qǐng)（公開號(hào)為GB1419429A）中，介紹了利用電磁輻射在出苗前后的處理控制雜草的方法，電磁能來自于磁控管，預(yù)熱后，與高頻供給耦合，頻率在300 MHz-200 GHz，電磁波可以是連續(xù)的、脈沖的或者調(diào)制的，采用該方法處理，雜草可以有效控制，而且對(duì)新種的植物無損害。

1984年以后，使用脈沖磁場(chǎng)施加于農(nóng)作物的研究越來越多，例如采用交變的脈沖磁場(chǎng)作用于植物（公開號(hào)為GB2145317A），同時(shí)控制脈沖間隔，脈沖寬度以及磁場(chǎng)幅度；將脈沖磁場(chǎng)與其他能量結(jié)合也是發(fā)展的一個(gè)重要方向，例如，專利申請(qǐng)（公開號(hào)為RU2090053C1）中，采用給定順序的調(diào)制脈沖用于栽培植物，脈沖的幅值超過受體的敏感度但并不造成損害，同時(shí)脈沖的周期短于前置脈沖激發(fā)狀態(tài)的弛豫周期。

在脈沖磁場(chǎng)作用植物方面，ORCHARDSNURSERIESSELECTIONTECHNINST是重要申請(qǐng)人。2001年6月，專利申請(qǐng)（RU2203528C2）中，丁香播種前先將種子在靜磁場(chǎng)中處理，然后暴露于脈沖磁場(chǎng)中，可以顯著縮短出苗時(shí)間，同時(shí)提高砧木產(chǎn)量；同年8月，專利申請(qǐng)（RU2204235C2）中，將嫁接后的植物根部置于預(yù)先采用恒磁場(chǎng)處理后的基質(zhì)中，然后暴露于脈沖磁場(chǎng)下以提高嫁接苗的產(chǎn)量；2002年，專利申請(qǐng)（公開號(hào)為RU2222933C2）中，采用多階段的單向脈沖磁感應(yīng)處理作物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)植物頂端的取向與磁感應(yīng)方向相反；2003年，專利申請(qǐng)（RU2253222C1）中，為了提高脈沖磁場(chǎng)的處理效率，采用相互垂直取向的脈沖磁場(chǎng)，并且結(jié)合紅外線和不同波長(zhǎng)的光輻射；2004年，專利申請(qǐng)（RU2268579C1）中，提出了同時(shí)在植物不同的四個(gè)部位提供不同頻率的脈沖磁場(chǎng)輻射提高處理效率；2005年，專利申請(qǐng)（公開號(hào)為RU2300187C1）中，對(duì)于植物施加預(yù)先設(shè)定的單向、多向的脈沖磁場(chǎng)，同時(shí)額外在植物的基底部同步施加垂直的超聲振動(dòng)，顯著提高植物的毛細(xì)滲透力；2006年，專利申請(qǐng)（公開號(hào)為RU2317700C1）中，介紹了一種植物活化裝置，在介電板8的兩側(cè)，具有雙螺旋纏繞的線圈9-11，其中線圈9、10位于同側(cè)，線圈11位于另一側(cè)，在線圈中通上脈沖電流，從而產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，并且介電板可以旋轉(zhuǎn)，該裝置可以有效改善農(nóng)作物的產(chǎn)量。

比較而言，國(guó)內(nèi)在脈沖磁場(chǎng)的利用方面也有一定研究，但是局限于采用簡(jiǎn)單的脈沖磁場(chǎng)處理農(nóng)作物，例如，利用脈沖電磁場(chǎng)調(diào)控大花蕙蘭花期（公開號(hào)為CN102217500A），利用電磁脈沖輔助扦插育苗（公開號(hào)為CN103299839A）。

除了脈沖磁場(chǎng)，交變磁場(chǎng)也是一種常規(guī)利用的電磁場(chǎng)，例如專利申請(qǐng)（公開號(hào)為SU1665952A1）中利用高頻電流通入線圈中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)刺激植物生長(zhǎng)。而將交變磁場(chǎng)與其他類型磁場(chǎng)、能量共同作用，亦是研究的重要方向。在專利申請(qǐng)（公開號(hào)為RU2004266C1）中，將交變磁場(chǎng)，調(diào)制后的電磁輻射以及恒磁場(chǎng)聯(lián)合作用于植物以修正植物生長(zhǎng)的病理情況；在專利申請(qǐng)（公開號(hào)為RU2048058C1）中，在相互垂直的面上，分別作用交變磁場(chǎng)和恒磁場(chǎng)；在專利申請(qǐng)（公開號(hào)為JP2004-350597A）中，將弱交變磁場(chǎng)與聲波共同作用于植物，提高生長(zhǎng)速率；在專利申請(qǐng)（公開號(hào)為JP2014-14297A）中，將交變磁場(chǎng)與直流磁場(chǎng)以一定的角度作用于植物以加速其生長(zhǎng)。

2、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

早在1994年提交的專利申請(qǐng)（JP8-172916A）中，介紹了一種簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，將磁鐵置于可旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)的部件上，通過部件的運(yùn)動(dòng)獲得旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使得農(nóng)作物受到均勻磁場(chǎng)輻射。

2002年，專利申請(qǐng)（公告號(hào)為CN2579160Y）提出了一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，基座的腔體中裝有主動(dòng)永久磁鐵，主動(dòng)永久磁鐵通過轉(zhuǎn)軸上的電機(jī)傳動(dòng)輪與電機(jī)連接，電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)瓶?jī)?nèi)從動(dòng)永久磁鐵棒旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)永久磁鐵棒攪動(dòng)導(dǎo)流罩中的營(yíng)養(yǎng)液，引起罩內(nèi)外的營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)，從而使花卉的生長(zhǎng)發(fā)育得到改善。

2012年，專利申請(qǐng)（公開號(hào)為JP2014068647A）中介紹了一種由永磁鐵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，幾對(duì)永磁鐵布置于旋轉(zhuǎn)盤上，在高速旋轉(zhuǎn)下，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)作用農(nóng)作物，可以提高生長(zhǎng)速率，改善作物品質(zhì)。

2014年，專利申請(qǐng)（CN204244786U）中，介紹了一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)儀，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)儀采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)精確地控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)頻率，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)儀工作穩(wěn)定可靠、磁場(chǎng)頻率精度高、操作簡(jiǎn)便，可廣泛用于研究旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的生物效應(yīng)測(cè)量和相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

3、梯度磁場(chǎng)

1973年，提出梯度磁場(chǎng)控制植物的形態(tài)（公開號(hào)為ZA7302035A），植物置于平臺(tái)上，通過應(yīng)用預(yù)先設(shè)定的梯度磁場(chǎng)作用于植物的局部區(qū)域，根據(jù)所需的形態(tài)響應(yīng)而設(shè)置磁場(chǎng)和作用區(qū)域，導(dǎo)致植物形態(tài)突變，從而獲得產(chǎn)量、生長(zhǎng)速率、尺寸、形狀等方面的變化。之后，相關(guān)的專利申請(qǐng)較少。

三、結(jié)語

本文就磁場(chǎng)類型相關(guān)的國(guó)內(nèi)外相關(guān)專利技術(shù)進(jìn)行了梳理，詳細(xì)介紹了各種磁場(chǎng)類型的發(fā)展趨勢(shì)，以供廣大工作者參考。