劉繼宏

（齊齊哈爾市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程當中，利用化學(xué)農(nóng)業(yè)技術(shù)實現(xiàn)了作物產(chǎn)量的提升，但是，化學(xué)技術(shù)應(yīng)用隨之產(chǎn)生的環(huán)境問題也不容忽視。物理農(nóng)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)主要特征是將電學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，借助物理技術(shù)完成種子處理、環(huán)境優(yōu)化、病害防治多方面工作，生態(tài)環(huán)保效果優(yōu)越。特別是在種子選后的處理方面，可以利用太陽能、激光、靜電、聲波多種技術(shù)，改善種子性能，提高其萌發(fā)能力，為作物的生長發(fā)芽提供有力的技術(shù)支撐。

1 物理農(nóng)業(yè)概述

物理農(nóng)業(yè)屬于依托現(xiàn)代化物理技術(shù)的農(nóng)業(yè)技術(shù)類型，將物理學(xué)領(lǐng)域光、電、磁、聲等諸多技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，改善作物的生產(chǎn)條件，在少量利用化肥、農(nóng)藥等前提之下，提高作物的抗病性，有助于作物增產(chǎn)，為生態(tài)環(huán)保、農(nóng)業(yè)發(fā)展提供支持。物理農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域相對寬廣，可以作為種子選后的主要處理技術(shù)，改善種子的增長性能，還可以應(yīng)用于土壤消毒、微生物殺滅等操作，改善植物生長環(huán)境，或者用于溫室氣體凈化，預(yù)防病蟲害，還能通過聲波技術(shù)，輔助作物生長，在室內(nèi)增加二氧化碳氣體濃度，輔助植物光合作用，利用電子殺蟲技術(shù)，控制生產(chǎn)成本，體現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綠色和生態(tài)特點。由此可見，物理農(nóng)業(yè)的應(yīng)用不但能夠減輕農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程當中對于農(nóng)藥和化肥等生產(chǎn)材料的用量，改善污染越來越嚴重的環(huán)境問題，營造良好的農(nóng)田生態(tài)，緩解資源壓力，還能為農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供支撐。除此之外，在綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展過程當中，生產(chǎn)無公害農(nóng)產(chǎn)品必然要重視環(huán)境保護，合理減少化肥、農(nóng)藥使用量，通過物理農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，能夠改善種植環(huán)境，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向生態(tài)、綠色方向發(fā)展[1]。

2 種子選后處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 種子選后處理概述

種子選后處理是先對種子進行加工，之后清洗處理的系列流程。在加工階段主要包括如下幾步操作：第一，種子干燥；第二，種子預(yù)加工；第三，種子清選；第四，種子分級；第五，種子選后處理；第六，種子計量包裝；第七，種子貯存。在種子篩選以后對其進行處理主要目的是提高其發(fā)芽能力，加速種子的生長發(fā)育，預(yù)防后期病蟲害發(fā)生。在清洗、選擇和加工工序之后，還需要采取非純機械方式進行處理，主要包括物理處理、化學(xué)處理以及生物處理。除此之外，播種之前還可以采取對應(yīng)處理措施。在種子加工和篩選之后，采取播前處理措施不但有助于種子品質(zhì)的改善，而且對于其產(chǎn)量的提高也有重要影響。處理技術(shù)的運用能夠激發(fā)與種子萌發(fā)相關(guān)的生理過程，利用特殊技術(shù)刺激種子的生理活動，使種子產(chǎn)生較強的萌發(fā)能力，提高其活性。

2.2 種子選后處理方法

在種子播種之前，通常會使用傳統(tǒng)的播種方法，具體包括包衣處理、化學(xué)脫絨、藥劑處理、拌種處理多種措施。選擇上述方法完成種子處理，能夠預(yù)防農(nóng)作物出現(xiàn)病蟲害，有助于作物高產(chǎn)。但是以上處理措施的運用還存在各類弊端。比如：使用化學(xué)方式處理種子容易導(dǎo)致藥害，甚至對土壤環(huán)境造成破壞。部分藥劑用于防治病蟲害，但是不能與植物生長調(diào)節(jié)劑和根瘤菌進行共同使用。除此之外，應(yīng)用化學(xué)方式處理種子難以將其對于環(huán)境的適應(yīng)性提高，如抗寒能力、抗病能力等。在技術(shù)快速發(fā)展過程當中，物理技術(shù)在種子處理領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注，該技術(shù)可以將種子適應(yīng)環(huán)境能力不斷提高[2]。

2.3 種子選后處理特點

20世紀80年代，已經(jīng)有相關(guān)人員針對植株處理方面的技術(shù)展開研究，物理技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，大部分研究逐漸從傳統(tǒng)植株處理轉(zhuǎn)移到種子處理方面。應(yīng)用物理技術(shù)屬現(xiàn)代生物工程范疇，主要是借助物理方法將種子特性改善，最終實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)目標。在物理技術(shù)應(yīng)用以后，種子出苗速度更快，可以快速達到齊苗和壯苗狀態(tài)，植株的葉片厚度也有所增加，還能有效提高種子的抗病性，提高其對自然環(huán)境適應(yīng)能力。與此同時，種子經(jīng)過處理之后，能夠在少量化肥和農(nóng)藥使用之下，將土壤內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)具體含量降低，不斷改善環(huán)境質(zhì)量。除此之外，種子處理之后，產(chǎn)品的品質(zhì)更高，能夠賦予農(nóng)產(chǎn)品更高的經(jīng)濟價值。

3 物理農(nóng)業(yè)技術(shù)在種子選后處理中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用激光處理

因為激光屬于電磁波，本身密度高，而且能量巨大，無論是方向性，還是單色性都相對較好。在種子選后的處理工作當中，選擇低劑量激光對種子進行播前照射，可向種子細胞內(nèi)攝入適量光子，將細胞生物功能不斷增加，還能將種子的休眠期打破，促進種子提前發(fā)育，將其新陳代謝功能不斷提升，種子發(fā)芽、出苗率也不斷提高。與此同時，適當運用激光處理，能夠增加幼苗中的葉綠素，使植物光合作用不斷增強，將其成熟期有效縮短，進而提升其抗病性，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)目標。當前，激光處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程當中已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用。研究人員已經(jīng)研究出激光器，專門用于種子處理，每小時處理種子質(zhì)量可以達到3.5 t。通過激光器處理以后，作物每公頃可以增產(chǎn)300 kg左右。除此之外，運用激光對甜瓜種子進行處理，其成熟期能夠提前15 d，甜瓜中的維生素C、糖分等含量也有明顯提升[3]。

3.2 應(yīng)用太陽能照射

借助收集器能夠收集太陽能，將陽光富集，對于種子進行照射，屬于高效的種子處理技術(shù)之一。蘇聯(lián)研究人員最初利用該技術(shù)對種子采取處理，選擇北極地區(qū)的陽光對種子進行照射，其發(fā)芽率、發(fā)育進程都有明顯提高，且種子單位產(chǎn)量提升速度也較為明顯。推廣技術(shù)應(yīng)用階段，利用太陽能對棉花、胡蘿卜、水稻以及馬鈴薯等種子進行處理。水稻種子經(jīng)過太陽能處理以后，發(fā)芽率提高15%，棉花種子經(jīng)太陽能處理之后，發(fā)芽率能夠提高25%；經(jīng)過太陽能照射以后，馬鈴薯的塊莖當中淀粉含量有明顯增加。另外，小麥種子氨基酸含量提升明顯，甜菜的根莖含糖量也有所提升。除此之外，經(jīng)過處理以后，各類作物抗病蟲害、抗寒等能力不斷增強，貯存期限能夠不斷延長。

3.3 應(yīng)用聲波處理

研究表明，應(yīng)用聲波對種子進行處理，可以利用聲波產(chǎn)生的能量刺激種子細胞，使其快速成長。有學(xué)者借助超聲波對于豌豆種子進行處理，處理之后，豌豆產(chǎn)量能夠提高3倍。和豌豆莢相似，還可利用聲波技術(shù)對小麥、甜菜以及馬鈴薯的種子進行處理。結(jié)果表明，處理以后的種子無論是生長發(fā)育，還是對自然災(zāi)害的抵抗能力都有明顯提升，作物增產(chǎn)效果顯著。我國研究人員通過試驗發(fā)現(xiàn)，對冬小麥采取超聲波處理，增產(chǎn)效果顯著。

3.4 應(yīng)用靜電處理

研究表明，大部分農(nóng)作物的種子內(nèi)部含水量在10%～15%之間，這類種子具備電解質(zhì)性質(zhì)。所以，當將此類種子放置在靜電場內(nèi)，種子就能被極化，種子的能荷水平不斷提高，活力也有所增強。運用靜電對于種子進行處理，主要作用有如下幾方面：第一，將種子活化能有效提高，可促進種子內(nèi)部ATP合成，加速其新陳代謝，將種子發(fā)芽率有效提高；第二，受到靜電處理的種子內(nèi)部各類酶的活性有所增強，比如，淀粉酶、過氧化氫酶、脫氫酶等，促使種子產(chǎn)生生理與生化反應(yīng)，作物對于氮、磷、鉀等養(yǎng)分的吸收能力也有所增強；第三，種子在靜電處理過程當中會產(chǎn)生強烈電暈放電，從而產(chǎn)生高濃度臭氧，還會產(chǎn)生二氧化氮、一氧化氮等氣體，以上物質(zhì)能夠和水發(fā)生反應(yīng)，生成硝酸、亞硝酸，對于種子外殼造成腐蝕，加速種子的萌發(fā)。與此同時，產(chǎn)生的臭氧還具備消毒作用，能夠殺掉種子外表存在的細菌，控制作物黑穗病發(fā)生[4]。

比如，利用該技術(shù)處理玉米種子，玉米出苗時間提前1 d，種子的活力指數(shù)能夠提高13.7%，處理后的小麥種子，種子活率指數(shù)可提高18.7%。使用該技術(shù)對于高粱種子進行處理，植株高度能夠提高25%，植株葉片數(shù)量能夠增加18%，植株的莖稈粗細程度可以提高18%，作物增產(chǎn)量在10%～20%之間。該處理技術(shù)還可用作番茄、黃瓜、水稻和大豆的處理，效果優(yōu)越。由于植物種子不同，因此對于電場產(chǎn)生的敏感度也各有不同，需要從靜電場強度、電場類型以及處理時間多方面，分析靜電處理技術(shù)應(yīng)用對種子產(chǎn)生的影響。除此之外，由于種子介電常數(shù)、極化特征以及電導(dǎo)率等電學(xué)差異的存在，可能導(dǎo)致種子在靜電場之內(nèi)出現(xiàn)不同的運動軌跡，也可以此作為標準，對種子進行選擇，將其中的雜質(zhì)和破碎種子去除，利用靜電技術(shù)完成種子篩選，讓種子的純度不斷提高[5]。

3.5 應(yīng)用磁化處理

磁化技術(shù)屬于近年來發(fā)展的新型技術(shù)，可應(yīng)用此技術(shù)對種子進行處理，將其內(nèi)部酶活性激發(fā)，將種子素質(zhì)改善，該技術(shù)的運用可以處理玉米、小麥、白菜、花生等作物。在磁化技術(shù)運用階段，通常會使用不同類型磁場，包括勻強類型磁場、電子順磁類型磁場、非均勻類型磁場、脈沖磁場等。通常而言，糧食作物可利用0.1～0.2 T磁場進行處理，對種子發(fā)芽率提升十分有利，還能增強芽勢，有助于作物增產(chǎn)。對蔬菜類作物，種子處理可以使用2 000～4 000 Gs的磁場。通過磁化處理之后播種，種子發(fā)芽能力不斷提高，幼苗能夠茁壯成長，種子對水肥的吸收能力更強，同時光合作用也有所增強。植物根系發(fā)達，葉片顏色深，莖稈粗壯，抗逆性不斷增強，生育期縮短，不但籽粒飽滿，而且成熟度較高。試驗表明，利用磁化技術(shù)對玉米種子進行處理，播種以后產(chǎn)量提升在12%左右；對大豆種子進行處理，增產(chǎn)約10%；對高粱種子進行處理，增產(chǎn)率在9%左右；對水稻種子進行處理，增長率接近20%。我國在磁化技術(shù)應(yīng)用方面和發(fā)達國家對比還有一定差距，主要表現(xiàn)在種子處理以后穩(wěn)定性不足，處理效果可能不理想，處理時間、處理后失效時間達不到要求。如果種子顆粒較大，需要連續(xù)進行3次處理，如果種子數(shù)量較小，需要處理2次，種子磁化以后需要快速播種，放置時間在24 h以上可能導(dǎo)致處理失效。

3.6 應(yīng)用生物頻譜處理

所謂生物頻譜就是對人體產(chǎn)生的電磁輻射進行模擬，從而設(shè)計出具備特定電磁波的波譜，波長在1 μm到10 mm之間。該技術(shù)首次提出以后主要應(yīng)用于人體醫(yī)療領(lǐng)域。通過研究人體細胞、動物細胞以后發(fā)現(xiàn)，生物頻譜的生理功能相對較多。植物種子受到生物頻譜的照射，同樣可以產(chǎn)生不同物理效應(yīng)，常見的包括溫?zé)嵝?yīng)、微波場離子、紅外吸收、電介偶極等效應(yīng)，提供動力支撐種子機體活動，還可活化能量缺乏的種子病態(tài)機能，將其質(zhì)量改善。生物頻譜這類處理技術(shù)可應(yīng)用于水稻、大豆和小麥等種子處理工作當中[6]。

4 結(jié)束語

綜上分析，物理農(nóng)業(yè)在實踐應(yīng)用過程中不但具有綠色環(huán)保的特點，而且還能有效改善作物品種的生長特性，因此受到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＜业母叨汝P(guān)注。我國已經(jīng)開始將該技術(shù)在種子選后處理中應(yīng)用，取得了顯著成就。未來，相關(guān)人員對于物理農(nóng)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)的研究還需要擴展至裝備研發(fā)領(lǐng)域，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝備能夠達到可視化發(fā)展。種子選后的加工處理，磁化技術(shù)的應(yīng)用為重點，但是由于配套裝備研制進程滯后，加上物理計量、處理時間方面技術(shù)有待完善，導(dǎo)致技術(shù)推廣應(yīng)用受到影響。所以，需要加強物理技術(shù)在該領(lǐng)域中的應(yīng)用，提高處理效果的穩(wěn)定性，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，促進現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展。