射手小平免费技术网盘:静电场处理种子和植株的效应

   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。
1.2  静电场的设计
    根据不同植物种子对电场敏感程度的差异可以设计不同类型和强度的静电场。处理植物种子的静电场有均匀场与非均匀场、正电场与负电场等类别。前面提到的由电晕线与金属板组成极板所产生的就是一种非均匀电场。非均匀电场由于电晕线的电晕放电作用还会产生臭氧，这种强氧化剂对植物种子有消毒杀菌作用。如果由两块平行金属板组成电极所产生的就是一种均匀电场(忽略边缘效应)。均匀电场的特点在于计算简单，设计方便，另外还可以根据处理种子的需要，按负极接地或正极接地设计为正电场或负电场。
    实际电场的设计都是将市电220v的电压升高、整流，使其电压升到40—400kv ，输出电流则在2—20ma,再通过高压电缆、保护电阻等加到电晕线或金属板上。电晕线与金属板或平行金属板之间的距离是可调的，通过它们之间距离的调整．以控制电场的强弱。
   在进行批量种子处理时，最好能设计、制作一个自动静电种子处理机，图2提供的是广西师范大学张振球教授设计的水稻种于处理台示意图.
1.3机理分析
l.3.1  提高了种子的活化能和酶的活性  经静电场“照射”的种子，获得了电场的能量、使种子内形成高能量激发分子。并位种子内的水分离解，基本营养物质迅速溶解；另一方面作为电介质的植物种子受到电场作用的极化，蛋白质长链结构被破坏，发生分散、凝聚，有利于胚芽的吸收和利用，经静电场处理后的种子，其淀粉酶、过氧化物酶、脱氢酶的活力有显著提高。主要是通过影响酶蛋白的分子结构、提供能量和影响生物膜的结构和功能状态来影响酶的活性。淀粉酶活性的提高表示糖酵解效率增强；脱氧酶活性提高反映了呼吸强度的增强，可产生更多供生命活动所需的能量；过氧化物酶则与抗病力、消除自由基密切相关，表征发育程度。种子活化能及酶的活性的提高都意味着生物体内新陈代谢能力的增强、活力提高，这正是人们所需要的。
1．3、2  减少了种子有机物的流失
  经静电场处理后的种子，其浸泡液有机物大分子的含量显著降低。生物体内细胞膜不完善、损伤或变性都可导致膜透性增大，矿质离子外渗增加．电导率增大。静电场处理种子可通过电荷及能量作用使膜分子构相、排列方式与状态发生变化，有的膜相变提前，有利于膜功能恢复和膜损伤部分的修复，从而减少有机物大分子的流失。
1．3．3  消毒杀菌作用  在高压静电场中，  电晕放电会产生高浓度的臭氧，而臭氧是强氧化剂，其杀菌速度比氯快15—30倍。因此、种子经静电场处理后，其表皮所带细菌、病毒都被臭氧有效杀灭．这就减少了病害的发生。
1．4  注意事项
   1)场向效应：静电场对植物种子的影响与电场强度的方向有关系。正电场可以促进植物根系的生长，负电场对水稻种子脱氢酶活性的影响优于正电场，而负电场处理几种玉米种子提高活力的作用不及正电场。场向效应表明外加电场的作用与植物体内荷电物质的性质有关。
    2)临界效应：静电场对植物种子的影响与电场强度有关系，随着电场强度大小的变化可能表现为隐性作用、促进作用、抑制作用乃至致死作用，这种现象称之为临界效应，从隐性作用到促进作用，有一个临界场强，称为阈值。从促进作用到抑制作用．有另一个临界场强，是第二个阈值；两个阈值之间的范围正是我们寻求的静电场正效应作用区域。试验表明．对—般蔬菜种子处理的电场强度阈值范围为100—400 kV／m。
    3)时间效应：在临界场强范围内．静电场对某种植物种子的影响都有一个最佳作用时间，如对番茄、青椒等蔬菜种子的处理时间为；5-10min．对水稻种子为5—15min。    4)消退效应：植物种子经适宜静电场处理后，性质优化，效果显著，但随着时间推移．影响会逐渐减弱乃至消失。因此．经静电场处理后的种子一般需在3d内播种，否则效果会变差。
    此外，植物种子在静电场中处理时宜单层铺放在电极上，以使作用均匀而充分。
2  静电场对植株生长的影响
   2.1植物的生长发育是自然静电场与磁场、引力场及阳光、空气、水分等诸多环境因素共同作用的结果．缺一不可.而外加静电场对植物生长的影响也有一定的规律，试验结果的总趋势是：在低电场强度电场作用下无明显作用．随着电场强度的增大呈现一定的促进作用，当电场强度继续增强时，则会产生抑制、变异乃至致死作用。而且对不同的植物以及同一种植物的不同生长期，静电场起促进作用电场强度的阈值是不同的。
    处理植株静电场的设计一般是在试验区地面上空架设金属线材的电晕线，电晕线的高度一般在0．5—2．0m之间，视植株高度而定，但要注意与植株最高处保持一定距离，以不烧坏植株顶部枝叶。由直流高压发生器供给电晕线10—40kv的电压，从而在电晕线与地面之间形成一个外加静电场，每天供电几小时，植株就生长在变化的静电场中。试验方式有露天与大棚两种情况，电场有正负分。
2．2  机理分析
2．2．1  结构影响  由于外加静电场在确定方向上的作用(由上向下或由下向上)．使植物体内的结构变为更加有序．如酶在细胞中、细胞中淀粉的排列、叶绿体类囊体片层垛叠状态等都更加有序，有利于矿物质、营养的贯通吸收，从而增强活力，促进植物生长2．2．2  能量影响  在外加静电场中处于生长期的植物，在一定条件下，能够接收并利用一部分电场能量，加速生理生化反应速度．促进植物体内细胞的生长与分化。所以在外加适宜静电场时．发现植物体内APT含量明显上升，2．2．3  电力影响
  在自然条件下，大气电场与磁场、重力场的相互作用和影响以及空气、土壤的湿度、温度等环境因子的变化，都会造成生长期的植株顶部与根部、根部与土壤之间的瞬时电位差，并以此来驱动植株体内可溶性离子的运动，在外加静电场的作用下，将以静电感应力的形式加速这种运动，形成更大的生物体电流，促进离子及营养的运动吸收，从而促进植株的生长。内蒙古农机研究所等单位对小麦苗施加适宜静电场的实验表明：静电感应力驱动离子移动的结果促进了小麦植株对硼离子的吸收，而硼具有显著促进开花结果的功能．并被试验结果充分证实。
2.3．4  消毒杀菌  由于高压静电电晕放电所产生的臭氧，对植株同样有一定消毒杀菌作用，所以也就起到了壮体和防止病虫害的作用。
3 结论
    1)由于静电场处理植物种子比较方便，且效果明显，因此可认为是今后植物静电效应发展的主要方向。
    2)静电场对植株生长的影响是肯定的，但起促进作用的是正电场还是负电场，或者对不同植物有不同极性电场需要进一步的试验研究。
    3)对植株生长有促进作用的适宜静电场，主要包括静电场强度大小，每天供电施加电场时间长短以及供电方式选择等；而且随植株不同生长期要加以调整变化，不能一成不变．这都需要通过长期大量试验探索，才能掌握其规律.