论文摘要
目前,人口增长、土地减少、环境恶化正对传统农业构成巨大挑战,如何在有限土地资源和保护环境的前提下最大程度地提高作物产量正成为人类最重要的课题.。在现代农业中,保持和提高作物产量的途径有两种:一是通过改良土壤、使用肥料形成作物生长所需的土壤条件;另一是改良作物品种、改善作物生理生化过程,使之达到优化生长.。前者是化学农业的特征,后者是生物农业的努力方向。然而,这两方面都有不足,因为前者消耗大量能源,并造成环境恶化,后者需要大量资金投入和长期探索.。针对这些不足,近十几年来出现了以光、电、磁为三大支柱的物理农业的新概念,这个概念的基本思路是通过调节环境中的光、电、磁等物理因子来改变和控制作物生长。由于这些物理的方法可以实现人为调控作物生长,不会对环境造成污染,生态意义明显,且不需要大量资金投入和能源消耗,特别适用于设施农业和作物的工厂化生产,因而具有广阔的应用前景。在物理农业中,有关光和磁场对作物的影响已有一些研究,目前已经开发成功了利用增光材料制备的光助营养素和利用稀土、工矿废渣等材料制备的各种磁性复合肥料。这些物理新技术的应用已获得了良好的增产效果。相对而言,异常环境电场对作物的影响尚不明确,还没有能够带来实用价值的相关农业新技术产生。因此,有必要系统和深入地开展异常环境电场对作物的影响研究。大豆是我国大面积种植的农作物之一,具有丰富的营养价值,是工农业生产的重要原料,与我们的日常生活息息相关,因此改善大豆品质、提高大豆产量具有重要的现实意义。根据已有理论,高压静电场对生物体的生长确有刺激作用,并且促进种子萌发的作用已得到很多实验的证实,但采用芒刺电场的极少,同时对几种芒刺电场的生物效应进行综合比较的报导至今未见。另外,大多数实验都是在水介质参与萌发过程中进行的,本实验选取两种农作物种子进行研究。首先在前人已验证正高压电场对水介质参与的大豆种子的萌发有促进作用的这一前提下,将吉豆一号干种子在多个场强条件下进行处理,并将处理后的干种子分时段进行萌发,试图找出这其中的规律并分析静电场促进种子萌发和提高种子活力的机理;其次,利用正高压芒刺电场的多个场强对水浴萌芽中的黄瓜种子进行处理,通过对不同场强的正高压芒刺电场对黄瓜种子萌发的宏观指标和生化指标的影响分析,找到规律,确定黄瓜种子萌发的最佳促进电压值。实验结果显示:1.高压芒刺电场对吉豆一号干种子处理后的萌芽过程具有短时抑制作用,特别是电场处理后间隔0 h和24 h萌芽的4 kV电场处理组的发芽势、发芽指数和活力指数都有大幅度降低。此外,间隔0 h和24 h萌芽的所有电场处理组与对照组相比发芽势、发芽指数和活力指数都有降低。2.高压芒刺电场处理后的吉豆一号干种子在间隔72 h后萌芽的所有各组与对照组相比发芽势、发芽指数和活力指数都有明显升高,显示出电场效应对大豆萌芽的促进作用,特别是2 kV和4 kV各组提高幅度特别显著。正场2 kV和4 kV发芽势分别提高了8.3%和18.5%,发芽指数分别提高了6.5%和12.89%,活力指数分别提高了21.16%和31%;负场2 kV和4 kV发芽势分别提高了15.6%和11.93%,发芽指数都提高了4.6%,活力指数分别提高了13.67%和18.99%;交变场2 kV和4 kV发芽势分别提高了33.94%和26.61%,发芽指数分别提高了15.65%和11.06%,活力指数提高了44.87%和25.54%。而且正场与交变场的促进作用比负场的效果更明显。3.高压芒刺电场处理后的吉豆一号干种子在间隔120 h后萌芽的所有各组与对照组相比发芽势、发芽指数和活力指数等各方面宏观指数差异不大,体现出电场效应在种子当中消退的现象,基本上与对照组持平。4.正高压芒刺电场对水域中黄瓜萌芽过程的影响是具有明显的促进作用,电场作用下,黄瓜发芽率、发芽指数、活力指数均有显著提高。特别电压为3 kV时,电场使发芽率、发芽指数和活力指数分别提高27.9%、27.89 %和46.84 %。生化检测发现,电压为3 kV时淀粉酶活性显著提高,较对照组提高了508.09 %。而电场对淀粉酶的作用为随电场的增加先促进后抑制。因此,无论干种子还是湿种子,经过适当强度的高压电场短时处理均能明显影响种子的生理生化过程,影响种子萌发,并且处理吸胀种子比处理干种子效果更为显著。
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