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静电农业是什么意思?
[ 2008-8-3 12:51:00 | By: luowrbznso ]
 

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静电农业是什么意思?

1 静电处理种子

1.1 静电选种

不同种质种子,内含化学成分不同,种子的电学特性 ( 如电导率、介电常数、膜电容及极化特性等 ) 均有差异,因而种子在静电场中的运动轨迹不同。据此原理达到分选不同活力、含水量的种子,除去破碎种子、杂质的目的,可明显提高种子纯度。康敏等人的试验表明,静电选种的发芽率、发芽势以及最终产量均有较大提高。当然,由于静电分选是按生物体的电学特性进行分选的,对与种子电学特性基本相同的混杂物分选效果较差;物料中的尘土吸附在电极板上,影响静电效应。因而可用静电选种和其它分选方法相结合,以促进农业生产。

1.2 静电种子处理

静电场作用有利于种子体内 ATP 合成,促进酶的活化和生长。静电场产生的电位差引起细胞内外物质扩散,提高扩散通量,有利于种子吸水吸肥,提早萌发和生长;高压静电场空气击穿产生 NO 、 NO2 和臭氧,与水反应生成亚硝酸和硝酸,腐蚀种子外壳,促进种子萌发,同时臭氧的杀菌能力使种于很少发生黑穗头病。

国内研究表明:静电处理甜菜种子,使种子的发芽势和发芽率提高,块根产量增加 7.14%~10.97% ,含糖率提高 0.24 ° ~0. 36 °。静电处理还可以用于水稻、大豆、青椒、黄瓜、玉米、番茄种子等,应用效果良好。另外,那日等人用经电场处理 过的水浸泡作物种子,其吸水性和发芽势均明显高于未经过处理的种于。然而,不同植物种子对电场敏感程度不同,所以要从静电场类型和强度、静电处理时间等方面研究静电处理不同种子的影响。总之,静电场静电生物效应有待进一步研究。

1.3 静电促进作物生长

静电场作用于作物,激活了作物体内的生物能,触发了各种酶类的活化,以改善同外界的物质交换来促进生长;另外,静电场产生电晕放电,可促进植物的光合作用,使植物生长快、开花早、花期长,从而实现高产,详细机理还有待于探讨。余登苑等人对小青菜和番茄用每天加 7h 、 10kV 静电场和无静电场进行对照试验,结果表明:静电处理的小青菜 (11 天后 ) 和番茄 (22 天后 ) 的出苗率分别增加了 33.4% 和 30% ,苗高分别增加 31.4% 和 29.8% ,产量分别增加 18.3% 和 91.9% 。苗建勋对黄瓜、芹菜、番茄进行试验,结果表明:静电正离子辐射对作物的生长确有促进作用,增产幅度在 20% 左右,并有可能防治病虫害。

2 静电喷雾施药

利用静电喷雾技术防治农作物病虫害,是现代植保施药的一项新技术。该技术应用高压静电使雾滴充电,带电的雾滴在静电场作用下,快速、均匀飞向并吸附在作物上,减少了雾滴漂移,提高了农药在作物茎叶正反面、隐蔽部位的沉积率,增加了药物与病虫害接触的机会,减少了药液损失,降低了对环境的污染。

人们研究了静电场作用下的液体雾化机理和雾滴沉积形式,但整个数学模型的建立还需进一步探讨。目前,静电喷雾施药技术主要还处于试验阶段。江苏理工大学成功研制了用于草原大面积灭蝗的微量静电喷洒灭蝗车;杨宝芳等人将静电发生器和喷头组装成静电喷雾机,来进行小麦蚜虫等的防治,农药利用率可达 90% 以上,比一般常规施药节省农药 25%~50% 以上;喷头是静电雾化的关键, Moon 等人开发的容性静电喷雾喷头,在喷头锥体外安装一个环状感应电极,并加以脉冲电压,试验表明,荷电效果较好。

总之,静电喷药技术是我国施药器械发展的主导方向之一,发展前景十分广阔。应继续加强对静电喷雾技术的研究,推出实用产品,并结合弥雾机、喷杆喷雾机和航空喷雾系统等,以提高施药效率、减少对环境的污染。

3 、静电用于农产品和食品加工

3.1 保鲜

果蔬采收后仍然保持呼吸作用,但养分逐渐被分解,随着贮存时间的延长,会失水、萎蔫、产生霉斑,最终失去食用价值。因此,果蔬保鲜关键要抑制呼吸强度、抑制水分丧失、防止细菌感染、延缓熟化。果蔬保鲜的方法有冷藏、气调、减压、化学药剂保鲜等,将静电技术应用于果蔬等保鲜具有良好的效果和应用前景。

3.1.1 表面静电涂敷

20 世纪 60 年代,国外开始推广应用表面静电涂敷技术。表面静电涂敷依靠高压电形成的静电场,使带有电荷的涂料微粒在电场力的作用下,沉积在果蔬、食品表面以形成均匀涂膜。过去,喷涂主要是借助于喷枪,采用加压的方法使涂料微粒化而涂敷在被涂物表面,结果是涂料易分散到被涂物外,涂料和能源消耗大,污染环境,而且加工质量不易控制。表面静电涂敷能够提高产品质量、节省涂料、降低能耗,易于实现对生产工艺的自动控制,同时减少环境污染。

目前,国外已将表面静电涂敷技术用于果蔬、食品表面涂敷杀菌剂,进行防腐保鲜。我国这方面的研究和应用较少。吉林农业大学等有关部门对果蔬表面静电涂敷保鲜剂做了一定研究,对黄瓜、番茄的试验结果表明,表面静电涂敷保鲜效果显著。另外,该技术还可以用于点心食品表面涂敷调味品、甜料、增香剂和复合维生素等。总之,静电涂敷技术在食品加工中具有广阔的前景,应深入静电涂敷技术的研究与应用,满足人们的消费需求。

3.1.2 高压静电场保鲜

高压静电场促使果蔬中的电生物效应失衡和酶活性降低,抑制新陈代谢,延长贮存时间。另外,高压静电场电离空气产生一定量的臭氧、负离子和紫外线。空气负离子对农产品新陈代谢有抑制作用,可降低生物内部酶的活性。臭氧和紫外线杀灭果蔬表皮及贮藏空间的细菌和霉菌,减少农产品的霉烂。臭氧还可以分解果蔬自行产生的催熟剂乙烯,达到延缓果蔬成熟衰老的目的。

张全国等人利用高压静电处理进行番茄保鲜的试验,结果表明:贮藏保鲜时间得到有效延长,电场强度为 150kV / m ,处理时间为 45min 时,可使自然条件下番茄的呼吸高峰推迟 4 天出现,还可以有效地保持番茄较高的抗压强度和较低的失重率。王颉等人利用高压静电场处理桃,研究表明:桃的呼吸强度、果实细胞膜渗透性得到抑制,成熟衰老延缓,果肉硬度显著提高,处理成本较低。另外,高压静电场还可以用于豌豆荚、黄瓜、苹果、香蕉、红薯、谷物等的保鲜。高压静电场保鲜具有良好的发展前景,但目前仍处于试验阶段,如何使之实用化是今后努力的方向。

3.2 干燥

物料干燥方法通常有对流干燥法、传导干燥法、辐射干燥法、介电干燥法。各种干燥法的共性是物料必须升温,有时温升还很高,对热敏性物料不利。例如,目前脱水蔬菜普遍采用热风干燥的方法,物料温度可达 80 ° ~90 ℃,维生素损失高,糖分损失增加,色素变化量大,芳香物质逸失速率增快。我国内蒙古大学首创静电干燥技术,利用高电压电晕电场对物料进行脱水干燥。研究人员对辣椒、胡萝卜片、马铃薯片等进行有无静电干燥的比较试验,结果表明:电晕电场中试样的失水速率、平均脱水率显著提高,干燥质量明显高于加热干燥。与传统加热干燥的传热传质不同,静电干燥技术是以电场能传质的,没有传热过程。干燥过程中物料不升温、干燥均匀、生成一定量的臭氧还可杀灭细菌。另外,静电电源的制造成本的下降使静电干燥设备造价低,干燥运行在高电压小电流的条件下,能耗低、运行费用少。总之,静电干燥技术特别适合于蔬菜、食品加工、土特产品加工、中药材加工、农作物种子干燥等,积极推广,使静电干燥技术走向工业化。

4 结论

综上所述,静电技术可以对作物种子进行分选和处理,促进作物生长;对作物进行静电喷雾,可以提高农药利用率和病虫害防治效果,减少环境污染;对农产品进行加工,满足人们生产、生活的需要。除此之外,静电技术在农业上的应用还有:静电喷粉用于植物人工授粉,提高花粉附着密度和授粉效果,提高坐果率和结实率;静电喷雾用于田间除草剂的施用,显著提高喷射雾滴水平沉积量的均匀性。总之,静电技术在农业生产中有着广阔的应用前景,应积极地加以研究,从而提高农业生产水平,满足人们生活需要。

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