空间电场在设施农业生产中的应用

摘要：介绍空间电场的建立方式及其在温室除雾防病促生系统中的主要用途，探讨温室空间电场防病促生系统在提高作物品质、改善棚内湿度、防治各种病害方面的作用机理，并结合实例，分析该技术的应用效果及推广前景。

关键词：空间电场；设施农业；防病；促生；湿度

中图分类号：S121 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）07-0066-02

1 空间电场的建立

空间电场以通过绝缘子挂在温室棚顶的电极线为正极，植株、地面以及墙壁、棚梁等接地设施为负极，当电极线带有高电压时，在正负极之间的空间产生一个静电场，能够有效的消除温室的雾气、空气微生物等微颗粒，彻底消除动植物养育封闭环境的闷湿感，建立空气清新的生长环境。在这个空间电场环境中，电极放电产生臭氧、氧化氮和高能带电粒子，用于预防植物气传病害、土传病害及病毒病，并向植物提供空气氮肥。

2 空间电场在温室电除雾防病促生系统中的应用

温室电除雾防病促生系统是利用空间电场实现寒冷季节作物无公害生产的保障设备，主要用于温室蔬菜、花卉、果树、中草药等病虫害的防治以及植物生长速度的调控。其作用效果为：空气病菌除去率40%～99%；CO2吸收提速率>5%；雾气消除率>97%；氮气氮肥转化率20%。

空间电场的主要用途为：1） 建立能够促进植物光合作用、提高根系活力、提高生长速度的空间电场；2） 产生防治温室植物病害的空间电场、臭氧、空气氮肥和带电粒子；3） 同时补充空间电场与二氧化碳，快速促进作物生长，提高果实品质和产量；4） 实现温室及标准园蔬菜无毒优质生产。

3 温室空间电场防病促生系统的作用及机理

在温室上空的空间电极组件与地面之间建立起自动循环、间歇工作的空间电场。空间电极组件中的电极丝或放电球放出高能带电粒子、臭氧和氮氧化物，在土壤与植株生活体系中形成微弱的直流电流，防治土传、气传病害的发生，并持续提高植物的光合作用强度，从而获得显著的增产效果。

3.1 促进作物生长发育，提高作物品质

3.1.1 促进植物光合作用 在空间电场作用下，植物对CO2的吸收加速并使光补偿点降低，即在弱光环境中仍有较强的光合强度。高浓度CO2与空间电场结合，具有产量倍增效应，即空间电场能显著提高植物的光合强度，促进同化产物的运输和植物组织器官的生长与发育。

3.1.2 促进农作物品质优化 设置特定变化的空间电场，能对植物的吸收、同化物的运输及多种生理活动进行调控。空间电场调控植物生长是通过Ca2+和HCO3-离子进行的。利用植物输送Ca2+和HCO3-离子的空间电场可控性，增加果实的含糖量以及提高果实的贮运硬度指标。在同步增补CO2条件下，高浓度的CO2与空间电场相结合，能够显著提高果实甜度，是设施农业中生产温室高甜度樱桃、葡萄、小果蕃茄、水果化萝卜的关键技术。

3.1.3 促进氮气肥料化 空间电场带有4万～5万V直流高压的电极线，会对空气产生电离作用，并使空气中的大量氮气转化为氮氧化物。氮氧化物与水汽结合，形成空气氮肥，即植物叶面氮肥，故空间电场对植物生长具有显著的促进作用。

3.2 调节空气湿度，臭氧防病

3.2.1 调节空间湿度 对气传病害影响最大的是设施内的湿度条件。有的气传病害在多湿多雾条件下发生，有的气传病害在干燥条件下发生，但常见气传病害多属于前者。湿度条件对病害的发生影响很大，喜湿的蕃茄疫病、黄瓜细菌性角斑病及霜霉病等，在相对湿度96%以上时容易侵染发病，但白粉病会在湿度降到50%～80%时发生。因此，控制湿度、雾气和空气病原微生物是预防气传病害的基础。空间电场的自动循环间歇工作，能够抑制雾汽的升腾和粉尘的飞扬，使温室保持清亮状态，隔绝气传病害的气流传播渠道。

3.2.2 杀死病源微生物 空间电场中的雾汽、粉尘会产生荷电，并在电场力的作用下做定向脱除运动，迅速吸附于地面、植株及温室内结构表面。同时，附着在雾汽、粉尘上的大部分病原微生物也会在高能带电粒子的作用下被杀死、灭活。塑料薄膜处新产生的雾气以及成熟真菌向空气中发射的孢子，因受空间电场和空间电极线产生的高能带电粒子作用而不能扩散传播。与此同时，各种依靠空气传播的病害源的毒害作用均会逐渐降低，直至被控制在安全限以下。

3.2.3 产生臭氧 系统中的臭氧是通过建立空间电场的电极线和烟气电净化腔中的净化电极对空气放电产生的，有极强的氧化能力，对空间电极线周围和植株尖端处的空气微生物具有非常强的杀灭作用，其灭菌过程属于生物化学氧化反应。系统在温室内产生的0.03～0.08 mL/L的臭氧用于植物病害预防是十分有效的。

3.3 协同CO2控制技术，防治土传病害

对土传病害发生影响最大的是降低地力的连作和较低的地温，番茄的枯萎病、褐色根腐病以及茄子黄萎病等都是在这种土壤条件下发生的。对于传统的防治方法来讲，土传病害与地上部病害不同，发病后很少有有效的治疗方法。但采用空间电场与CO2控制技术，可以有效地防治土传病害，其机理包括以下4个过程：1） 空间电极和土壤之间建立的直流高压空间电场和变化空间电场产生的土壤电流，可使土壤中的非游离态矿物质营养游离化，进而提高土壤肥力，使作物健壮生长，增强对病原菌的抵抗力。同时，空间电场在土壤中产生的微电流能够分解部分有机酸，进而降低根系分泌物的毒害作用。2） 变化的空间电场可以调控植物细胞中的Ca2+浓度，进而调节植株对土壤肥料的吸收能力和激活植株的其它生理机能，增强对病原菌的抵抗力。3） 空间电场变化产生的土壤电流可杀死土壤中的一些病原菌。4） 空间电场能够促进植物吸收CO2以及碳水化合物向根区转运，显著提高根系活力。

3.4 防治病毒性病害，增强植物抗病力

空间电场有效防治病毒性病害的机理与下列因素有关：1） 直流空间电场电离空气产生的臭氧、高能带电粒子，能够杀死或灭活植株和土壤表面以及空气中的病毒。2） 空间电场能够有效地减少病害对植株造成的伤害，阻断病毒侵染植株的渠道。3） 空间电场环境中，植物对CO2的强烈吸收以及土壤养分有效性的提高，能够增强植物的抗病力。

4 温室电除雾防病促生系统的推广

2012年，在鞍山市千山区汤岗子镇解家堡村建立物理农业试验点，种植番茄和黄瓜，棚内安置DFC系列温室电除雾防病促生系统。试验结果证明：温室（333.5m2）以前的番茄产量为3 750 kg，黄瓜产量为

3 500 kg，运用物理农业技术后，番茄和黄瓜的产量增长了15%，果实成熟期提前了7～10 d。若番茄与黄瓜按0.40元/kg出售，每年可增加收入1 800元左右。

2013年购置5套3DFC-450型温室电除雾防病促生系统，以鞍羊线设施农业产业带为平台，建立5个示范、推广点，主要用于温室蔬菜生产，以提升产业带的科技含量。此技术推广应用的当年，蔬菜的产量和效益得到了显著提升，促使广大农民接受应用此物理农业新兴技术。

参考文献

[1] 赵宏钧，张皓臻.物理农业技术的应用与发展[J].农业装备技术，2005（5）：28-30.

[2] 张丽华，杨建.物理农业的现状及其发展前景[J].吉林农业科学，2003（3）：50-54.

[3] 郭光照，马慧，秦勇，等.空间电场对日光温室番茄生长发育及产量的影响[J].北方园艺，2013（23）：60-62.

推荐访问:电场 农业生产 设施 空间