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1、物理农业技术与装备前 言主流现代农业的瓶颈现代农业的主流是石油农业，主要特征是人为的集约经营，使用机械化管理，高水肥的栽培条件，包括使用化肥、农药及除草剂等。大量的物质和能量的投入，刺激了农业的发展，使农业生产力大大提高。但是环境污染严重，破坏土壤结构，加剧了能源危机；而且农田生态系统简单脆弱，对外部条件依赖太强。石油农业的实质是用高的能量输入来换取高的产品输出，而且其能源投入依赖的主要是不可更新的化石能源，这就严重加剧了能源危机，影响到农业的可持续发展。石油农业生产追求的主要目标是经济效益和社会效益，生产者的生产目的不是为了自身消费，而是为了市场销售，为了获利。同时为了满足不断增长的世界人口
2、对食物的需求，人们不尊重自然规律，不重视生态环境保护，盲目毁林开荒，毁草种田，高强度的利用农田等重用轻养方式，加剧了对自然生态环境的破坏，造成了水土流失，土壤肥力下降，土地沙化等严重后果。化肥、农药及畜禽饲料添加剂的广泛应用，不仅影响到农畜产品质量，也对生态环境造成污染，直接威胁到人畜健康。规模化种植使农作物品种基因趋向于单一化，削弱了农田生态系统中的生物多样性，使其脆弱性加大；农业成本不断增加，投入效益却不断下降；农药的不恰当施用不仅造成环境污染，而且造成害虫、杂草抗药性的增加以及造成天敌和有益生物的死亡，使病虫害变得更加复杂，更加难以控制等。石油的快速发展，解决了人类的饥饿问题，但也出现了
3、资源衰竭、生态环境恶化、自然生态平衡破坏、生物多样性下降、病虫害的抗药性增强、一些次生病虫害大面积发生、农产品的安全和质量让人担忧、人类奇异病症的突发率较高等一系列问题。人们不得不寻求一种可持续发展的生产体系，加强环境保护以拯救人类赖以生存的地球，确保人类生活质量和经济发展，于是，自上世纪90年代起，掀起以保护生态环境为目标的物理思潮。现代物理农业技术是近年我国农业科技领域引人关注的一个新的发展学科，它集成了物理、机械、电子和农艺等相关学科知识，相对于化学农业，具有节约资源、提高农产品产量、保护环境、促进农业生态良性循环的特点。它已成为我国农业工程领域一个极具发展潜力的创新层面。经过多年的发展
4、，现代物理农业已经取得了不少研究成果，在天津、大连、青岛等省市得到很好的发展，取得有目共睹的成效，受到越来越多专家学者的关注和农民的认可，同时物理农业还受到政府部门的鼓励支持，天津还把物理农业装备列入地方购机补贴政策中。目前，我国已经有几十家科研机构和企业研制开发物理农业装备。目前，物理农业装备还没有在农业生产中得到普遍应用，农民对其认识程度不够和一次性投入大是制约现代物理农业装备开发和应用的主要原因。其实，现在的装备大都可使用十年以上，平摊到每年的投入上来说并不多，装备研发机构和企业应该注重装备推广工作，通过准确科学的试验研究不仅可让农民切实了解到现代物理农业为农业生产带来的效益，而且可以为
5、下一步的装备研发提供试验数据，从而促进现代物理农业装备的开发研究。温室电除雾防病促生系统1、简介温室电除雾防病促生系统能够调节植物生长环境，显著促进植物生长并能十分有效地预防气传病害发生的空间电场环境调控系统。自然界存在的大气电场，也就是带负电荷的地球与带正电荷的电离层之间形成的空间电场是继植物生长光、水、肥三要素之后又被发现的一个新要素，目前，空间电场系列装备在温室整体空间的雾气消除与抑制、温室与大田植物气传病害的预防、部分温室植物土传病害的抑制、连阴天带来的弱光和低根温以及CO2短缺引起的生理障碍的预防、植物产品果实的增甜、增产的示范试验方面取得很好的效果。通过绝缘子挂在温室棚顶的电极线为
6、正极，植株和地面以及墙壁、棚梁等接地设施为负极，当电极线带有高电压时，空间电场就在正负极之间的空间中产生了，利用这个空间电场能够极其有效的消除温室、生态酒店的雾气、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，有电极放电产生的臭氧、氧化氮和高能带电粒子，用于预防植物气传病害、并向植物提供空气氮肥。2.用途主要用于温室蔬菜、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。还可用于大田作物的病害预防。利用建立的空间电场促进光合作用，健壮植物。利用建立的空间电场防治植物的气传病害。利用建立的空间电场净化温室空气、除雾、灭菌消毒。利用带有
7、高电压的电极线的放电作用生产空气氮肥。与二氧化碳增施配合使用能够产生产量倍增效应。缺素症预防。3.安装3.1基本要求主电源、控制器一般安装于操作间或耳房墙壁上，特殊情况可安装在温室内墙壁上，但不允许阳光直射；电极线架设高度必须大于2.3m。3.2地线的装设空间电场控制装置固定在墙上以后，应使用不锈钢丝绳将接地端子与埋入土壤0.5米的接地不锈钢管相接。3.3绝缘子的安装绝缘子包括一个带线绝缘子、数个挂线绝缘子。首先将带线绝缘子固定在距离主电源最近的棚顶钢梁或通过附件固定在立柱上，其他绝缘子一起按温室长度方向均匀布设在棚顶钢梁上或通过附件固定在立柱上。如图。3.4电极线的连接使用电极线通过这数个绝
8、缘子底端的螺丝联为一体。电极线即可形成网格状、也可为一根线。声波助长仪1、声波促进作物的原理据近20年相关的文献报道以及我们的研究成果，声波对作物和食用菌生长可产生促进与抑制两方面的作用，只有小于1400赫兹，声强在160分贝以下的声波才对作物和食用菌生长有促进作用。相关的许多基础研究表明，声波促进作物、食用菌生长的主要机理包含两个方面：声波应力钙调机理、声波应力内源乙烯调释机理。声波应力钙调机理：声波的变化如同温度变化、风、雨、大气电场等环境应力一样能够引起植物、食用菌体内以及周边栽培基质之间的钙离子的重新调整，钙离子浓度的变化是钙调蛋白调节同化产物输送、根系离子交换的外部信号，调节过程的强
9、化可导致植物根系、食用菌菌丝的活力提高，进而促进植物、食用菌菌丝的快速生长与出菇。声波应力内源乙烯调释机理：声波的机械特性导致了声波环境中植物、食用菌菇体中细胞膜会发生变薄、松散等，同时激活了与生殖生化反应相关的一系列酶的活性，其中在愈伤组织中可观测到的乙烯生成峰会在声波环境下的果实中观测到。因此，声波可用于果实的促早熟化栽培管理中。其中，声波应力钙调机理在食用菌生产中有着重大的生产指导意义，实践证明，声波的作用如同雷雨天的闪电和雷声，能够显著促进菌丝扭结为原基的转化速度，进而提高食用菌的总产量。2、声波植物生理效应研究与应用的现状自然界存在的各种环境因子无不对生存其内的生物产生作用。阳光、大
10、气电场、地磁场、土壤的自然氧化还原反应、风、雨、雪、地震、火山爆发、月球引力等物理因子一同对地球环境中的生物新陈代谢产生着调节作用，而那些我们可以听到的和不在我们听觉范围内的声音也参与其中，共同调控着地球生物的多样性和生长繁衍。早在19世纪中期，意大利农学家就阐述了声波对萝卜生长的促进和抑制影响，之后的100多年内对声波与植物、食用菌生长之间关系的研究不断深化，特别是近20年来一些科学家针对声波对植物、食用菌的生理活动促进作用和遗传表现的研究取得了多方面的突破，确定了声波对植物生长产生促进作用的两大核心因子钙离子、水势，并揭示了声波与植物自源乙烯产生之间的关系，同时摸索出一套声波促进植物、食用
11、菌生长的使用方法和配套工艺。目前，声波促进植物、食用菌生长技术已在生产和科研中得到广泛应用。3、适用范围声波助长仪主要用于植物、食用菌的生长促进和成熟度控制，而且愈是喜钙作物其生长愈是易被声波调控。4、声波促进效果排序按声波促进作物增产效果大小进行排序：根菜类果菜类叶菜类；在叶菜类声波促增产中，大叶片叶菜小叶片。按声波促果菜早熟效果大小进行排序：草莓小果番茄大果番茄。按食用菌各生育期声波促进效果大小进行排序：出菇期发菌期生长期。5配套栽培工艺声波与肥水供应、时间相配合可满足不同的生产要求。5.1缩短根菜类蔬菜的生长周期的栽培管理工艺：在常规的声波使用条件下，增加钾肥和水分的供应量。对于水萝卜、
12、白萝卜长期保持土壤含水率40%以上且富钾时，可比原生长周期缩短1/41/3，且口感甜脆。5.2果菜类蔬菜的促早熟的栽培管理工艺：在果实膨胀为商品果的75%以上时，增加声波使用次数，即每周增加3次。对于草莓，可促早熟37天。5.3果菜类、叶菜类蔬菜增产的栽培管理工艺：在正常的声波加载环境中，经常性的喷施0.3%磷酸二氢钾、12%尿素、0.20.3%硼酸可增产30%左右。5.4根菜、果菜增甜栽培管理工艺：由于声波改善了植物同化物向根输送的生化反应条件，在此条件下补充二氧化碳和增加钾肥供应量都可显著地增加块根的含糖量，进而改善萝卜等块根类蔬菜的口感，这是水果化萝卜的重要生产工艺。对于设施草莓、小果番
13、茄生产来讲，在声波环境中补充二氧化碳和增加钾肥供应量能够显著地提高果实的含糖量，这是生产优质水果、瓜果的成熟工艺。5.5菌丝与食用菌子实体生成促进：每日傍晚5：007：00开始使用声波助长仪0.5小时左右，3天后可显著增加菌丝量以及原基和子实体数量，5天后的子实体数量可增加2040%，第二潮菇产量可增产7%以上。烟气电净化二氧化碳气肥机1、工作原理与性能特点烟气电净化二氧化碳气肥机是一种能从烟气中获得纯净CO2并将其均匀地供给温室植物进行光合作用的机电一体化装备。该机通过内藏引风机将燃烧装置排烟管道中的烟气抽入机内，机内电净化腔可对诸如煤、秸杆、油、液化气等任何可燃物燃烧时产生的烟气进行电净化
14、，可有效地将烟气中的烟尘、焦油、苯并芘等有害于植物生长发育的气体基本脱除，并可将部分二氧化硫和氮氧化物脱除且将剩余二氧化硫和氮氧化物转化为植物生长所需的安全肥料和杀菌剂，同时该机能够有效分解掉烟气中含有的可引起秧苗早衰的大部分乙烯。烟气电净化二氧化碳气肥机是以静电除尘、间歇微量供施的原理开发的二氧化碳/空气氮肥一体化气肥增施机。按照二氧化碳最佳的微量间歇供施技术方法，本机设置为自动间歇工作方式，其二氧化碳增施效果较为显著。烟气电净化二氧化碳气肥机的巧妙设计保证了功能的多样性。除了净化烟气获得二氧化碳以外，它还可以电离空气产生空气氮肥，同时巧妙的设计将烟气二氧化硫转化为预防白粉病的特效药剂。2、
15、使用范围烟气电净化二氧化碳气肥机适用于占地660m2（1亩）以内的蔬菜、花卉、果树等植物温室使用，特别适用于寒冷季节有人居住的、带有操作间、耳房的温室使用或设有集中供暖的温室园区使用。主要解决冬季温室植物产品生产中的CO2亏缺以及白粉病的预防问题,最大限度地提高产量和果实含糖量。3、使用效果：（1）.增施CO2能促使蔬菜、果树、花卉花芽分化，控制开花时间。（2）.蔬菜增施CO2获得增产的显著程度依次是根菜类、果菜类、叶菜类。（3）.提高地温、保持土壤水分是提高二氧化碳增施效果的重要方法。(4).在温室内建立空间电场是提高植物二氧化碳吸收速率和同化速度的最有效措施。(5).高浓度CO2与空间电场结合具有产量倍增效应，而且果蔬口感好，特别是糖度增加显著。4、预防效果：利用烟气电净化二氧化碳气肥机净化获得的净化气体能够有效预防多种气传病害，对草莓、黄瓜、葡萄白粉病、白霉病、灰霉病、霜霉病等真菌性病害预防十分有效。烟气C2H4的危害及预防
