现代物理农业工程技术.

现代物理农业工程技术

随着人民生活水平和质量的不断提高，对食品的安全性意识不断增强，人们对绿色、无害化蔬菜的需求和保护生态环境的意识日益增加。推广和应用绿色、无害化农产品的生产技术和设备，是满足人民生活、创建环保型、节约型和谐社会的迫切需要。当前，我国农业正处于一个由传统的化学农业向生态农业过渡的时期，实现这一转型的主要途径有两条，即生物工程和物理农业。而物理农业就是尖端技术之一，相对于二十世纪的化学农业来说，新世纪将是物理农业的世纪。化学农业是以化肥和农药的应用为主要特征，它极大地提高了农作物的产量，在解决粮食和饥饿问题上对人类社会做出了巨大的贡献，并将继续发挥重大作用。然而，由于长期过量的使用化肥和农药，造成地力衰退，环境污染，农作物品质下降，甚至危害人体健康，严重影响到农业的可持续发展。而物理农业比化学农业具有显著的优势。它避免了化学农业造成的地力衰退，环境污染，农作物品质下降，甚至危害人体健康的弊端，与之相对应的是物理农业既有利于保护生态环境，又能生产出绿色、无公害的农产品，在提高了农产品的经济价值的同时，又有利于人的身体健康，所以发展物理农业的经济效益、社会效益和生态效益都是相当可观的。

一、概述

现代物理农业是物理技术和农业生产的结合。传统农业（也称化学农业）是利用化肥和农药来控制农作物的生长和预防病虫害，现代物理农业是将电、磁、声、光、热、核等物理学知识和高新技术应用

在农业生产中，应用特定的物理技术方法处理农作物，可在减少化肥和农药使用量的同时，达到增产、优质、抗病和高效目的的一种新型农业生产模式，并且有利于保护生态环境。物理农业是实现生态农业，促进人类社会可持续发展的重要途径之一。与我国强调生态效益、社会效益和经济效益相结合的模式紧密结合。

众所周知，以机械动力作为驱动，实现对土壤、农作物的处理，完成耕作、播种、收获等农业生产称为物理农业。而加以“现代”称谓的物理农业，则侧重于电、磁、声、光等物理学原理在农业生产中的应用。

二、现代物理农业技术国内外及我地区发展情况

（一）国内外发展情况

物理农业单项技术早在二十世纪七十年代就已经开始研究，日本、前苏联等国对磁场处理种子的生物学效应的研究，取得显著成效，美国也已经将声波助长技术应用于多种作物，结果表明该技术增产效果显著，农产品质量明显提高，发展潜力很大。声波助长单项物理农业技术已在北京、天津、新疆、山西、山东、辽宁等地的30余种作物、蔬菜、花卉和果树上进行了为期7年的试验、示范，各地的试验结果表明，应用该技术一般增产在15%甚至一倍以上，其在增加作物产量、提高营养品质、增强抗病性能、延长贮藏时间和提高种子发芽率等方面都有显著效果，且不污染农产品，表现出良好的推广应用价值。陕西省太白县为了提高蔬菜无公害化科技含量，在400多亩的蔬菜大田安装了植物声频发生器和频振式杀虫灯。

目前，我国现代物理农业工程技术的应用已经取得了不小的进展。在辽宁、天津、吉林、山东等地的实际应用，验证了其科学和对农业生产的促进作用。在我国青岛和大连在应用和推广物理农业方面被称之为国内的典范，在农业生产中大面积应用取得了良好效果，其思路是改“以药治病”为“物理治病”，将物理技术和高新技术应用在种

植业和养殖业生产中，以减少化学药物对农产品的污染，推动农产品绿色、无公害生产，发展绿色、环保、节能型的生态农业。

（二）阿勒泰地区发展情况

阿勒泰地区自2009年开始引进物理农业技术装备：温室电除雾防病促生长系统、畜禽舍空气电净化自动防疫系统、粪道等离子除臭系统、食用菌空间电场促蕾防病系统、杀虫灯、烟气电净化二氧化碳增施机等物理农业设备，至今已引进100多（台）套物理农业设备，并引进了相应的检测设备。在阿勒泰市、青河县、福海县、布尔津县、富蕴县建立了蔬菜大棚（西红柿、黄瓜、辣椒）、食用菌（双鲍菇）、畜禽舍（牛舍、鸡舍、猪舍）等十余个物理农业示范点。

物理农业具有降低能量消耗、改善环境质量和改善品质等优点。在突变育种、种子活化处理、声波助长增产、病虫害防治、增强农作物对光能和肥料利用率等方面有着极为重要的作用。物理农业技术会对我国农业产业化的发展带来重大变革，并表现出广阔的发展前景。

三、现代物理农业的概念及主要内容

现代物理农业是利用具有明显生物效应的物理因子操控动植物的生长发育及其生活环境，促使传统农业逐步摆脱对化学肥料、化学农药、抗生素等化学品的依赖以及自然环境的束缚，最终获取高产、优质、无毒农产品的环境调控型农业。应用范围广泛，种植业（设施和露地）、食用菌和养殖业。其主要作用一是调控生长；二是预防病虫害。

现代物理农业所包含的内容很广，如声波助长技术，种子磁化、频谱处理技术，空间电场防病促生技术，电子杀虫技术，二氧化碳增施技术、高频电磁波及激光育种，以及利用射线处理种子的太空育种等，是农业装备机、电、仪技术的有效结合，这些技术可以广泛应用于种植业和养殖业，它们在农业生产和环境保护中将发挥巨大作用。

现代物理农业和化学农业相比较，现代物理农业具有显著的优

势。它避免了化学农业造成的地方衰退、环境污染、农作物品质下降，甚至危害人体健康等弊端。现代物理农业既有利于保护生态环境，又可促进生产出绿色、无公害的农产品，在提高了农产品的经济价值的同时，又有利于人的身体健康。所以发展现代物理农业具有重要现实意义又可取得相当可观的经济效益、社会效益和生态效益。

目前，应用于现代农业生产中的物理技术主要有：植物声波助长技术、空间电场技术、种子处理技术（磁化、电场、等离子体）、电子杀虫技术和土壤电消毒处理技术等。

（一）植物声频助长技术

1、技术原理

植物声频助长技术是根据植物的声学特性，利用声波对植物进行特殊处理，可促进植物增产、优质、抗病、早熟，是现代高科技在农业生产中应用的成功范例之一。所应用的植物生理谐振波处理技术是，不污染环境，符合环境保护和发展生态农业的要求，是当前生产有机、绿色、无公害农产品的优选设备。可应用于粮油、蔬菜、果树、花卉、园林苗木等作物。

植物声频助长技术的基本原理是利用音箱发声对植物施加特定频率的声波，使声波的频率与植物本身固有的生理系统波频相一致，产生共振。从而提高植物活细胞内电子流的运动速度，促进各种营养元素的吸收、传输和转化，增强植物的光合作用和吸收能力，促进生长发育，达到增产、增收、优质、抗病的目的。

增产：植物声频助长技术能在植物生长过程中，增强光合作用，增大植物的呼吸强度，加快茎、叶等营养器官的生化反应过程，促进生长，提高营养物质制造量，加快果实或营养体的形成过程，提高产量。能使叶类蔬菜增产30%，黄瓜、西红柿等果类蔬菜和樱桃、草莓等水果增产25%，玉米等大田作物增产20%。

品质提高：植物声频助长技术在增强植物光合作用的同时，也增

加了酶的合成，从而促进了蛋白质、糖等有机物质的合成，达到提高植物品质的效果。实验证明，西红柿、草莓的甜度都有较大提高，含糖量增加20%以上。

早熟：植物声频助长技术帮助植物促进呼吸作用，加强能量转变的速度，促进物质吸收和运转能力，使植物表现出旺盛的生长速度，达到早熟的功效。一般可促进早熟7～10天。

抗病：植物声频助长技术对植物发出的谐振波，能促进植物在生长进入旺盛期时，呼吸能力增高，从而保持细胞内较高的氧化水平，对病菌分泌的毒素有破坏作用。呼吸还能提供能量和中间产物，有利于植物形成某些隔离区（如木栓隔离层），阻止病斑扩大。

驱逐敏感害虫：当敏感害虫遇到设备产生的谐振波，会产生厌恶感或恐惧感，影响正常进食，使其难以生存，不能繁育或者主动离开，从而达到驱逐敏感害虫的功效。实验证明对蚜虫、红蜘蛛等顽固害虫有十分显著的效果。

2、使用说明

（1）将其放在田间或温室中间，加垫置物防潮。打开开关后，再打开音量旋钮。

（2）音量调节：电源开关接通后，将音量调节到距离植物声频发生器

远端的声强为40—50DB。（人站到距离植物声频发生器最远的地端能听到声音即可）

（3）处理方法：每周处理三次，每次播放时间为3小时，以清晨太阳出来后开始处理为宜（下午也可处理），避免在中午最热时使用。

（4）波段调整

（5）自苗期开始使用，一星期使用三次，不间断。

（6）使用中应配合正常的田间管理。

（7）工作环境：10℃～45℃。

（8）果菜在坐果后使用。

（二）空间电场技术

1、温室电除雾防病促生长技术：

（1）技术原理

空间电场可使在空间直流电晕电场中的雾汽、粉尘会立刻荷电并受电场力的作用而做定向脱除运动，并迅速吸附于地面、植株表面、温室内结构表面，而附着在雾汽、粉尘上的大部分病原微生物也会在高能带电粒子、臭氧的双重作用下，在做定向脱除运动的过程中被杀死、灭活。在随后的自动循环间歇工作中，空间电场抑制了雾汽的升腾和粉尘的飞扬，隔绝了气传病害的气流传播渠道，温室空间持续保持清亮和少菌少毒状态。

由于空间电场作用，土壤—植株生活体系中形成了微弱的直流电流，该电流与空间电场、臭氧、高能带电粒子一同作用，防治了土传病害。

在空间电场作用下，植物对CO2的吸收加速，CO2的增施满足了植物在空间电场环境中对CO2的旺盛需求。植物对CO2的吸收量远远大于自然环境中的吸收量，植物产品糖度高，品质好。

在空间电场作用下，植物的光补偿点降低，即使在弱光环境中仍有较强的光合强度。

在空间电场作用下，植株体内Ca2+离子浓度随电场强度的变化

而变化，它的变化调节着植物多种生理活动过程，也促进了植物在低地温环境中对肥料的吸收，增强了植物对恶劣气候的抵御能力。

（2）配套设备

3DFC系列温室电除雾防病促生系统均采用220伏电源，包括300型、660型、660A型，按照不同型号，可负担面积分别为300㎡、450㎡、660㎡。所有型号的控制均采用间歇循环控制方式，即系统工作15—30分钟就停歇30—55分钟，自动循环往复。

3DFC系列温室电除雾防病促生系统性能参数

备注：空气病菌除去率随着作物生长高度的不同而不同，低矮作物取高值，高杆作物取低值。CO2吸收提速率是指在光强度为20000LUX时、空间电场强度为20KV/m时的检测结果。降湿率指的是在无雾的情况下的空气水分降低率，有雾是的降湿率接近97%。

2、食用菌促蕾防病技术

（1）技术原理

空间电场和臭氧等氧化性气体的产生：通过绝缘子挂在接种房、菇房棚顶的电极线为负极，地面、墙壁、棚梁等接地设施和菌垛为正极，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，臭氧、氮氧化物、高能带电粒子通过电极的尖端放电产生。

防病原理：在空间电场中的雾汽、粉尘、孢子会立刻荷电并受电场力的作用而做定向脱除运动，并迅速吸附于地面、菇房内结构表面，而附着在雾汽、粉尘上的大部分病原微生物、孢子也会在做定向脱除

运动的过程中被高能带电粒子、臭氧的杀死、灭活。在随后的自动循环间歇工作中，空间电场抑制了雾汽的升腾和粉尘、孢子的飞扬，菇房空间持续保持清亮状态，隔绝了气传病害的气流传播渠道。由于空间电场的作用，基质—食用菌生活体系中形成了微弱的直流电，该电流与空间电场、臭氧、高能带电粒子一同作用，防治了基质传病害。

促生长原理：在空间电场作用下，食用菌的呼吸作用强度加强，食用菌与基质之间HCO3-的强烈交换促进了食用菌对基质营养的吸收，进而加快了食用菌生长速度,而且菌丝内Ca2+离子浓度随电场强度的变化而变化，它的变化又会促进菇蕾的发生。

氮气肥料化：带有4～5万伏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，相当于为菇蕾施加了叶面氮肥，可减少氮肥施用量15～30%。

臭氧防病：电极线对空气放电产生的臭氧可对电极线周围的空气微生物、接地各物体尖端处的空气微生物产生致死作用。

（2）配套设备

3DCF系列空间电场促蕾防病系统均采用交流220伏电源，3DCF —600型可用于1亩以内的菇房、接种房，3DCF—300型可用于0.3亩以内的菇房、接种房，3DCF—60型可用于60㎡以内的菇房。所有型号的控制均采用间歇循环控制方式，即系统工作15—30分钟就停歇30—55分钟，自动循环往复。

3DCF系列空间电场促蕾防病系统性能参数

备注：空气病菌除去率随着菌垛高度的不同而不同，地面种植取高值，高垛取低值。降湿率指的是在无雾的情况下的空气水分降低率，有雾是的降湿率接近97%。

3、畜禽舍自动防病防疫技术

（1）技术原理

畜禽舍空气电净化自动防疫系统是一种用于畜禽舍整体空间空气静态净化、灭菌消毒以及空气微生物疫苗化的微功耗、高电压的空间电场技术系统。该类系统主要通过在畜禽舍内建立的直流空间电场，以及应用电极线放电产生的高能带电粒子、臭氧、氮氧化物来实现畜禽舍整体空间的空气净化、灭菌消毒和疫苗化。

①空气洁净度的改善，粉尘的去除（静态除尘效率大于94%）。清洁的空气能够显著减少家禽、家畜的呼吸系统疾病；②空气微生物的致死致弱（静态空气除菌效率大于70%）以及病原微生物气溶胶的疫苗化，能够实时预防病原微生物的突袭并将其疫苗化；③有害气体以及恶臭气体浓度的消减（粪道恶臭消减率大于60%）；能够显著降低家禽、家畜的呼吸系统疾病发生率，一般可减少65%以上。

（2）配套设备

3DDF系列畜禽舍空间电净化防病防疫系统包括60型、300型、450型和600型，按照不同型号，可负担面积分别为60㎡、150～350㎡、200～600㎡和300～1200㎡。

3DDF系列畜禽舍空气电净化自动防疫系统技术性能参数

4、空间电场设备使用注意事项

（1）使用调试

空间电场系统为自动工作系统，安装调试好后即可投入使用，一般系统每工作15～30分钟便停歇25～55分钟，绿灯亮为工作状态，红灯亮为停歇状态。60型为恒定工作状态，通电后即可工作。调试方法如下：当绿灯亮时使用验电笔逐渐接近电极线至4㎝左右时，但务必注意不要触碰电极线，验电笔灯亮时为正常。同样的验电笔检验方法适用于60型。

（2）设备使用维护

①电极线短路：在工作状态下，验电笔灯不亮时为故障，应首先检查电极线是否有短路的地方。特别是检查是否有蜘蛛网、铁丝、灯线或其它物体靠在了电极线上，发现后必须及时清理。

②绝缘子的维护：绝缘子每年需要清洗一次，每次清洗需要关掉电源后进行，将绝缘子表面上的灰尘清洗掉。

③电极线的维护：每天必须检查是否有绳线、铁丝、木杆、金属构件等异物触碰了电极线或过于接近电极线（10㎝以内），发现后必须立即清理。

④主电源的维护：对主电源外表进行擦洗，特别是当主电源、电极线处在潮湿污浊的环境中时，尤其需要勤观察，勤擦洗，常保持主电源表面清洁。

（3）安全注意事项

①严防触摸：空间电场系统属于高电压小电流的电工/电子类产品，因此严禁触摸电极线。

②严禁杆触：严禁使用一般绝缘物件（木杆、污浊熟料棒等）触

碰电极线。

③安全警示牌：电极线上必须吊挂安全警示牌。

④空间电场系统输入电压为220v交流，电压不能过高，也不能过低，电压达不到要求的地方要安装调压装置。

⑤空间电场系统为电工/电子类产品，设备已经做了防潮处理，为了加强使用的安全性，设备不要安装在潮湿房间里。

（三）电子杀虫技术

1、技术原理

电子式杀虫灯采用具有特定光谱的特殊光源和灭杀装置，在夜间开启光源将害虫引诱飞来，在飞扑光源过程中，使之触到设在光源外围的高压电网，高压电网瞬间放电将其击杀致死，达到有效地阻断害虫的生殖繁育链，降低危害农作物的虫口密度，减少化学农药使用量的目的。

2、作用效果

电子式杀虫灯可广泛用于病虫害发生量大、用药频繁的农、林、蔬菜、烟草、仓储、酒业酿造、园林、果园、城镇绿化、水产养殖等领域。可诱杀：果树害虫（吸果夜蛾、食心虫等）、蔬菜害虫（小菜蛾、白飞虱等）、粮食害虫（谷子钻心虫、豆天蛾等）、麦类害虫（麦蛾、粘虫等）、水稻害虫（稻飞虱、叶蝉等）等1200多种害虫。

使用该灯后，可大幅度减少农药用量，一般每亩可节约成本10元左右。

（四）二氧化碳增施技术

（1）技术原理

在日光温室内，二氧化碳（CO2）匮乏是影响蔬菜品质和产量的一个主要因素。在寒冷的冬季，温室为了保温的需要大棚处于密闭状态，从而造成棚室内空气与外界空气相对阻隔，CO2得不到及时补充。日出后，随着蔬菜光合作用的加速，棚室内CO2浓度急剧下降，有时

会降至CO2补偿点以下，此时，蔬菜作物几乎不能进行正常的光合作用，严重影响了蔬菜的生长发育，为了克制这种缺陷，本技术采用自

从而使植物能更好完动间歇工作方式，为植物提供一定量浓度的CO

2，

成光和作用。

（2）作用效果

利用二氧化碳增施机将煤、秸秆、油、液化气等可燃物燃烧时产生的烟气进行电净化，可有效的将烟气中烟尘、焦油等有害于植物生长发育的气体基本脱除，能够显著的提高植物的光合作用从而达到作物的增产。

（五）种子处理技术

1、等离子体种子处理

（1）技术原理

等离子体不是一种特殊物质，它只是物体存在的第四种状态（液、固、汽、等离子体）。等离子体种子处理技术的发明是受到航天育种的启示而产生的。种子在太空中受高真空、微重力和宇宙射线的影响发生了变异，经过选育而成为新的品种。太空的三个因素中，主要是宇宙射线对种子的影响，而宇宙射线主要来自太阳这个巨大的等离子体。航天育种试验告诉人们，等离子体发出的物理能量可以改变种子内部机理，也可以使农作物增产。等离子体种子处理机就是根据这一物理原理研制而成的。

等离子体种子处理机在耀室中安装了等离子体发生器，通电后等离子体发生器产生等离子体，激发种子内部各种物质的活性，同时产生的能量击开空气中的氧气产生臭氧，杀死种子表面的细菌。由于等离子体发出的能量较低，作用时间很短，种子没有发生变异，农作物没有性状变化。等离子体种子处理机内部等离子体耀室的下部安装了由多组电感组成的会切交变电感作用室。这种感应室在感应强度上具有不均匀特性，体现纵向、横向、方向、速度、时间的物质不均匀性。

种子通过处理机的运动方式为自由落体运动，种子通过机器中的每个时段的速度都在变化中，种子受到的感应强度和得到的能量随时间空间的变化而不同，对种子有作用的最大感应能量被种子吸收。

（2）作用及效果

等离子体种子处理技术是一种提高种子活力的技术。它是在农作物播种前5—12天用等离子体种子处理机对种子进行处理，种子接受等离子体和交变电感的作用后，活力得到提高，离子交换能力增强，酶的转化加快，可溶性糖和可溶性蛋白增强，从而使作物从种子萌发到成熟结果整个生命周期具有综合优势，增加产量，改善品质。它不仅能使活力降低的种子提高活力，就是原本活力并没有降低的种子也可以再提高活力。经过处理的种子更加健壮，提高种子的整体品质，种子个体之间的差异缩小，特别是幼苗的整齐度明显提高。试验结果表明，在相同的种植条件下，经过等离子体种子处理技术处理过的玉米、小麦、棉花均有10%～15%的增产效果。

2、电场种子处理

（1）技术原理

电场种子处理技术是物理学与生物学两个边缘学科交叉的产物。电场种子处理机的原理是通过模拟大自然的电场效应，激化种子内部活力，使多种酶的活性得到提高，从而催动种子的发育。它以一种或多种物理量处理播种前的种子，来改变并促进种子及植株的一系列生物化学效应和生物效应，从而促进农作物的优质高产。

（2）作用及效果

用电场种子处理机所产生的适宜的电场强度和处理时间处理各类作物的种子，有提高吸水速率、吸水量、发芽势和发芽率的作用，从而争得壮苗和单株显著增长的优势。处理过的种子，可以增强在发芽期、出苗期、幼苗期耐寒、抗干旱、抗盐碱和抗病虫害的能力。种子内部的活力被激化，主要表现在多种酶（如淀粉酶、过氧化物酶及

其同工酶等）的活性得到提高，长成的幼苗和植株吸收氮、磷、钾和微量元素锌、铁的能力大大增强。由于壮苗还表现在叶片宽大肥厚，必然增强光合作用，使叶绿素的含量提高。由于高压直流电所产生大量的臭氧，对种子有很强的消毒杀菌作用，可有效地防止种子的酶变。

电场处理种子的另一个重要作用是：在提高农作物产量的同时，还能提高果实的品质。碳水化合物的测定表明，脂肪酸、糖类、维生素、无水物质、淀粉、蛋白质及总氨基酸含量均高于对照的作物，即实现高产优质。

经过电场种子处理机处理的种子，发芽率高、出苗早、出苗均匀，并且耐寒性强、抗旱性高、抗病虫害能力增强，果实品质好。在天津市静海县进行实验得到结果为：春玉米、冬小麦、春大豆和棉花增产幅度分别达到15.3%、16.5%、22.5%和25.5%。

3、磁场种子处理

（1）技术原理

磁场种子处理技术属现代生物物理技术。国外认为，对作物生长起重要作用的酶是一种半导体，在外加磁场的作用下，酶的表面形成了一个势能，进而改变了酶的功能和活力，促进植物根系生长和吸收。国内有关研究起步较晚，较有代表性的解释是中科院物理所提出的三项理论。其一是金属磁化离子的作用。农作物体内多含有金属元素或离子十余种，其中有八种是过渡金属磁性离子，它们多是在各种酶中起重要作用的成分。因此磁场力作用可以促进功能酶的活动，促进植株生长发育，提高产量。其二是磁场与生物等离子体的相互作用。生物体内存在着准粒子和它们的相互作用，在磁场的作用下，一些有重要生物意义的离子性能发生改变，产生生物效应。其三是生物磁场相干效应理论。外磁场与生物本身磁场相互作用，使生物体内磁能等参数发生变化。

（2）作用及效果

农作物种子在播种前用磁场直接进行磁化处理，通过物理作用，激发了种子酶的活力，改善种子素质，幼苗素质，使根系发达、活力增强，增强抗病虫害能力，改善作物的新陈代谢功能，提高吸收水、肥的能力，使其稳健生长，以达到作物增产的目的。试验证明经过磁场处理后的小麦增产幅度达8.1%，玉米的增产幅度达11.8%，蔬菜增产10%以上。

总之，经过处理的种子种植后，苗齐苗壮，根系发达。作物新陈代谢功能得到改善，对水、肥的吸收能力明显提高。均可以达到不同的增产效果。

（六）土壤电消毒处理技术

近年来，随着设施农业的发展，许多农民朋友连年种植一种作物，连作现象严重，造成土传病害病原菌的大量生长繁殖。棚菜连续两茬栽培后，就有多种病菌通过土壤传播发病，多年连茬种植，难于轮作倒茬，常造成土壤和棚室中的病原菌、虫卵积累，一些土传病虫害连年发生，病情越来越重。而这类病害如果不及时加以控制，会造成严重减产或降低产品质量，甚至造成绝产。

目前,常用的土壤消毒技术主要用药剂来消毒，有以下几种方法：喷淋或浇灌法、毒土法、熏蒸法。但是化学药剂对农产品和环境污染严重。科研人员经过不懈的努力研究出土壤电处理消毒技术。

1、技术原理

土壤电处理依靠土壤溶液的电化学反应机理来杀灭土壤微生物、消解作物的自毒作用和改善土壤营养状况，同时能够改变土壤的团聚结构，形成利于作物根系生长的土壤团粒的环状分布形状以及众多的水分横向输送管道与纵向的气体输送通道相交织的微细管路，促进作物的根系发达。

埋设于土壤表层的电极线在通以直流电后，可在土壤中产生剧烈的理化反应，其中会有大量的氯气、臭氧、酚类气体产生，这些气体

在土壤团聚体间隙中的扩散就是灭菌消毒的过程，另一方面，土壤团聚体以及土壤胶体结构和特性的剧烈改变、土壤氧化还原特性以及水环境的剧烈变化改变了土壤微生物的生活环境，进而导致微生物种群活性的巨大改变，最终消解重茬病症。本技术适用于温室、大棚、露地土壤的病虫害，根系有害分泌物、土壤物理性缺素症等连作障碍的克服处理，土壤改良，特别是盐碱地的改良。

对于盐化土、碱化土的处理，在直流电流的作用下，引起土壤盐害、碱害的金属离子会在金属电极附近发生还原作用而成为原子，而碳酸根、氯离子会发生氧化作用而成为气体从土壤中排出，随着电解的继续，土壤的钠化率将逐渐降低，即盐碱度减少。在盐土、碱土、盐化土、碱化土的盐渍环境中，盐类的溶解度愈大，其对作物的危害性愈大，碱性愈大，毒害也愈大。一般情况下，含盐量、碱化度没有达到一定的盐化土、碱化土是电处理的对象，通常盐类的毒害排序为：Na2CO3﹥MgCI2﹥NaHCO3﹥NaCI﹥CaCI2﹥MgSO4﹥Na2SO4。实践证明，电流密度超过0.5Ma/㎝2时，盐碱土的电处理效果最好。

2、安装使用方法

⑴组成及技术参数

3DT-90型土壤连作障碍电处理机：3D为消毒机具；T为土壤；90为建议处理电压（带载）。该装备由主机（带有2个电极钳）、电极钢板2组，介导颗粒以及专用的强化剂组成。

使用电源：AC220±15V

总功率：1.2kw

输出电压：DC0～90V

板电极寿命：42000h

介电颗粒粒径：8～15mm(相当于处理40000 h的寿命)

强化剂：粉粒体，增强电化学反应强度。对环境无害。

安全保障方式：电网隔离

⑵布设方案

经济型防控布设方案（大正方形单元方案）对角线交点处电极为一极，正方形四个直角点插入的四个电极为另一极，正方形边长1000～3000mm，插深300mm。

完美型布设方案（小正方形单元方案）与大正方形单元方案的唯一不同点是小正方形边长为500～800mm。这一方案需要的移动电极数量多，成本高，但效果好。

⑶处理方法

①强化剂的投放在茬口闲地期间按每年30～45kg/667m2的投入量均匀撒布在土壤表面，或溶于水随水灌溉。电处理使用的强化剂对环境无任何污染，其作用可显著提高土壤电处理的灭菌消毒效率。

②处理程序，重茬3年以上空地处理时间最好保持在6～10小时，之后每隔一个月处理一次，每次2～4小时，直到全生育期结束。

特别提醒：对于线虫发生严重的地块，每次处理间隔期最好为４周一次，每次处理时间４小时。这是由于线虫卵很难通过电处理杀死，必须待其孵化为幼虫时才可以杀灭，因此，必须采用间断处理方式进行。

③土壤改良

实践证明，电流密度超过0.5mA/cm2时，盐碱土的电处理效果最好。因此，提高处理电压和延长处理时间是提高盐渍土改良效果的重要方法。建议处理电压选择50～90伏特，处理时间10小时，介导颗粒用量40～60kg/667㎡。

四、现代物理农业装备配套方案

（一）无毒优质果蔬生产模式与应用

它以环境安全型温室为单元，以植物的土壤病虫害、地上病虫害为控制目标，通过物理调控植物生长与病虫害预防的技术集成来实现果蔬生产的无毒优质或有机目标。

1、土传病虫害的控制

土传病虫害包括土壤微生物引起的诸如枯萎病、根腐病、青枯病等土传病害、根结线虫病和虫害三大部分。目前能够综合处理和有效预防土传病虫害的物理农业装备为3DT系列土壤连作障碍电处理机，其中以自动处理方式的最为有效。

2、气传病害的控制

气传病害多数为霜霉病、灰霉病、疫病等真菌性病害，可有效控制它们的物理技术装备为能够产生空间电场的3DFC系列温室电除雾防病促生系统。

3、微小与大型飞翔类害虫的控制

蚜虫、白粉虱、蓟马等微小会飞翔的趋色微小体型害虫以及趋光的蛾类、金龟子、蝼蛄等大型飞翔害虫的防控可采用多功能静电灭虫灯和防虫网。

4、生长调控

空间电场/二氧化碳增施技术的配合使用可获得产量倍增效应。如果与烟气二氧化碳相结合还可有效控制许多作物的白粉病。

5、成熟度控制

在果实类蔬菜生长接近常规商品重量时可采用声波技术进行促

早熟控制。

（二）环境安全型菇房生产模式及应用

白灵菇、杏胞菇、香菇等食用菌生产伴随着接种、催发菌丝、菌丝转化为菇蕾、菇蕾生长等一系列生理生化形态变化，期间会遭遇木霉、链孢霉、毛霉、曲霉、青霉、细菌等20多种杂菌、数十种害虫的危害。许多国家对食用菌制订了严格的农药残留限量指标，如日本对蘑菇类制定了48种农药残留限量指标。食用菌的农药残留主要来源于具熏杀和触杀菇蝇类的成虫、幼虫以及跳虫作用的敌敌畏以及一些杀螨剂。使用物理防治方法有效预防这类病虫害的发生是生产优质安全食用菌的根本措施，因此，利用食用菌病虫害物理防治方法建立的环境安全型菇房才能够满足这一生产目标。其中，对食用菌药残影响最大菇房是首选的环境安全改造对象。

技术说明：环境安全型菇房采用3DFC系列食用菌空间电场促蕾防病系统控制杂菌污染，并利用等功能静电灭虫灯控制菇蝇类的成虫、幼虫以及跳虫，实践表明可以完全脱离禁用农药的使用并能大幅度减少其他农药的使用量。而3DFC系列食用菌空间电场促蕾防病系统除了具有预防落菌污染的功能以外，还具有很强的食用菌生长调控能力，特别是对香菇菌丝的生长以及菌丝转化为菇蕾的速度具有强烈的促控能力，实践表明可缩短出菇时间1/3-2/3天。

（三）环境安全型畜禽舍生产模式

它是一种可以自动防疫而且无臭的畜禽舍。它的关键之处在于采用了整体空间的空气净化技术，即上空间设置了畜禽舍空气电净化自动防疫系统、粪道则采用了粪道空气电净化自动防疫器或粪道等离子体除臭灭菌系统。

环境安全型畜禽舍现已发展为多种类型，涵盖了猪、家禽、牛、羊以及宠物的饲养。其中，猪场和养鸡场的应用较多，防疫效果理想，推广速度愈来愈快。而牛羊舍的空气质量以及疫病的发生率都有了显著变化，养殖企业效益显著增加。

五、现代物理农业技术存在的问题及改进建议

（一）存在的问题

1、农民的认可存在一定难度：现代物理农业技术改变了以往农民所习惯的化学农业模式，相对于化学农业的直观、见效快的特点来说，如物理农业技术中的空间电场在农民看来是摸不着看不见的，农民接受此项技术还需要一个过程。

2、推广应用见效周期相对较长：物理农业技术相对于其他农业技术来说是一个见效周期较长的技术，在一个生产周期结束时其增产、防病效果才可得到充分体现。

3、技术服务不能满足农民需求。现代物理农业技术是一项科技含量较高的技术，机具一旦出现故障需要专业技术人员进行维修或更换配件，目前的售后服务不能满足此项要求，且配件更换需从生产企业发货，需要的时间较长，在一定程度上影响到机具的使用效果。

4、机具价格较高，农民一次性投入成本大。一个蔬菜大棚中将物理农业装备全部配齐需要投入上万元，农民接受此价格存在一定难度。

（二）改进建议及措施

1、与农业合作社配合推进此项技术的推广速度，农业合作社在农民中的影响力较大，借助农业合作社的带动作用可大大加快现代物理农业技术的推广应用步伐。

2、通过媒体、举办现场会、培训班等方式加大现代物理农业技术的宣传力度，一方面使农机技术人员掌握该项技术，另一方面让更多的农民了解、认知此项技术。