空間電場和聲波助長技術對日光溫室油菜生長發(fā)育的影響

安紅艷，張京開，劉 旺，謝 杰，盛 順，孫貴芹，王榮雪

（北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站，北京 100079）

現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)是物理技術與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有機結合，是利用具有生物效應的電、磁、聲、光、熱等物理因子操控動植物生長發(fā)育及其生活環(huán)境，防治病蟲害，改善環(huán)境，促進植物生長，促使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐步擺脫對化學肥料、化學農(nóng)藥和抗生素等化學藥品的依賴以及自然環(huán)境的束縛，最終獲取高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、無毒農(nóng)產(chǎn)品的環(huán)境調(diào)控型農(nóng)業(yè)[1]。設施內(nèi)濕度對氣傳病害的發(fā)生影響最大，常見的氣傳病害多發(fā)生在高溫高濕的環(huán)境中，如喜濕的番茄疫病、黃瓜細菌性角斑病及霜霉病等在相對濕度96%以上時容易發(fā)病，白粉病會在濕度降到50%～80%時發(fā)生，所以，控制濕度、霧氣和空氣病原微生物是預防氣傳病害的基礎[2]。有研究表明，空間電場可通過降低溫室濕度，隔絕氣傳病害的傳播渠道，減少病蟲害的發(fā)生。在溫室中，空間電場可有效去除空氣病菌40%～90%，降低空氣濕度5%～20%，除霧氣50%～99%，使室內(nèi)空氣清潔無異味。而聲波助長技術則通過對作物施加特定頻率的聲波使各種農(nóng)作物增產(chǎn)20%以上[3]。因此，近幾年溫室電除霧防病促生系統(tǒng)和聲波助長技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到了廣泛的應用[4-7]。但在實際生產(chǎn)中以單項技術應用較多，多項技術配合使用較少，且研究對象以果菜類居多。隨著我國人口的不斷增多，人們對葉菜的需求量增加，尤其是綠色、有機葉菜。由于葉菜生長在一定的農(nóng)業(yè)環(huán)境中，要想獲得綠色、有機的葉菜，必須為葉菜創(chuàng)造良好的生長環(huán)境。這就需要在利用新技術時，要多項技術配合使用，不僅利用增產(chǎn)技術，也要利用為葉菜生長創(chuàng)造良好環(huán)境的新技術。

因此，筆者以油菜為研究對象，通過對聲波助長技術和空間電場技術配合使用進行田間試驗，探索葉菜高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的新的技術模式，為蔬菜設施農(nóng)業(yè)的優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗所用空間電場為大連億佳田園環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)的3DFC-450型溫室電除霧防病促生機。日光溫室內(nèi)每隔5 m放置一個絕緣子，共安裝8個絕緣子，經(jīng)調(diào)試后，正常工作，試驗期間工作間隔時間為15 min。聲波助長儀為北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站葉菜創(chuàng)新團隊研發(fā)的遠程聲波助長儀，可根據(jù)溫室內(nèi)溫濕度調(diào)整聲波頻率，并可遠程設置設備工作時間，試驗期間，放置在日光溫室的中間，聲波助長儀的工作時間為7：00-9：00。日光溫室內(nèi)溫濕度利用日光溫室自動報警無線溫度采集監(jiān)測設備進行測量，且將監(jiān)測裝置放在日光溫室的中部，實時監(jiān)測室內(nèi)的溫濕度變化。

1.2 試驗方法

試驗選擇在北京通州永盛園農(nóng)業(yè)種植中心，面積為60 m×7 m=420 m2的3個日光溫室內(nèi)進行，溫室編號為對照1組、對照2組和試驗組，對照1組不安裝空間電場和聲波助長儀，對照2組只安裝聲波助長儀，試驗組安裝聲波助長儀和空間電場。種植作物為油菜，品種為華冠，采用育苗的方式種植，于2015年10月13日進行育苗，11月20日分別在3個日光溫室內(nèi)同時進行移栽，株距為10 cm，行距15 cm。在油菜的整個生長期對日光溫室的溫濕度進行監(jiān)測，并于2016年1月5日（收獲期）在3個日光溫室內(nèi)隨機選取5個點，每個點選取2株植株，測定植株的株高、最大葉片長度、最大葉片寬度、開展度和單株質(zhì)量，2次重復，每個日光溫室共測30株。

于2015年12月14日調(diào)查油菜霜霉病的發(fā)病率，調(diào)查采用5點取樣法，每點取同一壟上的50株作為調(diào)查對象，記載發(fā)病株數(shù)。病情指數(shù)調(diào)查按照下面方法進行。

采用5點取樣，每點調(diào)查2株，調(diào)查每株的全部葉片，計錄病葉數(shù)，并根據(jù)以下分級方法分別記錄。

葉片被害分級方法：

0級：無病斑；

1級：單葉片有病斑3個；

2級：單葉片有病斑4～6個；

5級：單葉片有病斑7～10個，部分密集成片；

7級：單葉片有病斑11～20個，部分密集成片；

9級：單葉片有病斑密集占葉面積25%以上。

病害計算方法：

利用盒尺測量植株株高、最大葉片長度、最大葉片寬度、開展度；利用電子天平測量單株質(zhì)量；測試儀器均經(jīng)過校準。采用Excel、SPSS軟件進行數(shù)據(jù)處理。

2 結果與分析

2.1 空間電場對日光溫室內(nèi)溫濕度的影響

如圖1～2所示，2015年12月28-31日，日光溫室內(nèi)濕度的變化與溫度的變化趨勢相反。在9：00-14：00，隨著日光溫室內(nèi)溫度的升高，濕度開始降低，從14：00開始，伴隨著溫室內(nèi)溫度的降低，濕度開始升高，在18：00至次日7：00，濕度保持在穩(wěn)定水平。對照1組、對照2組的濕度基本一致，而試驗組與其表現(xiàn)不一致。在18：00至次日7：00，對照1組、對照2組和試驗組的平均相對濕度分別為79.3%、80.3%、69.3%，試驗組的室內(nèi)濕度比對照有所降低，比對照1組相對濕度平均降低10%，比對照2組平均降低11%。而在8：00-17：00，對照1組、對照2組和試驗組的平均相對濕度分別為50.9%、51.9%、59.4%，試驗組溫室的濕度比對照1組、對照2組分別高8.5%、7.5%。

如圖2所示，2015年12月28-31日，對照1組、對照2組和試驗組的溫度變化趨勢一致，均是在9：00-13：00日光溫室內(nèi)溫度升高到最高，然后開始降低，在17：00至次日9：00左右變化比較緩和。其中，對照1組的平均溫度為13.98 ℃，對照2組的平均溫度為14.98 ℃，試驗組的平均溫度14.21 ℃，試驗組分別比對照1組高0.23 ℃，比對照2組低0.77 ℃，說明空間電場對日光溫室內(nèi)溫度影響較小。

圖1 空間電場對日光溫室濕度的影響

圖2 空間電場對日光溫室溫度的影響

2.2 空間電場對油菜霜霉病的影響

如表1所示，油菜由于生長周期較短，且冬季溫度較低，發(fā)生病害較輕，一般以霜霉病為主。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，試驗組霜霉病發(fā)病率為2.0%，分別比對照1組、對照2組低2.0%、1.8%，但不存在顯著性差異。而試驗組的病情指數(shù)也較低，為0.8，分別比對照1組、對照2組低0.7、0.3。對于對照1組、對照2組先后進行了2次施藥，而試驗組油菜沒有進行施藥，且生長良好。

表1 油菜霜霉病病情調(diào)查

2.3 空間電場和聲波助長技術對油菜生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

如表2所示，使用空間電場和聲波助長儀后，對照2組、試驗組的油菜株高、最大葉片長度、最大葉片寬度均比對照1組有所增加，但均不存在顯著性差異。與對照1組相比，對照2組單株質(zhì)量增加27.80 g，試驗組增加13.50 g，且對照2組與對照1組之間存在顯著性差異，試驗組和對照1組差異不顯著。在產(chǎn)量上，對照2組比對照1組每667 m2平均增產(chǎn)662.30 kg，且存在顯著性差異；試驗組比對照1組每667 m2平均增產(chǎn)321.60 kg，但不存在顯著性差異；對照2組比試驗組每667 m2平均增產(chǎn)340.70 kg，也不存在顯著性差異。

如表3所示，按冬季油菜6元/kg計算，對照1組每667 m2總收益19 738.2元，對照2組每667 m2總收益23 712.0元；按有機菜價25元/kg計算，試驗組每667 m2總收益90 282.5元，結合施藥成本及購置設備費用，可知對照2組比對照1組每667 m2凈增收3 641.3元，而試驗組比對照1組每667 m2凈增收69 901.3元。

表2 空間電場和聲波助長技術對油菜生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

表3 667 m2成本效益分析 元

3 討論與結論

在空間電場研究中，有研究表明，空間電場對溫室溫濕度的影響不明顯，如俞涌[8]研究表明使用空間電場電除霧防病促生系統(tǒng)，溫室內(nèi)的溫度、濕度和光照變化不明顯。但也有研究表明，采用溫室電除霧防病促生系統(tǒng)后，與對照溫室比較，濕度降低11.66%，光照強度提高11%[6]。筆者在試驗中發(fā)現(xiàn)，夜間空間電場能使溫室濕度降低10%，與李麗[6]的研究結果一致，白天試驗溫室濕度較高，可能是由于使用空間電場后，日光溫室內(nèi)形成了一個穩(wěn)定的電場，在電場的作用下濕度將會穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，也可能是白天風口大小不一樣而引起的。

試驗中，試驗組、對照2組油菜的株高、最大葉片長度、最大葉片寬度、葉開展度比對照組高，但差異不顯著，對照2組與對照1組油菜單株質(zhì)量差異顯著，這說明空間電場可能通過促進株高、最大葉片長度、最大葉片寬度、葉開展度的生長來促進油菜單株質(zhì)量的增加，但增產(chǎn)效果不明顯，而空間電場與聲波助長技術結合使用的增產(chǎn)效果顯著。

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