空間電場對豆芽生長的影響

顧積志，王漢榮，謝昀燁，王連平，方麗

(1.浙江愛之季農(nóng)業(yè)科技有限公司，浙江 臺州 318000； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護與微生物研究所，浙江 杭州 310021)

豆芽，又名如意菜，營養(yǎng)價值很高，含有豐富的維生素C、氨基酸和膳食纖維，對壞血病、軟化血管、降血脂、減肥等均有益，深受我國消費者歡迎，其消費常年不衰。空間電場是近些年國內(nèi)外研究熱點，其主要通過系統(tǒng)調(diào)控臭氧、空氣氮肥、二氧化碳和帶電粒子等的產(chǎn)生，快速促進作物生長并提高品質(zhì)和產(chǎn)量[1]。隨著空間電場的不斷深入研究，其在農(nóng)業(yè)各個方面的應(yīng)用越來越多，尤其是設(shè)施農(nóng)業(yè)方面，如溫室作物種植、畜禽養(yǎng)殖和食用菌生產(chǎn)等[2-5]。豆芽制作不難，可家庭式、作坊式、工廠式生產(chǎn)。20世紀(jì)50年代，日本等國率先推出自動控溫、淋水的豆芽機生產(chǎn)形式，來替代繁重的人工勞作，并獲得重大成功，我國采用豆芽機形式生產(chǎn)豆芽的研究與應(yīng)用起步較晚。豆芽生產(chǎn)周期短、所需空間小，這些特點決定了應(yīng)用空間電場技術(shù)在經(jīng)濟性上比其他農(nóng)業(yè)應(yīng)用有更大的優(yōu)勢。本文研究空間電場對豆芽生產(chǎn)的作用，探討空間電場生產(chǎn)豆芽的技術(shù)可行性，為生產(chǎn)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 空間電場建立

由若干絕緣子將電極線(電網(wǎng))懸掛在密閉車間內(nèi)的上方空間，負極電網(wǎng)鋪設(shè)地面，電極線和地面形成“促光合電容器”，電極線連接電場柜；電場強度和頻率通過控制器調(diào)節(jié)電場柜來實現(xiàn)。

1.2 豆芽生產(chǎn)試驗

設(shè)置不同的豆芽生產(chǎn)法試驗，包括常規(guī)豆芽生產(chǎn)法(對照)，30、50、90 kV等不同場強的空間電場生產(chǎn)法等3個處理，每個處理3次重復(fù)。所有處理均采用豆芽箱法生產(chǎn)豆芽，箱內(nèi)溫度(30±1.5)℃、箱內(nèi)濕度90%～100%。試驗綠豆為市售品，水浸過夜，置豆芽箱生產(chǎn)豆芽。

1.2.1 空間電場對豆芽產(chǎn)量的影響

在綠豆放入豆芽箱后的第1、3、5天隨機取樣測定不同處理生產(chǎn)法的豆芽產(chǎn)量。每處理每重復(fù)測定3次。

1.2.2 空間電場對豆芽長度和根占比的影響

在綠豆放入豆芽箱后的第3、5天隨機取樣測定不同處理生產(chǎn)法的豆芽和豆芽根長度。每處理每重復(fù)測定3次，每次測10株豆芽，計算根占比。

1.2.3 空間電場對豆芽下胚軸直徑和感官品質(zhì)的影響

在綠豆放入豆芽箱后的第5天隨機取樣測定不同處理生產(chǎn)法的豆芽下胚軸直徑。每處理每重復(fù)測定3次，每次測10株豆芽，用游標(biāo)卡尺測定下胚軸最粗處直徑。

在綠豆放入豆芽箱后的第5天隨機取樣觀察豆芽白度、側(cè)根發(fā)生情況，品嘗豆芽松脆度，并評級。

1.2.4 空間電場對豆芽炭疽病的防控作用

在綠豆放入豆芽箱后的第5天隨機取樣調(diào)查豆芽炭疽病發(fā)病情況。每處理每重復(fù)調(diào)查3次。計算發(fā)病率和防效。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗數(shù)據(jù)采用DPS數(shù)據(jù)處理軟件處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 空間電場對豆芽的增產(chǎn)作用

經(jīng)試驗，與常規(guī)豆芽生產(chǎn)條件比，在30～90 kV空間電場條件下，在豆芽生長的第1天增產(chǎn)不明顯，第3天明顯增產(chǎn)，第5天大幅度增產(chǎn)。在30 kV空間電場條件，豆芽生長的第5天豆芽產(chǎn)量增幅最大，次則50 kV空間電場條件，90 kV空間電場條件再次；其增幅分別為28.7%、22.1%、16.4%(表1)。

2.2 空間電場對豆芽品質(zhì)的影響

常規(guī)生產(chǎn)條件下，第3、第5天的豆芽長度分別達10.5、22.1 cm；30～90 kV空間電場條件下，第3、第5天的豆芽長度分別為8.0～9.4 cm、14.1～15.0 cm(表2)。與常規(guī)生產(chǎn)條件比，30、50、90 kV空間電場條件下，豆芽生長第3天的長度分別減少了23.9%、21.0%、10.6%；第5天分別減少了36.4%、34.3%、31.9%。

表1 不同電場強度對豆芽產(chǎn)量的影響

注：同列不同行數(shù)據(jù)后沒有相同大、小寫字母分別表示1%、5%水平的顯著性。同表2～4。

常規(guī)生產(chǎn)條件下，第3、5天的根占比分別達57.1%、67.9%；30～90 kV空間電場條件下，第3、5天的豆芽的根占比分別在47.9%～57.8%、53.2%～64.0%(表2)。與常規(guī)生產(chǎn)條件相比，30、50、90 kV空間電場條件下，豆芽生長第3天的根占比分別減少了0.8、-0.7、9.2百分點；第5天分別減少了3.9、9.4、14.7百分點。

表2 不同電場強度的豆芽長度與根占比

空間電場大幅度增加豆芽下胚軸直徑。常規(guī)生產(chǎn)條件下在第5天的豆芽下胚軸最粗處的直徑為2.6 mm，在30、50、90 kV條件下該數(shù)值分別為4.8、4.6、4.7 mm(表3)。與常規(guī)生產(chǎn)條件比，30、50、90 kV條件下豆芽下胚軸最粗處的直徑增加幅度分別達82.1%、75.7%、77.6%。在30、50、90 kV空間電場條件下，豆芽白度、松脆度均明顯好于非空間電場；豆芽側(cè)根很弱，非空間電場則側(cè)根叢生(表3)。

表3 不同電場強度豆芽下胚軸直徑、豆芽白度、松脆度、側(cè)根的情況

注：+++，強；+，弱。

2.3 空間電場對豆芽炭疽病防控作用

空間電場對豆芽炭疽病有較好的防控作用，但不能完全控制炭疽病。常規(guī)生產(chǎn)條件下，豆芽炭疽病的發(fā)病率為14.5%；在30、50、90 kV空間電場條件下，豆芽炭疽病的發(fā)病率分別為3.8%、3.5%、3.3%；對豆芽炭疽病的防效分別達74.0%、76.2%、77.2%(表4)。

表4 不同電場強度對豆芽炭疽病的防控作用

3 小結(jié)與討論

3.1 空間電場對豆芽產(chǎn)量和品質(zhì)的作用

本研究顯示，采用30、50、90 kV的空間電場生產(chǎn)豆芽，比常規(guī)生產(chǎn)分別增產(chǎn)28.7%、22.1%、16.4%，增產(chǎn)幅度較大。空間電場能改善豆芽品質(zhì)，包括縮短豆芽長度、降低豆芽根占比、加大豆芽下胚軸粗度、提高豆芽白度和松脆度、完全抑制豆芽側(cè)根等；還能有效防控豆芽炭疽病。因此，采用空間電場生產(chǎn)豆芽有較大推廣應(yīng)用價值。考慮30、50、90 kV等不同場強間增產(chǎn)、提質(zhì)、防病效應(yīng)差異較小，應(yīng)用時可采用30 kV的空間電場生產(chǎn)豆芽。圍繞豆芽增產(chǎn)、提質(zhì)、防病，目前已有許多學(xué)者做了大量的工作，也導(dǎo)致了較多的安全問題[6-7]，空間電場生產(chǎn)豆芽技術(shù)較好地解決了這一問題，實現(xiàn)豆芽的綠色生產(chǎn)。

3.2 空間電場對豆芽生長的效應(yīng)

本研究表明，與常規(guī)生產(chǎn)條件比，在空間電場條件下，豆芽明顯變短、變粗。實際上，豆芽的生長是一種在無光條件下的“徒長式”生長，屬一種非正常生長；空間電場逆轉(zhuǎn)了這一過程。對常規(guī)生產(chǎn)豆芽、空間電場豆芽的生長激素研究應(yīng)能明確其生長調(diào)控機制。

3.3 空間電場對豆芽炭疽病防控作用

空間電場對豆芽炭疽病有較好的防控作用。空間電場能釋放高能帶電粒子、臭氧、氮氧化物等，其中，臭氧是高效殺菌物質(zhì)，另一些也可能抑制病原微生物。空間電場應(yīng)用于設(shè)施作物一個重要原因是控制病害，如設(shè)施番茄的氣傳病害等[5,8]。