物理農業技術在種子選后處理中的應用

劉繼宏

（齊齊哈爾市農業技術推廣中心，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

傳統農業生產過程當中，利用化學農業技術實現了作物產量的提升，但是，化學技術應用隨之產生的環境問題也不容忽視。物理農業領域技術主要特征是將電學、光學、聲學、熱學、磁學應用于農業生產，借助物理技術完成種子處理、環境優化、病害防治多方面工作，生態環保效果優越。特別是在種子選后的處理方面，可以利用太陽能、激光、靜電、聲波多種技術，改善種子性能，提高其萌發能力，為作物的生長發芽提供有力的技術支撐。

1 物理農業概述

物理農業屬于依托現代化物理技術的農業技術類型，將物理學領域光、電、磁、聲等諸多技術應用于農業生產，改善作物的生產條件，在少量利用化肥、農藥等前提之下，提高作物的抗病性，有助于作物增產，為生態環保、農業發展提供支持。物理農業技術應用領域相對寬廣，可以作為種子選后的主要處理技術，改善種子的增長性能，還可以應用于土壤消毒、微生物殺滅等操作，改善植物生長環境，或者用于溫室氣體凈化，預防病蟲害，還能通過聲波技術，輔助作物生長，在室內增加二氧化碳氣體濃度，輔助植物光合作用，利用電子殺蟲技術，控制生產成本，體現農業生產的綠色和生態特點。由此可見，物理農業的應用不但能夠減輕農業生產過程當中對于農藥和化肥等生產材料的用量，改善污染越來越嚴重的環境問題，營造良好的農田生態，緩解資源壓力，還能為農業的持續發展提供支撐。除此之外，在綠色農業發展過程當中，生產無公害農產品必然要重視環境保護，合理減少化肥、農藥使用量，通過物理農業技術的應用，能夠改善種植環境，讓農業生產向生態、綠色方向發展[1]。

2 種子選后處理技術應用現狀

2.1 種子選后處理概述

種子選后處理是先對種子進行加工，之后清洗處理的系列流程。在加工階段主要包括如下幾步操作：第一，種子干燥；第二，種子預加工；第三，種子清選；第四，種子分級；第五，種子選后處理；第六，種子計量包裝；第七，種子貯存。在種子篩選以后對其進行處理主要目的是提高其發芽能力，加速種子的生長發育，預防后期病蟲害發生。在清洗、選擇和加工工序之后，還需要采取非純機械方式進行處理，主要包括物理處理、化學處理以及生物處理。除此之外，播種之前還可以采取對應處理措施。在種子加工和篩選之后，采取播前處理措施不但有助于種子品質的改善，而且對于其產量的提高也有重要影響。處理技術的運用能夠激發與種子萌發相關的生理過程，利用特殊技術刺激種子的生理活動，使種子產生較強的萌發能力，提高其活性。

2.2 種子選后處理方法

在種子播種之前，通常會使用傳統的播種方法，具體包括包衣處理、化學脫絨、藥劑處理、拌種處理多種措施。選擇上述方法完成種子處理，能夠預防農作物出現病蟲害，有助于作物高產。但是以上處理措施的運用還存在各類弊端。比如：使用化學方式處理種子容易導致藥害，甚至對土壤環境造成破壞。部分藥劑用于防治病蟲害，但是不能與植物生長調節劑和根瘤菌進行共同使用。除此之外，應用化學方式處理種子難以將其對于環境的適應性提高，如抗寒能力、抗病能力等。在技術快速發展過程當中，物理技術在種子處理領域的應用逐漸受到關注，該技術可以將種子適應環境能力不斷提高[2]。

2.3 種子選后處理特點

20世紀80年代，已經有相關人員針對植株處理方面的技術展開研究，物理技術應用于農業領域，大部分研究逐漸從傳統植株處理轉移到種子處理方面。應用物理技術屬現代生物工程范疇，主要是借助物理方法將種子特性改善，最終實現農業增產目標。在物理技術應用以后，種子出苗速度更快，可以快速達到齊苗和壯苗狀態，植株的葉片厚度也有所增加，還能有效提高種子的抗病性，提高其對自然環境適應能力。與此同時，種子經過處理之后，能夠在少量化肥和農藥使用之下，將土壤內部化學物質具體含量降低，不斷改善環境質量。除此之外，種子處理之后，產品的品質更高，能夠賦予農產品更高的經濟價值。

3 物理農業技術在種子選后處理中的應用

3.1 應用激光處理

因為激光屬于電磁波，本身密度高，而且能量巨大，無論是方向性，還是單色性都相對較好。在種子選后的處理工作當中，選擇低劑量激光對種子進行播前照射，可向種子細胞內攝入適量光子，將細胞生物功能不斷增加，還能將種子的休眠期打破，促進種子提前發育，將其新陳代謝功能不斷提升，種子發芽、出苗率也不斷提高。與此同時，適當運用激光處理，能夠增加幼苗中的葉綠素，使植物光合作用不斷增強，將其成熟期有效縮短，進而提升其抗病性，實現農業增產目標。當前，激光處理技術在農業生產過程當中已經得到較為廣泛的應用。研究人員已經研究出激光器，專門用于種子處理，每小時處理種子質量可以達到3.5 t。通過激光器處理以后，作物每公頃可以增產300 kg左右。除此之外，運用激光對甜瓜種子進行處理，其成熟期能夠提前15 d，甜瓜中的維生素C、糖分等含量也有明顯提升[3]。

3.2 應用太陽能照射

借助收集器能夠收集太陽能，將陽光富集，對于種子進行照射，屬于高效的種子處理技術之一。蘇聯研究人員最初利用該技術對種子采取處理，選擇北極地區的陽光對種子進行照射，其發芽率、發育進程都有明顯提高，且種子單位產量提升速度也較為明顯。推廣技術應用階段，利用太陽能對棉花、胡蘿卜、水稻以及馬鈴薯等種子進行處理。水稻種子經過太陽能處理以后，發芽率提高15%，棉花種子經太陽能處理之后，發芽率能夠提高25%；經過太陽能照射以后，馬鈴薯的塊莖當中淀粉含量有明顯增加。另外，小麥種子氨基酸含量提升明顯，甜菜的根莖含糖量也有所提升。除此之外，經過處理以后，各類作物抗病蟲害、抗寒等能力不斷增強，貯存期限能夠不斷延長。

3.3 應用聲波處理

研究表明，應用聲波對種子進行處理，可以利用聲波產生的能量刺激種子細胞，使其快速成長。有學者借助超聲波對于豌豆種子進行處理，處理之后，豌豆產量能夠提高3倍。和豌豆莢相似，還可利用聲波技術對小麥、甜菜以及馬鈴薯的種子進行處理。結果表明，處理以后的種子無論是生長發育，還是對自然災害的抵抗能力都有明顯提升，作物增產效果顯著。我國研究人員通過試驗發現，對冬小麥采取超聲波處理，增產效果顯著。

3.4 應用靜電處理

研究表明，大部分農作物的種子內部含水量在10%～15%之間，這類種子具備電解質性質。所以，當將此類種子放置在靜電場內，種子就能被極化，種子的能荷水平不斷提高，活力也有所增強。運用靜電對于種子進行處理，主要作用有如下幾方面：第一，將種子活化能有效提高，可促進種子內部ATP合成，加速其新陳代謝，將種子發芽率有效提高；第二，受到靜電處理的種子內部各類酶的活性有所增強，比如，淀粉酶、過氧化氫酶、脫氫酶等，促使種子產生生理與生化反應，作物對于氮、磷、鉀等養分的吸收能力也有所增強；第三，種子在靜電處理過程當中會產生強烈電暈放電，從而產生高濃度臭氧，還會產生二氧化氮、一氧化氮等氣體，以上物質能夠和水發生反應，生成硝酸、亞硝酸，對于種子外殼造成腐蝕，加速種子的萌發。與此同時，產生的臭氧還具備消毒作用，能夠殺掉種子外表存在的細菌，控制作物黑穗病發生[4]。

比如，利用該技術處理玉米種子，玉米出苗時間提前1 d，種子的活力指數能夠提高13.7%，處理后的小麥種子，種子活率指數可提高18.7%。使用該技術對于高粱種子進行處理，植株高度能夠提高25%，植株葉片數量能夠增加18%，植株的莖稈粗細程度可以提高18%，作物增產量在10%～20%之間。該處理技術還可用作番茄、黃瓜、水稻和大豆的處理，效果優越。由于植物種子不同，因此對于電場產生的敏感度也各有不同，需要從靜電場強度、電場類型以及處理時間多方面，分析靜電處理技術應用對種子產生的影響。除此之外，由于種子介電常數、極化特征以及電導率等電學差異的存在，可能導致種子在靜電場之內出現不同的運動軌跡，也可以此作為標準，對種子進行選擇，將其中的雜質和破碎種子去除，利用靜電技術完成種子篩選，讓種子的純度不斷提高[5]。

3.5 應用磁化處理

磁化技術屬于近年來發展的新型技術，可應用此技術對種子進行處理，將其內部酶活性激發，將種子素質改善，該技術的運用可以處理玉米、小麥、白菜、花生等作物。在磁化技術運用階段，通常會使用不同類型磁場，包括勻強類型磁場、電子順磁類型磁場、非均勻類型磁場、脈沖磁場等。通常而言，糧食作物可利用0.1～0.2 T磁場進行處理，對種子發芽率提升十分有利，還能增強芽勢，有助于作物增產。對蔬菜類作物，種子處理可以使用2 000～4 000 Gs的磁場。通過磁化處理之后播種，種子發芽能力不斷提高，幼苗能夠茁壯成長，種子對水肥的吸收能力更強，同時光合作用也有所增強。植物根系發達，葉片顏色深，莖稈粗壯，抗逆性不斷增強，生育期縮短，不但籽粒飽滿，而且成熟度較高。試驗表明，利用磁化技術對玉米種子進行處理，播種以后產量提升在12%左右；對大豆種子進行處理，增產約10%；對高粱種子進行處理，增產率在9%左右；對水稻種子進行處理，增長率接近20%。我國在磁化技術應用方面和發達國家對比還有一定差距，主要表現在種子處理以后穩定性不足，處理效果可能不理想，處理時間、處理后失效時間達不到要求。如果種子顆粒較大，需要連續進行3次處理，如果種子數量較小，需要處理2次，種子磁化以后需要快速播種，放置時間在24 h以上可能導致處理失效。

3.6 應用生物頻譜處理

所謂生物頻譜就是對人體產生的電磁輻射進行模擬，從而設計出具備特定電磁波的波譜，波長在1 μm到10 mm之間。該技術首次提出以后主要應用于人體醫療領域。通過研究人體細胞、動物細胞以后發現，生物頻譜的生理功能相對較多。植物種子受到生物頻譜的照射，同樣可以產生不同物理效應，常見的包括溫熱效應、微波場離子、紅外吸收、電介偶極等效應，提供動力支撐種子機體活動，還可活化能量缺乏的種子病態機能，將其質量改善。生物頻譜這類處理技術可應用于水稻、大豆和小麥等種子處理工作當中[6]。

4 結束語

綜上分析，物理農業在實踐應用過程中不但具有綠色環保的特點，而且還能有效改善作物品種的生長特性，因此受到農業領域專家的高度關注。我國已經開始將該技術在種子選后處理中應用，取得了顯著成就。未來，相關人員對于物理農業領域技術的研究還需要擴展至裝備研發領域，讓農業生產裝備能夠達到可視化發展。種子選后的加工處理，磁化技術的應用為重點，但是由于配套裝備研制進程滯后，加上物理計量、處理時間方面技術有待完善，導致技術推廣應用受到影響。所以，需要加強物理技術在該領域中的應用，提高處理效果的穩定性，發揮技術優勢，促進現代化農業發展。