空間電場在設施農業生產中的應用

王耕

摘要：介紹空間電場的建立方式及其在溫室除霧防病促生系統中的主要用途，探討溫室空間電場防病促生系統在提高作物品質、改善棚內濕度、防治各種病害方面的作用機理，并結合實例，分析該技術的應用效果及推廣前景。

關鍵詞：空間電場；設施農業；防病；促生；濕度

中圖分類號：S121 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）07-0066-02

1 空間電場的建立

空間電場以通過絕緣子掛在溫室棚頂的電極線為正極，植株、地面以及墻壁、棚梁等接地設施為負極，當電極線帶有高電壓時，在正負極之間的空間產生一個靜電場，能夠有效的消除溫室的霧氣、空氣微生物等微顆粒，徹底消除動植物養育封閉環境的悶濕感，建立空氣清新的生長環境。在這個空間電場環境中，電極放電產生臭氧、氧化氮和高能帶電粒子，用于預防植物氣傳病害、土傳病害及病毒病，并向植物提供空氣氮肥。

2 空間電場在溫室電除霧防病促生系統中的應用

溫室電除霧防病促生系統是利用空間電場實現寒冷季節作物無公害生產的保障設備，主要用于溫室蔬菜、花卉、果樹、中草藥等病蟲害的防治以及植物生長速度的調控。其作用效果為：空氣病菌除去率40%～99%；CO2吸收提速率>5%；霧氣消除率>97%；氮氣氮肥轉化率20%。

空間電場的主要用途為：1） 建立能夠促進植物光合作用、提高根系活力、提高生長速度的空間電場；2） 產生防治溫室植物病害的空間電場、臭氧、空氣氮肥和帶電粒子；3） 同時補充空間電場與二氧化碳，快速促進作物生長，提高果實品質和產量；4） 實現溫室及標準園蔬菜無毒優質生產。

3 溫室空間電場防病促生系統的作用及機理

在溫室上空的空間電極組件與地面之間建立起自動循環、間歇工作的空間電場。空間電極組件中的電極絲或放電球放出高能帶電粒子、臭氧和氮氧化物，在土壤與植株生活體系中形成微弱的直流電流，防治土傳、氣傳病害的發生，并持續提高植物的光合作用強度，從而獲得顯著的增產效果。

3.1 促進作物生長發育，提高作物品質

3.1.1 促進植物光合作用 在空間電場作用下，植物對CO2的吸收加速并使光補償點降低，即在弱光環境中仍有較強的光合強度。高濃度CO2與空間電場結合，具有產量倍增效應，即空間電場能顯著提高植物的光合強度，促進同化產物的運輸和植物組織器官的生長與發育。

3.1.2 促進農作物品質優化 設置特定變化的空間電場，能對植物的吸收、同化物的運輸及多種生理活動進行調控。空間電場調控植物生長是通過Ca2+和HCO3-離子進行的。利用植物輸送Ca2+和HCO3-離子的空間電場可控性，增加果實的含糖量以及提高果實的貯運硬度指標。在同步增補CO2條件下，高濃度的CO2與空間電場相結合，能夠顯著提高果實甜度，是設施農業中生產溫室高甜度櫻桃、葡萄、小果蕃茄、水果化蘿卜的關鍵技術。

3.1.3 促進氮氣肥料化 空間電場帶有4萬～5萬V直流高壓的電極線，會對空氣產生電離作用，并使空氣中的大量氮氣轉化為氮氧化物。氮氧化物與水汽結合，形成空氣氮肥，即植物葉面氮肥，故空間電場對植物生長具有顯著的促進作用。

3.2 調節空氣濕度，臭氧防病

3.2.1 調節空間濕度 對氣傳病害影響最大的是設施內的濕度條件。有的氣傳病害在多濕多霧條件下發生，有的氣傳病害在干燥條件下發生，但常見氣傳病害多屬于前者。濕度條件對病害的發生影響很大，喜濕的蕃茄疫病、黃瓜細菌性角斑病及霜霉病等，在相對濕度96%以上時容易侵染發病，但白粉病會在濕度降到50%～80%時發生。因此，控制濕度、霧氣和空氣病原微生物是預防氣傳病害的基礎。空間電場的自動循環間歇工作，能夠抑制霧汽的升騰和粉塵的飛揚，使溫室保持清亮狀態，隔絕氣傳病害的氣流傳播渠道。

3.2.2 殺死病源微生物 空間電場中的霧汽、粉塵會產生荷電，并在電場力的作用下做定向脫除運動，迅速吸附于地面、植株及溫室內結構表面。同時，附著在霧汽、粉塵上的大部分病原微生物也會在高能帶電粒子的作用下被殺死、滅活。塑料薄膜處新產生的霧氣以及成熟真菌向空氣中發射的孢子，因受空間電場和空間電極線產生的高能帶電粒子作用而不能擴散傳播。與此同時，各種依靠空氣傳播的病害源的毒害作用均會逐漸降低，直至被控制在安全限以下。

3.2.3 產生臭氧 系統中的臭氧是通過建立空間電場的電極線和煙氣電凈化腔中的凈化電極對空氣放電產生的，有極強的氧化能力，對空間電極線周圍和植株尖端處的空氣微生物具有非常強的殺滅作用，其滅菌過程屬于生物化學氧化反應。系統在溫室內產生的0.03～0.08 mL/L的臭氧用于植物病害預防是十分有效的。

3.3 協同CO2控制技術，防治土傳病害

對土傳病害發生影響最大的是降低地力的連作和較低的地溫，番茄的枯萎病、褐色根腐病以及茄子黃萎病等都是在這種土壤條件下發生的。對于傳統的防治方法來講，土傳病害與地上部病害不同，發病后很少有有效的治療方法。但采用空間電場與CO2控制技術，可以有效地防治土傳病害，其機理包括以下4個過程：1） 空間電極和土壤之間建立的直流高壓空間電場和變化空間電場產生的土壤電流，可使土壤中的非游離態礦物質營養游離化，進而提高土壤肥力，使作物健壯生長，增強對病原菌的抵抗力。同時，空間電場在土壤中產生的微電流能夠分解部分有機酸，進而降低根系分泌物的毒害作用。2） 變化的空間電場可以調控植物細胞中的Ca2+濃度，進而調節植株對土壤肥料的吸收能力和激活植株的其它生理機能，增強對病原菌的抵抗力。3） 空間電場變化產生的土壤電流可殺死土壤中的一些病原菌。4） 空間電場能夠促進植物吸收CO2以及碳水化合物向根區轉運，顯著提高根系活力。

3.4 防治病毒性病害，增強植物抗病力

空間電場有效防治病毒性病害的機理與下列因素有關：1） 直流空間電場電離空氣產生的臭氧、高能帶電粒子，能夠殺死或滅活植株和土壤表面以及空氣中的病毒。2） 空間電場能夠有效地減少病害對植株造成的傷害，阻斷病毒侵染植株的渠道。3） 空間電場環境中，植物對CO2的強烈吸收以及土壤養分有效性的提高，能夠增強植物的抗病力。

4 溫室電除霧防病促生系統的推廣

2012年，在鞍山市千山區湯崗子鎮解家堡村建立物理農業試驗點，種植番茄和黃瓜，棚內安置DFC系列溫室電除霧防病促生系統。試驗結果證明：溫室（333.5m2）以前的番茄產量為3 750 kg，黃瓜產量為

3 500 kg，運用物理農業技術后，番茄和黃瓜的產量增長了15%，果實成熟期提前了7～10 d。若番茄與黃瓜按0.40元/kg出售，每年可增加收入1 800元左右。

2013年購置5套3DFC-450型溫室電除霧防病促生系統，以鞍羊線設施農業產業帶為平臺，建立5個示范、推廣點，主要用于溫室蔬菜生產，以提升產業帶的科技含量。此技術推廣應用的當年，蔬菜的產量和效益得到了顯著提升，促使廣大農民接受應用此物理農業新興技術。

參考文獻

[1] 趙宏鈞，張皓臻.物理農業技術的應用與發展[J].農業裝備技術，2005（5）：28-30.

[2] 張麗華，楊建.物理農業的現狀及其發展前景[J].吉林農業科學，2003（3）：50-54.

[3] 郭光照，馬慧，秦勇，等.空間電場對日光溫室番茄生長發育及產量的影響[J].北方園藝，2013（23）：60-62.

摘要：介紹空間電場的建立方式及其在溫室除霧防病促生系統中的主要用途，探討溫室空間電場防病促生系統在提高作物品質、改善棚內濕度、防治各種病害方面的作用機理，并結合實例，分析該技術的應用效果及推廣前景。

關鍵詞：空間電場；設施農業；防病；促生；濕度

中圖分類號：S121 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）07-0066-02

1 空間電場的建立

空間電場以通過絕緣子掛在溫室棚頂的電極線為正極，植株、地面以及墻壁、棚梁等接地設施為負極，當電極線帶有高電壓時，在正負極之間的空間產生一個靜電場，能夠有效的消除溫室的霧氣、空氣微生物等微顆粒，徹底消除動植物養育封閉環境的悶濕感，建立空氣清新的生長環境。在這個空間電場環境中，電極放電產生臭氧、氧化氮和高能帶電粒子，用于預防植物氣傳病害、土傳病害及病毒病，并向植物提供空氣氮肥。

2 空間電場在溫室電除霧防病促生系統中的應用

溫室電除霧防病促生系統是利用空間電場實現寒冷季節作物無公害生產的保障設備，主要用于溫室蔬菜、花卉、果樹、中草藥等病蟲害的防治以及植物生長速度的調控。其作用效果為：空氣病菌除去率40%～99%；CO2吸收提速率>5%；霧氣消除率>97%；氮氣氮肥轉化率20%。

空間電場的主要用途為：1） 建立能夠促進植物光合作用、提高根系活力、提高生長速度的空間電場；2） 產生防治溫室植物病害的空間電場、臭氧、空氣氮肥和帶電粒子；3） 同時補充空間電場與二氧化碳，快速促進作物生長，提高果實品質和產量；4） 實現溫室及標準園蔬菜無毒優質生產。

3 溫室空間電場防病促生系統的作用及機理

在溫室上空的空間電極組件與地面之間建立起自動循環、間歇工作的空間電場。空間電極組件中的電極絲或放電球放出高能帶電粒子、臭氧和氮氧化物，在土壤與植株生活體系中形成微弱的直流電流，防治土傳、氣傳病害的發生，并持續提高植物的光合作用強度，從而獲得顯著的增產效果。

3.1 促進作物生長發育，提高作物品質

3.1.1 促進植物光合作用 在空間電場作用下，植物對CO2的吸收加速并使光補償點降低，即在弱光環境中仍有較強的光合強度。高濃度CO2與空間電場結合，具有產量倍增效應，即空間電場能顯著提高植物的光合強度，促進同化產物的運輸和植物組織器官的生長與發育。

3.1.2 促進農作物品質優化 設置特定變化的空間電場，能對植物的吸收、同化物的運輸及多種生理活動進行調控。空間電場調控植物生長是通過Ca2+和HCO3-離子進行的。利用植物輸送Ca2+和HCO3-離子的空間電場可控性，增加果實的含糖量以及提高果實的貯運硬度指標。在同步增補CO2條件下，高濃度的CO2與空間電場相結合，能夠顯著提高果實甜度，是設施農業中生產溫室高甜度櫻桃、葡萄、小果蕃茄、水果化蘿卜的關鍵技術。

3.1.3 促進氮氣肥料化 空間電場帶有4萬～5萬V直流高壓的電極線，會對空氣產生電離作用，并使空氣中的大量氮氣轉化為氮氧化物。氮氧化物與水汽結合，形成空氣氮肥，即植物葉面氮肥，故空間電場對植物生長具有顯著的促進作用。

3.2 調節空氣濕度，臭氧防病

3.2.1 調節空間濕度 對氣傳病害影響最大的是設施內的濕度條件。有的氣傳病害在多濕多霧條件下發生，有的氣傳病害在干燥條件下發生，但常見氣傳病害多屬于前者。濕度條件對病害的發生影響很大，喜濕的蕃茄疫病、黃瓜細菌性角斑病及霜霉病等，在相對濕度96%以上時容易侵染發病，但白粉病會在濕度降到50%～80%時發生。因此，控制濕度、霧氣和空氣病原微生物是預防氣傳病害的基礎。空間電場的自動循環間歇工作，能夠抑制霧汽的升騰和粉塵的飛揚，使溫室保持清亮狀態，隔絕氣傳病害的氣流傳播渠道。

3.2.2 殺死病源微生物 空間電場中的霧汽、粉塵會產生荷電，并在電場力的作用下做定向脫除運動，迅速吸附于地面、植株及溫室內結構表面。同時，附著在霧汽、粉塵上的大部分病原微生物也會在高能帶電粒子的作用下被殺死、滅活。塑料薄膜處新產生的霧氣以及成熟真菌向空氣中發射的孢子，因受空間電場和空間電極線產生的高能帶電粒子作用而不能擴散傳播。與此同時，各種依靠空氣傳播的病害源的毒害作用均會逐漸降低，直至被控制在安全限以下。

3.2.3 產生臭氧 系統中的臭氧是通過建立空間電場的電極線和煙氣電凈化腔中的凈化電極對空氣放電產生的，有極強的氧化能力，對空間電極線周圍和植株尖端處的空氣微生物具有非常強的殺滅作用，其滅菌過程屬于生物化學氧化反應。系統在溫室內產生的0.03～0.08 mL/L的臭氧用于植物病害預防是十分有效的。

3.3 協同CO2控制技術，防治土傳病害

對土傳病害發生影響最大的是降低地力的連作和較低的地溫，番茄的枯萎病、褐色根腐病以及茄子黃萎病等都是在這種土壤條件下發生的。對于傳統的防治方法來講，土傳病害與地上部病害不同，發病后很少有有效的治療方法。但采用空間電場與CO2控制技術，可以有效地防治土傳病害，其機理包括以下4個過程：1） 空間電極和土壤之間建立的直流高壓空間電場和變化空間電場產生的土壤電流，可使土壤中的非游離態礦物質營養游離化，進而提高土壤肥力，使作物健壯生長，增強對病原菌的抵抗力。同時，空間電場在土壤中產生的微電流能夠分解部分有機酸，進而降低根系分泌物的毒害作用。2） 變化的空間電場可以調控植物細胞中的Ca2+濃度，進而調節植株對土壤肥料的吸收能力和激活植株的其它生理機能，增強對病原菌的抵抗力。3） 空間電場變化產生的土壤電流可殺死土壤中的一些病原菌。4） 空間電場能夠促進植物吸收CO2以及碳水化合物向根區轉運，顯著提高根系活力。

3.4 防治病毒性病害，增強植物抗病力

空間電場有效防治病毒性病害的機理與下列因素有關：1） 直流空間電場電離空氣產生的臭氧、高能帶電粒子，能夠殺死或滅活植株和土壤表面以及空氣中的病毒。2） 空間電場能夠有效地減少病害對植株造成的傷害，阻斷病毒侵染植株的渠道。3） 空間電場環境中，植物對CO2的強烈吸收以及土壤養分有效性的提高，能夠增強植物的抗病力。

4 溫室電除霧防病促生系統的推廣

2012年，在鞍山市千山區湯崗子鎮解家堡村建立物理農業試驗點，種植番茄和黃瓜，棚內安置DFC系列溫室電除霧防病促生系統。試驗結果證明：溫室（333.5m2）以前的番茄產量為3 750 kg，黃瓜產量為

3 500 kg，運用物理農業技術后，番茄和黃瓜的產量增長了15%，果實成熟期提前了7～10 d。若番茄與黃瓜按0.40元/kg出售，每年可增加收入1 800元左右。

2013年購置5套3DFC-450型溫室電除霧防病促生系統，以鞍羊線設施農業產業帶為平臺，建立5個示范、推廣點，主要用于溫室蔬菜生產，以提升產業帶的科技含量。此技術推廣應用的當年，蔬菜的產量和效益得到了顯著提升，促使廣大農民接受應用此物理農業新興技術。

參考文獻

[1] 趙宏鈞，張皓臻.物理農業技術的應用與發展[J].農業裝備技術，2005（5）：28-30.

[2] 張麗華，楊建.物理農業的現狀及其發展前景[J].吉林農業科學，2003（3）：50-54.

[3] 郭光照，馬慧，秦勇，等.空間電場對日光溫室番茄生長發育及產量的影響[J].北方園藝，2013（23）：60-62.

摘要：介紹空間電場的建立方式及其在溫室除霧防病促生系統中的主要用途，探討溫室空間電場防病促生系統在提高作物品質、改善棚內濕度、防治各種病害方面的作用機理，并結合實例，分析該技術的應用效果及推廣前景。

關鍵詞：空間電場；設施農業；防病；促生；濕度

中圖分類號：S121 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）07-0066-02

1 空間電場的建立

空間電場以通過絕緣子掛在溫室棚頂的電極線為正極，植株、地面以及墻壁、棚梁等接地設施為負極，當電極線帶有高電壓時，在正負極之間的空間產生一個靜電場，能夠有效的消除溫室的霧氣、空氣微生物等微顆粒，徹底消除動植物養育封閉環境的悶濕感，建立空氣清新的生長環境。在這個空間電場環境中，電極放電產生臭氧、氧化氮和高能帶電粒子，用于預防植物氣傳病害、土傳病害及病毒病，并向植物提供空氣氮肥。

2 空間電場在溫室電除霧防病促生系統中的應用

溫室電除霧防病促生系統是利用空間電場實現寒冷季節作物無公害生產的保障設備，主要用于溫室蔬菜、花卉、果樹、中草藥等病蟲害的防治以及植物生長速度的調控。其作用效果為：空氣病菌除去率40%～99%；CO2吸收提速率>5%；霧氣消除率>97%；氮氣氮肥轉化率20%。

空間電場的主要用途為：1） 建立能夠促進植物光合作用、提高根系活力、提高生長速度的空間電場；2） 產生防治溫室植物病害的空間電場、臭氧、空氣氮肥和帶電粒子；3） 同時補充空間電場與二氧化碳，快速促進作物生長，提高果實品質和產量；4） 實現溫室及標準園蔬菜無毒優質生產。

3 溫室空間電場防病促生系統的作用及機理

在溫室上空的空間電極組件與地面之間建立起自動循環、間歇工作的空間電場。空間電極組件中的電極絲或放電球放出高能帶電粒子、臭氧和氮氧化物，在土壤與植株生活體系中形成微弱的直流電流，防治土傳、氣傳病害的發生，并持續提高植物的光合作用強度，從而獲得顯著的增產效果。

3.1 促進作物生長發育，提高作物品質

3.1.1 促進植物光合作用 在空間電場作用下，植物對CO2的吸收加速并使光補償點降低，即在弱光環境中仍有較強的光合強度。高濃度CO2與空間電場結合，具有產量倍增效應，即空間電場能顯著提高植物的光合強度，促進同化產物的運輸和植物組織器官的生長與發育。

3.1.2 促進農作物品質優化 設置特定變化的空間電場，能對植物的吸收、同化物的運輸及多種生理活動進行調控。空間電場調控植物生長是通過Ca2+和HCO3-離子進行的。利用植物輸送Ca2+和HCO3-離子的空間電場可控性，增加果實的含糖量以及提高果實的貯運硬度指標。在同步增補CO2條件下，高濃度的CO2與空間電場相結合，能夠顯著提高果實甜度，是設施農業中生產溫室高甜度櫻桃、葡萄、小果蕃茄、水果化蘿卜的關鍵技術。

3.1.3 促進氮氣肥料化 空間電場帶有4萬～5萬V直流高壓的電極線，會對空氣產生電離作用，并使空氣中的大量氮氣轉化為氮氧化物。氮氧化物與水汽結合，形成空氣氮肥，即植物葉面氮肥，故空間電場對植物生長具有顯著的促進作用。

3.2 調節空氣濕度，臭氧防病

3.2.1 調節空間濕度 對氣傳病害影響最大的是設施內的濕度條件。有的氣傳病害在多濕多霧條件下發生，有的氣傳病害在干燥條件下發生，但常見氣傳病害多屬于前者。濕度條件對病害的發生影響很大，喜濕的蕃茄疫病、黃瓜細菌性角斑病及霜霉病等，在相對濕度96%以上時容易侵染發病，但白粉病會在濕度降到50%～80%時發生。因此，控制濕度、霧氣和空氣病原微生物是預防氣傳病害的基礎。空間電場的自動循環間歇工作，能夠抑制霧汽的升騰和粉塵的飛揚，使溫室保持清亮狀態，隔絕氣傳病害的氣流傳播渠道。

3.2.2 殺死病源微生物 空間電場中的霧汽、粉塵會產生荷電，并在電場力的作用下做定向脫除運動，迅速吸附于地面、植株及溫室內結構表面。同時，附著在霧汽、粉塵上的大部分病原微生物也會在高能帶電粒子的作用下被殺死、滅活。塑料薄膜處新產生的霧氣以及成熟真菌向空氣中發射的孢子，因受空間電場和空間電極線產生的高能帶電粒子作用而不能擴散傳播。與此同時，各種依靠空氣傳播的病害源的毒害作用均會逐漸降低，直至被控制在安全限以下。

3.2.3 產生臭氧 系統中的臭氧是通過建立空間電場的電極線和煙氣電凈化腔中的凈化電極對空氣放電產生的，有極強的氧化能力，對空間電極線周圍和植株尖端處的空氣微生物具有非常強的殺滅作用，其滅菌過程屬于生物化學氧化反應。系統在溫室內產生的0.03～0.08 mL/L的臭氧用于植物病害預防是十分有效的。

3.3 協同CO2控制技術，防治土傳病害

對土傳病害發生影響最大的是降低地力的連作和較低的地溫，番茄的枯萎病、褐色根腐病以及茄子黃萎病等都是在這種土壤條件下發生的。對于傳統的防治方法來講，土傳病害與地上部病害不同，發病后很少有有效的治療方法。但采用空間電場與CO2控制技術，可以有效地防治土傳病害，其機理包括以下4個過程：1） 空間電極和土壤之間建立的直流高壓空間電場和變化空間電場產生的土壤電流，可使土壤中的非游離態礦物質營養游離化，進而提高土壤肥力，使作物健壯生長，增強對病原菌的抵抗力。同時，空間電場在土壤中產生的微電流能夠分解部分有機酸，進而降低根系分泌物的毒害作用。2） 變化的空間電場可以調控植物細胞中的Ca2+濃度，進而調節植株對土壤肥料的吸收能力和激活植株的其它生理機能，增強對病原菌的抵抗力。3） 空間電場變化產生的土壤電流可殺死土壤中的一些病原菌。4） 空間電場能夠促進植物吸收CO2以及碳水化合物向根區轉運，顯著提高根系活力。

3.4 防治病毒性病害，增強植物抗病力

空間電場有效防治病毒性病害的機理與下列因素有關：1） 直流空間電場電離空氣產生的臭氧、高能帶電粒子，能夠殺死或滅活植株和土壤表面以及空氣中的病毒。2） 空間電場能夠有效地減少病害對植株造成的傷害，阻斷病毒侵染植株的渠道。3） 空間電場環境中，植物對CO2的強烈吸收以及土壤養分有效性的提高，能夠增強植物的抗病力。

4 溫室電除霧防病促生系統的推廣

2012年，在鞍山市千山區湯崗子鎮解家堡村建立物理農業試驗點，種植番茄和黃瓜，棚內安置DFC系列溫室電除霧防病促生系統。試驗結果證明：溫室（333.5m2）以前的番茄產量為3 750 kg，黃瓜產量為

3 500 kg，運用物理農業技術后，番茄和黃瓜的產量增長了15%，果實成熟期提前了7～10 d。若番茄與黃瓜按0.40元/kg出售，每年可增加收入1 800元左右。

2013年購置5套3DFC-450型溫室電除霧防病促生系統，以鞍羊線設施農業產業帶為平臺，建立5個示范、推廣點，主要用于溫室蔬菜生產，以提升產業帶的科技含量。此技術推廣應用的當年，蔬菜的產量和效益得到了顯著提升，促使廣大農民接受應用此物理農業新興技術。

參考文獻

[1] 趙宏鈞，張皓臻.物理農業技術的應用與發展[J].農業裝備技術，2005（5）：28-30.

[2] 張麗華，楊建.物理農業的現狀及其發展前景[J].吉林農業科學，2003（3）：50-54.

[3] 郭光照，馬慧，秦勇，等.空間電場對日光溫室番茄生長發育及產量的影響[J].北方園藝，2013（23）：60-62.