聲波助長技術及應用

摘要：隨著物理農(nóng)業(yè)廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，聲波助長技術得到了廣泛應用及推廣，聲波助長儀是大連市農(nóng)業(yè)機械化技術推廣站自主研發(fā)的高新物理農(nóng)業(yè)系列技術裝備。本文闡述了植物聲波助長技術的原理及作用機理、應用效果、使用方法和應用前景及意義等。

關鍵詞：物理農(nóng)業(yè);聲波助長儀;農(nóng)業(yè)生產(chǎn);應用前景

進入21世紀，世界農(nóng)業(yè)發(fā)展格局已經(jīng)開始由我國傳統(tǒng)的化學農(nóng)業(yè)模式過渡發(fā)展到現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)。20世紀的傳統(tǒng)化學農(nóng)業(yè)在大大提高了世界農(nóng)作物經(jīng)濟產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的同時也帶來了一系列嚴重的附加后果。隨著化肥和農(nóng)藥的大量使用，造成了耕地地力的極大衰退，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的大幅度降低以及周圍環(huán)境的嚴重污染，人體健康也因此受到極其嚴重的危害。現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)的發(fā)展是我們實現(xiàn)人類經(jīng)濟社會和環(huán)境生態(tài)農(nóng)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的一個重要途徑。現(xiàn)代物理生態(tài)農(nóng)業(yè)特點是將電、磁、聲、光、熱等基本物理學原素和生物學、仿生科學等學科相結合應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。聲波助長儀是物理農(nóng)業(yè)裝備中的一項尖端設備。

1 聲波助長儀的作用原理和效果以及作用機理

聲波作為交變應力的一種極為特殊的表現(xiàn)形式，是一種帶有一定節(jié)奏和頻率的彈性機械波，主要建立在植物內(nèi)部經(jīng)絡運動理論的基礎上，利用激光測振儀，準確地檢測出植物自有頻率和可接收的頻率，并計算出植物自發(fā)頻率與環(huán)境要素如土壤濕度、大氣溫度及組織含水量之間的聯(lián)系，做出了精確的頻譜分析，從而研制了植物聲波助長儀。經(jīng)過聲波作用后，植物愈傷細胞組織和體液中的各種可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖類的物質(zhì)含量比例提高明顯。作為經(jīng)濟植物體內(nèi)的主要營養(yǎng)成分之一的糖類，為植物體內(nèi)各種細胞的生長發(fā)育過程階段提供了多種所需的養(yǎng)分和能量。多樣的糖類和蛋白質(zhì)是所有植物細胞進行一系列各代謝轉化和生長活動的重要物質(zhì)基礎，高品質(zhì)的各種可溶性蛋白質(zhì)和豐富的含糖量直接保證了植物細胞分裂發(fā)育能力和旺盛的生長需求。聲波植物助長儀的工作基本原理主要是通過利用高頻音箱內(nèi)的發(fā)聲系統(tǒng)產(chǎn)生對植物內(nèi)部有特作用和一定反應頻率的多點散發(fā)型線性聲波，該聲波的發(fā)生頻率與經(jīng)濟植物本身固有的各種生理活動系統(tǒng)中的頻率相一致，從而可以產(chǎn)生聲波共振，從而更加有效的加快植物內(nèi)部細胞的正常生理活動的運行速率，增強各種植物對多種所需的營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率和轉化率，加速植物對各種養(yǎng)分的消化吸收以及提高光合作用的發(fā)生速率，加快植物的生長發(fā)育，從而最終達到經(jīng)濟作物早期增產(chǎn)、增收、優(yōu)質(zhì)、抗病的主要目的。

（1）其主要效果為：

增產(chǎn)：該植物聲波助長儀能在促進植物正常生長的發(fā)育過程中，由于植物光合作用的強度增加，增大促使植物的呼吸振動頻率從而加快植物根、莖、葉等各種營養(yǎng)代謝器官對植物養(yǎng)分的綜合吸收，促進各種植物正常生長，提高多種植物對各種養(yǎng)分制造的質(zhì)量，加速促進植物的正常生長發(fā)育過程，提高產(chǎn)量。同時能夠促使大部分蔬菜增產(chǎn)35%，大多數(shù)水果如大櫻桃和九九草莓等增加產(chǎn)量30%以上。能使玉米、旱稻等種類的大田作物增加產(chǎn)量25%以上。

品質(zhì)提高：植物聲波助長儀不僅有效增強植物光合作用能力，也很大程度增加了酶的合成量，從而極大促進了植物體內(nèi)糖和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分的合成，從而可以起到有效改善植物營養(yǎng)品質(zhì)的作用。通過實驗結果表明，櫻桃、草莓等水果的含糖量都有了大幅度的提高，水果內(nèi)糖的含有量平均增加30%。

早熟：聲波助長儀能夠協(xié)助這些植物在生長過程中加快呼吸的頻率，加快能量進行轉化的處理效率，在促進營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的同時酶的轉化能力也得到了提高。使這些植物能夠擁有極強的生長發(fā)育速度，從而達到了提前收獲的效果，大棚草莓收獲期提前了半個月左右。

抗病：長期使用各種植物聲波助長儀就是通過對這些敏感植物內(nèi)部細胞發(fā)出諧振波，能夠有效促使這些敏感植物在快速生長發(fā)育時，呼吸能力大幅度增強，從而有效地保持這些植物細胞內(nèi)一定的抗氧化水平，對敏感草害病毒體內(nèi)由其分泌的各種生物毒素也同樣具有免疫抑制作用，有利于其在這些植物體內(nèi)快速形成一層牢固的免疫隔離層，有效的阻截菌斑快速擴散。

驅(qū)逐病蟲害：敏感害蟲在聲波助長儀發(fā)出的振諧波的輻射下，會直接使其產(chǎn)生非常強烈的恐懼感，影響其蠶食植物，也無法正常活動生存，不能繁衍甚至主動離開，達到了驅(qū)逐乃至殺滅各種敏感害蟲的目的。通過國家實驗室的研究結果證明對各種蚜蟲、紅蜘蛛等害蟲的各種殺滅驅(qū)逐效果相當顯著。

（2）其影響機理作用主要表現(xiàn)在三個方面：

①有效提高植物內(nèi)部所必需的可溶性糖和蛋白質(zhì)的平均含量 經(jīng)過強聲波的強力輻射作用后，植物根系和其他重要內(nèi)部組織中糖和蛋白質(zhì)的總體含有量得到大幅度提高。多種糖類是植物體內(nèi)的重要營養(yǎng)成分之一，是為維持植物各種正常生長發(fā)育過程中所必需提供的營養(yǎng)能量。充裕的蛋白質(zhì)是維持植物內(nèi)部細胞在植物體內(nèi)持續(xù)進行一系列正常生長發(fā)育活動中的十分重要的營養(yǎng)物質(zhì)基礎，植物內(nèi)部細胞旺盛的快速分裂和正常生長發(fā)育能力取決于蛋白質(zhì)的含量是否豐富。另一方面，經(jīng)過聲波這種具有交叉可變性的應力流動強力刺激作用后，植物內(nèi)部細胞形態(tài)可能會隨之發(fā)生相當大的變化，大幅增強了位于植物內(nèi)部細胞的流動性和植物細胞壁通透性，直接引發(fā)了植物內(nèi)部細胞的快速生長與分裂，乃至對于保障植物的正常生長發(fā)育能力提供了先天性的前提條件。

②直接有效的提高各類作物的催熟生長素IAA 植物在聲波的直接作用下，植物內(nèi)部IAA催熟素含量顯著大幅度的提高。乙烯的合成效率直接取決于IAA的含有量，乙烯對作物的成熟率有著決定性作用。（乙烯是各種植物的催熟生長激素）。IAA含量的顯著大幅度的提高勢必會直接引起各種作物所需的催熟乙烯的生成量大幅增加，從而影響到各種植物的生長和成熟速度。

③聲波中的刺激作用直接影響細胞內(nèi)鈣離子 鈣離子是一切生物體中無所不在的重要離子，植物細胞組織的形態(tài)和植物的正常生長發(fā)育是由鈣離子的濃度起決定性作用。聲波對細胞的刺激信號也有可能間接或直接的影響調(diào)節(jié)植物存在于質(zhì)膜、液泡膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的鈣離子泵或其他通道的一系列運輸系統(tǒng)，引起胞內(nèi)鈣的游離鈣離子的濃度發(fā)生變化以至直接影響植物細胞的正常生理生化代謝活動。

2 聲波助長儀的適用范圍

聲波助長儀廣泛適用于絕大多數(shù)植物以及農(nóng)作物，包括蔬菜、果樹、花卉、食用菌等多種經(jīng)濟作物的生長發(fā)育過程。每臺聲波助長儀的作用半徑為60m。每天只需連續(xù)使用2h，就可以使各種農(nóng)作物在優(yōu)美的”音樂”聲中快速茁壯成長，達到增產(chǎn)增收的效果。

3 聲波助長儀的使用方法

將聲波助長儀平穩(wěn)安放在使用范圍或者溫室大棚中央，安放平穩(wěn)后接通電源后打開開關。

（1）聲音調(diào)試：①開機前保持音量在最小位置，開機后慢慢調(diào)整旋鈕增加音量，音量大小調(diào)整至能在使用地塊邊界聽清為宜;②盡可能選擇合適的頻道。如當使用環(huán)境溫度在15℃以下，空氣濕度較大時一般選擇1、2、3頻道;當使用環(huán)境溫度在15～28℃內(nèi)，空氣濕度居中，一般選擇4、5、6頻道;而當使用環(huán)境溫度超過28℃或空氣非常干燥時，就應該選用7或8頻道。

（2）使用時間①大多數(shù)作物以7：00～10：00最為適宜，食用菌最佳使用時間一般設定為17：00～19：00，每天一定要保證1次，每次2h;②保證開機運行1h后再進行對葉面的催肥。停機后再運行1h。

（3）工作環(huán)境：溫度在-25～40℃之間。空氣相對濕度<90%。

4 聲波助長儀的試驗及應用效果

經(jīng)多地試驗，該機能有效刺激農(nóng)作物和經(jīng)濟作物的快速生長，有效提高作物平均產(chǎn)量，提升植物中的營養(yǎng)成分和品質(zhì)，增強植物抗病免疫能力，能驅(qū)逐敏感植物病蟲害，提前一周進入收獲期，增加蔬菜貯藏保存時間等多種經(jīng)濟功效。該機近些年來，在遼寧沈陽、大連、丹東、遼陽、錦州、海城、盤錦、河北唐山、江蘇張家港、常熟、昆山、吳江、新疆生產(chǎn)建設兵團、吉林四平等農(nóng)基地種植使用，都已經(jīng)收到了相當顯著的經(jīng)濟效果，蔬菜和新鮮水果成熟期普遍都在提前一周左右，平均蔬菜增產(chǎn)增收幅度在30%～50%，在溫室大棚的葉類綠色蔬菜上種植使用時其效果更直觀，增產(chǎn)增收經(jīng)濟效果明顯，其可觀的社會效益和經(jīng)濟效益、社會效益和良好生態(tài)環(huán)境效益都已贏得了廣大種植戶和經(jīng)營者的廣泛贊譽和高度信賴，是物理農(nóng)業(yè)系列裝備中最受歡迎的設備之一。

在莊河市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務中心蘭店試驗園區(qū)內(nèi)，溫室里的蔬菜正在聆聽著優(yōu)美的"音樂"。在使用了聲波助長儀后，西芹的平均年產(chǎn)量已經(jīng)開始有了明顯性的大幅提高，2個季節(jié)里的產(chǎn)量就已經(jīng)超過了往年3個季節(jié)的產(chǎn)量。今年總產(chǎn)量預計還能增加30%左右。而且現(xiàn)在西芹的整體質(zhì)量也比以前有了很大的明顯改觀，出芽率高，長得大小規(guī)格一致，品質(zhì)上乘也基本沒有發(fā)生大的病蟲和蚜蟲等各種常見蟲害，根本不需要額外購買使用殺蟲劑，市場受歡迎程度高。

莊河市長嶺鎮(zhèn)石佛村的蘑菇種植大戶張國軍使用聲波助長儀后，蘑菇表現(xiàn)出4個明顯特點：①出菇期間斷。蘑菇的間隔器不明顯了，每天都有蘑菇可采，在別人缺貨的時候還有蘑菇出售，價格自然也高;

②蘑菇大小均勻，菇形規(guī)整，商品性好;③后續(xù)生產(chǎn)能力強，產(chǎn)量高，出菇期延長了半個月，蘑菇產(chǎn)量提高了20%左右;④菌種轉化徹底。出菇期徹底結束后，聽“音樂”的蘑菇“基質(zhì)”比其他要輕一些，這說明菌種的轉化率更高，轉化更徹底。大連市甘井子區(qū)自2005年引進應用聲波助長技術，在蔬菜、水果、花卉、食用菌等多種農(nóng)作物進行測產(chǎn)試驗。這些新型綠色天然農(nóng)作物在美妙的"音樂"聲中自然而生茁壯成長，達到了增產(chǎn)又增收的理想效果的同時又獲得了極大的經(jīng)濟效益和社會效益。

在西芹溫室試驗應用聲波助長儀，對比試驗結果表明，聽"音樂"的西芹提早成熟7d，西芹的產(chǎn)量明顯高于對照組的西芹，且色澤濃綠，品質(zhì)明顯提高，增產(chǎn)幅度達到36%。

在西紅柿溫室里使用聲波助長儀，產(chǎn)量增產(chǎn)30%多，一個溫室每茬可增收2000元以上。

溫室桃子聽"音樂"，早熟半個多月，可賣到20元/kg，而那些按照正常季節(jié)上市的桃子售價僅10元/kg。而且在"音樂"聲中長大的桃子個頭大而均勻，產(chǎn)量提高了25%，含糖量高，色澤和口感都占優(yōu)。

5 聲波助長儀的應用前景及意義

實踐證明，聲波助長儀如果廣泛應用于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，是一項能夠明顯提高民用農(nóng)作物的產(chǎn)量，提升農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，提高農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟價值和其他附加值，是促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收的高新尖端技術。當前，隨著人民生活質(zhì)量水平越來越高，農(nóng)產(chǎn)品的食用質(zhì)量安全也越來越重要受到廣大人們的高度重視。以化肥、農(nóng)藥為主導的化學農(nóng)業(yè)越來越顯現(xiàn)出它的弊端，環(huán)境污染日益加劇，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)逐漸下降、藥殘高，乃至嚴重損害人體健康。以聲波助長儀為主要代表的高科技物理現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術既能有效的保護當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，又同時能幫助種植戶生產(chǎn)出大批高品質(zhì)的綠色農(nóng)產(chǎn)品，在大大提高了這些農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟價值同時又十分有利于人體健康。作為新興物理農(nóng)業(yè)技術的一項重要分支，聲波助長技術為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化起到推波助瀾的作用，具有極其廣闊的應用前景。

聲波助長現(xiàn)代物理技術農(nóng)業(yè)技術的深入實施，進一步完善了基本設施應用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術，豐富了設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術的科技含量，將高科技的物理農(nóng)業(yè)技術轉化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不僅基本可以直接達到"農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品增值、農(nóng)民增收"的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目的，而且有效的促進了本地區(qū)以及農(nóng)村重點地區(qū)綠色蔬菜的發(fā)展和農(nóng)業(yè)可持續(xù)和諧健康發(fā)展;大力提升當?shù)鼐G色農(nóng)產(chǎn)品附加值和農(nóng)業(yè)市場綜合競爭力;加速推進了我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物理技術生產(chǎn)現(xiàn)代化和產(chǎn)業(yè)化振興發(fā)展戰(zhàn)略進程，對繼續(xù)加快推進實施我國綠色生態(tài)鄉(xiāng)村農(nóng)業(yè)的重大戰(zhàn)略，都具有重要的指導意義。我們一定要繼續(xù)堅持推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物理技術，為加快推進發(fā)展具有綠色、環(huán)保型鄉(xiāng)村農(nóng)業(yè)發(fā)展進程，實現(xiàn)我國鄉(xiāng)村農(nóng)業(yè)的健康和諧可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介：胡晉（1982—），男，遼寧省莊河市人，工程師，主要從事農(nóng)機推廣工作。