wifi 智能家居:现代物理农业工程技术

本文对我国现代物理农业工程技术,作了简单的介绍。

现代物理农业工程技术概述 报告人： 报告人：刘辉 主要内容 1.产生背景 2.现代物理农业技术工程的概念 3.国内外现代物理农业工程技术发展现状及趋势 4.我国物理农业装备开发状况 5.存在的问题 6.物理农业装备未来的发展方向 1、现代物理农业产生的背景 现代物理农业产生的背景 长期以来，以化学肥料、 长期以来，以化学肥料、化学农药为代表的化学农 业导致了农业革命，它极大地提高了农作物的产量， 业导致了农业革命，它极大地提高了农作物的产量，为 解决全球的粮食生产和饥饿问题做出了巨大的贡献， 解决全球的粮食生产和饥饿问题做出了巨大的贡献，然 而，由于长期过量使用化肥和农药而带来的农作物品质 下降、地力衰退、环境污染等一系列问题， 下降、地力衰退、环境污染等一系列问题，影响了农业 的可持续发展。 的可持续发展。 随着人民生活水平和质量的不断提高， 随着人民生活水平和质量的不断提高，对食品的安 全性意识不断增强，人们对绿色、无害化农产品的需求 全性意识不断增强，人们对绿色、 不断增加，对食品安全性的要求不断提高，与此同时， 不断增加，对食品安全性的要求不断提高，与此同时， 一种以电、 一种以电、磁、声、波、场、纳米等物理手段为植物生 长发育促进因子的新型农业技术应运而生， 长发育促进因子的新型农业技术应运而生，这就是现代 物理农业技术。 物理农业技术。 2、现代物理农业工程技术的概念 “音乐、磁疗、电净化”是对物理农业技术的简单 音乐、磁疗、电净化” 概括， 概括，现代物理农业工程技术是物理技术和农业生产的 有机结合，它是一种新兴的农业生产技术， 有机结合，它是一种新兴的农业生产技术，它可以有效 替代农药、化肥等农业生产资料对农作物增产的作用。 替代农药、化肥等农业生产资料对农作物增产的作用。 物理农业是将电、 物理农业是将电、磁、声、光、热、核等物理学知识和 高新技术通过一定的装备应用在农业生产中， 高新技术通过一定的装备应用在农业生产中，应用特定 的物理技术方法处理农作物， 的物理技术方法处理农作物，可在减少化肥和农药使用 量的同时，达到增产、优质、抗病和高效的目的。 量的同时，达到增产、优质、抗病和高效的目的。与化 学农业相比，现代物理农业具有许多明显的优势， 学农业相比，现代物理农业具有许多明显的优势，既可 以减少化肥农药的投入，节约生产成本， 以减少化肥农药的投入，节约生产成本，有利于农民增 又可以生产出优质、 收，又可以生产出优质、无公害的农产品来满足人们生 活的需要。可以说， 活的需要。可以说，在农资价格不断上涨和人们不断追 求生活品质的今天，发展现代物理农业， 求生活品质的今天，发展现代物理农业，开发先进适用 的现代物理农业装备，具有可观的经济、 的现代物理农业装备，具有可观的经济、社会和生态效 益。 3、国内外现代物理农业工程技术发展现状及趋势 现代物理农业工程的单项技术早在20世纪70年代就已经开始 现代物理农业工程的单项技术早在20世纪70年代就已经开始 20世纪70 研究，日本、 研究，日本、前苏联等国对磁场处理种子的生物学效应 的研究，取得显著成效。 的研究，取得显著成效。美国也已经将声波助长技术应 用于多种作物。 用于多种作物。结果表明这些技术使农产品质量明显提 增产效果显著，发展潜力很大。 高，增产效果显著，发展潜力很大。目前声波助长单项 技术已在我国北京、新疆、山西、山东、辽宁等地的30 技术已在我国北京、新疆、山西、山东、辽宁等地的30 余种农作物（蔬菜、花卉和果树）上进行了多年的试验、 余种农作物（蔬菜、花卉和果树）上进行了多年的试验、 示范。 示范。 大连和青岛相关部门在应用和推广现代物理农业工 程技术方面取得了丰硕的成效， 程技术方面取得了丰硕的成效，近几年已开发研制出的 系列现代物理农业工程技术产品，在生产中大面积应用， 系列现代物理农业工程技术产品，在生产中大面积应用， 取得了良好效果。已经开发研究出的物理农业设备主要 取得了良好效果。 植物声波助长仪、空间电场防病促生系统、 有：植物声波助长仪、空间电场防病促生系统、种子磁 化机、等离子种子处理机、 化机、等离子种子处理机、电子杀虫灯和土壤连作障碍 电处理机等。 电处理机等。 4、现代物理农业主要技术装备开发状况 4.1种子处理设备 4.1种子处理设备 研究试验表明，种子经过特定的物理技术处理后， 研究试验表明，种子经过特定的物理技术处理后，除了可以减 少或不用农药化肥，改善并提高作物品质外，种子的发芽率、 少或不用农药化肥，改善并提高作物品质外，种子的发芽率、发芽 势得以明显提高，后期表现出苗齐、苗壮、叶厚， 势得以明显提高，后期表现出苗齐、苗壮、叶厚，较好的解决了 三代苗”的现象，有效增强作物抗病、 “三代苗”的现象，有效增强作物抗病、抵御自然灾害和适应环境 变化的能力。 变化的能力。 （1）种子磁化技术 磁场种子处理技术属现代生物物理技术， 磁场种子处理技术属现代生物物理技术，在播种前用 属现代生物物理技术 磁场对农作物种子进行直接磁化处理，通过物理作用， 磁场对农作物种子进行直接磁化处理，通过物理作用，能 激发种子酶的活力，改善种子素质，幼苗素质， 激发种子酶的活力，改善种子素质，幼苗素质，使根系发 活力增强，增强抗病虫害能力， 达、活力增强，增强抗病虫害能力，改善作物的新陈代谢 功能，提高吸收水、肥的能力，使其稳健生长， 功能，提高吸收水、肥的能力，使其稳健生长，以达到作 物增产的目的。 物增产的目的。试验证明经过磁场处理后的小麦增产幅度 8.1%，玉米的增产幅度达11.8% 蔬菜增产10%以上。 11.8%， 10%以上 达8.1%，玉米的增产幅度达11.8%，蔬菜增产10%以上。 （2）等离子体种子处理技术 等离子体不是一种特殊物质， 等离子体不是一种特殊物质，它只是物体存在的一 种状态，也被称为物体的第四种状态。 种状态，也被称为物体的第四种状态。 该项技术的发明是借鉴航天育种中宇宙等离子体射 线对种子影响的物理原理， 线对种子影响的物理原理，让种子在机器中接受等离子 体照射和交变电感的作用，激发种子的潜能， 体照射和交变电感的作用，激发种子的潜能，提高种子 的活力，增强种子的健壮度。经过处理的种子， 的活力，增强种子的健壮度。经过处理的种子，发芽势 发芽率提高 出苗整齐，苗期提前，根系发达， 提高， 发芽率提高，出苗整齐，苗期提前，根系发达，长势旺 植株强壮，叶面积增大，叶绿素含量增加， 盛，植株强壮，叶面积增大，叶绿素含量增加，光合作 用增强，耐寒耐低温能力提高，病虫害减轻，促进早熟， 用增强，耐寒耐低温能力提高，病虫害减轻，促进早熟， 提高产量改善品质。 提高产量改善品质。 等离子体种子处理技术是一项农业物理技术 是一项农业物理技术。 等离子体种子处理技术是一项农业物理技术。它是 在农作物播种前5 12天 在农作物播种前5—12天，用等离子体种子处理机对种 子进行处理使农作物增产的高新技术， 子进行处理使农作物增产的高新技术，其播种方法与常 规相同。 规相同。 （3）电场种子处理技术 通过高压电场来催动种子发育，使种子内的多种酶的活性得 通过高压电场来催动种子发育， 以提高，农作物在发芽、出苗、生长等方面优势明显。 以提高，农作物在发芽、出苗、生长等方面优势明显。 4.2声波助长设备 4.2声波助长设备 声波助长仪是根据植物的声学特性， 声波助长仪是根据植物的声学特性，利用声波对植物进行特 是根据植物的声学特性 殊处理，可促进植物增产、优质、抗病、早熟， 殊处理，可促进植物增产、优质、抗病、早熟，是现代高科技在 农业生产中应用的成功范例之一。 农业生产中应用的成功范例之一。所应用的植物生理谐振波处理 技术是现代物理农业科技发展的核心技术，不污染环境， 技术是现代物理农业科技发展的核心技术，不污染环境，符合环 境保护和发展生态农业的要求，是当前生产有机、绿色、 境保护和发展生态农业的要求，是当前生产有机、绿色、无公害 农产品的优选设备。可应用于粮油作物、蔬菜、果树、花卉、 农产品的优选设备。可应用于粮油作物、蔬菜、果树、花卉、园 林苗木等作物。 林苗木等作物。 声波助长仪的基本原理是利用音箱发声对植物施加特定频率 的声波，使声波的频率与植物本身固有的生理系统波频相一致， 的声波，使声波的频率与植物本身固有的生理系统波频相一致， 从而提高植物活细胞内电子流的运动速度， 产生共振。从而提高植物活细胞内电子流的运动速度，促进各 种营养元素的吸收、传输和转化， 种营养元素的吸收、传输和转化，增强植物的光合作用和吸收能 促进生长发育，达到增产、增收、优质、抗病的目的。 力，促进生长发育，达到增产、增收、优质、抗病的目的。 4.3温室补光设备 受市场需求的推动， 受市场需求的推动，现在各地普遍采用温室大棚生 产反季节蔬菜、瓜果、花卉等，但由于温室结构、 产反季节蔬菜、瓜果、花卉等，但由于温室结构、卷放 帘时间、棚膜上的尘土露水等的影响， 帘时间、棚膜上的尘土露水等的影响，温室内一般光照 不足。为此人们常采用补光设备给温室作物补光增温， 不足。为此人们常采用补光设备给温室作物补光增温， 以此来提高作物产量及品质。 以此来提高作物产量及品质。 全国已有十多家企业批量生产补光设备， 全国已有十多家企业批量生产补光设备，具有代表 性的产品有： 性的产品有：河北省赫谱科技有限公司与河北大学联合 研制的专用于温室大棚作物的“阳光灯” 研制的专用于温室大棚作物的“阳光灯”，该系列产品 具有良好的增产早熟效果， 具有良好的增产早熟效果，而且还能增加作物的免疫和 抗病能力。哈尔滨工程大学红外技术研究所研制的HGH HGH抗病能力。哈尔滨工程大学红外技术研究所研制的HGH高效节能温室稀土补光灯 因其适用面广、 稀土补光灯， 高效节能温室稀土补光灯，因其适用面广、经济效益显 著等特点， 著等特点，已被国家科技部等四部委评为国家重点新产 品。 4.4空 4.4空间电场防病促生技术设备 空间电场防病促生技术已经在温室、 空间电场防病促生技术已经在温室、畜禽舍和菇棚 中得以应用。 中得以应用。 （1）温室电除雾防病促生设备 在电场力的作用下， 在电场力的作用下，可有效增强植物光合作用以及 钙离子的吸收，从而促进植物生长。再者， 钙离子的吸收，从而促进植物生长。再者，植物的光补 偿点降低，即在弱光环境中仍有较强的光合强度， 偿点降低，即在弱光环境中仍有较强的光合强度，所以 常配备二氧化碳气肥增施机一同使用。 常配备二氧化碳气肥增施机一同使用。 （2）食用菌防病促蕾系统 此技术装备包括空间电场促蕾防病系统、 此技术装备包括空间电场促蕾防病系统、接种房电 净化洁净系统，可以预防与控制接种室、发菌室、 净化洁净系统，可以预防与控制接种室、发菌室、出菇 房空气杂菌对食用菌形成的落菌性污染； 房空气杂菌对食用菌形成的落菌性污染；通过对空气放 电而促成空气的氮肥化、臭氧化和负离子化， 电而促成空气的氮肥化、臭氧化和负离子化，为食用菌 的安全快速生长提供一个良好环境。 的安全快速生长提供一个良好环境。 （3）畜禽舍防病防疫技术 3 该技术设备主要包括3DDF系列畜禽舍空气电净化自 该技术设备主要包括3DDF系列畜禽舍空气电净化自 3DDF 动防疫系统、畜禽舍进排气电净化灭菌消毒系统。 动防疫系统、畜禽舍进排气电净化灭菌消毒系统。空气 电净化自动防疫理论和实践证实了在畜禽舍内建立的空 间电场具有极其有效的净化空气、 间电场具有极其有效的净化空气、杀灭空气微生物并使 其疫苗化、除臭三大功能。该类系统对猪的气喘病、 其疫苗化、除臭三大功能。该类系统对猪的气喘病、胸 膜肺炎以及鸡传支、传喉等40多种空气传播疫病， 40多种空气传播疫病 膜肺炎以及鸡传支、传喉等40多种空气传播疫病，有显 著的预防作用。目前， 著的预防作用。目前，这些设备已经进入小批量生产阶 段。 4.5电子杀虫设备 4.5电子杀虫设备 电子杀虫灯一般分为频振式和互感式两种， 电子杀虫灯一般分为频振式和互感式两种，电源供 频振式和互感式两种 给上有交流供电、直流供电、太阳能电池供电等形式。 给上有交流供电、直流供电、太阳能电池供电等形式。 目前，全国生产该设备的企业有十多家，产品型号、 目前，全国生产该设备的企业有十多家，产品型号、规 格等因生产厂家、应用领域的不同而不同， 格等因生产厂家、应用领域的不同而不同，有河南佳多 公司生产的频振式杀虫灯和大连农机技术推广站研制的 3DS-15型电子杀虫灯 其体积小、便于悬挂， 型电子杀虫灯， 3DS-15型电子杀虫灯，其体积小、便于悬挂，适用于露 天和温室作物，而且在菇棚、畜禽养殖场中也可以起到 天和温室作物，而且在菇棚、 很好的灭虫效果； 很好的灭虫效果；北京益环伟业公司生产的多款太阳能 杀虫灯，适合于平原、山区、 杀虫灯，适合于平原、山区、丘陵等不同地形的户外使 用。 4.6水处理设备 4.6水处理设备 水是生命之源， 水是生命之源，良好的水质可以有效促进动植物生 浙江丽江水市农科所、 长。浙江丽江水市农科所、中国农业大学研制了电功能 水发生装置、智能化电场发生系统， 水发生装置、智能化电场发生系统，水在电场作用下分 解生成酸碱两种水， 解生成酸碱两种水，在作用对象的过程中会还原或氧化 成普通的水，真正实现水的无污染、循环利用。 成普通的水，真正实现水的无污染、循环利用。该设备 在日本等发达国家已经得以普遍应用，我国起步较晚， 在日本等发达国家已经得以普遍应用，我国起步较晚， 但也取得不错的应用效果，基本实现批量生产。 但也取得不错的应用效果，基本实现批量生产。另外还 有磁化水装置， 有磁化水装置，它是通过电磁场瞬间断开水分子团中的 氢键而提高水的活性，使用安全、无污染， 氢键而提高水的活性，使用安全、无污染，提高了农产 品的产量和品质。 品的产量和品质。 4.7土壤连作障碍处理设备 土壤连作障碍处理设备 土壤连作障碍电处理机可以有效解决土壤连作所带 土壤连作障碍电处理机可以有效解决土壤连作所带 来的有害微生物浓度过高、土传病害猖獗、 来的有害微生物浓度过高、土传病害猖獗、游离态营养 元素匮乏、土壤PH值有较大改变等一系列问题。 PH值有较大改变等一系列问题 元素匮乏、土壤PH值有较大改变等一系列问题。一般而 经该设备处理后的土壤，其结构疏松、孔隙增大、 言，经该设备处理后的土壤，其结构疏松、孔隙增大、 渗透性和保水能力显著提高。 渗透性和保水能力显著提高。土壤连作障碍电处理机是 依据直流电流土壤相消毒原理、土壤微水分电处理原理、 依据直流电流土壤相消毒原理、土壤微水分电处理原理、 脉冲电解原理集成的土壤电化学消毒技术原理开发的一 种多功能土壤消毒设备。 种多功能土壤消毒设备。 5现代物理农业装备开发中存在的主要问题 5.1理论研究需要进一步深入 5.1理论研究需要进一步深入 目前，现代物理农业装备取得不错的应用效果， 目前，现代物理农业装备取得不错的应用效果，但 是装备开发整体水平不高，部分装备技术还不成熟， 是装备开发整体水平不高，部分装备技术还不成熟，研 究还处于“感性”认识阶段，其增产增效的效果还没有 究还处于“感性”认识阶段， 从理论上得到严格验证，导致应用效果不稳定。 从理论上得到严格验证，导致应用效果不稳定。主要原 因在于影响农业生产的因素较多， 因在于影响农业生产的因素较多，理论研究本身存在很 大难度。例如：有研究表明， 大难度。例如：有研究表明，不同植物在不同的生长期 对声波刺激的反应不同， 对声波刺激的反应不同，但现有的声波助长仪对植物都 使用大致相同声波频率，还没有实现从“广普”到“专 使用大致相同声波频率，还没有实现从“广普” 一”。 装备种类少、 5.2 装备种类少、应用范围小 现在开发生产现代物理农业装备的企业并不多，企 现在开发生产现代物理农业装备的企业并不多， 业对装备的开发尚处于初始积累阶段， 业对装备的开发尚处于初始积累阶段，而且开发生产出 的装备还不能完全满足农业生产的需要， 的装备还不能完全满足农业生产的需要，比如现在绝大 多数装备应用于种植业，用于畜牧、 多数装备应用于种植业，用于畜牧、水产等领域的装备 较少，许多技术空白点亟待研究。 较少，许多技术空白点亟待研究。 5.3装备质量有待提高 5.3装备质量有待提高 目前的现代物理农业装备开发生产多处于样机开发以 及小批量生产阶段，产品本身质量不稳定。 及小批量生产阶段，产品本身质量不稳定。 5.4缺少技术集成研究 5.4缺少技术集成研究 目前现代物理农业装备研究多倾向于单一技术装备 的开发，综合应用效果不明显， 的开发，综合应用效果不明显，阻碍物理农业的推广应 用。将单一技术进行有效集成来满足农业生产的全过程 的需要将成为现代物理农业研究热点。 的需要将成为现代物理农业研究热点。 6现代物理农业装备开发的未来发展方向 6.1加强理论研究，优化装备设计 6.1加强理论研究， 加强理论研究 在理论研究上，注重理论对实践的指导， 在理论研究上，注重理论对实践的指导，从科学的 角度来验证现代物理农业的效用， 角度来验证现代物理农业的效用，为现代物理农业的发 展提供可靠的理论支持。在装备设计上，一方面是现有 展提供可靠的理论支持。在装备设计上， 装备的优化设计，在研究过程中做好数据收集， 装备的优化设计，在研究过程中做好数据收集，检验装 备性能，提高产品质量，朝着精细化、严密化方向发展； 备性能，提高产品质量，朝着精细化、严密化方向发展； 另一方面是要根据农业生产的需要，寻找技术空白点， 另一方面是要根据农业生产的需要，寻找技术空白点， 开发新产品。 开发新产品。 6.2 开展效益评价研究 对现代物理农业装备开发使用效果进行正负两个方 面的评估，尤其是对人身以及环境的影响评价。应用中 的研究，总结经验，制定装备应用的规程研究。 6.3 制定装备操作规程 随着现代物理农业装备开发，制定健全装备操作规 程，建立产品标准，使生产走向规模化、效益化。 6.4 加大装备推广力度 目前，物理农业装备还没有在农业生产中得到普遍 应用，农民对其认识程度不够和一次性投入大是制约现 代物理农业装备开发和应用的主要原因。其实，现在的 装备大都可使用十年以上，平摊到每年的投入上来说并 不多，装备研发机构和企业应该注重装备推广工作，通 过准确科学的试验研究不仅可让农民切实了解到现代物 理农业为农业生产带来的效益，而且可以为下一步的装 备研发提供试验数据，从而促进现代物理农业装备的开 发研究。 JL——C声波助长仪 ZYHD－1N等离子体种子处理机 ZYHD－1N等离子体种子处理机 电子灭虫频振灯 电场种子处理机 3DCF-450型食用菌空间电场促蕾防病系统 3DCF-450型食用菌空间电场促蕾防病系统 大连华侨种猪场应用现场 物理农业种植的佛手瓜 苦瓜 温室补光灯 3DS-15型电子杀虫灯 谢谢！ 谢谢！