植物声频控制技术对棉花生长和产量的影响.docxVIP

植物声频控制技术对棉花生长和产量的影响 0 对植物的影响 自20世纪中期以来，国内外对植物作用机制的研究有所增加。2000年,刘贻尧等人做了植物对环境应力刺激的生物学效益的综述,文中着重叙述了包括电磁场、微重力、超声波、声波等环境应力引起的生物学效应,作用机理和研究趋势。近十几年来,这方面的研究和应用多偏重于声波对植物的作用。例如,一定频率的声波刺激可影响烟草细胞周期同步化,促进细胞S期的DNA合成,有助于细胞的有丝分裂。声波处理提高了猕猴桃愈伤组织的三磷酸腺苷(adenosine-triphosphate,ATP)酶活性,增加了ATP含量,有利于光合呼吸代谢。适度频率的声波刺激对细胞壁的热力学相行为、细胞膜蛋白质的二级结构和细胞膜的流动性均有重要作用。声波处理后,细胞的膜状结构显现流动性增大和磷脂质较松散的特性,而此特性除了增强物质、能量与信息的传递外,还有助于细胞分裂。机理方面的研究还发现声波对植物体内一些生长激素如吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)、多胺类化合物(ployamines,PAS)含量增加,直接影响到细胞的分裂,维管束、叶片、器官、花芽的形成。声波处理还使植物体内的RNA和可溶性蛋白的含量上升,显示声波刺激可促进某些基因转录和转译,可溶性蛋白与植物生长代谢十分密切,是细胞分裂不可或缺的物质。最近,韩国农业生物技术研究院用125~250 Hz的声波处理水稻,发现激活了2种对光敏感的有利于植物光合作用的基因。 声波对植物生长发育有重要的作用。声波处理可以促进种子萌发和植物生长。美国威斯康辛州的Dan.Carlson公司的Sonic Bloom技术是用高频(4~6 k Hz)声波处理作物,日本大阪的先拓公司用雅乐处理蔬菜。本文第一作者及团队所发明的植物声频控制技术也已在国内外50余种不同作物、蔬菜、花卉和果树上进行了15 a的试验示范和推广应用,结果显示,应用该项技术可起到增产、优质、抗病效果并可减少化肥和农药用量。 新疆棉区是中国西北内陆棉区的重要组成部分,棉田面积约140万hm2,主要分布在塔里木盆地、吐鲁番盆地和准格尔盆地西南缘,由于新疆属干旱荒漠气候、降水稀少,年降水量不足200 mm,全靠灌溉植棉,光照充足,年日照数高达2 700~3 500 h,热量丰富,昼夜温差大,一般为12~16℃。这样的气候条件有利于棉花干物质的积累和经济产量的形成。不利的气候因素是:春季气温回升慢而且不稳定,常伴有倒春寒,对棉花保全苗和苗期生长不利;秋季降温快,初霜早且年际间变幅大,不利于棉纤维的成熟,常导致产量不稳。棉花作为新疆兵团农业的支柱产业,为确保连续的稳产和高产,项目组于2006年正式引进植物声频控制技术,到2008年已在5 000 hm2的大面积应用,开创出一条用物理方法使棉花增产的新途径。 1 试验计划和测试方法 1.1 驻五家渠市 主要试验地设在农6师101团,位于天山北麓准噶尔盆地南缘。团部驻五家渠市,距乌鲁木齐市50 km。试验地土质为轻黏土、肥力中等、有机质质量分数为2.66%,速效磷12.2 mg/kg,碱解氮95.7 mg/kg,速效钾451.2 mg/kg,前茬为棉花。 1.2 在全疆7个师校的主要示范应用情况 2006年,在农6师试验示范面积为667 hm2,2007年为1 000 hm2,2008年在全疆7个师24个团场4 000 hm2大面积示范应用。 1.3 试验材料 供试棉花品种为新陆早10号。 1.4 同频率谱处理 试验仪器为青岛物理农业科技有限公司生产的QGWA-01型植物声频发生器(见图1)。该仪器有8个不同频率波段,可依据环境温度和浇水状况,按使用说明书标明的使用方法(见表1),调节与植物自发声频率相匹配的波段,音量一般以离声源远端处达40 d B为宜(为人耳听不到声音)。每台每次处理有效半径150 m,约6.7 hm2。隔1 d处理1次,每次播放3 h(一般在日出时开始),下雨天停播、顺延。 1.5 栽培管理规划 试验设5个点,每点1个条田,条田宽300 m以上,长约1 000 m,前茬棉花。一般在4月中旬播种,按宽行(60 cm)窄行(16 cm)配置,一膜4行。浇水、施肥、化控和除草等田间管理按师团制定的栽培管理规程进行,处理区与对照区相同。仪器安放在试验点条田纵轴中心线上,距离地头170 m处,放置仪器一端作为处理区,另一端作为对照区(见图2)。 1.6 棉株营养生长 每个处理设取样点50个,取样采用棋盘法定点,以声频发生器位置为中心设置棋盘,5列10行,行距30 m,行列相交处为一样点,在每个样点取1 m长度的相邻宽窄行各1行。对照与处理的调查方法相同。于各年的6月底对棉株的营养生长包括株高、倒四叶宽