农作物磁处理中磁场类型专利技术综述

曹阳+何建华

摘要：磁处理技术是一种农业物理技术，其影响到农作物种子萌发、生育期、产量、抗逆性能等。该文对农作物磁场处理中的有关磁场类型的专利申请进行了分析，可以划分为恒定磁场、变化磁场。其中变化磁场主要涉及交变磁场、脉冲磁场、旋转磁场等，对其技术方向和技术手段的发展脉络进行了梳理。

关键词：农作物；磁处理；磁场类型

磁处理技术是近年来不断发展起来的农业物理技术，其具有损伤小、操作简便、快速有效等优点，广泛应用于诱变育种、促进增产等研究。例如，利用磁场处理种子改善种子发芽生长情况，提高农作物产量。利用磁场处理栽培基质改变基质结构，促进植物生长。另外水经过磁化后，利用磁化水浸种、育苗可以促进种子萌发，促进幼苗生长、发育，还可以提高植物的抗逆性能。

而磁场对农作物的影响涉及到许多微观过程和理化反应，其作用机理还不完全清楚，但是实践已经肯定了其在农作物上的应用效果。本文就磁场类型相关的国内外相关专利技术进行梳理，应用磁场处理农作物，根据磁场的类型不同，可以划分为恒定磁场、变化磁场。其中变化磁场主要涉及交变磁场、脉冲磁场、旋转磁场等。

一、恒定磁场

恒定磁场是一种最简单的磁场施加方式，最常见的是利用永磁特产生磁场。例如，专利申请（公开号为CA1003642A）中，在管状部件的中心轴上设置永磁铁，永磁铁与管壁之间处于磁场辐射中，当种子从该狭窄通道中穿过时，将会受到磁场辐射，并且通道设置成收缩状，确保较高的处理速度；专利申请（公开号为FR2579412A1）中在花盆的底部设置永磁体，以环状布置于排水孔周围，从而影响内部植物的生长。

除了利用永磁特产生恒定磁场，利用恒定电流亦可以产生稳定的磁场，专利申请（公开号为JP8-9810A）中在集成电路螺形线圈中通入直流电产生磁场，用于植物的组培，使组织培养均一化并提高生长速率。

随着磁处理技术的发展，恒定磁场不再以单一的磁铁形式出现，而是与其他材料复合，根据需要制成特定形状。例如，专利申请（公开号为JP9-187169A）中采用特定形式排列的磁化图形，N极与S极交替排列作用于植物上，并且设置单个磁极的宽度，其主要是将天然橡胶与钡铁氧体以及硬脂酸成型后，利用磁化装置磁化后得到。该永磁体结构活化植物生长，提高切花质量，改善水果质量以及嫁接后的生根率。

恒磁场一般由磁铁产生，容易发生腐蚀，针对此问题，提出了一些防腐蚀的专利申请。例如专利申请（公开号为JP10-136788A）中，磁铁外面包覆丙烯酸树脂防锈埋在植物根部附近；专利申请（JP11-215919A）中，在该花盆的内壁设有布置磁性线圈的槽，在磁性线圈的外部包覆热塑性树脂。

此外，为了减少磁能损耗，也提出了设置屏蔽网的专利申请（公告号为CN2504891Y），其在植物生长盆底部设置永磁板，在盆壁装磁场屏蔽网，在刺激植物生长的同时，又能减少磁能损耗。

二、变化磁场

1、变化电磁场

变化电磁场应用较多的是脉冲磁场，专利申请（公开号为GB1419429A）中，介绍了利用电磁辐射在出苗前后的处理控制杂草的方法，电磁能来自于磁控管，预热后，与高频供给耦合，频率在300 MHz-200 GHz，电磁波可以是连续的、脉冲的或者调制的，采用该方法处理，杂草可以有效控制，而且对新种的植物无损害。

1984年以后，使用脉冲磁场施加于农作物的研究越来越多，例如采用交变的脉冲磁场作用于植物（公开号为GB2145317A），同时控制脉冲间隔，脉冲宽度以及磁场幅度；将脉冲磁场与其他能量结合也是发展的一个重要方向，例如，专利申请（公开号为RU2090053C1）中，采用给定顺序的调制脉冲用于栽培植物，脉冲的幅值超过受体的敏感度但并不造成损害，同时脉冲的周期短于前置脉冲激发状态的弛豫周期。

在脉冲磁场作用植物方面，ORCHARDSNURSERIESSELECTIONTECHNINST是重要申请人。2001年6月，专利申请（RU2203528C2）中，丁香播种前先将种子在静磁场中处理，然后暴露于脉冲磁场中，可以显著缩短出苗时间，同时提高砧木产量；同年8月，专利申请（RU2204235C2）中，将嫁接后的植物根部置于预先采用恒磁场处理后的基质中，然后暴露于脉冲磁场下以提高嫁接苗的产量；2002年，专利申请（公开号为RU2222933C2）中，采用多阶段的单向脉冲磁感应处理作物，结果发现植物顶端的取向与磁感应方向相反；2003年，专利申请（RU2253222C1）中，为了提高脉冲磁场的处理效率，采用相互垂直取向的脉冲磁场，并且结合红外线和不同波长的光辐射；2004年，专利申请（RU2268579C1）中，提出了同时在植物不同的四个部位提供不同频率的脉冲磁场辐射提高处理效率；2005年，专利申请（公开号为RU2300187C1）中，对于植物施加预先设定的单向、多向的脉冲磁场，同时额外在植物的基底部同步施加垂直的超声振动，显著提高植物的毛细渗透力；2006年，专利申请（公开号为RU2317700C1）中，介绍了一种植物活化装置，在介电板8的两侧，具有双螺旋缠绕的线圈9-11，其中线圈9、10位于同侧，线圈11位于另一侧，在线圈中通上脉冲电流，从而产生脉冲磁场，并且介电板可以旋转，该装置可以有效改善农作物的产量。

比较而言，国内在脉冲磁场的利用方面也有一定研究，但是局限于采用简单的脉冲磁场处理农作物，例如，利用脉冲电磁场调控大花蕙兰花期（公开号为CN102217500A），利用电磁脉冲辅助扦插育苗（公开号为CN103299839A）。

除了脉冲磁场，交变磁场也是一种常规利用的电磁场，例如专利申请（公开号为SU1665952A1）中利用高频电流通入线圈中产生交变磁场刺激植物生长。而将交变磁场与其他类型磁场、能量共同作用，亦是研究的重要方向。在专利申请（公开号为RU2004266C1）中，将交变磁场，调制后的电磁辐射以及恒磁场联合作用于植物以修正植物生长的病理情况；在专利申请（公开号为RU2048058C1）中，在相互垂直的面上，分别作用交变磁场和恒磁场；在专利申请（公开号为JP2004-350597A）中，将弱交变磁场与声波共同作用于植物，提高生长速率；在专利申请（公开号为JP2014-14297A）中，将交变磁场与直流磁场以一定的角度作用于植物以加速其生长。

2、旋转磁场

早在1994年提交的专利申请（JP8-172916A）中，介绍了一种简单的旋转磁场，将磁铁置于可旋转、振动的部件上，通过部件的运动获得旋转磁场，使得农作物受到均匀磁场辐射。

2002年，专利申请（公告号为CN2579160Y）提出了一种旋转磁场，基座的腔体中装有主动永久磁铁，主动永久磁铁通过转轴上的电机传动轮与电机连接，电机带动主动永久磁铁旋转，产生旋转磁场，旋转磁场驱动瓶内从动永久磁铁棒旋转；旋转的从动永久磁铁棒搅动导流罩中的营养液，引起罩内外的营养液循环，从而使花卉的生长发育得到改善。

2012年，专利申请（公開号为JP2014068647A）中介绍了一种由永磁铁旋转产生的磁场，几对永磁铁布置于旋转盘上，在高速旋转下，产生交变磁场作用农作物，可以提高生长速率，改善作物品质。

2014年，专利申请（CN204244786U）中，介绍了一种旋转磁场仪，旋转磁场仪采用单片机实现精确地控制步进电机的转速，控制了旋转磁场频率，该旋转磁场仪工作稳定可靠、磁场频率精度高、操作简便，可广泛用于研究旋转磁场的生物效应测量和相应实验。

3、梯度磁场

1973年，提出梯度磁场控制植物的形态（公开号为ZA7302035A），植物置于平台上，通过应用预先设定的梯度磁场作用于植物的局部区域，根据所需的形态响应而设置磁场和作用区域，导致植物形态突变，从而获得产量、生长速率、尺寸、形状等方面的变化。之后，相关的专利申请较少。

三、结语

本文就磁场类型相关的国内外相关专利技术进行了梳理，详细介绍了各种磁场类型的发展趋势，以供广大工作者参考。