物理农业技术在种子选后处理中的应用

刘继宏

（齐齐哈尔市农业技术推广中心，黑龙江 齐齐哈尔 161000）

传统农业生产过程当中，利用化学农业技术实现了作物产量的提升，但是，化学技术应用随之产生的环境问题也不容忽视。物理农业领域技术主要特征是将电学、光学、声学、热学、磁学应用于农业生产，借助物理技术完成种子处理、环境优化、病害防治多方面工作，生态环保效果优越。特别是在种子选后的处理方面，可以利用太阳能、激光、静电、声波多种技术，改善种子性能，提高其萌发能力，为作物的生长发芽提供有力的技术支撑。

1 物理农业概述

物理农业属于依托现代化物理技术的农业技术类型，将物理学领域光、电、磁、声等诸多技术应用于农业生产，改善作物的生产条件，在少量利用化肥、农药等前提之下，提高作物的抗病性，有助于作物增产，为生态环保、农业发展提供支持。物理农业技术应用领域相对宽广，可以作为种子选后的主要处理技术，改善种子的增长性能，还可以应用于土壤消毒、微生物杀灭等操作，改善植物生长环境，或者用于温室气体净化，预防病虫害，还能通过声波技术，辅助作物生长，在室内增加二氧化碳气体浓度，辅助植物光合作用，利用电子杀虫技术，控制生产成本，体现农业生产的绿色和生态特点。由此可见，物理农业的应用不但能够减轻农业生产过程当中对于农药和化肥等生产材料的用量，改善污染越来越严重的环境问题，营造良好的农田生态，缓解资源压力，还能为农业的持续发展提供支撑。除此之外，在绿色农业发展过程当中，生产无公害农产品必然要重视环境保护，合理减少化肥、农药使用量，通过物理农业技术的应用，能够改善种植环境，让农业生产向生态、绿色方向发展[1]。

2 种子选后处理技术应用现状

2.1 种子选后处理概述

种子选后处理是先对种子进行加工，之后清洗处理的系列流程。在加工阶段主要包括如下几步操作：第一，种子干燥；第二，种子预加工；第三，种子清选；第四，种子分级；第五，种子选后处理；第六，种子计量包装；第七，种子贮存。在种子筛选以后对其进行处理主要目的是提高其发芽能力，加速种子的生长发育，预防后期病虫害发生。在清洗、选择和加工工序之后，还需要采取非纯机械方式进行处理，主要包括物理处理、化学处理以及生物处理。除此之外，播种之前还可以采取对应处理措施。在种子加工和筛选之后，采取播前处理措施不但有助于种子品质的改善，而且对于其产量的提高也有重要影响。处理技术的运用能够激发与种子萌发相关的生理过程，利用特殊技术刺激种子的生理活动，使种子产生较强的萌发能力，提高其活性。

2.2 种子选后处理方法

在种子播种之前，通常会使用传统的播种方法，具体包括包衣处理、化学脱绒、药剂处理、拌种处理多种措施。选择上述方法完成种子处理，能够预防农作物出现病虫害，有助于作物高产。但是以上处理措施的运用还存在各类弊端。比如：使用化学方式处理种子容易导致药害，甚至对土壤环境造成破坏。部分药剂用于防治病虫害，但是不能与植物生长调节剂和根瘤菌进行共同使用。除此之外，应用化学方式处理种子难以将其对于环境的适应性提高，如抗寒能力、抗病能力等。在技术快速发展过程当中，物理技术在种子处理领域的应用逐渐受到关注，该技术可以将种子适应环境能力不断提高[2]。

2.3 种子选后处理特点

20世纪80年代，已经有相关人员针对植株处理方面的技术展开研究，物理技术应用于农业领域，大部分研究逐渐从传统植株处理转移到种子处理方面。应用物理技术属现代生物工程范畴，主要是借助物理方法将种子特性改善，最终实现农业增产目标。在物理技术应用以后，种子出苗速度更快，可以快速达到齐苗和壮苗状态，植株的叶片厚度也有所增加，还能有效提高种子的抗病性，提高其对自然环境适应能力。与此同时，种子经过处理之后，能够在少量化肥和农药使用之下，将土壤内部化学物质具体含量降低，不断改善环境质量。除此之外，种子处理之后，产品的品质更高，能够赋予农产品更高的经济价值。

3 物理农业技术在种子选后处理中的应用

3.1 应用激光处理

因为激光属于电磁波，本身密度高，而且能量巨大，无论是方向性，还是单色性都相对较好。在种子选后的处理工作当中，选择低剂量激光对种子进行播前照射，可向种子细胞内摄入适量光子，将细胞生物功能不断增加，还能将种子的休眠期打破，促进种子提前发育，将其新陈代谢功能不断提升，种子发芽、出苗率也不断提高。与此同时，适当运用激光处理，能够增加幼苗中的叶绿素，使植物光合作用不断增强，将其成熟期有效缩短，进而提升其抗病性，实现农业增产目标。当前，激光处理技术在农业生产过程当中已经得到较为广泛的应用。研究人员已经研究出激光器，专门用于种子处理，每小时处理种子质量可以达到3.5 t。通过激光器处理以后，作物每公顷可以增产300 kg左右。除此之外，运用激光对甜瓜种子进行处理，其成熟期能够提前15 d，甜瓜中的维生素C、糖分等含量也有明显提升[3]。

3.2 应用太阳能照射

借助收集器能够收集太阳能，将阳光富集，对于种子进行照射，属于高效的种子处理技术之一。苏联研究人员最初利用该技术对种子采取处理，选择北极地区的阳光对种子进行照射，其发芽率、发育进程都有明显提高，且种子单位产量提升速度也较为明显。推广技术应用阶段，利用太阳能对棉花、胡萝卜、水稻以及马铃薯等种子进行处理。水稻种子经过太阳能处理以后，发芽率提高15%，棉花种子经太阳能处理之后，发芽率能够提高25%；经过太阳能照射以后，马铃薯的块茎当中淀粉含量有明显增加。另外，小麦种子氨基酸含量提升明显，甜菜的根茎含糖量也有所提升。除此之外，经过处理以后，各类作物抗病虫害、抗寒等能力不断增强，贮存期限能够不断延长。

3.3 应用声波处理

研究表明，应用声波对种子进行处理，可以利用声波产生的能量刺激种子细胞，使其快速成长。有学者借助超声波对于豌豆种子进行处理，处理之后，豌豆产量能够提高3倍。和豌豆荚相似，还可利用声波技术对小麦、甜菜以及马铃薯的种子进行处理。结果表明，处理以后的种子无论是生长发育，还是对自然灾害的抵抗能力都有明显提升，作物增产效果显著。我国研究人员通过试验发现，对冬小麦采取超声波处理，增产效果显著。

3.4 应用静电处理

研究表明，大部分农作物的种子内部含水量在10%～15%之间，这类种子具备电解质性质。所以，当将此类种子放置在静电场内，种子就能被极化，种子的能荷水平不断提高，活力也有所增强。运用静电对于种子进行处理，主要作用有如下几方面：第一，将种子活化能有效提高，可促进种子内部ATP合成，加速其新陈代谢，将种子发芽率有效提高；第二，受到静电处理的种子内部各类酶的活性有所增强，比如，淀粉酶、过氧化氢酶、脱氢酶等，促使种子产生生理与生化反应，作物对于氮、磷、钾等养分的吸收能力也有所增强；第三，种子在静电处理过程当中会产生强烈电晕放电，从而产生高浓度臭氧，还会产生二氧化氮、一氧化氮等气体，以上物质能够和水发生反应，生成硝酸、亚硝酸，对于种子外壳造成腐蚀，加速种子的萌发。与此同时，产生的臭氧还具备消毒作用，能够杀掉种子外表存在的细菌，控制作物黑穗病发生[4]。

比如，利用该技术处理玉米种子，玉米出苗时间提前1 d，种子的活力指数能够提高13.7%，处理后的小麦种子，种子活率指数可提高18.7%。使用该技术对于高粱种子进行处理，植株高度能够提高25%，植株叶片数量能够增加18%，植株的茎秆粗细程度可以提高18%，作物增产量在10%～20%之间。该处理技术还可用作番茄、黄瓜、水稻和大豆的处理，效果优越。由于植物种子不同，因此对于电场产生的敏感度也各有不同，需要从静电场强度、电场类型以及处理时间多方面，分析静电处理技术应用对种子产生的影响。除此之外，由于种子介电常数、极化特征以及电导率等电学差异的存在，可能导致种子在静电场之内出现不同的运动轨迹，也可以此作为标准，对种子进行选择，将其中的杂质和破碎种子去除，利用静电技术完成种子筛选，让种子的纯度不断提高[5]。

3.5 应用磁化处理

磁化技术属于近年来发展的新型技术，可应用此技术对种子进行处理，将其内部酶活性激发，将种子素质改善，该技术的运用可以处理玉米、小麦、白菜、花生等作物。在磁化技术运用阶段，通常会使用不同类型磁场，包括匀强类型磁场、电子顺磁类型磁场、非均匀类型磁场、脉冲磁场等。通常而言，粮食作物可利用0.1～0.2 T磁场进行处理，对种子发芽率提升十分有利，还能增强芽势，有助于作物增产。对蔬菜类作物，种子处理可以使用2 000～4 000 Gs的磁场。通过磁化处理之后播种，种子发芽能力不断提高，幼苗能够茁壮成长，种子对水肥的吸收能力更强，同时光合作用也有所增强。植物根系发达，叶片颜色深，茎秆粗壮，抗逆性不断增强，生育期缩短，不但籽粒饱满，而且成熟度较高。试验表明，利用磁化技术对玉米种子进行处理，播种以后产量提升在12%左右；对大豆种子进行处理，增产约10%；对高粱种子进行处理，增产率在9%左右；对水稻种子进行处理，增长率接近20%。我国在磁化技术应用方面和发达国家对比还有一定差距，主要表现在种子处理以后稳定性不足，处理效果可能不理想，处理时间、处理后失效时间达不到要求。如果种子颗粒较大，需要连续进行3次处理，如果种子数量较小，需要处理2次，种子磁化以后需要快速播种，放置时间在24 h以上可能导致处理失效。

3.6 应用生物频谱处理

所谓生物频谱就是对人体产生的电磁辐射进行模拟，从而设计出具备特定电磁波的波谱，波长在1 μm到10 mm之间。该技术首次提出以后主要应用于人体医疗领域。通过研究人体细胞、动物细胞以后发现，生物频谱的生理功能相对较多。植物种子受到生物频谱的照射，同样可以产生不同物理效应，常见的包括温热效应、微波场离子、红外吸收、电介偶极等效应，提供动力支撑种子机体活动，还可活化能量缺乏的种子病态机能，将其质量改善。生物频谱这类处理技术可应用于水稻、大豆和小麦等种子处理工作当中[6]。

4 结束语

综上分析，物理农业在实践应用过程中不但具有绿色环保的特点，而且还能有效改善作物品种的生长特性，因此受到农业领域专家的高度关注。我国已经开始将该技术在种子选后处理中应用，取得了显著成就。未来，相关人员对于物理农业领域技术的研究还需要扩展至装备研发领域，让农业生产装备能够达到可视化发展。种子选后的加工处理，磁化技术的应用为重点，但是由于配套装备研制进程滞后，加上物理计量、处理时间方面技术有待完善，导致技术推广应用受到影响。所以，需要加强物理技术在该领域中的应用，提高处理效果的稳定性，发挥技术优势，促进现代化农业发展。