《浙江日报》长篇报道www.4787.com一省重大科技专项
发布:2013-05-21 00:00 作者: 来源:新闻中心 点击量:
  5月8日出版的《浙江日报》在“人文?好奇”版头条长篇报道www.4787.com重大科技专项“植物声频控制关键技术的研究与设备研制”研究成果,该项目由生化学院姜仕仁教授领衔。原文如下:

        艺术如何为现代农业服务?且看我省重大科技专项的科学试验——
                 瓜果恋上交响乐
 
  本报记者 李月红 通讯员 陈登
  
  这是姜仕仁的第103次试验。
  5月1日,在富阳东洲街道的天府葡萄园里,葡萄大棚中新挂上一个长约50厘米,宽约15厘米的音响。每天上午,这里会响起柴可夫斯基的交响曲,或是昆虫的鸣声和鸟鸣声,帮助植物给养。
  这是一个颇有些行为艺术的科研试验。在这之前,经过102次应用试验,www.4787.com姜仕仁教授课题组承担的省重大科技专项“植物声频控制关键技术的研究与设备研制”,确认自行研发的新型植物声频控制器具有明显促进生长的作用,正式通过验收。
  将电、磁、声、光、热、核等物理技术应用在农业生产中,通过特定技术方法处理农作物,使之增产、优质、抗病,这是现代物理农业的新探索。这103次试验,仅仅只是开始。
  
  瓜果农作物,乐感最好
  在学院一个小高层七楼平面房顶,姜仕仁做了一个豇豆声频试验。这个试验需要两次观察从播种到采收结束,八次对豇豆苗期的生长进行对比。
  姜仕仁选择了“仁信宁豇三号”。在每只泡沫箱中种豇豆4穴,每穴3颗种子。待种子发芽后长出第一片大叶时,每穴只留2株苗,多余的去除,然后测量生长前期植株的藤长。
  在泡沫箱前,姜仕仁放着一个能够定时播放音乐的铝制露天音柱。每周一、三、五和周日的上午,连续播放三小时。
  “豇豆们”能听见的是古典音乐、自然鸟鸣和蟋蟀的混合声。比如贝多芬C小调第一交响曲(第二乐章)与白头鹎(俗名白头翁)的鸣声混合,声频的主频率在500赫兹左右,响度在70分贝左右。听上去,音色温柔,既有古典音乐的优美,又有自然声音的和悦。
  试验期间,姜仕仁分别记录了“豇豆们”前期生长、开花、结荚的各项测量数据。经过平均对比,前期生长增高了21.2%、开花提前了41小时、结荚增加了61%。这项研究以及其他所有试验数据均公开发表在国内学术刊物上。
  有时候,农作物也会有自己的偏好。在对黄豆、萝卜、青菜、芥菜、苋菜和白菜6种蔬菜的对比试验中,姜仕仁突发奇想试验播放了虫鸣声、古典音乐与虫鸣合成音频等两种声音。
  果然,“蔬菜们”给出了不同的偏好:听虫鸣声,黄豆体重增加最明显,萝卜则兴趣最小;而对合成声,黄豆依然拔得头筹,只不过这次垫底的是白菜。
  也并非所有的作物都会闻乐长高,油菜偏不。如在省农科院海宁试验基地进行的油菜试验,结果显示平均株高并没有增加,反而有所下降,不过这有利于抗倒伏。但分枝多了,增产效果更好了。
  这102次实验,姜仕仁也摸清了农作物的乐感能力。比如,介于700至2000赫兹之间的声波最为有效,过低无效,过高对农作物生长也不利;瓜果类农作物的乐感最好,尤其是番茄、青椒和黄瓜。
  在位于西湖区双浦镇的无公害蔬菜生产基地进行的南瓜试验,记者发现,整棚南瓜的株高与粗细,以声波助长器为中心进行递减变化——越近的越高大、粗壮,越远的越矮小、细弱。就是这样神奇!
  
  植物的感知,依然是谜
  “通过应用试验,证实植物对声频确实有感知。”姜仕仁说。
  作为一个动物声通讯教授,姜仕仁的研究启发来自自然:为何恰恰是在春天,鸟鸣啾啾,万物生长,这是自然界协同进化的结果?还是偶然性?
  在4年的研究中,姜仕仁得出这样的结论:声频是一种具有微能量的机械波,当它刺激植物时,产生共振,提高植物活细胞的运动速度,从而促使植物对各种营养元素吸收、传输和转化的生理反应,加快其生长发育。在农业部设施农业工程重点开放实验室,这里建立测定植物声频的环控消声室,通过频谱分析,侯天侦教授精确量化根据环境温度的变化,制定了相应的8个波段的音频,用以物理农业的技术推广。
  在国外,也有科学家正在进行相同的应用试验。美国科学家丹?卡尔逊找到了植物刺激反应的原因:受声波刺激一小时后,叶片背面气孔明显增大,有利于二氧化碳和水分的吸收。结合此理论,科学家又研发出相应的叶面肥,农作物的增长多达50%。
  无独有偶。此前有研究者注意到让水稻听古典音乐并注意到水稻对更高的噪音水平表现出更强的基因活性。为此,英国皇家爱乐乐团曾对100多种观叶类植物和球茎植物办起了一场长达三小时的音乐会,这其中包括天竺葵、灯笼海棠和宿根花卉等。
  在韩国,农业生物技术研究院给水稻播放14种古典音乐,但没有任何反应,科学家改用125至250赫兹声波处理,则激活了两种对光敏感基因,提高了光合速率。相反,在试验中,低于50赫兹的声波则对植物生长产生了抑制。
  一些最近的专业研究显示,外界应力与细胞生长之间存在复杂关系,在细胞内,应力信号的传导致使细胞分裂的取向平行于主应力方向,或者与之垂直,并且细胞分裂的方式与加载点的距离有关。也就是说,环境应力影响了植物细胞分裂和植物形态发生。
  在特拉维夫大学植物生物科学中心主任丹尼尔?查莫维茨最新出版的《植物所知道的东西》一书中,科学界目前至少统一了这样的观点:植物有听觉确实有点复杂,在大多数此类研究中,不仅是古典音乐,即便是实验人员也喜欢的音乐中,植物长势同样喜人。
  科研进展就此打住。然而植物的感知机制究竟如何发生,至今仍是科学界的谜题。如美国加州大学戴维斯分校研究院理查德?卡班所言,“尽管关于植物具有听力的研究仍旧处于初级阶段,但此项研究值得继续深入下去。”
  
  声波助长器,正在普及
  根据这102次应用试验,姜仕仁大胆地进行了声波助长设备研究。他研发了三大系列10多种类型的声波助长器,建立了200多曲以自然动物鸣声和古典音乐混合而成的声频库。目前在东阳、杭州等地农田已经用上了这类助长器。
  在他的办公室,记者看到了这样的设备,它由太阳能板、充放电控制器、蓄电池、定时控制器和声频播放系统构成,外壳能防水,采用12V的电压,特别适用于无电源通达的山地田野。每一台的成本价格不到千元。
  通过对豇豆、番茄、青椒、水稻、油菜、姬菇、小球藻等30余个物种在露天、温室大棚中进行的102次应用试验,姜仕仁发现自行研发的新型植物声频控制器具有明显促进生长的作用,12种作物29次产量试验平均增产14.2%;食用菌的菌丝体生长速度平均加快14.2%,子实体平均增产12.7%;对小球藻的繁殖增长率平均提高18.4%。
  在这里,记者也看到了他研发的植物声频发生器,它有8个不同频率的波段,根据环境10°C至40°C播放相应波段,更有意思的是,其中有三个波段是特别为浇水后的环境变化设置。从听觉上来说,这些波段的频率更为单一,变化较少。
  据了解,各式声波助长器已在北京、山西、山东、新疆、辽宁、天津、江苏等地的甜椒、番茄、黄瓜、芹菜、棉花、玉米、向日葵、草莓等30余种农作物和果树上示范应用,均有较好的增产效果。
  正如美国科学家在上世纪末曾预言的那样:到新世纪, 植物声频处理装置将会像普通农具一样进入各个农户。姜仕仁认为,目前植物声频控制技术处于产业化初期,为此,一方面要求对技术和产品进行改进提高,满足国内外不同市场的需求;同时,要根据不同地区自然条件和作物特点建立多种形式的试验示范基地,总结出适合当地特色的物理农业综合配套技术体系。

  http://zjrb.zjol.com.cn/html/2013-05/08/content_2125840.htm?div=-1

 

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