电气栽培为中国农业种植提供新动力

2018年09月16日 15:08 次阅读 稿源:网易科技 条评论

据《南华早报》报道,中国农业科学院在全国3600公顷蔬菜大棚中开展的电气栽培试验成效明显,这项技术使蔬菜产量提高了20%至30%,杀虫剂的使用量减少了70%至100%,化肥的使用量减少了20%以上。有这样一个关于种植业的问题已经困扰了科学家们三个世纪:电能促进植物生长吗?而现在,中国有了答案。

为了找到答案,中国一直在进行世界上最大的试验,其结果将从根本上改变这个世界上人口最多国家的农业生产。

从新疆偏远的戈壁沙漠到东部的发达沿海地区,中国政府资助的一个“电气栽培”项目正在全国范围内展开,共有面积超过3,600公顷的蔬菜大棚参与其中。

上个月,中国农业科学院(Chinese Academy of Agricultural Sciences)和其他政府研究机构公布了近30年来在气候、土壤条件和种植习惯不同的地区进行此项研究的结果。他们将结果视为一项突破。

这项技术使蔬菜产量提高了20%至30%,杀虫剂的使用量减少了70%至100%,化肥的使用量减少了20%以上。

这些蔬菜生长在裸露的铜线下。这些铜线高出地面约3米,在蔬菜大棚屋顶下从头到尾延伸开来。通电后,这些铜线能产生高达50,000伏的快速正电荷,相当于美国标准住宅电压的400多倍。

高频电流能够杀死空气或土壤中的细菌和病毒,从而抑制疾病的传播。它还能够抑制叶子上水的表面张力,加速蒸发。

在植物内部,高频电流使得天然带电粒子(如如碳酸氢盐和钙离子)的运输加速,诸如吸收二氧化碳和光合作用等代谢活动也有所增加。

刘滨疆教授是政府农业科学家,也是该项目的主要成员。他说,通过铜线的电流只有百万分之一安培,比智能手机的工作电流还要低。

他说:“这对植物和站在附近的人绝对没有伤害。”

刘指出,由于这项研究的积极发现,中国电气化农场的面积正以前所未有的速度增长,每年增长量高达1000公顷到1300公顷。

这意味着,在未来12个月内,中国电气栽培的增长率可达40%。

“最近的投资大多来自私营部门,”刘说。“业务正在腾飞。我们正在向荷兰、美国、澳大利亚和马来西亚等其他国家提供技术和设备。”

“中国已经领先于世界。”

历史

情况并不总是如此。事实上,中国在这方面落后了200多年。

1746年,就在本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)用风筝在暴风雨中捕捉闪电的几年前,苏格兰爱丁堡的迈姆布雷(Maimbray)博士给两株桃金娘科植物进行了电刺激。

他观察到树在十月份长出了新枝,这是以前从未有过的事。

消息随之传播开来。欧洲各地进行了许多类似的研究,一些证实了迈姆布雷的发现,另一些则没有。

例如,在意大利都灵进行的一项试验发现,经过一段不同寻常的高产时期后,这些植物开始变得不结果实,逐渐枯萎。

1902年,物理学教授S. Lemstroem造访了北极地区,发现一些树木在北极光的照耀下比南部气候温和地区的同类植物生长得要更快。

Lemstroem把这种现象归因于极光(也被称为北极光)产生的自然电环境。为了证明这一点,他在实验室里做了一系列实验,甚至还写了一本书来推广他的假设。

英国物理学家奥利弗?洛奇爵士(Sir Oliver Lodge)是无线电发展的关键发明人,他读过这本书并进行了相关试验。据报道,在对8公顷小麦田开展的试验中,其小麦产量提高了24%至39%。

这引起了各国政府的注意。英美两国在20世纪初分别委托科研机构进行了关于电气栽培的研究。

英国得到的结果是积极的,但美国的结果是消极的。

这些试验大多是小规模的,往往在开阔的田野中进行,条件因地点而异。不同自然条件的影响使得结果各不相同,而且关于电器栽培并没有通用的硬件设计标准或技术细节,比如实验中所采用的电压和频率各不相同。

在这些开拓性的研究中,科学家们也缺乏先进的设备。比如他们并没有今天的便携式光谱分析仪,来研究植物在分子水平上对电的反应。

因此,对观察现象的解释仍然是推测性的。随着化学肥料和杀虫剂的出现,大规模农业生产得以实现,人们的兴趣也随之减退。

中国领先

随着有机农业的兴起,公众又重燃了对电气栽培的兴趣。1990年,中国政府开始资助这项技术的实验。

北京最大的蔬菜生产商之一榆垡京南蔬菜产销有限公司(Yufa Jingnan vegetables Production and Sales)高级技术员何峰(音译)表示,该公司自2014年以来就参与了该项目,结果“非常令人满意”。

在短短两年内,蔬菜的电器栽培为公司带来了近120万元人民币的额外收入。

“我们仍在运行设备,耗电量非常低,”他说。

一公顷的电气化温室大棚每天需要大约15度电力,大约是美国普通家庭用电量的一半。

在温室大棚里,空气中弥漫着夏天雷暴过后的味道。湿度低,植物很少生病。

他说,最大的开支是安装成本,必要的硬件成本高达数万元。如果没有政府的支持,这家公司就无法承担为所有温室大棚安装电线的费用。

刘永义(音译)是北京市大兴区北京都市绿海兴华观光农业有限公司的老板,该公司也从事电气栽培的研究。他说,这项技术将通过大量减少农药的使用来显著改善作物品质。

“农药残留是对公众健康的一大威胁。电气栽培为防治疾病和害虫提供了物理解决方案。它比化学制品干净得多。”他说。

刘说,当游客们看到这个系统时都很好奇,他相信公众会很快接受这项技术。

“这个理论很容易理解。我相信,在不久的将来,人们会愿意为电气栽培的蔬菜和水果支付更高价格。”刘表示。

中国科学院植物研究所研究员郭亚龙教授表示,电对植物的影响“肯定存在”。郭亚龙虽然没有参与该项目,但他表示,“电就像空气和水。这是自然环境的一部分。植物中的许多电离子都携带负电荷或正电荷。它们可以对附近存在的人造电场做出反应。”

中国的温室大棚面积超过400万公顷,每年生产的蔬菜产值近1万亿元。

刘滨疆教授说,由于大多数农民无法独立承担这笔投资,因此目前还没有将所有这些大棚通电的计划。

他的项目团队采用了一种不同的方法,利用电气栽培技术开发了一种紧凑的、一体式蔬菜种植室。

“每个家庭都可以在厨房、阳台或后院种植自己的食物,”他说。

这种小型蔬菜种植室使用人工光源和电场刺激植物生长,预防疾病。操作是完全自动化的,几乎不需要维护。

“总有一天,这些小房子会成为大型农场的替代品,”刘说,“这会引发另一场农业革命。”

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