柏明娥,姜仕仁,童富良,邵菲菲,洪利興
(1.浙江省林業(yè)科學(xué)研究院,浙江 杭州 310023;2.浙江科技學(xué)院,浙江 杭州 310023;3.東陽花園集團(tuán)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司,浙江東陽 322121)
植物聲頻控制技術(shù)作為一門新型現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)技術(shù),近年來在國內(nèi)外得到了較快的發(fā)展,其基本原理是對植物施加一定頻率的聲波,利用聲波影響植物細(xì)胞分裂,有利于植物能量代謝,增加植物光合作用和綜合吸收能力,促進(jìn)生長發(fā)育,從而達(dá)到增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的目的[1]。植物聲頻控制技術(shù)在國內(nèi)外50余種植物包括玉米、向日葵、茶葉、草莓、芹菜、棉花、菠菜、黃瓜、番茄和青椒等農(nóng)作物和蔬菜上的應(yīng)用試驗表明,應(yīng)用該項技術(shù)取得相當(dāng)顯著的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益[2-8]。目前國內(nèi)外應(yīng)用于植物的聲頻主要有美國 Dan.Carlson公司研究開發(fā)的高頻(4~6 kHz)聲頻[9],日本大阪先拓公司研究開發(fā)的古典音樂聲頻[10],國內(nèi)青島物理農(nóng)業(yè)科技有限公司研發(fā)的電子合成聲波[11]等。本課題組采用自行開發(fā)的以蟲鳴聲和古典音樂與蟲鳴聲合成的音樂聲頻,分別在蘿卜、青菜、西瓜、花生等露地作物上進(jìn)行試驗,結(jié)果表明,音樂聲頻不同程度地促進(jìn)了作物的生長,提高了產(chǎn)量[12-14]。為了探討音樂聲頻對溫室蔬菜生長的影響,課題組分別于2010年上半年、2010年下半年和2011年上半年對在溫室無土栽培條件下種植的茄子、黃瓜、番茄、香瓜等蔬菜進(jìn)行音樂聲頻處理試驗,考察其對生長、產(chǎn)量、質(zhì)量等方面的影響,為其進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)?,F(xiàn)將有關(guān)結(jié)果報導(dǎo)如下。
試驗地位于浙江省東陽市花園集團(tuán)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司的科技示范園,地理坐標(biāo)為北緯29°16',東經(jīng)120°13',屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),氣候溫和,雨量充沛,年平均氣溫17℃,降雨量1 351 mm。
供試植物有茄子、番茄、小黃瓜、小番茄、大香瓜,種子購自當(dāng)?shù)氐姆N子公司,種子經(jīng)統(tǒng)一育苗后移栽。供試作物均在玻璃溫室采用珍珠巖粉和營養(yǎng)液無土栽培,由計算機自動控制系統(tǒng)進(jìn)行自動滴灌和溫、濕度調(diào)節(jié)。溫室東西走向,長80 m,總面積3 380 m2。
聲頻設(shè)備為自行開發(fā)的JSR-05型聲頻播放器,是一種集音頻自動播放、控制系統(tǒng)、功率放大與喇叭于一體的鋁制露天音頻播放設(shè)備,頻響40~12 000 Hz。
試驗共分3期,第1期為2010年3月至6月,供試作物有茄子、番茄、小黃瓜;第2期為2010年9月至2011年3月,供試作物有番茄、小番茄、小黃瓜;第3期為2011年4月至7月,供試作物有番茄、小黃瓜、大香瓜。
每期試驗都分2組,溫室兩端各安排1組,分別用于聲頻處理和對照,試驗組和對照組的作物均同一管理。不同期的試驗組和對照組對調(diào)位置。
聲頻處理。從幼苗種植開始對試驗組進(jìn)行聲頻處理,主頻約為350 Hz,頻率范圍約340~4 000 Hz,每天從上午7:00至10:00,連續(xù)播放3 h,響度約70 dB左右。
指標(biāo)測定。在每種蔬菜的試驗組和對照組中均以連續(xù)的20株作為觀測樣株,分別于生長一定天數(shù)測量植株高度,并于果實成熟后每次單獨采摘、稱重,最后累計產(chǎn)量。
采用EXCEL軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,用SPSS16.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析。
從表1看出,第1期聲頻處理對供試的茄子、番茄、小黃瓜的生長都有不同程度的促進(jìn),茄子、番茄和小黃瓜處理20 d的植株高度比對照高16.17%,18.97%和4.97%,處理30 d植株高度比對照高20.7%,10.28%和3.85%。對20 d和30 d的株高生長量方差分析結(jié)果表明,除茄子20 d的株高生長量與對照沒有差異外,其余均達(dá)到顯著水平。
另外從對茄子冠幅的生長來看,聲頻處理20 d,茄子冠幅比對照增大27.27%,處理30 d增大23.68%(表2),與對照相比差異顯著。
表1 第1期聲頻處理對蔬菜株高生長的影響
表2 第1期聲頻處理對茄子冠幅生長的影響
從表3看出,第2期聲頻處理對3種供試蔬菜株高生長的影響程度不同。小番茄處理35 d試驗組植株高度比對照高5.11%,番茄和小黃瓜處理21 d試驗組植株高度比對照高0.41%和4.27%。經(jīng)方差分析表明,除小黃瓜處理21 d的株高生長量與對照有顯著差異外,其余差異不明顯。
表3 第2期聲頻處理對蔬菜株高生長的影響
第3期供試作物番茄、小黃瓜、大香瓜經(jīng)不同日期聲頻處理的株高測量結(jié)果見表4。聲頻處理對番茄的株高生長具有促進(jìn)作用,19 d和35 d的株高生長量分別比對照提高5.69%和4.83%,但方差分析表明差異不明顯;對小黃瓜的促進(jìn)作用不明顯,在生長前期反而有抑制作用,在生長后期表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用;對大香瓜有促進(jìn)作用,21 d的株高生長量比對照提高13.25%,與對照有顯著差異。
表4 第3期聲頻處理對蔬菜株高生長的影響
3期聲頻處理對茄子、番茄、小黃瓜和小番茄從采摘期開始至采摘結(jié)束累計產(chǎn)量、單株產(chǎn)量及667 m2產(chǎn)量計算結(jié)果見表5。
表5 聲頻處理對蔬菜產(chǎn)量的影響
從表5可以看出,第1期聲頻處理后番茄產(chǎn)量比對照提高33.42%,茄子產(chǎn)量提高13.75%,黃瓜產(chǎn)量提高13.81%;第2期聲頻處理后小番茄、番茄和小黃瓜的產(chǎn)量分別提高13.19%、10.29%和7.89%;第3期聲頻處理后番茄和小黃瓜的產(chǎn)量分別提高10.50%和11.50%。大香瓜因后期人為控制果數(shù)而未做產(chǎn)量統(tǒng)計。
聲頻處理促進(jìn)番茄早熟,第1期試驗組6月2日開始采摘,而對照組6月8日才開始采摘,比對照提前6 d,番茄的果形也比對照的大。
從小黃瓜次品數(shù)量來看,第1期試驗組為5.2 kg,對照組為39.5 kg,次品率減少86.8%,第2期試驗組為0.8 kg,對照組為1.48 kg,次品率減少45.9%,聲頻處理大大減少了次品小黃瓜的數(shù)量,對提高黃瓜的產(chǎn)品質(zhì)量效果明顯。
按上述幾種蔬菜667 m2的增產(chǎn)量,每種蔬菜當(dāng)時的市場價格計算,聲頻處理對提高蔬菜經(jīng)濟效益非常顯著(表6)。
從表6可以看出,聲頻處理后由于提高了蔬菜的產(chǎn)量,從而使每種蔬菜667 m2產(chǎn)值提高了800~7 890元不等,其中對小黃瓜的增效特別明顯,3期的試驗結(jié)果分別達(dá)到了6 620元、5 700元和7 980元,其他蔬菜增值也大都在1 000元以上。
表6 聲頻處理對提高蔬菜經(jīng)濟效益的分析
聲頻處理對溫室無土栽培作物的生長和產(chǎn)量都有不同程度的促進(jìn)作用,但對不同品種的影響程度不同。第1期對茄子、番茄和小黃瓜的試驗結(jié)果,聲頻處理對番茄的株高生長和提高產(chǎn)量作用效果明顯好于其他2種作物,這與我們在露地栽培蔬菜作物中的試驗結(jié)果相似[12-13]。試驗同時表明聲頻處理對促進(jìn)植物生長與增加產(chǎn)量之間的相關(guān)性不明顯,如第1期的試驗結(jié)果按促進(jìn)株高生長排序為茄子>番茄>黃瓜,而從增加產(chǎn)量效果來看為番茄>黃瓜>茄子,第2期和第3期也有類似結(jié)果,特別是第3期對小黃瓜的影響,雖然聲頻處理對促進(jìn)株高生長效果不明顯,但對產(chǎn)量提高效果明顯,比對照提高11.5%。因此,針對不同的植物種類如葉類蔬菜、果類蔬菜等開發(fā)與之相適應(yīng)的聲頻處理器是我們今后研究的重點。
另外,聲頻處理對同一種植物在不同季節(jié)的影響程度也不一樣,如第1期番茄處理20 d和30 d的植株高度比對照高18.97%和10.28%,第2期番茄生長21 d植株高度比對照高0.41%,第3期番茄生長19 d和35 d的植株高度比對照高5.69%和4.8%。除第1期與對照相比差異顯著外,第2期和第3期與對照相比差異不顯著,同樣對小黃瓜的株高生長也有類似現(xiàn)象;且在不同試驗中對提高產(chǎn)量影響也不同,對番茄和小黃瓜來說都是第1期試驗效果最好,分別達(dá)到33.42%和13.81%。說明聲頻處理對植物的影響與試驗時的季節(jié)或環(huán)境條件尚存在一定的關(guān)系,具體機理有待進(jìn)一步研究。
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