王子韓

摘要? ? 為明確高壓直流靜電場(chǎng)對(duì)種子發(fā)芽的影響，采用不同強(qiáng)度高壓直流靜電場(chǎng)對(duì)黃豆種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。結(jié)果表明，在2 000 V的直流電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，黃豆種子在發(fā)芽率和芽苗生長(zhǎng)勢(shì)上都較常規(guī)條件下的黃豆種子的發(fā)芽率和芽苗生長(zhǎng)率高出很多。由此表明，適量正向高壓直流靜電場(chǎng)對(duì)黃豆發(fā)芽和豆芽生長(zhǎng)均具有一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞? ? 黃豆;高壓直流靜電場(chǎng);發(fā)芽

中圖分類號(hào)? ? S565.1? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2020）07-0226-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Soybean? Seed? Germination? Experiment? Based? on? Regulation? of? High? Voltage? Direct? Current? Electrostatic? Field

WANG Zi-han

（School of Physical Science and Technology，Tianjin University of Technology，Tianjin 300378）

Abstract? ? In order to find out the effect of high voltage direct current（HVDC）electrostatic field on germination of soybean seeds，the germination experiments were carried out with different intensities of HVDC electrostatic field.The results showed that the germination rate and sprout growth potential of soybean seeds under the effect of 2 000 V DC electric field were much higher than those of conventional soybean seeds.Therefore，the proper amount of forward high voltage direct current electrostatic field can promote the germination and growth of soybean.

Key words? ? soybean;high voltage direct current electrostatic field;germination

黃豆芽是黃豆在合適溫度和濕度的條件下自然生長(zhǎng)而形成，但是其營(yíng)養(yǎng)成分卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于黃豆[1]。這是因?yàn)辄S豆在清水浸泡過程中形成多種生物蛋白酶，黃豆中的蛋白質(zhì)水解后轉(zhuǎn)變?yōu)榘被岷投嚯?，一些淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)閱翁呛偷途厶堑取０被崤c單糖較蛋白質(zhì)和淀粉來說，更容易被人體吸收。有關(guān)試驗(yàn)還證實(shí)，與黃豆相比，黃豆芽中胡蘿卜素增加2～4倍，尼克酸增加2倍，葉酸增加1倍，多比醇也有明顯的增加，而V■增加10倍之多。黃豆芽中含有的抗干擾誘生劑能生成抗干擾素，增加體內(nèi)抗病素，提高抗壞血素能力。由于黃豆芽營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、價(jià)格又便宜，得到廣大人們的喜愛[2]。目前，市場(chǎng)上黃豆芽雖然便宜，但一些不法商販為了追求利益往往添加一些有毒有害的添加劑或助劑，媒體也不斷報(bào)道，工商也不斷執(zhí)法處理，但毒豆芽屢禁不止。市場(chǎng)上也有豆芽機(jī)，但都是適于工廠化生產(chǎn)，主要控制溫度和濕度，依然解決不了毒豆芽存在的隱患[3]，同時(shí)也不能加速豆芽生長(zhǎng)和延長(zhǎng)成熟豆芽的存留時(shí)間，這是本技術(shù)需要解決的問題。

植物是以水分信號(hào)、化學(xué)信號(hào)、電信號(hào)等方式進(jìn)行信號(hào)傳遞，無論哪種信號(hào)傳遞方式都會(huì)引起細(xì)胞或組織的電位發(fā)生變化，它的移動(dòng)性作用都將會(huì)以電信號(hào)的形式反映出來。一是適宜靜電場(chǎng)改變了種子體內(nèi)生物膜電位。極化的種子膜兩側(cè)出現(xiàn)附加電荷，膜兩側(cè)電荷的改變也將引起脂質(zhì)極性端基的移動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致膜相在常溫脫水態(tài)時(shí)即可部分地發(fā)生變化或趨于發(fā)生變化，于是隨之膜的選擇半透性功能也迅速恢復(fù)，種子活性增加。二是適宜靜電場(chǎng)可以使種子細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、糖類、脂類等極性分子和金屬離子定向排列，使相應(yīng)的酶活性增加或提前激活。三是適宜電場(chǎng)處理可使種子呼吸系統(tǒng)被活化，碳水化合物的有氧呼吸占優(yōu)勢(shì)，呼吸強(qiáng)度增強(qiáng)，呼吸能力提高，保證了其他生理活動(dòng)的進(jìn)行。四是適宜靜電處理的種子淀粉酶活性提高，較高的淀粉酶活性使酵解及有氧代謝速度加快，加速了淀粉的水解。脫氫酶活性也相對(duì)提高，反映了呼吸代謝的提高，種子呼吸旺盛促進(jìn)了新陳代謝，新細(xì)胞快速形成，提高了種子活力，加速了幼苗成長(zhǎng)。這都為種子萌發(fā)提供了物質(zhì)和能量基礎(chǔ)，也是種子在靜電場(chǎng)處理后發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)提高的內(nèi)在原因。

李新建[4]就高壓靜電場(chǎng)預(yù)處理對(duì)提高油菜種子活力機(jī)制作了初步探討。試驗(yàn)證明，在一定劑量的靜電場(chǎng)作用下能對(duì)種子活力起到促進(jìn)的效果。孫迎春等[5]探討了高壓芒刺靜電場(chǎng)對(duì)玉米種子萌發(fā)過程中的形態(tài)及各項(xiàng)指標(biāo)的影響，結(jié)果表明，合適的高壓芒刺靜電場(chǎng)預(yù)處理玉米種子，能有效地提高發(fā)芽指數(shù)和種子活力。張本華等[6]通過對(duì)大豆種子進(jìn)行高壓靜電處理，研究了高壓靜電場(chǎng)對(duì)大豆種子發(fā)芽率及發(fā)芽后的鮮重、干重、芽長(zhǎng)和發(fā)芽勢(shì)等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，適宜的電場(chǎng)強(qiáng)度和處理時(shí)間對(duì)種子的各項(xiàng)活力指標(biāo)均有不同程度的提高。王清元等[7]選用不同的高壓靜電場(chǎng)和不同的處理時(shí)間處理水稻種子，結(jié)果表明，不同靜電場(chǎng)和不同處理時(shí)間對(duì)水稻種子在萌發(fā)期間的各項(xiàng)生理指標(biāo)表現(xiàn)出極其顯著效果。史明非[8]選用不同梯度的電場(chǎng)作用于小麥和綠豆種子，結(jié)果表明，高壓電場(chǎng)可以使細(xì)胞膜跨膜電位發(fā)生改變，對(duì)種子萌發(fā)有刺激作用。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 供試材料

試驗(yàn)器材為恒溫種子培養(yǎng)箱、電場(chǎng)發(fā)生器、12 V直流電源（圖1）。試驗(yàn)對(duì)象為適量黃豆種子。

基于高壓直流靜電場(chǎng)調(diào)節(jié)的種子發(fā)芽試驗(yàn)裝置，主要包括以下部件：豆芽裝置箱體、側(cè)門、防水保溫層、溫度調(diào)節(jié)裝置、溫度傳感器、濕度調(diào)節(jié)裝置、濕度傳感器、主控制器、電場(chǎng)發(fā)生器、芽苗促長(zhǎng)室、芽苗抑制室及苗床。豆芽裝置的主體是箱體，箱體的側(cè)面有側(cè)門，箱體內(nèi)部有2～3層隔板，把箱體分割2個(gè)小室，其中上部的小室為芽苗促長(zhǎng)室，下部的小室為芽苗抑制室，箱體的內(nèi)側(cè)有防水保溫層，防水保溫層里安置有加熱裝置，防水保溫層外側(cè)有溫度傳感器，箱體內(nèi)的芽苗促長(zhǎng)室和芽苗抑制室內(nèi)均安置有電場(chǎng)發(fā)生器，芽苗促長(zhǎng)室和芽苗抑制室的上部均安置有噴水裝置和濕度傳感器，每個(gè)芽苗促長(zhǎng)室和芽苗抑制室內(nèi)均有不少于1個(gè)苗床，豆芽即在苗床中生長(zhǎng)。主控制器分別與電場(chǎng)發(fā)生器、溫度調(diào)節(jié)裝置及濕度調(diào)節(jié)裝置相連接。豆芽裝置的核心部件是靜電場(chǎng)發(fā)生器，電場(chǎng)發(fā)生器為以平行金屬板分別安置于芽苗促長(zhǎng)室和芽苗抑制室的頂部和底部，優(yōu)選的金屬板為不銹鋼板及鋁板。電場(chǎng)發(fā)生器所產(chǎn)生的電場(chǎng)是直流電場(chǎng)，芽苗促長(zhǎng)室內(nèi)的電場(chǎng)為正向電場(chǎng)，即芽苗促長(zhǎng)室頂部金屬片帶正電荷，芽苗抑制室內(nèi)的電場(chǎng)為負(fù)電場(chǎng)，即芽苗抑制室頂部金屬片帶負(fù)電荷，電場(chǎng)發(fā)生器兩極板的電壓為1 000～6 000 V。

1.2? ? 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)時(shí)先把適量種子在清水中浸泡2～4 h，取出已膨脹的大豆，挑選表面光滑健康的黃豆種子200粒，放入2個(gè)顏色不同的苗床盒中，每個(gè)苗床盒有100粒黃豆種子，同時(shí)把2個(gè)苗床盒放入培養(yǎng)箱內(nèi)，恒溫培養(yǎng)箱溫度設(shè)定為25 ℃，一個(gè)苗床盒放入芽苗促長(zhǎng)室，啟動(dòng)12 V直流電源，開啟直流電場(chǎng)發(fā)生器，選定直流電場(chǎng)電壓為2 000 V;另一個(gè)苗床盒放入無電場(chǎng)的常規(guī)培養(yǎng)室，每24 h對(duì)豆芽生長(zhǎng)情況進(jìn)行觀察1次，并做下記錄，同時(shí)對(duì)每個(gè)苗床進(jìn)行適量的澆水1次。

快發(fā)豆芽裝置工作時(shí)，首先在芽苗促長(zhǎng)室的苗床里放置一定量已浸泡好的大豆，打開控制器開關(guān)，調(diào)節(jié)好箱體內(nèi)的溫度和濕度，一般黃豆芽的生長(zhǎng)適宜溫度為21～27 ℃，調(diào)節(jié)電場(chǎng)發(fā)生器的電壓，一般促生黃豆芽時(shí)，打開電場(chǎng)發(fā)生器的正向電場(chǎng)，電場(chǎng)發(fā)生器的靜電正向電壓為2 000 V，每天靜電場(chǎng)輻照8 h，并對(duì)苗床澆水1次。由于有電場(chǎng)激發(fā)，黃豆發(fā)芽長(zhǎng)勢(shì)很快，一般3～4 d豆芽即可長(zhǎng)至4～6 cm，即豆芽已經(jīng)成熟。延長(zhǎng)成熟豆芽的周期，這時(shí)取出芽苗促長(zhǎng)室的苗床，連同豆芽一起放入芽苗抑制室，打開芽苗抑制室的電場(chǎng)，這時(shí)芽苗抑制室的電場(chǎng)為負(fù)向電場(chǎng)，電場(chǎng)電壓為-2 000 V，由于負(fù)向電場(chǎng)對(duì)芽苗的生長(zhǎng)起抑制作用，可以使芽苗生長(zhǎng)緩慢或停止生長(zhǎng)，可以延長(zhǎng)豆芽的保鮮期。

2? ? 結(jié)果與分析

由表1和圖2可以看出，在電場(chǎng)作用下，黃豆種子發(fā)芽較快，黃豆發(fā)芽數(shù)為16粒，無電場(chǎng)常規(guī)條件下黃豆發(fā)芽數(shù)為9粒，電場(chǎng)作用下的發(fā)芽率是無電場(chǎng)作用發(fā)芽率的1.7倍。從黃豆種子發(fā)芽的最長(zhǎng)芽長(zhǎng)看，在電場(chǎng)作用下，黃豆種子發(fā)芽的最長(zhǎng)芽長(zhǎng)為6 mm，而常規(guī)條件下的黃豆種子最長(zhǎng)芽長(zhǎng)為4 mm。由此可知，在較短情況下，電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)黃豆種子發(fā)芽有一定的促進(jìn)作用。

由表2和圖3可以看出，在電場(chǎng)作用下黃豆種子發(fā)芽和長(zhǎng)勢(shì)較快，電場(chǎng)作用下的黃豆發(fā)芽數(shù)為36粒，無電場(chǎng)常規(guī)條件下黃豆發(fā)芽數(shù)17粒，電場(chǎng)作用下的發(fā)芽率是無電場(chǎng)作用發(fā)芽率的2.1倍。從黃豆種子發(fā)芽的最長(zhǎng)芽長(zhǎng)看，在電場(chǎng)作用下黃豆種子發(fā)芽的最長(zhǎng)芽長(zhǎng)為20 mm，而常規(guī)條件下的黃豆種子最長(zhǎng)芽長(zhǎng)是11 mm。由此可知，適宜的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)黃豆種子發(fā)芽有一定的促進(jìn)作用。

3? ? 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，在2 000 V的直流電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，黃豆種子在發(fā)芽率和芽苗生長(zhǎng)勢(shì)上都較常規(guī)條件下的黃豆種子高出很多，所以適量正向高壓直流靜電場(chǎng)對(duì)黃豆發(fā)芽和豆芽生長(zhǎng)均具有一定的促進(jìn)作用。

4? ? 參考文獻(xiàn)

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