電磁場(chǎng)處理對(duì)鳳尾菇生長(zhǎng)效應(yīng)的研究

張賓,馬敏

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)文理學(xué)院,山西 太谷030801;2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,山西太谷 030801)

地球是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的統(tǒng)一體,萬事萬物長(zhǎng)期處于電場(chǎng)及磁場(chǎng)的作用下,生物體周圍電場(chǎng)磁場(chǎng)的變化必然會(huì)影響其生長(zhǎng)發(fā)育。生物磁學(xué)及電場(chǎng)處理作為一種物理因子對(duì)植物種子產(chǎn)生有益的生物效應(yīng),它在改變植物體生物學(xué)性能方面受到許多人的注意[1～6]。很多研究結(jié)果表明經(jīng)電磁場(chǎng)處理過的生物體,尤其是對(duì)農(nóng)作物達(dá)到增產(chǎn)、種子發(fā)芽指數(shù)、幼苗干重和活力指數(shù)顯著高于對(duì)照、促進(jìn)了種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)[7～9]。

近年來,隨著食用菌栽培范圍的擴(kuò)大,提高食用菌產(chǎn)量和質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本已成為食用菌栽培過程中不容忽視的問題。我們認(rèn)為用電場(chǎng)和磁場(chǎng)在食用菌栽培過程中進(jìn)行處理是解決該問題的途徑之一。關(guān)于電場(chǎng)處理靈芝已有報(bào)道[10],但未見在鳳尾菇方面的研究報(bào)道,在食用菌栽培過程中用磁處理國內(nèi)雖已開始,但從物理效應(yīng)方面的研究鮮有報(bào)道。因此,本試驗(yàn)用電場(chǎng)和磁場(chǎng)處理鳳尾菇,對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育狀況進(jìn)行探討,以期為進(jìn)一步提高鳳尾菇的產(chǎn)量和品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試菌種:鳳尾菇。

培養(yǎng)基配方:醋糟76%,麥皮18%,石灰3%,石膏粉2%,磷肥1%,料水比:1∶1.4。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 電場(chǎng)處理

把培養(yǎng)基裝入大口瓶?jī)?nèi),每瓶裝干料125 g。封口、滅菌,常規(guī)轉(zhuǎn)接栽培種。然后置入勻強(qiáng)、交變電場(chǎng)中,用不同的電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行處理。電場(chǎng)強(qiáng)度分別為E1=50 V?cm-1,E2=200 V?cm-1,E3=350 V?cm-1,E4=500 V?cm-1,E5=650 V?cm-1,E6=800 V ?cm-1,E7=950 V ?cm-1均是單因素的水平試驗(yàn),每個(gè)處理10瓶,處理時(shí)間60 min。用10瓶未經(jīng)過電場(chǎng)處理的作為對(duì)照,隨機(jī)排列,定時(shí)測(cè)各組的菌絲體的生長(zhǎng)速度。

在進(jìn)行電場(chǎng)處理時(shí),要求瓶口到作用電極間距大于或等于剛好不產(chǎn)生電暈放電時(shí)的距離。把經(jīng)電場(chǎng)處理的菌種瓶放于自然溫度(15～20℃)下培養(yǎng)。常規(guī)出菇管理,分期收菇測(cè)產(chǎn)量。

1.2.2 磁處理

試驗(yàn)采用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),進(jìn)行不同拌料方法和不同磁感應(yīng)強(qiáng)度磁化水處理,a1是用磁化水拌料,出菇后噴灑磁化水;a2是用加了石膏和磷肥的水進(jìn)行磁化后拌料,出菇后噴灑自來水,a3是用自來水拌料,出菇后噴灑磁化水?？疾熘笜?biāo)為菌絲體生長(zhǎng)速率和菇的產(chǎn)量。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 電場(chǎng)處理對(duì)鳳尾菇生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由圖1可看出,鳳尾菇的栽培過程中經(jīng)電場(chǎng)處理后,菌絲體生長(zhǎng)速率明顯高于未經(jīng)電場(chǎng)處理的,且隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加,菌絲體日生長(zhǎng)量逐漸增加,在電場(chǎng)強(qiáng)度為500 V?cm-1時(shí),菌絲體日生長(zhǎng)量達(dá)到最大值,之后隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的繼續(xù)增加,菌絲體日生長(zhǎng)量反而下降。

圖1 電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)菌絲體日生長(zhǎng)量的影響Fig.1 The effect of mycelium growth rate at diferent electric field intensity

從圖1中還可看出,鳳尾菇在栽培過程中經(jīng)過電場(chǎng)處理后,菌絲體日生長(zhǎng)量明顯的優(yōu)于對(duì)照。

表1是不同電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鳳尾菇菌絲生產(chǎn)速率和產(chǎn)量的影響結(jié)果。

表1 電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鳳尾菇菌絲體生長(zhǎng)速率和產(chǎn)量的影響Table 1 The effect of the mycelium growth rate and yield of Pleurotus Sajor-Caju(Fr.)Sing at different electric field intensity

由表1可看出,鳳尾菇在栽培過程中經(jīng)過電場(chǎng)處理,菌絲日平均增長(zhǎng)率、菇產(chǎn)量及產(chǎn)量增長(zhǎng)率均隨電場(chǎng)強(qiáng)度的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì),所有處理均高于未經(jīng)電場(chǎng)處理過的對(duì)照組,并且三者達(dá)到最大值時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度并不一致。日均增長(zhǎng)率在500 V?cm-1時(shí)菌絲日均增長(zhǎng)率達(dá)到最大值25%;菇產(chǎn)量及其增長(zhǎng)率均在電場(chǎng)強(qiáng)度為650 V?cm-1時(shí)達(dá)最大值。

綜合圖1和表1可知,在鳳尾菇的栽培過程中經(jīng)電場(chǎng)處理后,無論在菌絲體生長(zhǎng)速率上,還是在菇產(chǎn)量上都明顯地優(yōu)于對(duì)照。尤其電場(chǎng)強(qiáng)度在200～800 V?cm-1效果更佳,菌絲體的日均加快率都在20%左右,產(chǎn)量增長(zhǎng)率都在20%～30%。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度在500 V?cm-1左右時(shí),菌絲體生長(zhǎng)最快。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度在650 V?cm-1左右時(shí),菇產(chǎn)量最高,比對(duì)照增長(zhǎng)率高出28.7%。

2.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鳳尾菇生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由圖2可看出,a1,a2菌絲日生長(zhǎng)量均隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度增加呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后減少的趨勢(shì),處理的效果均高于磁感應(yīng)強(qiáng)度為0 Gs時(shí)的菌絲日生長(zhǎng)量,說明磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)菌絲的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。a1在磁感應(yīng)強(qiáng)度為5000 Gs時(shí),菌絲體日生長(zhǎng)量達(dá)到最大值,a2在磁感應(yīng)強(qiáng)度為3500 Gs時(shí),日生長(zhǎng)量達(dá)最大值。說明在相同的磁感應(yīng)強(qiáng)度下,不同的處理方式對(duì)菌絲的日生長(zhǎng)量也有影響。

圖2 磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)菌絲體日生長(zhǎng)量的影響Fig.2 The effect of mycelium growth rate at different intensity of magnetization

表2為不同磁感應(yīng)強(qiáng)度處理對(duì)鳳尾菇菌絲日平均增長(zhǎng)率的影響。

表2 磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)菌絲日平均增長(zhǎng)率的影響Table 2 The effect of mean relative growth rate of mycelium on intensity of magnetization

由表2可看出,磁場(chǎng)對(duì)菌絲體日生長(zhǎng)率有刺激作用。a1,a2的菌絲日平均生長(zhǎng)率均隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。a1在磁場(chǎng)強(qiáng)度為5000 Gs條件下,菌絲體日平均增長(zhǎng)率最大,而a2在磁場(chǎng)強(qiáng)度為3500 Gs時(shí),菌絲體日平均增長(zhǎng)率最大。由表2還可看出,磁場(chǎng)強(qiáng)度過大也對(duì)菌絲體的生長(zhǎng)產(chǎn)生副作用,a1在磁場(chǎng)強(qiáng)度為8000 Gs時(shí),菌絲體的日均生長(zhǎng)率出現(xiàn)負(fù)值,說明磁場(chǎng)強(qiáng)度過高時(shí)對(duì)菌絲體日均生長(zhǎng)是不利的,對(duì)其生長(zhǎng)具有抑制作用。

由圖2和表2看出,磁感應(yīng)強(qiáng)度太弱對(duì)菌絲體生長(zhǎng)影響不明顯,過強(qiáng)對(duì)菌絲體生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。菌絲體生長(zhǎng)在1000～5000 Gs效果較好,但兩種處理最佳區(qū)間不同。a1在3500～5000 Gs,a2在2000～4000 Gs。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析,可以得出a2優(yōu)于a1處理。

圖3為不同磁場(chǎng)強(qiáng)度處理對(duì)鳳尾菇產(chǎn)量的影響結(jié)果。

圖3 磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)產(chǎn)量的影響Fig.3 The inflution of the yield of mycelium at different electric field intensity

由圖3可看出,隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加,鳳尾菇a1、a2、a3的產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢(shì),且a1、a2在磁感應(yīng)強(qiáng)度500～8000 Gs范圍內(nèi)產(chǎn)量均高于對(duì)照,而a3在磁感應(yīng)強(qiáng)度為8000 Gs時(shí),鳳尾菇產(chǎn)量低于對(duì)照。說明磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均對(duì)鳳尾菇的產(chǎn)量產(chǎn)生影響。a1在磁感應(yīng)強(qiáng)度為3500 Gs時(shí),產(chǎn)量達(dá)到了最大值;而a2在磁感應(yīng)強(qiáng)度為5000 Gs時(shí),產(chǎn)量達(dá)到最大值;a3在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2000 Gs時(shí),鳳尾菇產(chǎn)量達(dá)最大值。這說明同一菌種經(jīng)三種不同處理方法后鳳尾菇產(chǎn)量達(dá)到最大值時(shí)要求的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同。

表3為不同磁場(chǎng)處理對(duì)菌絲產(chǎn)量增長(zhǎng)率的影響結(jié)果。

表3 磁場(chǎng)對(duì)菌絲產(chǎn)量增長(zhǎng)率的影響Table 3 The effect of magnetic field on the Increasing Rate of mycelium's Grain Output

由表3可以看出,經(jīng)磁場(chǎng)處理過的菌種,產(chǎn)量增長(zhǎng)率呈現(xiàn)了先增加后減小的趨勢(shì),產(chǎn)量增長(zhǎng)率均呈現(xiàn)高于未經(jīng)處理的菌種。只是a3在磁感應(yīng)強(qiáng)度為8000 Gs時(shí),產(chǎn)量增長(zhǎng)率出現(xiàn)負(fù)值,說明在磁感應(yīng)強(qiáng)度過大時(shí),對(duì)菌種的產(chǎn)量產(chǎn)生抑制作用。在一定磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度范圍內(nèi),對(duì)菌種的產(chǎn)量產(chǎn)生增效作用。

綜合圖3和表3可知,三種處理對(duì)鳳尾菇產(chǎn)量的最佳值影響差異較大。a1處理在2000～5000 Gs;a2處理在3500～6000 Gs;a3處理在2000 Gs左右,經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析a1、a2對(duì)產(chǎn)量的影響遠(yuǎn)優(yōu)于 a3。

3 討論與結(jié)論

3.1 電場(chǎng)對(duì)鳳尾菇生長(zhǎng)效應(yīng)的影響

分子在電場(chǎng)作用下將發(fā)生極化,達(dá)到一定的極化率時(shí),獲取足夠的電能密度。有的分子發(fā)生電離。①培養(yǎng)料中60%是水,水分子由于在外電場(chǎng)作用下極化而定向排列,加入水中的少量礦質(zhì)元素離子被水分子包圍,限制了其自由活動(dòng),從而加大了溶解度。如此溶于水的鈣、磷等礦質(zhì)元素離子增多,有利于鳳尾菇在生長(zhǎng)過程的吸收。②菌絲體細(xì)胞由多種分子組成,在外電場(chǎng)中這些分子發(fā)生極化,從而影響細(xì)胞中的Na+、H+和K+等離子的運(yùn)動(dòng)速度,這些離子的運(yùn)動(dòng)變化影響靜止細(xì)胞的分裂和生長(zhǎng)。

試驗(yàn)結(jié)果表明,要促進(jìn)鳳尾菇增產(chǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)在100～1000 V?cm-1,最佳范圍是200～800 V?cm-1,電場(chǎng)過強(qiáng)或太弱都不適合,這是由于電場(chǎng)能改變或影響食用菌的生理代謝過程,如基因表達(dá)、酚活性等[11];電場(chǎng)強(qiáng)度太弱,對(duì)食用菌影響不明顯,起不到促進(jìn)作用,電場(chǎng)強(qiáng)度過強(qiáng)會(huì)破壞食用菌的生長(zhǎng)條件,抑制食用菌的生長(zhǎng),甚至殺死食用菌。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到3000 V?cm-1,許多菌類就會(huì)被殺死[11]。

3.2 磁處理對(duì)鳳尾菇生長(zhǎng)效應(yīng)的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明,a1、a2、a3在磁感應(yīng)強(qiáng)度1000～6500 Gs時(shí),對(duì)鳳尾菇生長(zhǎng)都有促進(jìn)作用,這是由于磁化水對(duì)鈣、鎂、碳酸鹽和其它無機(jī)物的溶解度增加,對(duì)氧的溶解度也增加[12]。經(jīng)磁化的水含氧量從5.9 mg?L-1增加到6.35 mg?L-1。這些都有助于鳳尾菇在生長(zhǎng)過程中對(duì)微量元素和氧氣的吸收,水經(jīng)磁化后的表面張力增大[12],因而毛細(xì)現(xiàn)象和滲透性增強(qiáng),有利于水和營養(yǎng)物質(zhì)的輸送,促進(jìn)鳳尾菇生長(zhǎng)。

在菌絲體生長(zhǎng)方面,a2明顯優(yōu)于a1,這是由于加入水中的礦物質(zhì)和水一起被磁化,其溶解度要比磁化水中再加入礦物質(zhì)的溶解度大。

磁化水對(duì)鳳尾菇的菇期生長(zhǎng)也有很大影響。a3比對(duì)照產(chǎn)量高即說明了這一點(diǎn),a2與a3和對(duì)照相比證明磁化水對(duì)鳳尾菇菌絲體和菇期生長(zhǎng)都有很大影響,而且與磁場(chǎng)的強(qiáng)弱關(guān)系極大。磁場(chǎng)過強(qiáng),太弱都不利于鳳尾菇的生長(zhǎng)。

總之,由于地球表面存在著電場(chǎng)和磁場(chǎng),一切生物都生活在電場(chǎng)磁場(chǎng)中,而生物體內(nèi)又含有許多荷電物質(zhì)和磁性物質(zhì),環(huán)境的電磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí),必然影響生物體內(nèi)荷電物質(zhì)的分布、排列和運(yùn)動(dòng),從而影響著其生理活動(dòng)。試驗(yàn)結(jié)果表明,鳳尾菇的生長(zhǎng)也受到電磁場(chǎng)的影響,選擇最佳的方案及其原理還有待進(jìn)一步的深入研究。

[1]薛毓華,王莉莉,蔡素雯.磁場(chǎng)處理對(duì)植物早期代謝的影響[J].生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展,1991,18(3):234-235.

[2]孫克利,席保樹,蔡國友,等.交變應(yīng)力作用下煙草細(xì)胞熱力學(xué)相行為的研究[J].生物物理學(xué)報(bào),1999,15(3):579-583.

[3]陸挺.離子注入植物引起生物效應(yīng)的機(jī)理[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào),1996,32(2):227-229.

[4]王莘,李肅華,閔偉紅,等.高壓靜電場(chǎng)對(duì)月見草種子萌發(fā)期的生物效應(yīng)[J].生物物理學(xué)報(bào),1997,13(4):665-670.

[5]楊體強(qiáng),侯建華,蘇恩光,等.電場(chǎng)對(duì)油葵種子干旱脅迫后生長(zhǎng)的影響[J].生物物理學(xué)報(bào),2000,16(4):780-784.

[6]張振球.靜電生物效應(yīng)[M].北京:萬國出版社,1989:1-60.

[7]曹永軍,習(xí)崗,楊初平,等.不同電場(chǎng)對(duì)大豆種子萌發(fā)的影響[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2004,10(6):691-694.

[8]王斌 ,蔡興旺.胡蘿卜種子高壓靜電場(chǎng)生物效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究[J].農(nóng)機(jī)化研究,2002(4):219-220.

[9]許月英,征榮,楊體強(qiáng),等.不同強(qiáng)度電場(chǎng)對(duì)雀麥種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào).2003,34(3):294-297.

[10]鄭澤清,崔德芳,常明昌,等.電場(chǎng)處理對(duì)靈芝生長(zhǎng)效應(yīng)的研究[J].食用菌,1994(6):5-6.

[11]章之蓉.水生生物與物理學(xué)[M].北京:科技出版社,1994:20-24.

[12]克拉辛著,毛鉅凡譯.磁化水[M].北京:計(jì)量出版社,1982:78-82.