農(nóng)作物磁處理中磁場類型專利技術(shù)綜述

曹陽+何建華

摘要：磁處理技術(shù)是一種農(nóng)業(yè)物理技術(shù)，其影響到農(nóng)作物種子萌發(fā)、生育期、產(chǎn)量、抗逆性能等。該文對農(nóng)作物磁場處理中的有關(guān)磁場類型的專利申請進(jìn)行了分析，可以劃分為恒定磁場、變化磁場。其中變化磁場主要涉及交變磁場、脈沖磁場、旋轉(zhuǎn)磁場等，對其技術(shù)方向和技術(shù)手段的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行了梳理。

關(guān)鍵詞：農(nóng)作物；磁處理；磁場類型

磁處理技術(shù)是近年來不斷發(fā)展起來的農(nóng)業(yè)物理技術(shù)，其具有損傷小、操作簡便、快速有效等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于誘變育種、促進(jìn)增產(chǎn)等研究。例如，利用磁場處理種子改善種子發(fā)芽生長情況，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。利用磁場處理栽培基質(zhì)改變基質(zhì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植物生長。另外水經(jīng)過磁化后，利用磁化水浸種、育苗可以促進(jìn)種子萌發(fā)，促進(jìn)幼苗生長、發(fā)育，還可以提高植物的抗逆性能。

而磁場對農(nóng)作物的影響涉及到許多微觀過程和理化反應(yīng)，其作用機(jī)理還不完全清楚，但是實踐已經(jīng)肯定了其在農(nóng)作物上的應(yīng)用效果。本文就磁場類型相關(guān)的國內(nèi)外相關(guān)專利技術(shù)進(jìn)行梳理，應(yīng)用磁場處理農(nóng)作物，根據(jù)磁場的類型不同，可以劃分為恒定磁場、變化磁場。其中變化磁場主要涉及交變磁場、脈沖磁場、旋轉(zhuǎn)磁場等。

一、恒定磁場

恒定磁場是一種最簡單的磁場施加方式，最常見的是利用永磁特產(chǎn)生磁場。例如，專利申請（公開號為CA1003642A）中，在管狀部件的中心軸上設(shè)置永磁鐵，永磁鐵與管壁之間處于磁場輻射中，當(dāng)種子從該狹窄通道中穿過時，將會受到磁場輻射，并且通道設(shè)置成收縮狀，確保較高的處理速度；專利申請（公開號為FR2579412A1）中在花盆的底部設(shè)置永磁體，以環(huán)狀布置于排水孔周圍，從而影響內(nèi)部植物的生長。

除了利用永磁特產(chǎn)生恒定磁場，利用恒定電流亦可以產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，專利申請（公開號為JP8-9810A）中在集成電路螺形線圈中通入直流電產(chǎn)生磁場，用于植物的組培，使組織培養(yǎng)均一化并提高生長速率。

隨著磁處理技術(shù)的發(fā)展，恒定磁場不再以單一的磁鐵形式出現(xiàn)，而是與其他材料復(fù)合，根據(jù)需要制成特定形狀。例如，專利申請（公開號為JP9-187169A）中采用特定形式排列的磁化圖形，N極與S極交替排列作用于植物上，并且設(shè)置單個磁極的寬度，其主要是將天然橡膠與鋇鐵氧體以及硬脂酸成型后，利用磁化裝置磁化后得到。該永磁體結(jié)構(gòu)活化植物生長，提高切花質(zhì)量，改善水果質(zhì)量以及嫁接后的生根率。

恒磁場一般由磁鐵產(chǎn)生，容易發(fā)生腐蝕，針對此問題，提出了一些防腐蝕的專利申請。例如專利申請（公開號為JP10-136788A）中，磁鐵外面包覆丙烯酸樹脂防銹埋在植物根部附近；專利申請（JP11-215919A）中，在該花盆的內(nèi)壁設(shè)有布置磁性線圈的槽，在磁性線圈的外部包覆熱塑性樹脂。

此外，為了減少磁能損耗，也提出了設(shè)置屏蔽網(wǎng)的專利申請（公告號為CN2504891Y），其在植物生長盆底部設(shè)置永磁板，在盆壁裝磁場屏蔽網(wǎng)，在刺激植物生長的同時，又能減少磁能損耗。

二、變化磁場

1、變化電磁場

變化電磁場應(yīng)用較多的是脈沖磁場，專利申請（公開號為GB1419429A）中，介紹了利用電磁輻射在出苗前后的處理控制雜草的方法，電磁能來自于磁控管，預(yù)熱后，與高頻供給耦合，頻率在300 MHz-200 GHz，電磁波可以是連續(xù)的、脈沖的或者調(diào)制的，采用該方法處理，雜草可以有效控制，而且對新種的植物無損害。

1984年以后，使用脈沖磁場施加于農(nóng)作物的研究越來越多，例如采用交變的脈沖磁場作用于植物（公開號為GB2145317A），同時控制脈沖間隔，脈沖寬度以及磁場幅度；將脈沖磁場與其他能量結(jié)合也是發(fā)展的一個重要方向，例如，專利申請（公開號為RU2090053C1）中，采用給定順序的調(diào)制脈沖用于栽培植物，脈沖的幅值超過受體的敏感度但并不造成損害，同時脈沖的周期短于前置脈沖激發(fā)狀態(tài)的弛豫周期。

在脈沖磁場作用植物方面，ORCHARDSNURSERIESSELECTIONTECHNINST是重要申請人。2001年6月，專利申請（RU2203528C2）中，丁香播種前先將種子在靜磁場中處理，然后暴露于脈沖磁場中，可以顯著縮短出苗時間，同時提高砧木產(chǎn)量；同年8月，專利申請（RU2204235C2）中，將嫁接后的植物根部置于預(yù)先采用恒磁場處理后的基質(zhì)中，然后暴露于脈沖磁場下以提高嫁接苗的產(chǎn)量；2002年，專利申請（公開號為RU2222933C2）中，采用多階段的單向脈沖磁感應(yīng)處理作物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)植物頂端的取向與磁感應(yīng)方向相反；2003年，專利申請（RU2253222C1）中，為了提高脈沖磁場的處理效率，采用相互垂直取向的脈沖磁場，并且結(jié)合紅外線和不同波長的光輻射；2004年，專利申請（RU2268579C1）中，提出了同時在植物不同的四個部位提供不同頻率的脈沖磁場輻射提高處理效率；2005年，專利申請（公開號為RU2300187C1）中，對于植物施加預(yù)先設(shè)定的單向、多向的脈沖磁場，同時額外在植物的基底部同步施加垂直的超聲振動，顯著提高植物的毛細(xì)滲透力；2006年，專利申請（公開號為RU2317700C1）中，介紹了一種植物活化裝置，在介電板8的兩側(cè)，具有雙螺旋纏繞的線圈9-11，其中線圈9、10位于同側(cè)，線圈11位于另一側(cè)，在線圈中通上脈沖電流，從而產(chǎn)生脈沖磁場，并且介電板可以旋轉(zhuǎn)，該裝置可以有效改善農(nóng)作物的產(chǎn)量。

比較而言，國內(nèi)在脈沖磁場的利用方面也有一定研究，但是局限于采用簡單的脈沖磁場處理農(nóng)作物，例如，利用脈沖電磁場調(diào)控大花蕙蘭花期（公開號為CN102217500A），利用電磁脈沖輔助扦插育苗（公開號為CN103299839A）。

除了脈沖磁場，交變磁場也是一種常規(guī)利用的電磁場，例如專利申請（公開號為SU1665952A1）中利用高頻電流通入線圈中產(chǎn)生交變磁場刺激植物生長。而將交變磁場與其他類型磁場、能量共同作用，亦是研究的重要方向。在專利申請（公開號為RU2004266C1）中，將交變磁場，調(diào)制后的電磁輻射以及恒磁場聯(lián)合作用于植物以修正植物生長的病理情況；在專利申請（公開號為RU2048058C1）中，在相互垂直的面上，分別作用交變磁場和恒磁場；在專利申請（公開號為JP2004-350597A）中，將弱交變磁場與聲波共同作用于植物，提高生長速率；在專利申請（公開號為JP2014-14297A）中，將交變磁場與直流磁場以一定的角度作用于植物以加速其生長。

2、旋轉(zhuǎn)磁場

早在1994年提交的專利申請（JP8-172916A）中，介紹了一種簡單的旋轉(zhuǎn)磁場，將磁鐵置于可旋轉(zhuǎn)、振動的部件上，通過部件的運(yùn)動獲得旋轉(zhuǎn)磁場，使得農(nóng)作物受到均勻磁場輻射。

2002年，專利申請（公告號為CN2579160Y）提出了一種旋轉(zhuǎn)磁場，基座的腔體中裝有主動永久磁鐵，主動永久磁鐵通過轉(zhuǎn)軸上的電機(jī)傳動輪與電機(jī)連接，電機(jī)帶動主動永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動瓶內(nèi)從動永久磁鐵棒旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)的從動永久磁鐵棒攪動導(dǎo)流罩中的營養(yǎng)液，引起罩內(nèi)外的營養(yǎng)液循環(huán)，從而使花卉的生長發(fā)育得到改善。

2012年，專利申請（公開號為JP2014068647A）中介紹了一種由永磁鐵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁場，幾對永磁鐵布置于旋轉(zhuǎn)盤上，在高速旋轉(zhuǎn)下，產(chǎn)生交變磁場作用農(nóng)作物，可以提高生長速率，改善作物品質(zhì)。

2014年，專利申請（CN204244786U）中，介紹了一種旋轉(zhuǎn)磁場儀，旋轉(zhuǎn)磁場儀采用單片機(jī)實現(xiàn)精確地控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制了旋轉(zhuǎn)磁場頻率，該旋轉(zhuǎn)磁場儀工作穩(wěn)定可靠、磁場頻率精度高、操作簡便，可廣泛用于研究旋轉(zhuǎn)磁場的生物效應(yīng)測量和相應(yīng)實驗。

3、梯度磁場

1973年，提出梯度磁場控制植物的形態(tài)（公開號為ZA7302035A），植物置于平臺上，通過應(yīng)用預(yù)先設(shè)定的梯度磁場作用于植物的局部區(qū)域，根據(jù)所需的形態(tài)響應(yīng)而設(shè)置磁場和作用區(qū)域，導(dǎo)致植物形態(tài)突變，從而獲得產(chǎn)量、生長速率、尺寸、形狀等方面的變化。之后，相關(guān)的專利申請較少。

三、結(jié)語

本文就磁場類型相關(guān)的國內(nèi)外相關(guān)專利技術(shù)進(jìn)行了梳理，詳細(xì)介紹了各種磁場類型的發(fā)展趨勢，以供廣大工作者參考。