音樂環(huán)境對(duì)于植物及果實(shí)生長(zhǎng)的促進(jìn)作用
——以“第七屆植物生長(zhǎng)建模、仿真、可視化與應(yīng)用國(guó)際研討會(huì)”為例

人類生活離不開音樂，植物同人類一樣，它們身體里有一塊特殊的音樂敏感區(qū)可以隨時(shí)感受音樂的影響，所以植物與人類一樣，離不開音樂。盡管植物對(duì)于音樂是敏感的，也能在任何時(shí)候被音樂所感染，但是并非任何音樂都能激發(fā)植物的興趣，選擇音樂是大有學(xué)問(wèn)的，要因植物而異，這是科學(xué)和藝術(shù)的微妙聯(lián)系。總之，音樂應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，既不對(duì)環(huán)境造成污染，又能夠?qū)χ参锷L(zhǎng)起到有效的催發(fā)作用，對(duì)于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要無(wú)疑具有較大的促進(jìn)作用，與此同時(shí)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中音樂的播放也能夠陶冶性情，讓農(nóng)民體會(huì)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的快樂，以上這些均表明音樂對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到催發(fā)作用具有巨大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，目前階段對(duì)于音樂對(duì)植物和果實(shí)生長(zhǎng)關(guān)系的研究仍處于摸索狀態(tài)，怎樣將其催發(fā)作用最大化仍需要深入研究和探討。

2022 年10 月26 日至28 日，江南大學(xué)與法國(guó)巴黎薩克雷大學(xué)、中科院自動(dòng)化所、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)共同主辦的“第七屆植物生長(zhǎng)建模、仿真、可視化與應(yīng)用國(guó)際研討會(huì)”以線上會(huì)議方式召開，中國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、荷蘭、澳大利亞等十幾個(gè)國(guó)家的專家學(xué)者出席了此次會(huì)議，該報(bào)告已累計(jì)收看2 萬(wàn)余人次。會(huì)議重點(diǎn)針對(duì)植物模型前沿科學(xué)技術(shù)進(jìn)行了深入探討，內(nèi)容涵蓋了分子至生態(tài)系統(tǒng)尺度上的建模理論、計(jì)算算法、模擬技術(shù)及可視化方法，旨在推動(dòng)植物生命科學(xué)、計(jì)算機(jī)，物聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化領(lǐng)域的交叉，與農(nóng)業(yè)智能化和可持續(xù)發(fā)展。與此同時(shí)，會(huì)議還強(qiáng)調(diào)了在全球氣候變暖和勞動(dòng)力短缺的大背景下，食品保障問(wèn)題對(duì)全球人類構(gòu)成威脅，因此農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)化和智能化程度非常重要，必須大力集合世界各國(guó)專家對(duì)植物及其果實(shí)生長(zhǎng)進(jìn)行相關(guān)研究并推動(dòng)交叉學(xué)科的發(fā)展。文章結(jié)合“第七屆植物生長(zhǎng)建模、仿真、可視化與應(yīng)用國(guó)際研討會(huì)”大會(huì)的內(nèi)容，深入探究音樂環(huán)境對(duì)植物和果實(shí)生長(zhǎng)的影響，以期推動(dòng)植物生長(zhǎng)方面的研究得以迅速發(fā)展。

一、音樂環(huán)境下的植物及果實(shí)生長(zhǎng)

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的蓬勃發(fā)展，利用科技手段促進(jìn)植物生長(zhǎng)已成為當(dāng)前備受關(guān)注的研究領(lǐng)域。在“第七屆植物生長(zhǎng)建模、仿真、可視化與應(yīng)用國(guó)際研討會(huì)”中，提到了多種現(xiàn)代信息技術(shù)，如科學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)、音樂熏陶等，這些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)對(duì)象、環(huán)境和全過(guò)程的可視化表達(dá)、數(shù)字化設(shè)計(jì)、信息化管理等，從而讓植物在舞動(dòng)的過(guò)程中展現(xiàn)出驚人的生長(zhǎng)速度，甚至可以達(dá)到原來(lái)的兩倍。植物也需要“聽”，比如聽音樂。東方弦樂是植物最鐘愛的音樂類型，而重金屬和搖滾等嘈雜的音樂則是植物最不喜歡的，因?yàn)橹参锫牭阶约悍锤械囊魳窌r(shí)總是想要逃離發(fā)出聲音的地方，甚至?xí)霈F(xiàn)萎靡不振的現(xiàn)象，而民間的一些音樂則不會(huì)對(duì)植物造成任何影響。植物為什么會(huì)這樣？在云南省，有一種被稱為“風(fēng)流草”的植物，當(dāng)人們?yōu)樗シ艃?yōu)美動(dòng)聽的音樂時(shí)，它的葉子便會(huì)隨著音樂的節(jié)奏舞動(dòng)，仿佛草木之間的知音一般。這種“風(fēng)流草”是多年生草本植物，生長(zhǎng)緩慢，葉片小而且薄。然而，若以手觸之，其不會(huì)顯現(xiàn)任何反應(yīng)，因?yàn)槲ㄓ幸魳坊蚋杪暦侥苁蛊湮鑴?dòng)，當(dāng)?shù)鼐用褚喾Q其為“知音草”。

許多科學(xué)家都對(duì)音樂熏陶下的植物有著濃厚的興趣，法國(guó)有位植物科學(xué)家將他的耳機(jī)給番茄套上，結(jié)果番茄竟然長(zhǎng)到了2 公斤重。其他人聽說(shuō)后紛紛效仿，如蘿卜長(zhǎng)到了3 公斤、直徑60 厘米的巨型蘑菇、12 公斤重的甜菜、25 公斤重的萵苣等等。印度人反其道而行，給植物“聽”煩躁刺耳的音樂，結(jié)果可想而知，植物最后變得萎靡不振。有些音樂特別受歡迎，法國(guó)的農(nóng)民根據(jù)農(nóng)作物的喜好選擇音樂種出了“貝多芬生菜”、“鋼琴曲玉米”“華爾茲土豆”等菜品。日本農(nóng)民在種植蔬菜時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)長(zhǎng)勢(shì)好的蔬菜連續(xù)播放兩周搖滾樂，兩周后蔬菜都枯萎了，而原本長(zhǎng)勢(shì)不太好的蔬菜卻好好地活著。另一個(gè)實(shí)驗(yàn)，農(nóng)民將番茄幼苗分成兩組，一組播放東方弦樂、一組播放搖滾樂，結(jié)果前者長(zhǎng)出的番茄比正常番茄大一些，而“聽”搖滾樂的番茄幼苗卻萎靡不振。

浙江大學(xué)的蔡衛(wèi)明教授對(duì)聲波和植物生長(zhǎng)之間的關(guān)系進(jìn)行深入研究，他發(fā)現(xiàn)不同聲波的振動(dòng)頻率對(duì)植物生長(zhǎng)的影響是不一樣的，對(duì)植物生長(zhǎng)影響最為明顯的聲頻在2000Hz 左右。蔡衛(wèi)明分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出聲波與植物生長(zhǎng)的關(guān)系大致為倒U 型，聲波頻率過(guò)高可能會(huì)使植物生長(zhǎng)呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)。

美國(guó)的植物科學(xué)家開展聲頻對(duì)植物傳粉的影響探究，實(shí)驗(yàn)表明，音樂可以幫助植物快速完成授粉。實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容大概是，科學(xué)家們?cè)谂囵B(yǎng)室中為植物播放優(yōu)美動(dòng)聽的音樂，通過(guò)調(diào)整音樂的振動(dòng)頻率來(lái)改變空氣的流動(dòng)方向，進(jìn)而控制植物花粉的傳播方向。最后幫助植物快速授粉成功。同時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)，輕松愉快音樂環(huán)境的授粉速度比嘈雜音樂環(huán)境授粉速度高出45%左右。根據(jù)眾多事實(shí)以及上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，不同的音樂對(duì)植物有著不同的影響，如輕松歡快的音樂可以加速一些植物生長(zhǎng)，縮短植物生長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)增加植物果實(shí)產(chǎn)量。

二、基于物理視角下音樂對(duì)植物及果實(shí)生長(zhǎng)的作用

用物理原理解釋，音樂能夠影響植物是通過(guò)聲波振動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，音樂是一種彈性機(jī)械聲波，它具有節(jié)奏，有很強(qiáng)大的能量。這種聲波能量可以對(duì)植物細(xì)胞產(chǎn)生物理刺激，影響植物細(xì)胞功能，從而使細(xì)胞產(chǎn)生化學(xué)生物反應(yīng)，進(jìn)而就會(huì)影響植物的生長(zhǎng)。

植物雖然沒有耳朵，但是植物葉面有很多氣孔，這些氣孔就是植物的“耳朵”。音樂就是通過(guò)這些氣孔進(jìn)入到植物體內(nèi)的，聲波通過(guò)刺激植物細(xì)胞產(chǎn)生電流來(lái)實(shí)現(xiàn)在植物機(jī)體內(nèi)傳播。植物細(xì)胞就如同音樂在植物體內(nèi)的翻譯官，當(dāng)外界播放音樂時(shí)，植物細(xì)胞就將聲信號(hào)翻譯成可以在植物體內(nèi)流動(dòng)的電信號(hào)，使植物迅速感知到，并且做出相應(yīng)反應(yīng)。聲波主要是通過(guò)刺激植物葉子表面的氣孔，氣孔在得到刺激之后就會(huì)增加對(duì)二氧化碳的吸收量，二氧化碳的含量可以控制植物的光合作用，進(jìn)而提高植物對(duì)有機(jī)物質(zhì)的合成速度，最后植物的光合作用能力就得到了提高，植物多進(jìn)行光合作用，就有更多的能量及營(yíng)養(yǎng)供自身生長(zhǎng)需要，能量及營(yíng)養(yǎng)越多，植物生長(zhǎng)的速度就越快。相反，植物討厭的音樂聲波震動(dòng)會(huì)讓植物自主的關(guān)閉表面氣孔，植物將自身“對(duì)外交流的窗口”關(guān)閉的話，肯定會(huì)對(duì)植物進(jìn)行光合作用及其他物質(zhì)合成造成消極影響，久而久之植物就會(huì)枯萎。

基于上述原理可以發(fā)現(xiàn)，植物選擇音樂的標(biāo)準(zhǔn)非常高，植物喜愛優(yōu)美動(dòng)聽的音樂，主要是因?yàn)榇祟愐魳返穆暡l率是有規(guī)律的，可以和植物細(xì)胞產(chǎn)生共振效應(yīng)，加速植物新陳代謝。不適當(dāng)?shù)囊魳窌?huì)妨礙到植物細(xì)胞原有的聲波振動(dòng)頻率，植物細(xì)胞在被不適當(dāng)?shù)穆暡ù碳r(shí)，細(xì)胞分裂功能就會(huì)紊亂，進(jìn)而影響植物發(fā)展。相對(duì)而言，振動(dòng)頻率較快且規(guī)律的聲音對(duì)其生長(zhǎng)的影響效果最為顯著，當(dāng)然，聲波頻率并非越快越好，恰當(dāng)?shù)念l率可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。如果頻率太高或者過(guò)低都會(huì)使植物受到傷害。對(duì)于植物而言，超聲波的作用時(shí)間并非越長(zhǎng)越有益，即使是微小的聲波也可能刺激植物細(xì)胞的分裂，而適量的超聲波則可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，但過(guò)多的超聲波則可能抑制植物的生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致其枯萎。

三、基于情緒調(diào)節(jié)視角下音樂對(duì)植物及果實(shí)生長(zhǎng)的作用

不光是人類才有情緒，植物也有情緒。人們有物質(zhì)需求和精神需求，殊不知，植物除了對(duì)自身需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有需求外也有精神方面的需求，即植物也有喜怒哀樂等情緒，也有高級(jí)情感。植物葉面的氣孔充當(dāng)“耳朵”可以傾聽音樂，植物不但能“聽到音樂”還喜歡好音樂，植物界也有很多音樂愛好者。

在國(guó)外有個(gè)科學(xué)家曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)證實(shí)植物是有聽覺的，將番茄分成兩組培育，生長(zhǎng)環(huán)境保證一致，每天夸贊A組番茄“你真好看”“你的果實(shí)又大又美味”，對(duì)于B 組不進(jìn)行外界干涉。結(jié)果A 組的番茄真的比B 組的番茄長(zhǎng)得好，可見植物真的可以聽到聲音，并且可以根據(jù)自身分辨聲音的好壞。植物也是有感情的，當(dāng)植物遇到危險(xiǎn)時(shí)，雖然它們不能發(fā)出求救的信號(hào)，但是它確實(shí)會(huì)感到害怕。為此，本次會(huì)議中體現(xiàn)，德國(guó)一些科學(xué)家專門為植物研發(fā)了一種可以幫助它們“說(shuō)話”的儀器。當(dāng)植物受到侵害時(shí)，這種儀器可以將植物此刻的心理活動(dòng)展現(xiàn)出來(lái)，并發(fā)出低沉且混亂的聲音，類似于人類痛苦時(shí)的呻吟聲。

有些類型的音樂會(huì)使人感到輕松愉悅，而有些類型音樂會(huì)讓人感到煩躁壓抑，對(duì)于植物來(lái)說(shuō)也是這樣的?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，蔬菜更傾向于優(yōu)美的樂曲，討厭嘈雜的搖滾樂，如果音樂一直伴隨植物生長(zhǎng)，植物光合作用就會(huì)增強(qiáng)或減弱，從而影響植物內(nèi)葉綠素的數(shù)量植物都有鐘情的音樂，例如，蘋果樹喜歡鋼琴曲、大豆玉米喜歡聽《藍(lán)色狂想曲》、牽牛花喜歡聽小提琴音樂。

植物在不同的音樂環(huán)境中體現(xiàn)不同的情緒。有個(gè)美國(guó)音樂家做了一個(gè)有意思的實(shí)驗(yàn)，她將土豆、玉米、小番茄等幼苗分別放到四個(gè)房間中，第一個(gè)房間的植物自由生長(zhǎng)，不做其他人為干涉，第二個(gè)房間的植物每天聽24 小時(shí)不同類型的音樂，第三個(gè)房間內(nèi)給植物間斷地播放3 小時(shí)輕松愉快的音樂，第四個(gè)房間內(nèi)給植物間斷地播放3 小時(shí)嘈雜的搖滾樂曲。兩星期后發(fā)現(xiàn)，第二、四房間內(nèi)的植物全部枯萎，因?yàn)橹参锴榫w都受到了消極影響，所以才會(huì)出現(xiàn)枯萎的現(xiàn)象，第二個(gè)房間內(nèi)的植物因?yàn)槁牪煌愋偷囊魳范^(guò)快的轉(zhuǎn)換情緒，從而使植物機(jī)體功能紊亂，影響發(fā)育，第四個(gè)房間內(nèi)的植物直接受到嘈雜音樂的影響，破壞了細(xì)胞正常分裂功能，當(dāng)然也會(huì)影響植物的生長(zhǎng)。第三個(gè)房間內(nèi)的植物比第一個(gè)房間內(nèi)的植物生長(zhǎng)的茂盛，該房間內(nèi)的植物情緒最為穩(wěn)定，所以其生長(zhǎng)的較為茂盛。

總之，“第七屆植物生長(zhǎng)建模、仿真、可視化與應(yīng)用國(guó)際研討會(huì)”以探討植物模型和植物表型之間的互補(bǔ)協(xié)同作用以及相關(guān)應(yīng)用為目標(biāo)，這一系列國(guó)際研討會(huì)將會(huì)積極促進(jìn)推動(dòng)植物和果實(shí)生長(zhǎng)領(lǐng)域國(guó)際技術(shù)交流，對(duì)推動(dòng)我國(guó)數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及農(nóng)業(yè)智能化水平具有至關(guān)重要的作用和意義。不僅人需要音樂來(lái)放松身心，植物更需要音樂，植物雖無(wú)耳，但卻有能“聽見聲音”的氣孔，有助于自己調(diào)節(jié)聲音對(duì)身體的作用。通過(guò)本課題的研究可發(fā)現(xiàn)合適的音樂頻率能夠促進(jìn)植物光合作用和新陳代謝，在利用好音樂前提下音樂可作為有機(jī)肥料來(lái)促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高果實(shí)產(chǎn)量并進(jìn)一步完善人類生存的生態(tài)環(huán)境。