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空间电场调控植物生长与病害预防技术基本知识 用于植物生长调控的空间电场首先应该是一个正向空间电场，即在由电极线 地面组成的线板电容器中，电极线带有正电位，而大地则是零电位，处于其 中的植物就生长在这个正向空间电场之中。这个正向空间电场具有调控植物的生 长和预防植物病害的作用，其基本作用如图2. 图2 正向空间电场的四个作用 1.生长的调控作用 大气电场也称自然电场，是地球环境中存在的一种自然现象，并对地球环境 中的植物生长发育以及病虫害发生与发展产生着一种 “无形”控制，它是继光、 温度、水分、空气、土壤、肥料之后于上世纪九十年代才发现的新要素。大气电 场的形成是由带负电荷的地球和带正电荷的电离层组成的类似于球形电容器产 生的，因此，大气电场的方向指向地面，其强度随时间、地点、天气状况和离地 面的高度而变。大气电场变化的规律性导致了植株定极吸收离子的规律。大气电 场的脉动导致了植株对两种极性离子的交替吸收，人为实现电场的变化即可控制 植株的生长速度。 大气电场的任何变化都会引起植物体内的电解质各成分的重新分布，进而影响植 物的生长。 图3.空间电场仅对碳酸氢根离子和钙离子有驱动效果（国家自然科学基金项目研 究结论） 风是通过大气电场来改变植物植物对环境营养物质的吸收和排放状态的重要因 子。 技术说明： （1）空间电场强度的变化对植物吸收与输送离子的影响 当正向空间电场强度提高时，即空间电场变化率大于零时，植物从土壤中、 大气中吸收碳酸氢根离子、二氧化碳，而植株体内的钙离子则向根部运输或向土 壤、营养液中释放；而当正向空间电场强度减弱时，即空间电场变化率小于零时， 植物则从土壤、营养液中吸取钙离子并向土壤、营养液、大气排出二氧化碳。 也就是说，空间电场可以通过钙离子来调控植物的多种生理活动，并通过电 场强度的变化来调控光合作用强度。见图4. 图4 空间电场驱动植物吸收和输运钙离子的物理模型 （2）持续的正向空间电场对根际氧含量以及光合作用增量的影响 因为空气的微弱导电性，处在空间电场环境中植株会成为空气泄漏电流的导 体，这一电流由布设于植物上方的电极线通过空气、植株流入土壤，当该电流从 根系流入土壤、营养液中的时候会在根系与土壤溶液或根系与营养液形成的两相 界面边界层内产生水分的微电解反应，其结果会导致根际环境中氧气浓度的提 高，进而提高根系活力，这是正向空间电场环境中植物根系发达且活力高的一个 基本原因，见图5、图6、图7。 持续的空气泄漏电流还将导致碳酸氢根离子进入植株体内，进而在光的作用 下而合成更多的碳水化合物，这是空间电场环境中植物高产的基本原因之一。 图5 空间电场环境中根系活力高的机理解释 因空间电场泄漏电流的存在，根系处的土壤水分会产生微电解反应，水分子中的 羟基会失去电子变为氧气，进而提高根际环境的氧气含量。 图6 空间电场漂浮育苗营养液增氧机理的图示 技术说明：正向空间电场可以提高漂浮育苗模式中烟苗根际环境中的氧气含量 图7 营养液栽培槽的优化设计理论 “深凹槽的电动力学分析模型 技术解释：槽体越浅或苗越高，空间电场的促进生长作用越好 （3）空间电场的空气氮肥化作用 高电压电极线和空间电场环境中的植物尖端均会在空间电场环境中电离空 气，促使氮气转化为二氧化氮，并和温室的湿气结合生成极稀的硝酸型氮肥，这 就是空间电场的空气氮肥化作用，也是空间电场环境中植物生长快的原因之一， 见图8、图9. 图8 空间电场的空气氮肥化原理 图9 空间电场的空气氮肥化原理 （4）延缓植物衰老与内源乙烯的消解 因建立空间电场的电极线、植物尖端的放电作用，空气中会产生微量的臭 氧，这些臭氧会与植物释放的乙烯发生反应生产二氧化碳和水，进而消除乙烯进 一步的催熟和催化叶片老化的作用，其原理见图10. 图10 空间电场环境中尖端和细电极线电离空气消解乙烯的电化学反应 （5）空间电场间歇工作的好处 在空间电场环境中，因空间电场采用的是间歇工作制，除了空间电场在建立 和消失的时候能调节植物体内钙离子浓度以及碳素营养的吸收状况并以此改善 植物的生长状态以外，设施内的湿气含量还会随着空间电场的消失而增加，这些 湿气会在下一工作周期内变成带电荷的氮肥雨而滋润烟苗，进而促进烟苗生长， 见图11。 图11 间歇喷雾、静电喷雾等间歇工作方式可影响大气电场、空间电场的变化， 进而促进植物的生长 技术说明：能够引起空间电场电场强度变化的因子除了