阴阳师结界卡激活:电气农法(电气现象的大自然启示)

   电气农法就是利用电场、无线电、直流电、交流电等物理电能来刺激植物生长或者优化环境达到提高产量改善品质的一种农耕方法，而本文要重点介绍的是一种当前在农业上已有较大使用面积或已作为科研手段被运用的电场技术，它是电气栽培的代表，并具有普遍的实用性与操作的可行性，是当前物理农业领域中使用最为广泛最让人熟知的技术，以下将从它的原理及运用范围使用方法等角度进行阐述。

一、电气现象的大自然启示
    静电生物效应许多现象证明，电场和空气离子对植物的生长发育起着一定的直接作用或间接作用。自然电场和大气中的空气离子每时每刻都在影响着地球上的各种植物，而植物体本身却又不断地向空问发射负离子来保持内部的电位平衡。为了适应于这种“电”环境的需要，植物的地上部分在形态结构上都表现了一定的适应性。本文从植物电生理学的角度，植物的生长发育形态与电场和空气离子的关系进行了论述。
    自然界是电的海洋，大气电离层相对地面形成的160KV的电场，使地球上所有的生物都生活在这个漫无边际的海洋之中。大气中，由于电离辐射等原因产生的带电离子，一般来说每cm3中有100—500个，植物在长期的进化过程申，其形态结构和生长发育习性，也建立了一定的适应性。人们对光照、温度、水分、大气等环境因子对植物生长发育的影响和作用，已进行了大量的研究，并根据这些因子对作物生产量的影响，总结出了相应的技术措施，但遗憾的是人们对大气静电场这一植物生长发育的重要条件，却因理论方面的研究及研究的设备、方法和技术等方面的原因，并没有引起足够的重视，知之甚少。因此，到今天为止，仍然还没有把大气静电场作为植物的重要环境因素之一来考虑。由于目前对电场和空气离子影响植物生长发育的真正机理尚未弄清，在生产应用方面，某些有效的静电处理技术也还没有得到推广。现从自然大气静电场对植物带来的生长发育形态特征等方面先进行认识，以更深一步地从机理原理上阐明它。
 电场、空气离子对植物生长发育的作用
   植物的生长发育，可以看作是自然电场和生物电场相互作用的结果。但是不同极性时电场和空气离子，对植物的影响作用是不同的。正常情况下，空气正离子能促进光合作用，增加光合产物的积累。成熟的叶片接收正离子越多，光合部位的电位就越高，其光合强度就越高，对生长发育就越有利，但地上部分的生长点却不喜欢空气正离子，若生长点接收大量的正离子后，则有抑制生长的作用。负离子能促进植物对营养物质的吸收，有促进局部生长的作用，但对光合作用则不利。
    植物在接收空气离子的同时，本身也在不断地向外发射负离子，绿色植物越多的地方，其负离子的浓度就越高，植物的这种电离现象早已被人们认识和利用(如森林浴、森林疗法等)现代科学证明植物产生的负离子对人类有很多益处，但对植物本身的作用却没有引起人们的注意。
    空气正离子的作用，对整体来说，光合作用是生长发育的基础，但对局部却有抑制生长的作用。这个问题是矛盾的二个方面。它的抑制作用主要是正离子能中和植物体内负电荷而消耗能量，因为这些能量是生长部位吸收养分、水分的动力来源之一，故生长部位不宜接收空气正离子。植物为了达到生长的目的，就靠自身发射负电荷，产生空气负离子和空气中的正离子中和后，在植株个体之间，形成一个小范围的中和区，来保护其生长部位的生长。在光合作用停止的情况下，空气正离子对植物是有害无益的，对较大的植物群落来说，只要有合理的群体结构，就能形成一个较大范围的保护区，所以群体作用好的，有利于个体之间相互促进，有一定群体结构的植物，往往要比孤独的单株个体生长旺盛些。
    自然电场对植物的作用，远远没有空气离子大。因为地面场强一般在130V／m左右。而植物细胞膜两侧生物电场可达1000V／m以上。因此，自然电场对植物的生长发育作用还谈不上是一个必不可少的条件。只能是在某种程度上起一定的作用。生物电场的产生和维持，主要是靠植物本身的代谢活动产生的能量。静电屏蔽作用对植物的影响，并不象有些资料报导的那样明显。用网眼直径2c m的金属网对多种植物进行屏蔽试验，观察其生长速度和生长量并没发现有明显的差异。用负电场处理油莱的生长部位，比用正电场处理的生长速度快3.7倍，总生长量前者为后者的2．5倍。这证明负极性对生长确实有促进生长的作用．
    正、负空气离子对植物生长发育的作用是辩证统一的，有入用正电场处理作物，得到了增产效果，也有入用负电场处理，同样也提到了增产的结果。因此，单纯讲正、负电场或正、负离子能促进作物的生长是比较片面的。关键问题在于弄清各自所起的作用以及植物的不同部位和在不同时间的需要而确定最佳处理场强，离子浓度和时间。

生长发育形态与空气离子关系
   植物在漫长的进化演变过程中，为了适应各种自然环境的需要，使之能够长期生存和延续下去，在选择适宜的生态环境和器官形态结构上，都表现有一定的适应性。光合器官总是以扁平、宽大、舒展的姿态正对着空间，这一形态结构，有利于叶片接收大气中的正电荷，从而提高电位差，促进光合作用进行。这种作用，在有光的白天对植物是有利的。但在无光的夜间却不利于植物从地下吸收矿质营养。为了适应恶劣的环境，在环境较差的地方也能正常生长，许多植物的茎、皮、叶等器官或组织分化成针状结构，这种曲率较小针状结构，是为了有利于自身发射负电荷来维持其生长的需要，而不是为了接收空气中的正离子，相反，却是为中和空气正离子而形成小范围的生态保护区，这对高山、干旱等植物来说尤为重要，因为在条件差的地方、植物本身生命活动较弱，生物电位较低，若大量正离子被植物吸收后，会消耗相当一部分能量而影响对地下养分、水分的吸收运输。因而会使生长受到抑制。这种针状放电自我保护法。使某些植物具有较强的生命力，能够在高山、干旱的沙漠上生长。叶缘上的尖状锯齿。都是着生于输导组织导管的末端。这对养分的吸收也起着积极的作用。正在生长的叶片，总是处于直立、半直立状态叶尖向上，待叶片成熟后才呈平展状态。
    植物的极性现象，激素的影响和自然电场的影响作用是一致的。当茎处于水平或斜生状态时，向上的一面接收正离子总是多于向下的一面，这样，由于正离子抑制了上面的生长，故下面的生长量大于上面，所以，生长点总是表现出背地性生长的极性。当角度和方向改变后，较高的位置有利于发射负电荷，故哪里位置最高，那里就生长越强(这一点与植物生理的规律是一致的)。因此，茎的生长往往与着生的位置和角度有直接的关系。越直立，生长点部位越有利于发射负电荷，也即越有利于生长，反之生长则弱。
    植物的生长点，为了避免接收正离子而影响其生长，在形态结构上，总是让已形成的叶片高于自己。由于刚形成叶片，叶尖多数直立向上，从而发射较高的负电荷而保护生长点，还有些植物凹生长部位具有较多的绒毛，这些绒毛对保护生长点起若重要的作用。又如在树荫下生长的植物，由于大量的正离子被高大的树木树冠接收，故下面的植物生长较快，但由于光合能力下降，茎的加粗生长要慢得多。
   综上所述，空气离子对植物的生长发育起重要的调节作用，而大气静电场对植物的影响作用则是微乎其微的，这主要是细胞膜内外的场强要远远大于地面场强。空气正离子能促进光合作用的进行，但并非是没有正离子植物就不能进行光合作用．关键在于植物本身‘源”与“库”之间是否有电位差存在，若二者之间的电位为零，则因光合产物不能运出而使光合作用停止，正离子对提高库、源电位差起着重要的作用。  “源”接收正离子越多，二者之间的电位差就越高，也就越利于光合作用的进行。空气负离子对生长部位是有利的，并且有利于地上部分对矿质营养的吸收，但大量的负离子会影响光合作用的进行，光合作用和矿质营养的吸收，既矛盾又统一。光合作用是植物生长发育的物质基础，离开了光合作用，植物就不能正常生长。但光合过程中，又需要有矿质营养的不断供应，没有地下部分矿质营养的供应，光合作用也就不能正常进行。二者之间是往复循环，相互依赖，相互促进的关系，而不是彼此独立和绝对的。
    植物的生物电位是内因，电场和空气离子是外因，内因起主导作用，外因起辅助作用，正离子对植物的作用是主要的。尽管正离子对生长点有抑制作用，但植物的生长部位在长期的进化过程中，已经形成了一定的保护结构。这种自我保护的本能，是对环境条件的一种适应。研究植物的形态结构与电场和空气离子的关系，对了解植物与大气环境的相互影响和作用，进一步探索电场和空气离子对植物生长发育的影响具有重要意义。同时，也能为静电生物效应的研究提供一定的依据，并能为大幅度地提高单位面积产量开辟新的途径．地球是一个巨大的静电场，所有生物都受其影响。在隔绝大地电场(即静电屏蔽)的状态下，植物的光合作用受阻，生长缓慢，植物体不能完成正常的代谢过程。但自然电场的作用对植物生长并不是最适宜的条件，这已被许多外加电场的实验所证实。在自然界，有些植物可以受环境的诱导而改变其代谢方式，从而使其生物学特性发生变化，即生活环境的变化，可以引起基因表达的改变，高压静电场的生物学作用便证明了这一点。

1 静电场对种子萌发的生物学效应

1．1 静电场处理对种子萌发期表观特性的影响发芽率、发芽势、根长、芽长、鲜重、简化活力指数是表观特性最敏感的指标。试验结果表明：适宜强度的静电处理，上述指标均有不同程度的提高，说明适宜剂量的静电处理，对种子萌发有刺激作用，能增加种皮透性，促进种子内部细胞活化，打破休眠状态，发芽率提高，根体积加大，幼苗生长加快、水势加大，加速种子萌发过程储藏物质的分解、转化和再利用，该物质积累加快，使幼苗生长旺盛能充分调动种子自我调节能力，从而提高了种子生长过程对营养物质的吸收和能量物质的转化利用。

1．2 静电处理对生物膜的影响

1．2．1 静电场影响生物的电特性高压静电场是一综合效应场，它具有粒子束、电磁辐射和恒定电场的作用。静电力存在于分子的一切极性和带电集团之间互相吸引(排斥)，电荷、偶极离子相互作用，能量的高低取决于环境介质、介电常数和电荷的大小。介电质对于离子的包围，降低了离子间的相互作用能量，粒子穿过原子发生能量转移和能量重新分布，在生物体中含有水分子和生物分子发生电离和激发的过程 。电场作用在生物膜上，相当于作用在等价RC电路上，由于生物组织不均匀性引起细胞内外液中电流流量不同，从而改变膜上的电荷分布。

1．2．2 电场作用影响膜电位，静电场对膜的影响是通过细胞膜本身的跨膜电位和外加电场起主要作用的，外电场会诱导膜电位改变，使膜电位提高 ，即由△Eb +△Hb 提高至△Eb +△Hb +△EEF(△Eh表示电位差△H 表示膜内外质子等化学梯度，△EEr表示外电场诱导的膜电位差)影响细胞的能量转化和物质运输的一切生理过程，使种子吸水之后离子扩散与电子泵系统运转活跃，从而提高膜主动吸收，转运营养物质的能力，提高代谢水平，为有丝分裂的启动积累更多的物质。 一从电生理学的角度看，静电场在高压条件下产生微电流电位差，使细胞内源生长素从低电位向高电位运输，因为电位差是生长素极性运输的重要动力。由于膜电位加大，使激素传递更快，在生活细胞受损伤后，其所产生的损伤电流由此而加强，促进了信息和物质的传递，使受伤部位产生修复应答反应

1．2．3 电场对膜透性的影响

细胞膜的通透性是细胞和周围环境进行物质交换的特性。生物膜是细胞与胞外交流的场所。干种子吸水萌发时，细胞膜磷脂分子构象由脱水时的六角晶状恢复到水合分子的片层结构，膜相也由凝胶状态恢复到液晶状态，随之膜的选择半透功能也迅速恢复。但细胞内外巨大的水势差易引起膜损伤，故在种子吸胀过程中，细胞膜系统需进行修复和重建。适宜的高压静电处理，可导致种子细胞介质电势增大，离子渗出少，表现为电解质外渗率降低，膜透性减小，促进膜修复能力的增强。电场处理的种子由于场作用，使膜两侧出现附加电荷，通过细胞膜表面电荷性质和数量的改变，引起脂质极性基端的侧向移动，引起烃链的倾斜弯曲，使极性的磷脂分子的构象或排列发生变化，膜相态的改变有利于吸水时膜结构和功能的迅速恢复，或有利于膜损伤部分的顺利修复，促进膜结构和功能的完善。

1．3 电场作用影响酶活性

物理调控因子--电场对生物体中酶的合成起诱导作用 。酶活性的变化是一种调节机制，它直接影响一个代谢过程，酶活性的提高对催化中心起正的影响，也就是起活化作用。电场作用引起细胞内蛋白质、糖、脂质等极性分子和离子的定向排列，从而引起含金属的酶构象发生变化。酶的激活首先表现为酶形成一定的构象，具有活性部位形成一个活性中心，所以电场对酶有提前进行激活作用。静电预处理的种子蛋白质酶活性的提高，有利于种子在萌发期对储藏物质的分解作用。作物种子萌发生长初期、脂类分解代谢旺盛，呼吸链电子传递产生大量氧自由基，H₂0₂、O-及HO-，细胞内一般具有较高活性的CAT、POD、SOD等酶促防御体系来清除过量的自由基，维持自由基代谢平衡，虽然细胞内适量的自由基是细胞有氧代谢的必然产物和必要物质，有参与代谢储能、防御、清除毒害物质的作用，但过量则会导致严重伤害；逆境也会使细胞的某些代谢失调，致使产生大量自由基，打破了自由基代谢平衡而对细胞造成伤害。高压静电处理种子的三种保护酶CAT、POD、SOD活性显著提高，意味着自由基清除能力的提高，CAT是清除过量HO₂的主要酶，又参与脂肪酸的氧化，POD 也可清除H₂O₂起多种保护作用，SOD则是O-的专一清除酶，这三种酶活性同时提高、协同作用，保护了生物膜及其它生命物质不受自由基的侵害，也揭示了静电场促进膜结构完整，功能完善的另一途径。

1．4 静电处理对呼吸强度的影晌

适宜电场处理可使种子呼吸系统被活化 ，碳水化合物的好氧呼吸占优势，呼吸强度增强，呼吸能力提高，保证了其它生理活动的进行。静电预处理的种子a-淀粉酶活性提高，较高的淀粉酶活性使酵解及有氧代谢速度加快，加速了淀粉的水解。脱氢酶活性在电场处理组中也比对照高，反映了呼吸代谢的提高，种子呼吸旺盛促进了新陈代谢，新细胞快速形成，提高了种子活力，加速了幼苗成长。这都为种子萌发提供了物质和能量的基础，也是种子在静电场处理后发芽率、发芽势提高的内在原因。

2．静电场对植物愈伤组织诱导和增殖的影响

静电场促进植物对Ca 的吸收 ，这个无处不在的重要信号分子会把静电场的刺激传递给其它信号分子，从而发生信号级联放大。作为第二信使，它与生长素、细胞分裂素协同作用，调节和启动有关基因的表达，合成核酸、蛋白质，为愈伤组织的发生、形成奠定基础。静电处理的叶片提前卷啮，就可能是生长素、细胞分裂素作用的结果，尤其生长素在静电场或微电流作用下定向迁移，是愈伤组织提前发生的重要原因。从愈伤组织生长过程中元素的吸收上看，静电处理组的培养基中元素的浓度随时间延长而下降且在迅速增殖前期元素浓度下降较快，说明静电处理组的营养吸收快于对照，也是处理组增殖率高于对照组的原因之一。静电场处理的愈伤组织呼吸速率明显高于对照，说明其能量代谢旺盛，物质吸收运转活跃，组织处于旺盛的生长状态。可溶性蛋白质积累水平既能反映细胞分裂必须物质和积累情况，又可反映酶量及相关的代谢水平。静电处理后可溶性蛋白含量变化与愈伤组织生长速率相吻合即在接种后3-5 d可溶性蛋白质含量上升，为细胞分裂做好了物质准备。随后在组织细胞大量启动分裂后，增殖率上升，伴随着可溶性蛋白质含量下降，这是暂时的不平衡生长，随后渐趋平衡，静电处理组的可溶性蛋白质含量高于对照组。RNA水解酶活性在旺盛生长期一直在降低，而后在静止期才开始上升，这一趋势和愈伤组织繁殖及可溶蛋白质含量变化吻合，因为蛋白质及细胞分裂均需保持转录本的寿命足够长和数量足够多，以便以tRNA做模板合成细胞分裂及生长必需的蛋白质，静电处理使RNA水解酶活性降低这与生长速率和蛋白质含量的变化相一致。IAA氧化酶是一种调节内源生长素代谢的氧化酶。静电场处理的愈伤组织中IAA氧化酶活性显著低于对照组，意味着细胞内源IAA水平高，细胞生长加快；而对照组则有较高的IAA氧化酶活性，故IAA被氧化而降低了内源IAA 水平，影响了生长速率。静电场在高压条件下产生的电流电位差，刺激了愈伤组织的增殖，膜电位的增加不但使生长素极性运输，促进组织增殖，而且影响膜的通透性及其它分子的极性运输，改善了细胞吸收和运转物质的能力，从而促进了植物生长。静电处理还促进了细胞的有丝分裂。叶家明、Murr等人分析静电处理的小麦、豌豆幼苗的根尖细胞分裂，发现有丝分裂中期指数提高，分裂周期缩短。叶家明证实：高强度的静电场可使蚕豆、黑麦发生染色体畸变。这些均说明，静电场可以深刻地影响细胞的生命活动，这可能是刺激细胞增殖的直接原因。

3 静电场对植物光合器官和功能的影响

外电场对植物光合器官和功能的变化有显著影响 。在静电场作用下，叶片的光合速率及呼吸速率都明显高于对照。其中光合速率要比呼吸速率增加的幅度大。静电场下叶片的叶绿素a含量较对照增加，但叶绿素b却有所减少，从而导致静电场下叶绿素a／b较对照高，但叶绿素总量仍比对照高。这表明静电场促进叶绿素a含量增加比叶绿素b的减少量要大的多。叶片在静电场下积累的元素增多，这些元素又是光合合成中不可缺少的调节及营养元素。它们的增长对保证叶片色素合成及光合过程有关酶的合成提供了营养条件。由于营养条件的改善，叶片光合器官的发育也得以促进，这表现为，在静电场作用下，叶片厚度、叶片单位面积的栅栏细胞数，每个细胞中的叶绿体数、叶绿体中的基粒数及基粒中的类囊体片层数均比对照提高，这对维持较高的光合活性提供了良好的结构基础。高等植物细胞生长发育、器官形成绝大部分来自光合作用产物的转化，静电场下生产的植物其生长速率、产量都有所增加，这与静电场促进植物光合速率密切相关。总之，静电场的生物效应越来越受到人们的重视，它在生物学科中的应用也不断的拓宽。随着人们对其作用机制认识的逐步加深，相信此项技术将在生命科学领域中发挥更大的作用。