激光在农业领域的应用.doc

激光在农业领域的应用1、引言 激光是由激光发射器发射出来的一种与自然光不同的特殊单色光,具有亮度高,定向性强和极好的单色性等优点。自其在60年代问世以来,在自然科学领域内大显身手,在生产上己得到广泛应用,也成为发展现代化农业的一项高新技术,并取得显著效果，在诱变育种、增强种子活力、促进生长发育、提高产量和品质、平地整地、提高节水灌溉能力、防治病虫害等方面发挥着越来越重要的作用。 2、激光在农业领域的一些典型应用 2.1 激光诱变育种 从20世纪60年代开始，美国、前苏联、澳大利亚、加拿大等国就已将激光用于诱变育种。我国激光育种始于1972年，并在粮食作物、经济作物乃至微生物育种、牲畜育种、鱼类育种领域取得显著成果，取得了良好的经济效益和社会效益。应用育种的激光器波长从远红外1 188um，106 um，到可见光6943nm，6328nm，530nm，441 6nm，到紫外3371nm，265nm等；常用的激光器有CO2、He-Ne、N2、钕玻璃、红宝石、Ar 、YAG等，其中以C02和He-Ne激光最为普遍。 图一 激光育种农作物 图二 激光育种鱼类 2.2 提高种子活力 低剂量激光能使机体当代产生光化学效应，DNA酶系统活性提高，有丝分裂加快，核仁、器官活化，可使种子发芽率提高、出苗加快、苗期生长旺盛、植株矮化、分蘖增加、提早开花和成熟、增加产量。报道较早的是美国和加拿大，用红宝石激光处理蚕豆、萝卜、紫花、苜蓿和南瓜种子提高种子发芽率及发芽势。我国在20世纪70年代初开始研究，现已在水稻、小麦、大麦、棉花、高粱、玉米、大豆、甜菜、蕃茄、黄瓜、青椒、马铃薯及甜橙等方面取得成果。激光促长的主要途径有照射种子、照射植株和照射灌溉水，国内目前主要是照射种子。长期实践表明，低剂量激光照射不仅在提高种子活力方面有短生物效应，而且对秧苗的生长和发育有长期的生物效应。 图三 “激光种子” 2.3 激光平地整地 激光平地整地技术是利用激光独有特性，将激光束作为控制手段，控制液压平地机具的升降高度。激光平地设备一般由激光发射器、接收器、控制器和平地机具组成。激光发射器发射一束极细且能旋转360。的激光束，提供恒定平地基准。装有接收器的装置放在靠近平地机具测量标杆上，从激光束到平地刀口之间的固定距离即为标高测量基准，接收器检测到激光信号后不间断地给控制器发送坡度信号，从而实现机具控制，达到农业平地整地的效果。 图四 激光平地整地示意图 图五 激光平地整地 2.4 防治病害虫 美国科学家发现激光照射到健康农作物时，能被吸收进行光合作用。如果照射在生长不良或有病虫害的农作物上时，光能不会完全被光合作用利用，其中一部分会分散成不同波长的冷光或被反射回来。通过分析这些光的性质，就可检测到作物病害，确诊病因，对症下药。在农业生产中，利用激光技术替代化学药品防治杀灭害虫，可有效减轻农药残留对环境的污染和因食用被污染的食品而给人们的健康造成伤害。用小功率红宝石或CO2激光器可在几小时内杀死大部分农业害虫的卵、幼虫、蛹或成虫，如波长450 500nm的激光可杀死螨类和蚊类。 图六 激光除虫之灭蚊激光炮 2.5 激光除草 美国一家农业研究所的科研人员研制成功一种新型的激光除草剂，其主要成分是按基乙酰丙酸。这种除草剂完全是通过光发挥作用的，效力大，用量小，不损害农作物，对人畜无害，使用非常方便。于黄昏前喷射施用，被杂草吸收后，在光的作用下，便产生有害物质，破坏杂草的细胞膜，最后流出汁液，在4 小时之内杂草就变白而枯死。 图七 激光除草 2.6 农业节水灌溉 植物学家发现，用红宝石发出的激光束照过的谁灌溉农田，特别容易被作物吸收。同时，这些灌溉灌溉激光水的玉米，棉花等，产量提高2成。植物学家还发现，植物对激光水的吸收率是普通水的3倍。这些发现，对农业灌溉节水具有深远意义。 2.7 改良水果品种 沙田柚是盛誉海内外的名果，果肉柔嫩，味甜有蜜味。主要缺点是果内的籽太多，一个果平均有籽140150粒。现在用激光改造了柚子树性能，结的柚子里面含的籽很少，而且有4的果内一粒籽都没有。 果子的肉更甜，含可溶性固性物高达1214，比通常的果子含量高2左右，产量也提高了。 以往一朵花只结一个果，结两个果的就很少了，现在，一般结二三个果，还出现一朵花结40个果的事。平均每棵树可以收400个果，而以前只有150200个。 还有一种叫“沙子早生”的桃子树，它结的桃子肉厚、嫩、甜，是制造桃子水果罐头的好原料。我国引种了好几年，但结果率很低。果树栽培专家说，这是因为它患有“不育症”。现在采用激光照射处理的办法，终于治好了它的“不孕症”，结果率达85以上，产量比原先提高4倍以上，而且果子的品质也获得提高，含糖量高达14.5，恢复疲劳素（天冬氨酸）的含量提高。 图八 激光处理的沙田柚和桃 3、总结 就现在而言，激光用于农业生产还受到很多的限制，我