激光在农业领域的应用

1、 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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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