++磁化水处理技术及其在农业上的应用_王艳红 4页

'第4卷第5期农业工程Vol．4No．52014年9月AgriculturalEngineeringSept．2014磁化水处理技术及其在农业上的应用王艳红，杨小刚(中国农业机械化科学研究院，北京100083)摘要:20世纪中叶以来，许多国家相继开展了磁化水理论和应用技术研究，不论是基础性试验资料的积累，还是微观机制的理论研究都取得了很大进展。近年来，磁化水在农业上的应用也得到众多学者的关注和重视，有关磁化水对植物生长影响的研究很多。我国磁化水在农业上的应用始于20世纪70年代，研究范围涉及粮食作物、蔬菜、果树、食用菌和家禽等方面，研究表明，磁化水在促进种子萌发，促进幼苗生长、发育，提高抗逆性，提高产量、品质，改善土壤，杀灭细菌、病毒等方面具有显著的作用。该文综合阐述了磁化水处理技术的研究进展及其在农业应用方面取得的成果，同时对磁化水在农业方面应用的局限性进行了探讨。关键词:磁化水;磁化机理;生物磁学;浸种;灌溉;农业中图分类号:S129文献标识码:A文章编号:2095-1795(2014)05-0074-04MagnetizedWaterTreatmentTechnologyandItsApplicationinAgricultureWangYanhong，YangXiaogang(ChineseAcademyofAgriculturalMechanizationSciences，Beijing100083，China)Abstract:Sincethemidtwentiethcentury，theoryandapplicationtechnologyofmagnetizedwaterwerestudiedinmanycoun-tries．Bothbasicexperimentaldataaccumulationandtheoreticalresearchofmicromechanismhadmadegreatprogress．Inre-centyears，applicationofmagnetizedwaterinagriculturehasbeenconcernandattentionofmanyscholars．Therewasalotofre-searchabouteffectofmagnetizedwateronplantgrowth．Agricultureapplicationofmagnetizedwaterinourcountrybeganinthe1970s．Studiesinvolvedmainfoodcrops，fruittrees，vegetables，ediblefungus，andpoultryetc．Ｒesearchshowedthatmag-netizedwaterhadasignificanteffectonpromotingseedgermination，seedlinggrowthanddevelopment，increasingresistance，increasingproductionandquality，improvingsoil，killbacteriaandviruses，andsoon．Ｒesearchprogressofmagnetizedwatertreatmenttechnologyanditsapplicationachievementinagriculturalweresyntheticallydescribed．Atthesametime，limitationsaboutapplicationofmagnetizedwaterinagriculturewerediscussed．Keywords:Magnetizedwater，Magnetizationmechanism，Bio-magnetism，Seedsoaking，Irrigation，Agriculture重要意义，在生产上也有重大的应用价值。0引言1水的磁化机理随着生物磁学的快速发展，国内外对磁化水应用的关注度越来越高。20世纪中叶以来，世界上很多所谓磁化水就是被磁场磁化的水。普通水以一定国家都相继开展了磁化水理论和应用技术的研究，不的速度垂直切割磁力线，通过一定强度的磁场，就变［2］论是基础性试验资料的积累，还是微观机制的理论研成了磁化水。水经磁化处理后，其内部结构发生究都取得了很大进展。其中前苏联在这一领域起步较了改变，因此其部分物理和化学性质也会相应改变。早并有很多创新成果。但是，对磁化水的机理问题，磁场对水性质的影响首先是在医学上发现的。学术界仍没有一致的结论，不过，众多研究证明，磁1890年Fauce等发明了一种用于处理锅炉水的电磁场强度、磁化时间、原水水质以及水的流速等因素对设备，这种设备能极大地抑制蒸汽锅炉结垢。1945［1］磁化水各方面的性质都有重要影响。年，维尔马林取得了用磁化水减少锅垢形成的专利并近年来，磁化水在我国农业生产上的应用和研究得以应用，从此西方国家在工业用水中普遍推行了磁不断增多。这方面的研究提供了农作物增产的途径，化技术。前苏联的研究人员提出，磁处理对锅垢沉积丰富了生物磁学研究的内容，已成为生物磁学的重要的影响与其可导致水系统物理－化学性质的变化有分支。开展磁化水在农业中的应用研究，在理论上有关，这一结论为水系统磁处理的研究和应用开辟了广收稿日期:2014-07-28修回日期:2014-08-16作者简介:王艳红，高级工程师，主要从事农业工程技术宣传推广及期刊出版工作。E-mail:wyh7707@263.net 王艳红等:磁化水处理技术及其在农业上的应用75阔的途径。我国磁化水处理技术的研究始于20世纪集团甚至单个水分子，单个水分子容易被其他生物吸［9-10］50年代末60年代初，针对锅炉及冷却水垢问题首先收，所以分子间链的断裂增加了水的活性。［3］在冶金系统得到应用并取得一定效果。大多数学者对磁化水性能和机理的研究主要集中对于磁化水的研究，不论是基础性试验资料的积在其物理和化学性质上，而对其介电性能关注较少。累，还是微观机制的理论研究都取得了很大进展。研水是强极性液体电介质，在没有电磁场时，每个水分究发现，水经磁化后能产生明显的物理、化学变子正、负电荷的“重心”并不重合，存在偶极矩，［4-6］化。电导率增大，但增幅随磁场的不同而不同;但由于水分子不断做无规则热运动，因此宏观上不显pH值提高0.4～1.0;表面张力下降1%～2%;多数电性。而处在电磁场下时，水就会产生极化。对于其磁场下得到的磁化水沸点降低;冰点略升高，但在极化机理的研究，由于问题的复杂性，尚未得到满意［11］0.441T磁场下的磁化水其冰点降低了;挥发性增的结果。另外，水也是磁介质，每个水分子都会大，且随磁场强度的增大而增大;浸润能力增强;对产生分子电流，相应地也就产生了分子磁矩。在没有一些盐类的溶解度提高20%～70%;水渗透压提高外磁场时，各分子磁矩的方向是无序的，大量分子的1.34倍;溶氧量增加3～6mgL，水中微生物、生物磁矩相互抵消，使水不显磁性。当水分子受到磁场作的生长环境发生变化。用时，分子磁矩都会转向磁场方向，分子电流出现规然而，对于磁化机理的研究，学界并没有取得一律性分布，宏观上产生磁化电流，同时水分子及水中致的结论。多数研究都是从磁场对水本身的影响和磁的杂质离子便获得磁能，从而使磁化水的电导率、表［2］场对水中所含杂质的影响两个方面来进行。面张力和溶解氧的含量等性质发生变化。水经磁化处理后部分物理性质发生暂时性变化，2磁化水在农业上的应用［7-8］这说明磁化处理可引起水结构的改变。大多数学者认为，磁化处理会破坏水原来的结构，使较大的水分我国磁化水在农业上的应用始于20世纪70年子集团变成较小的水分子集团，甚至是单个的水分子。代，研究范围涉及粮食作物、蔬菜、果树、食用菌和因为氢键是一种分子间的力，不如化学键那样牢固。家禽等方面。研究表明，磁化水在促进种子萌发，促在液态水中，它处于一种不停地断开、结合的动态平进幼苗生长、发育，提高抗逆性，提高产量、品质，衡中:(H2O)nxH2O+(H2O)n－x。在一定条件下，改善土壤，杀灭细菌和病毒等方面具有显著作用。这种动态平衡所需要的能量由水分子的热运动提供。2.1磁化水浸种和育苗磁场给水分子的热运动提供了能量，有利于平衡向右磁处理促进作物种子萌发与生长是生物磁学效应移动，这必然导致部分氢键被破坏。其次，水分子是最基本、最主要的宏观表现之一。磁化水浸种和磁化极性分子，在磁场作用下受洛仑兹力的影响趋于定向水育苗处理可以有效提高种子的发芽率，使作物增产［12］排列，使偶极的取向发生变化，磁化后水分子的氢氧8%～25%。键角从104.5°减小到103°左右，原子间磁距的方向2.1.1促进种子萌发［13］改变而数值增加了，氢键将发生畸变。另外，存在于彭海玉等将自来水磁化后研究其对水稻种子水中的水合离子也受到磁场的影响，当水合离子受洛萌发效果的影响，结果表明磁化水能提高水稻种子在仑兹力作用时，将做螺旋式的圆周运动，且正、负离常温下的发芽率和萌发系数，促进种子在低温下萌子旋转方向相反，因此会将连接在它们之间的氢键扭发。磁化水浸种后，提高了种子的α-淀粉酶的活性。［14］断，使水的结构发生变化，从而改变了水的物化性李伟树等研究发现，经磁化水处理后的红花种子［3］［15-17］质。发芽指标明显提高。肖望等研究发现，磁化水水本身是一种极其复杂的液体，含有大量的杂对提高西瓜、冬瓜、苦瓜种子的发芽率、发芽势和发［18］质，这些杂质可分为5大类:电介质;有机物;颗粒芽指数有促进作用。曹宏等的试验结果显示，用物质;细菌、微生物;溶解的气体。不论什么样的不同磁场强度和时间处理的磁化水浸泡玉米种子，可水，里面都有电荷，当经过一定强度的磁场时，受到促进种子的萌发。洛仑兹力的作用，水的结构状态就会改变，进而导致2.1.2促进幼苗生长、发育水的物化性质产生诸多变化。在磁场作用下，带电粒研究表明，磁化水浸种、水培时，对小麦、水稻子产生有规则的快速运动，即阳离子做切割磁力线的次生根的分化有明显的促进效应，这有利于提高根部［19］顺时针螺旋运动，阴离子做切割磁力线的逆时针螺旋吸收矿质元素和水分的效率。龚富生等用磁化水运动，当这种运动达到一定强度时，就可以打断水分处理玉米和幼苗后，叶片中硝酸还原酶活性提高，硝子之间的链，使较大的水分子集团变成较小的水分子酸根离子的吸收增加，幼苗的氮代谢增强，生长加 76农业工程水土工程［20］速。汪耀富等研究发现，磁化水对烟草的生长发利的生存环境。研究表明，应用磁化水饲养的家禽、［21］育及生理代谢过程有一定的促进作用。何兴华等家畜和水产等可以有效减少疾病，提高肉食品质和产［12］发现磁化水对不同类型植物的影响，主要表现在促进量。奶牛饮用磁化水后，产奶量提高约10%。南发芽、出苗率提高、出苗期提前和根系发达，尤其是京大学等单位的试验证明，用磁化水养鱼可使鱼增产根系增长增多，对植物生长有促进作用。赵国林14%左右，同时测定，使用磁化水养鱼，与使用增氧［22］等用磁化水对旱地冬小麦浸种，发现磁化水对小机的鱼塘相比，可使鱼体中载氧的血红蛋白增加麦各项生理指标都有明显的促进效应。10%～20%，鱼肉中所含的17种主要氨基酸未变，2.1.3提高抗逆性而蛋白质和脂肪的含量有所增加，水分降低，提高了［22］赵国林等用低磁场磁水浸种时，发现小麦植鱼肉的营养成分。又据江西南昌市农科所试验，猪食株的根冠比和幼苗的糖分含量提高，在人为和自然干用磁化水，日增质量提高8%，而且瘦肉增多，肉质［9］旱胁迫下叶内脯氨酸含量明显增加，细胞膜透性降良好。低，叶片保水力增强。研究证明，磁化水浸种能提高3结束语冬小麦、玉米的抗旱性，提高大豆的抗逆性和抵抗盐［23-25］［26］碱的能力。何士敏等研究发现，磁化水使农磁化水处理技术作为生物磁学的重要分支，取得药在蔬菜体内的滞留时间缩短，减轻了农药对蔬菜的了大量的研究成果，但对于磁化机理的研究，仍有待危害，因而提高了大白菜和甘蓝对溴氰菊酯污染的抗进一步深入。磁化水在农业方面的应用取得了阶段性性。成果，应用范围不断扩大，但总体应用面积还较小，2.2磁化水灌溉还存在不少制约因素。大量研究资料表明，外加磁场磁化水灌溉的土壤比普通水灌溉的土壤疏松、不对生物有促进作用的同时，也有拟制生长的作用，不板结，对盐碱地也具有一定的改良作用。试验证明，同的磁场类型对相同的生物、同一类型磁场强度对相用磁化水浇灌的农作物根系发达，对水分、矿质元素同的生物做不同时间的磁化处理，其生物学效应都不的吸收速度快，作物产量提高。如华南农学院用同，因此，针对不同作物的最佳磁化处理条件是今后0.085T的磁化水分别灌溉番茄、大豆和黄瓜，结果的研究重点。产量分别增加10%、40%和0;江苏省种的萝卜用磁化水灌溉增产30%以上。磁化水还可以改进某些作参考文献物的品质，如国家计量所用磁化水种植的水稻，粗蛋［1］余细红，向亚林．关于磁化水农业应用的综述［J］．安徽农学白含量增加1.2%，赖氨酸含量提高0.04%;桂林市通报，2008，14(6):50-51，39．用磁化水浇灌甘蔗，含糖量增加30%，增产25%;［2］郝巧艳，王淑敏．磁化水的浅析［J］．延安职业技术学院学报，国家计量院对在北京海淀区试验的苹果进行了化验，2012，26(1):105-107．［9］发现酸度有所降低，糖分有所提高。HaoQiaoyan，WangShumin．Ｒesearchanddevelopmentonmag-南疆地区土壤次生盐碱化现象普遍，严重影响了neticwater［J］．JournalofYan"anVocational＆TechnicalInstitute，2012，26(1):105-107．棉花的产量。通过对比分析经过1次磁化和2次磁化［3］李言涛，薛永金．水系统的磁化处理技术及其应用［J］．工业的灌溉水后棉花花铃期和吐絮期植株形状，以及棉花水处理，2007，27(11):11-15．产量性状的差异，发现灌溉经过2次磁化后的磁化LiYantao，XueYongjin．Magnetictreatmentanditsapplicationsto水，棉花植株的生长和产量都有明显提高。说明灌溉watersystems［J］．IndustrialWaterTreatment，2007，27(11):磁化水可以有效改变棉花生长，灌溉水磁化适合在南11-15．疆地区棉田推广应用［27］。研究表明，使用磁化水灌［4］朱元保，颜流水，曹祉祥，等．磁化水的物理化学性能［J］．湖南大学学报，1999，26(1):1-7．溉，对棉花生长发育有一定的促进作用，单株结铃数ZhuYuanbao，YanLiushui，CaoZhixiang，etal．Physicaland［28］显著提高，子棉增产29%，增产效果显著。chemicalpropertiesofmagnetizedwater［J］．JournalofHuanUni-用磁化水灌溉，还能使土壤中酶的活性增强，使versity，1999，26(1):1-7．根瘤菌、固氮菌和无机磷细菌等的数量增多，从而改［5］安燕，刘云，闫海科．磁化水及其溶液表面性质的研究［J］．善土壤有效养分状况，提高肥力。据报道，磁化水灌贵州工业大学学报:自然科学版，1998，27(4):103-106．［1］AnYan，LiuYun，YanHaike．Studyonthesurfacepropertiesof溉的大豆地比对照区的根瘤菌、固氮菌多3倍。magnetizingwateranditssolutions［J］．JournalofGuizhouUniver-2.3磁化水养殖sityofTechnology:NationalScienceEdition，1998，27(4):103-磁化处理的水，其溶解度、电离度、流动性及氧106．的含量提高，为生物的健康生长和新陈代谢提供了有［6］陈浩，苏杭，李庆，等．水中溶解氧的测定［J］．分析科学学 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