空间电场对豆芽生长的影响

顾积志，王汉荣，谢昀烨，王连平，方丽

(1.浙江爱之季农业科技有限公司，浙江 台州 318000； 2.浙江省农业科学院 植物保护与微生物研究所，浙江 杭州 310021)

豆芽，又名如意菜，营养价值很高，含有丰富的维生素C、氨基酸和膳食纤维，对坏血病、软化血管、降血脂、减肥等均有益，深受我国消费者欢迎，其消费常年不衰。空间电场是近些年国内外研究热点，其主要通过系统调控臭氧、空气氮肥、二氧化碳和带电粒子等的产生，快速促进作物生长并提高品质和产量[1]。随着空间电场的不断深入研究，其在农业各个方面的应用越来越多，尤其是设施农业方面，如温室作物种植、畜禽养殖和食用菌生产等[2-5]。豆芽制作不难，可家庭式、作坊式、工厂式生产。20世纪50年代，日本等国率先推出自动控温、淋水的豆芽机生产形式，来替代繁重的人工劳作，并获得重大成功，我国采用豆芽机形式生产豆芽的研究与应用起步较晚。豆芽生产周期短、所需空间小，这些特点决定了应用空间电场技术在经济性上比其他农业应用有更大的优势。本文研究空间电场对豆芽生产的作用，探讨空间电场生产豆芽的技术可行性，为生产应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 空间电场建立

由若干绝缘子将电极线(电网)悬挂在密闭车间内的上方空间，负极电网铺设地面，电极线和地面形成“促光合电容器”，电极线连接电场柜；电场强度和频率通过控制器调节电场柜来实现。

1.2 豆芽生产试验

设置不同的豆芽生产法试验，包括常规豆芽生产法(对照)，30、50、90 kV等不同场强的空间电场生产法等3个处理，每个处理3次重复。所有处理均采用豆芽箱法生产豆芽，箱内温度(30±1.5)℃、箱内湿度90%～100%。试验绿豆为市售品，水浸过夜，置豆芽箱生产豆芽。

1.2.1 空间电场对豆芽产量的影响

在绿豆放入豆芽箱后的第1、3、5天随机取样测定不同处理生产法的豆芽产量。每处理每重复测定3次。

1.2.2 空间电场对豆芽长度和根占比的影响

在绿豆放入豆芽箱后的第3、5天随机取样测定不同处理生产法的豆芽和豆芽根长度。每处理每重复测定3次，每次测10株豆芽，计算根占比。

1.2.3 空间电场对豆芽下胚轴直径和感官品质的影响

在绿豆放入豆芽箱后的第5天随机取样测定不同处理生产法的豆芽下胚轴直径。每处理每重复测定3次，每次测10株豆芽，用游标卡尺测定下胚轴最粗处直径。

在绿豆放入豆芽箱后的第5天随机取样观察豆芽白度、侧根发生情况，品尝豆芽松脆度，并评级。

1.2.4 空间电场对豆芽炭疽病的防控作用

在绿豆放入豆芽箱后的第5天随机取样调查豆芽炭疽病发病情况。每处理每重复调查3次。计算发病率和防效。

1.3 数据处理

所有试验数据采用DPS数据处理软件处理分析。

2 结果与分析

2.1 空间电场对豆芽的增产作用

经试验，与常规豆芽生产条件比，在30～90 kV空间电场条件下，在豆芽生长的第1天增产不明显，第3天明显增产，第5天大幅度增产。在30 kV空间电场条件，豆芽生长的第5天豆芽产量增幅最大，次则50 kV空间电场条件，90 kV空间电场条件再次；其增幅分别为28.7%、22.1%、16.4%(表1)。

2.2 空间电场对豆芽品质的影响

常规生产条件下，第3、第5天的豆芽长度分别达10.5、22.1 cm；30～90 kV空间电场条件下，第3、第5天的豆芽长度分别为8.0～9.4 cm、14.1～15.0 cm(表2)。与常规生产条件比，30、50、90 kV空间电场条件下，豆芽生长第3天的长度分别减少了23.9%、21.0%、10.6%；第5天分别减少了36.4%、34.3%、31.9%。

表1 不同电场强度对豆芽产量的影响

注：同列不同行数据后没有相同大、小写字母分别表示1%、5%水平的显著性。同表2～4。

常规生产条件下，第3、5天的根占比分别达57.1%、67.9%；30～90 kV空间电场条件下，第3、5天的豆芽的根占比分别在47.9%～57.8%、53.2%～64.0%(表2)。与常规生产条件相比，30、50、90 kV空间电场条件下，豆芽生长第3天的根占比分别减少了0.8、-0.7、9.2百分点；第5天分别减少了3.9、9.4、14.7百分点。

表2 不同电场强度的豆芽长度与根占比

空间电场大幅度增加豆芽下胚轴直径。常规生产条件下在第5天的豆芽下胚轴最粗处的直径为2.6 mm，在30、50、90 kV条件下该数值分别为4.8、4.6、4.7 mm(表3)。与常规生产条件比，30、50、90 kV条件下豆芽下胚轴最粗处的直径增加幅度分别达82.1%、75.7%、77.6%。在30、50、90 kV空间电场条件下，豆芽白度、松脆度均明显好于非空间电场；豆芽侧根很弱，非空间电场则侧根丛生(表3)。

表3 不同电场强度豆芽下胚轴直径、豆芽白度、松脆度、侧根的情况

注：+++，强；+，弱。

2.3 空间电场对豆芽炭疽病防控作用

空间电场对豆芽炭疽病有较好的防控作用，但不能完全控制炭疽病。常规生产条件下，豆芽炭疽病的发病率为14.5%；在30、50、90 kV空间电场条件下，豆芽炭疽病的发病率分别为3.8%、3.5%、3.3%；对豆芽炭疽病的防效分别达74.0%、76.2%、77.2%(表4)。

表4 不同电场强度对豆芽炭疽病的防控作用

3 小结与讨论

3.1 空间电场对豆芽产量和品质的作用

本研究显示，采用30、50、90 kV的空间电场生产豆芽，比常规生产分别增产28.7%、22.1%、16.4%，增产幅度较大。空间电场能改善豆芽品质，包括缩短豆芽长度、降低豆芽根占比、加大豆芽下胚轴粗度、提高豆芽白度和松脆度、完全抑制豆芽侧根等；还能有效防控豆芽炭疽病。因此，采用空间电场生产豆芽有较大推广应用价值。考虑30、50、90 kV等不同场强间增产、提质、防病效应差异较小，应用时可采用30 kV的空间电场生产豆芽。围绕豆芽增产、提质、防病，目前已有许多学者做了大量的工作，也导致了较多的安全问题[6-7]，空间电场生产豆芽技术较好地解决了这一问题，实现豆芽的绿色生产。

3.2 空间电场对豆芽生长的效应

本研究表明，与常规生产条件比，在空间电场条件下，豆芽明显变短、变粗。实际上，豆芽的生长是一种在无光条件下的“徒长式”生长，属一种非正常生长；空间电场逆转了这一过程。对常规生产豆芽、空间电场豆芽的生长激素研究应能明确其生长调控机制。

3.3 空间电场对豆芽炭疽病防控作用

空间电场对豆芽炭疽病有较好的防控作用。空间电场能释放高能带电粒子、臭氧、氮氧化物等，其中，臭氧是高效杀菌物质，另一些也可能抑制病原微生物。空间电场应用于设施作物一个重要原因是控制病害，如设施番茄的气传病害等[5,8]。