++磁化水处理技术及其在农业上的应用_王艳红

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引言
重要意义，在生产上也有重大的应用价值。
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 国家都相继开展了磁化水理论和应用技术的研究 ，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。其中前苏联在这一领域起步较 早并有很多创新成果。 但是， 对磁化水的机理问题， 学术界仍没有一致的结论，不过，众多研究证明，磁 场强度、磁化时间、原水水质以及水的流速等因素对 磁化水各方面的性质都有重要影响 。 近年来，磁化水在我国农业生产上的应用和研究 不断增多。这方面的研究提供了农作物增产的途径， 丰富了生物磁学研究的内容，已成为生物磁学的重要 分支。开展磁化水在农业中的应用研究 ，在理论上有
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累，还是微观机制的理论研究都取得了很大进展 。研 究发 现， 水 经 磁 化 后 能 产 生 明 显 的 物 理、 化 学 变
［4-6 ］ 。电导率增大， 但增幅随磁场的不同而不同； 化 pH 值提高 0. 4 ～ 1. 0 ； 表面张力下降 1% ～ 2% ； 多数
磁场下得到的磁化水沸点降低； 冰点略升高， 但在 0. 441 T 磁 场 下 的 磁 化 水 其 冰 点 降 低 了； 挥 发 性 增 大，且随磁场强度的增大而增大； 浸润能力增强； 对 一些盐类的溶解度提高 20% ～ 70% ； 水渗透压提高 1. 34 倍； 溶氧量增加 3 ～ 6 mgL，水中微生物、生物 的生长环境发生变化。 然而，对于磁化机理的研究，学界并没有取得一 致的结论。多数研究都是从磁场对水本身的影响和磁 场对水中所含杂质的影响两个方面来进行 。 水经磁化处理后部分物理性质发生暂时性变化， ［ 7-8 ］ 。大多数学者 这说明磁化处理可引起水结构的改变 认为，磁化处理会破坏水原来的结构，使较大的水分 子集团变成较小的水分子集团，甚至是单个的水分子。 因为氢键是一种分子间的力，不如化学键那样牢固。 在液态水中，它处于一种不停地断开、结合的动态平 衡中： （ H2 O）
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彭海玉等
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。
水本身是一种极其复杂的液体， 含有大量的杂 质，这些杂质可分为 5 大类： 电介质； 有机物； 颗粒 物质； 细菌、 微生物； 溶解的气体。 不 论 什 么 样 的 水，里面都有电荷，当经过一定强度的磁场时，受到 洛仑兹力的作用，水的结构状态就会改变，进而导致 水的物化性质产生诸多变化。在磁场作用下，带电粒 子产生有规则的快速运动，即阳离子做切割磁力线的 顺时针螺旋运动，阴离子做切割磁力线的逆时针螺旋 运动，当这种运动达到一定强度时，就可以打断水分 子之间的链，使较大的水分子集团变成较小的水分子
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
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阔的途径。我国磁化水处理技术的研究始于 20 世纪 50 年代末 60 年代初，针对锅炉及冷却水垢问题首先
第4 卷 第5 期 2014 年 9 月
农
业
Leabharlann Baidu
工
程
Agricultural Engineering
Vol． 4 No． 5 Sept． 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
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农业工程
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水土工程
研究发现， 磁化水对烟草的生长发 ［21 ］ 育及生理代谢过程有一定的促进作用。 何兴华等 速。汪耀富等 发现磁化水对不同类型植物的影响 ，主要表现在促进 发芽、出苗率提高、出苗期提前和根系发达，尤其是 根系 增 长 增 多， 对 植 物 生 长 有 促 进 作 用。 赵 国 林 ［22 ］ 等 用磁化水对旱地冬小麦浸种， 发现磁化水对小 麦各项生理指标都有明显的促进效应 。 2. 1. 3 提高抗逆性 用低磁场磁水浸种时， 发现小麦植 株的根冠比和幼苗的糖分含量提高 ，在人为和自然干 赵国林等 旱胁迫下叶内脯氨酸含量明显增加， 细胞膜透性降 低，叶片保水力增强。研究证明，磁化水浸种能提高 冬小麦、玉米的抗旱性，提高大豆的抗逆性和抵抗盐 ［23-25 ］ 。何士敏等［26］ 研究发现， 磁化水使农 碱的能力 药在蔬菜体内的滞留时间缩短，减轻了农药对蔬菜的 危害，因而提高了大白菜和甘蓝对溴氰菊酯污染的抗 性。 2. 2 磁化水灌溉 磁化水灌溉的土壤比普通水灌溉的土壤疏松 、不 板结，对盐碱地也具有一定的改良作用。 试验证明， 用磁化水浇灌的农作物根系发达 ，对水分、矿质元素 的吸 收 速 度 快， 作 物 产 量 提 高。 如 华 南 农 学 院 用 0. 085 T 的磁化水分别灌溉番茄、 大豆和黄瓜， 结果 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 物的品质，如国家计量所用磁化水种植的水稻 ，粗蛋 白含量增加 1. 2% ，赖氨酸含量提高 0. 04% ； 桂林市 用磁化水浇灌甘蔗， 含糖量增加 30% ， 增产 25% ； 国家计量院对在北京海淀区试验的苹果进行了化验 ， 发现酸度有所降低，糖分有所提高
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水的磁化机理
所谓磁化水就是被磁场磁化的水。普通水以一定 的速度垂直切割磁力线，通过一定强度的磁场，就变 ［2 ］ 成了磁化水 。 水经磁化处理后， 其内部结构发生 了改变，因此其部分物理和化学性质也会相应改变 。 磁 场 对 水 性 质 的 影 响 首 先 是 在 医 学 上 发 现 的。 1890 年 Fauce 等发明了一种用于处理锅炉水的电磁 设备，这种设备能极大地抑制蒸汽锅炉结垢。1945 年，维尔马林取得了用磁化水减少锅垢形成的专利并 得以应用，从此西方国家在工业用水中普遍推行了磁 化技术。前苏联的研究人员提出，磁处理对锅垢沉积 的影响与其可导致水系统物理 － 化学 性 质 的 变 化 有 关，这一结论为水系统磁处理的研究和应用开辟了广
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xH2 O + （ H2 O ）
n －x
。在一定条件下，
这种动态平衡所需要的能量由水分子的热运动提供 。 磁场给水分子的热运动提供了能量 ，有利于平衡向右 移动，这必然导致部分氢键被破坏。其次，水分子是 极性分子，在磁场作用下受洛仑兹力的影响趋于定向 排列，使偶极的取向发生变化，磁化后水分子的氢氧 键角从 104. 5° 减小到 103° 左右， 原子间磁距的方向 改变而数值增加了，氢键将发生畸变。另外，存在于 水中的水合离子也受到磁场的影响 ，当水合离子受洛 仑兹力作用时，将做螺旋式的圆周运动，且正、负离 子旋转方向相反，因此会将连接在它们之间的氢键扭 断，使水的结构发生变化， 从而改变了水的物化性 质
Magnetized Water Treatment Technology and Its Application in Agriculture
Wang Yanhong ，Yang Xiaogang
（ Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences，Beijing 100083 ，China） Abstract： Since the mid twentieth century，theory and application technology of magnetized water were studied in many countries． Both basic experimental data accumulation and theoretical research of micro mechanism had made great progress． In recent years，application of magnetized water in agriculture has been concern and attention of many scholars． There was a lot of research about effect of magnetized water on plant growth． Agriculture application of magnetized water in our country began in the 1970s． Studies involved main food crops，fruit trees，vegetables，edible fungus，and poultry etc． Ｒesearch showed that magnetized water had a significant effect on promoting seed germination， seedling growth and development， increasing resistance， increasing production and quality，improving soil，kill bacteria and viruses，and so on． Ｒesearch progress of magnetized water treatment technology and its application achievement in agricultural were synthetically described． At the same time， limitations about application of magnetized water in agriculture were discussed． Key words： Magnetized water，Magnetization mechanism，Bio-magnetism，Seed soaking，Irrigation，Agriculture
n
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磁化水在农业上的应用
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，杀灭细菌和病毒等方面具有显著作用 。 2. 1 磁化水浸种和育苗 磁处理促进作物种子萌发与生长是生物磁学效应 最基本、最主要的宏观表现之一。磁化水浸种和磁化 水育苗处理可以有效提高种子的发芽率 ，使作物增产 8% ～ 25% ［12］。 2. 1. 1 促进种子萌发 将自来水磁化后研究其对水稻种子 萌发效果的影响，结果表明磁化水能提高水稻种子在 常温下的发芽率和萌发系数， 促进种子在低温下萌 发。磁化水浸种后，提高了种子的 α -淀粉酶的活性。 研究发现， 经磁化水处理后的红花种子 ［15-17 ］ 发芽指标明显提高。 肖望等 研究发现， 磁化水 李伟树等 对提高西瓜、冬瓜、苦瓜种子的发芽率、发芽势和发 ［18 ］ 芽指数有促进作用。 曹宏等 的试验结果显示， 用 不同磁场强度和时间处理的磁化水浸泡玉米种子 ，可 促进种子的萌发。 2. 1. 2 促进幼苗生长、发育 研究表明，磁化水浸种、水培时，对小麦、水稻 次生根的分化有明显的促进效应，这有利于提高根部 ［19 ］ 吸收矿质元素和水分的效率。 龚富生等 用磁化水 处理玉米和幼苗后，叶片中硝酸还原酶活性提高，硝 酸根离子的吸收增加， 幼苗的氮代谢增强， 生长加
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 ） 05-0074-04
［3 ］ 在冶金系统得到应用并取得一定效果 。 对于磁化水的研究，不论是基础性试验资料的积
集团甚至单个水分子，单个水分子容易被其他生物吸 ［9-10 ］ 。 收，所以分子间链的断裂增加了水的活性 大多数学者对磁化水性能和机理的研究主要集中 在其物理和化学性质上， 而对其介电性能关注较少。 水是强极性液体电介质，在没有电磁场时，每个水分 子正、负电荷 的 “重 心 ” 并 不 重 合， 存 在 偶 极 矩， 但由于水分子不断做无规则热运动 ，因此宏观上不显 电性。而处在电磁场下时，水就会产生极化。对于其 极化机理的研究，由于问题的复杂性，尚未得到满意 ［11 ］ 的结果 。 另外， 水也是磁介质， 每个水分子都会 产生分子电流，相应地也就产生了分子磁矩。在没有 外磁场时，各分子磁矩的方向是无序的，大量分子的 磁矩相互抵消，使水不显磁性。当水分子受到磁场作 用时，分子磁矩都会转向磁场方向，分子电流出现规 律性分布，宏观上产生磁化电流，同时水分子及水中 的杂质离子便获得磁能，从而使磁化水的电导率、表 面张力和溶解氧的含量等性质发生变化