高压静电场处理种子研究现状与发展对策

高压静电场处理种子研究现状与发展对策

摘要对目前国内外高压静电场处理作物种子的概念、分类、应用等研究状况进行了概述，对于静电种子处理目前存在的问题给出了发展策略。种子处理从源头上改善了种子的品质，有利于食品安全。适当的静电处理能显著提高种子的发芽率、发芽势、苗高、根长、鲜重等各项指标。通过测定种子自由基含量和超弱发光强度，分析了高压静电场对作物种子生物效应的作用机理。高压静电场的合理利用可对种子的萌发，幼苗生长，农作物产量及品质保鲜等方面产生积极影响。

关键词：高压静电场，种子处理，发芽率

Research Status and Development Countermeasure of seed treatment with High voltage electrostatic field Abstract:The recent research progress in the high voltage electrostatic field in seed treatment of concepts,classification and application is reviewed in present paper.Giving development strategy for the present problems of the electrostatic seed treatment.Seed treatment improved the quality of seeds from the source,it is advantageous to the food safety.Proper electrostatic treatment can significantly improve seed germination rate,germination,seedling height,root length,fresh weight and so on.By measuring the seed content of free radicals and ultra weak luminescence intensity,it is analyzed for the high voltage electrostatic field to the mechanism of the biological effects on crop seeds.It produces positive influence on seed germination,seedling growth,crop yields and the quality of preservation with the rational use of high voltage electrostatic field.

Key words:high voltage electrostatic field,seed treatment,germination rate

0引言

随着现代农业的不断发展，如何提高种子质量，改善产品品质，增加作物产量，已成为人们争相研究的课题。优质种子是农作物丰收的前提条件，目前，越来越多的科学方法被用于种子处理中。种子处理大多采用播前处理，传统的物理筛选，化学灭菌等方法能够在一定程度上提高种子活力，增强作物抗病性，改善农产品品质。但是某些化学药品的介入必将对水质和土壤造成污染[1]。

高压静电技术是近年来兴起的一种重要的种子处理方法。高压静电场能够对作物种子内部水分子、酶等物质进行作用，优化其原有性质，以达到种子发芽生长所需要的良好条件。静电处理

）和氮氧化物，氮氧化物在种子时，会产生强烈的电晕放电，进而产生离子雾，高浓度臭氧（O

3

种子表面与水化合形成硝酸和亚硝酸，它们能够刺激种子休眠状态的胚胎。臭氧是一种强烈的杀菌剂，杀菌效果比氧快15～30倍。因此，静电处理后的种子，其植物发病率会大大降低[2]。近些年的实验研究表明：静电处理对小麦、玉米、水稻、番茄、黄瓜等众多农作物的生长发育均有显著影响。高压静电技术具有设备简单，可重复使用，成本较低，短时间内效果显著等特点，因

此受到国内外众多科技工作者的高度重视，也取得了丰硕成果[3]。

我国是农业大国，农业的发展关系着国计民生，传统落后的农业发展方式应逐渐进行改变，更多引入现代农业技术，树立农业科学发展理念。

1国内外研究现状

1.1国外研究现状

1.1.1静电分选

静电分选可以将作物种子系统分级，挑选出优质种子。羽扇豆种子是植物蛋白质的优质来源。早期用湿析出法从羽扇豆种子中提取蛋白质，但提取率较低。Jue Wang等[4]人用研磨和静电分离相结合的干分馏法替代湿析出法提取蛋白质，取得较好效果。相对仅进行粗糙研磨，与静电分选相结合能减少粒子的集聚，提供充分分离的蛋白体。一次简单的静电分离后获得的干粉末蛋白质含量达到57.3%。连续三次静电分离后干粉末蛋白质含量进一步提高到65%。通过额外的加工和循环利用具有一定蛋白质含量的粉末，最后得到的干粉末蛋白质含量达到65.1%。基于这些研究结果，采用研磨和静电分离相结合的方法从羽扇豆种子提炼蛋白质是更优的方法。

1.1.2高压静电场对种子作物的发芽及相关指标的影响

国外对电场处理种子发芽做了许多研究，Seiichiro Isobe等[5]对干燥的牵牛花种子进行电场处理和发芽实验，通过氢核磁共振谱光谱和核磁共振微成像技术来检测萌发种子的含水状态。研究认为，细胞膜在吸涨过程中受到电场极化的作用导致水分子集聚异常，破坏了细胞膜组织，牵牛花种子在50kV/m静电场强度下处理60min发现，其发芽率比未处理种子发芽率低50%，这说明牵牛花种子对电场过于敏感。Rukui Huang等[6]将黄瓜种子分别作吸胀处理和电场处理，然后进行发芽和膜通透性实验，结果表明，这两种处理方法都能够提高黄瓜种子的发芽率。Daniela Ichim等[7]人认为在植物个体发育初期，静电应力能使基因产生变异，从而对植物个体产生影响。

1.1.3高压静电场对种子作物的品质保鲜方面的影响

高压静电场在作物保鲜及品质方面也有许多研究。VTirtha Raj Bajgai等[8]用430kV/m的交流高压电场对余甘子处理2h，将处理后的余甘子分别置于4,20和35℃的环境中，通过研究余甘子腐败，色泽，维生素C等指标证明了高压电场能够延长余甘子的贮藏时间。Chang-Wei Hsieh等[9]将胡萝卜汁进行高压静电场处理，与对照组相比，处理后的胡萝卜汁贮藏时间得到延长，在低温状态下，高压静电场还起到保鲜和提高营养价值的作用。V.Palanimuthu等[10]对蔓越橘分别施加2，5，8kV/cm的电场强度进行处理，处理时间分别为30,60，120min，通过分析蔓越橘的呼吸率发现，在2～3周内，经高压电场处理的蔓越橘与对照组相比呼吸率显著降低，这说明高压电场能够增加蔓越橘贮藏寿命。

1.2国内研究现状

1.2.1种子静电分选

种子静电分选是基于种子之间电导率和介电常数的不同来进行的。根据这些差异，充分利用静电力、重力、离心力等因素来对种子进行分离、提纯和分级。实验研究表明，不能发芽种子胚胎周围水分比能发芽种子少2%，因此活种子的介电常数高于死种子。使用DXJ--1型静电选种机分选牧草种子能使种子发芽率提高10%～26%，充分提高了种子的利用率[3]。

山东农业大学徐江等[11]利用介电分选机在不同电压下对水稻种子进行介电分选，设置滚筒转速为25r/min，结果发现，分选机对水稻种子有较好的分选效果，并且当分选电压为4000V（DC）时，分选获得的Ⅰ级水稻种子的活力最高。

江西农业大学于爱真等[12]将水稻种子从30cm高度自由下落，种子下落过程中经过高压静电场，由于静电力的作用而产生位移，根据分离距离对种子进行分选。研究表明，经过高压静电场分选出的优质水稻种子，其α淀粉酶活性、脂肪酶活性、蛋白酶活性以及电导率都有明显改善。