电磁场处理对凤尾菇生长效应的研究

张宾,马敏

(1.山西农业大学文理学院,山西 太谷030801;2.山西农业大学 农学院,山西太谷 030801)

地球是电场和磁场的统一体,万事万物长期处于电场及磁场的作用下,生物体周围电场磁场的变化必然会影响其生长发育。生物磁学及电场处理作为一种物理因子对植物种子产生有益的生物效应,它在改变植物体生物学性能方面受到许多人的注意[1～6]。很多研究结果表明经电磁场处理过的生物体,尤其是对农作物达到增产、种子发芽指数、幼苗干重和活力指数显著高于对照、促进了种子的萌发和幼苗的生长[7～9]。

近年来,随着食用菌栽培范围的扩大,提高食用菌产量和质量,降低生产成本已成为食用菌栽培过程中不容忽视的问题。我们认为用电场和磁场在食用菌栽培过程中进行处理是解决该问题的途径之一。关于电场处理灵芝已有报道[10],但未见在凤尾菇方面的研究报道,在食用菌栽培过程中用磁处理国内虽已开始,但从物理效应方面的研究鲜有报道。因此,本试验用电场和磁场处理凤尾菇,对其生长发育状况进行探讨,以期为进一步提高凤尾菇的产量和品质提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试菌种:凤尾菇。

培养基配方:醋糟76%,麦皮18%,石灰3%,石膏粉2%,磷肥1%,料水比:1∶1.4。

1.2 试验方法

1.2.1 电场处理

把培养基装入大口瓶内,每瓶装干料125 g。封口、灭菌,常规转接栽培种。然后置入匀强、交变电场中,用不同的电场强度进行处理。电场强度分别为E1=50 V◦cm-1,E2=200 V◦cm-1,E3=350 V◦cm-1,E4=500 V◦cm-1,E5=650 V◦cm-1,E6=800 V ◦cm-1,E7=950 V ◦cm-1均是单因素的水平试验,每个处理10瓶,处理时间60 min。用10瓶未经过电场处理的作为对照,随机排列,定时测各组的菌丝体的生长速度。

在进行电场处理时,要求瓶口到作用电极间距大于或等于刚好不产生电晕放电时的距离。把经电场处理的菌种瓶放于自然温度(15～20℃)下培养。常规出菇管理,分期收菇测产量。

1.2.2 磁处理

试验采用二因素随机区组设计,进行不同拌料方法和不同磁感应强度磁化水处理,a1是用磁化水拌料,出菇后喷洒磁化水;a2是用加了石膏和磷肥的水进行磁化后拌料,出菇后喷洒自来水,a3是用自来水拌料,出菇后喷洒磁化水。考察指标为菌丝体生长速率和菇的产量。

2 试验结果与分析

2.1 电场处理对凤尾菇生长发育的影响

由图1可看出,凤尾菇的栽培过程中经电场处理后,菌丝体生长速率明显高于未经电场处理的,且随着电场强度的增加,菌丝体日生长量逐渐增加,在电场强度为500 V◦cm-1时,菌丝体日生长量达到最大值,之后随着电场强度的继续增加,菌丝体日生长量反而下降。

图1 电场强度对菌丝体日生长量的影响Fig.1 The effect of mycelium growth rate at diferent electric field intensity

从图1中还可看出,凤尾菇在栽培过程中经过电场处理后,菌丝体日生长量明显的优于对照。

表1是不同电场强度对凤尾菇菌丝生产速率和产量的影响结果。

表1 电场强度对凤尾菇菌丝体生长速率和产量的影响Table 1 The effect of the mycelium growth rate and yield of Pleurotus Sajor-Caju(Fr.)Sing at different electric field intensity

由表1可看出,凤尾菇在栽培过程中经过电场处理,菌丝日平均增长率、菇产量及产量增长率均随电场强度的增加呈现先增加后减小的趋势,所有处理均高于未经电场处理过的对照组,并且三者达到最大值时的电场强度并不一致。日均增长率在500 V◦cm-1时菌丝日均增长率达到最大值25%;菇产量及其增长率均在电场强度为650 V◦cm-1时达最大值。

综合图1和表1可知,在凤尾菇的栽培过程中经电场处理后,无论在菌丝体生长速率上,还是在菇产量上都明显地优于对照。尤其电场强度在200～800 V◦cm-1效果更佳,菌丝体的日均加快率都在20%左右,产量增长率都在20%～30%。当电场强度在500 V◦cm-1左右时,菌丝体生长最快。当电场强度在650 V◦cm-1左右时,菇产量最高,比对照增长率高出28.7%。

2.2 磁场强度对凤尾菇生长发育的影响

由图2可看出,a1,a2菌丝日生长量均随着磁感应强度增加呈现先增长后减少的趋势,处理的效果均高于磁感应强度为0 Gs时的菌丝日生长量,说明磁感应强度对菌丝的生长有促进作用。a1在磁感应强度为5000 Gs时,菌丝体日生长量达到最大值,a2在磁感应强度为3500 Gs时,日生长量达最大值。说明在相同的磁感应强度下,不同的处理方式对菌丝的日生长量也有影响。

图2 磁感应强度对菌丝体日生长量的影响Fig.2 The effect of mycelium growth rate at different intensity of magnetization

表2为不同磁感应强度处理对凤尾菇菌丝日平均增长率的影响。

表2 磁感应强度对菌丝日平均增长率的影响Table 2 The effect of mean relative growth rate of mycelium on intensity of magnetization

由表2可看出,磁场对菌丝体日生长率有刺激作用。a1,a2的菌丝日平均生长率均随着磁场强度的增加呈现先增加后减少的趋势。a1在磁场强度为5000 Gs条件下,菌丝体日平均增长率最大,而a2在磁场强度为3500 Gs时,菌丝体日平均增长率最大。由表2还可看出,磁场强度过大也对菌丝体的生长产生副作用,a1在磁场强度为8000 Gs时,菌丝体的日均生长率出现负值,说明磁场强度过高时对菌丝体日均生长是不利的,对其生长具有抑制作用。

由图2和表2看出,磁感应强度太弱对菌丝体生长影响不明显,过强对菌丝体生长产生抑制作用。菌丝体生长在1000～5000 Gs效果较好,但两种处理最佳区间不同。a1在3500～5000 Gs,a2在2000～4000 Gs。经统计分析,可以得出a2优于a1处理。

图3为不同磁场强度处理对凤尾菇产量的影响结果。

图3 磁感应强度对产量的影响Fig.3 The inflution of the yield of mycelium at different electric field intensity

由图3可看出,随着磁感应强度的增加,凤尾菇a1、a2、a3的产量呈现先增加后减少的变化趋势,且a1、a2在磁感应强度500～8000 Gs范围内产量均高于对照,而a3在磁感应强度为8000 Gs时,凤尾菇产量低于对照。说明磁感应强度大小均对凤尾菇的产量产生影响。a1在磁感应强度为3500 Gs时,产量达到了最大值;而a2在磁感应强度为5000 Gs时,产量达到最大值;a3在磁感应强度为2000 Gs时,凤尾菇产量达最大值。这说明同一菌种经三种不同处理方法后凤尾菇产量达到最大值时要求的磁感应强度不同。

表3为不同磁场处理对菌丝产量增长率的影响结果。

表3 磁场对菌丝产量增长率的影响Table 3 The effect of magnetic field on the Increasing Rate of mycelium's Grain Output

由表3可以看出,经磁场处理过的菌种,产量增长率呈现了先增加后减小的趋势,产量增长率均呈现高于未经处理的菌种。只是a3在磁感应强度为8000 Gs时,产量增长率出现负值,说明在磁感应强度过大时,对菌种的产量产生抑制作用。在一定磁场感应强度范围内,对菌种的产量产生增效作用。

综合图3和表3可知,三种处理对凤尾菇产量的最佳值影响差异较大。a1处理在2000～5000 Gs;a2处理在3500～6000 Gs;a3处理在2000 Gs左右,经统计分析a1、a2对产量的影响远优于 a3。

3 讨论与结论

3.1 电场对凤尾菇生长效应的影响

分子在电场作用下将发生极化,达到一定的极化率时,获取足够的电能密度。有的分子发生电离。①培养料中60%是水,水分子由于在外电场作用下极化而定向排列,加入水中的少量矿质元素离子被水分子包围,限制了其自由活动,从而加大了溶解度。如此溶于水的钙、磷等矿质元素离子增多,有利于凤尾菇在生长过程的吸收。②菌丝体细胞由多种分子组成,在外电场中这些分子发生极化,从而影响细胞中的Na+、H+和K+等离子的运动速度,这些离子的运动变化影响静止细胞的分裂和生长。

试验结果表明,要促进凤尾菇增产,电场强度应在100～1000 V◦cm-1,最佳范围是200～800 V◦cm-1,电场过强或太弱都不适合,这是由于电场能改变或影响食用菌的生理代谢过程,如基因表达、酚活性等[11];电场强度太弱,对食用菌影响不明显,起不到促进作用,电场强度过强会破坏食用菌的生长条件,抑制食用菌的生长,甚至杀死食用菌。当电场强度达到3000 V◦cm-1,许多菌类就会被杀死[11]。

3.2 磁处理对凤尾菇生长效应的影响

试验结果表明,a1、a2、a3在磁感应强度1000～6500 Gs时,对凤尾菇生长都有促进作用,这是由于磁化水对钙、镁、碳酸盐和其它无机物的溶解度增加,对氧的溶解度也增加[12]。经磁化的水含氧量从5.9 mg◦L-1增加到6.35 mg◦L-1。这些都有助于凤尾菇在生长过程中对微量元素和氧气的吸收,水经磁化后的表面张力增大[12],因而毛细现象和渗透性增强,有利于水和营养物质的输送,促进凤尾菇生长。

在菌丝体生长方面,a2明显优于a1,这是由于加入水中的矿物质和水一起被磁化,其溶解度要比磁化水中再加入矿物质的溶解度大。

磁化水对凤尾菇的菇期生长也有很大影响。a3比对照产量高即说明了这一点,a2与a3和对照相比证明磁化水对凤尾菇菌丝体和菇期生长都有很大影响,而且与磁场的强弱关系极大。磁场过强,太弱都不利于凤尾菇的生长。

总之,由于地球表面存在着电场和磁场,一切生物都生活在电场磁场中,而生物体内又含有许多荷电物质和磁性物质,环境的电磁场发生变化时,必然影响生物体内荷电物质的分布、排列和运动,从而影响着其生理活动。试验结果表明,凤尾菇的生长也受到电磁场的影响,选择最佳的方案及其原理还有待进一步的深入研究。

[1]薛毓华,王莉莉,蔡素雯.磁场处理对植物早期代谢的影响[J].生物化学与生物物理进展,1991,18(3):234-235.

[2]孙克利,席保树,蔡国友,等.交变应力作用下烟草细胞热力学相行为的研究[J].生物物理学报,1999,15(3):579-583.

[3]陆挺.离子注入植物引起生物效应的机理[J].北京师范大学学报,1996,32(2):227-229.

[4]王莘,李肃华,闵伟红,等.高压静电场对月见草种子萌发期的生物效应[J].生物物理学报,1997,13(4):665-670.

[5]杨体强,侯建华,苏恩光,等.电场对油葵种子干旱胁迫后生长的影响[J].生物物理学报,2000,16(4):780-784.

[6]张振球.静电生物效应[M].北京:万国出版社,1989:1-60.

[7]曹永军,习岗,杨初平,等.不同电场对大豆种子萌发的影响[J].应用与环境生物学报,2004,10(6):691-694.

[8]王斌 ,蔡兴旺.胡萝卜种子高压静电场生物效应实验研究[J].农机化研究,2002(4):219-220.

[9]许月英,征荣,杨体强,等.不同强度电场对雀麦种子萌发及幼苗生长的影响[J].内蒙古大学学报.2003,34(3):294-297.

[10]郑泽清,崔德芳,常明昌,等.电场处理对灵芝生长效应的研究[J].食用菌,1994(6):5-6.

[11]章之蓉.水生生物与物理学[M].北京:科技出版社,1994:20-24.

[12]克拉辛著,毛钜凡译.磁化水[M].北京:计量出版社,1982:78-82.