一、项目开展背景及意义物理农业是将电、磁、声、光等物理学知识和技术通过特定方式应用到农业生产中，对农作物进行处理，在减少化肥和农药使用量的情况下收到抗病、早熟、增产、优质的效果，提高农产品的安全性的环境调控型农业。

声波助长是物理农业的一个重要方面。

关于声波助长技术的应用研究，在水稻、棉花、小麦和部分蔬菜上的试验示范和应用结果表明了该项技术的增产、优质、抗病和环保作用。

对水稻的声波助长试验表明：水稻盆栽试验增产幅度17.4%-39.7%，水稻的整精米率和蛋白质含量分别提高了59.4%和8.9%，纹枯病减轻了50%[1]。

关于声波助长技术的基础研究，已由群体、个体、器官逐步深入到细胞和分子水平，包括光合和呼吸代谢、细胞周期同步化、生长激素、多种酶活性、可溶性蛋白和RNA的变化的研究[1]。

例如韩国农业生物技术研究院用125-250 Hz的声波处理水稻，发现激活了2种对光敏感的有利于植物光合作用的基因，从而改善光合作用，增加作物产量[2]。

目前，关于声波对植物生长作用的促进机理尚不明确。

比较有代表性的研究成果有：对烟草细胞研究发现，一定范围的声波刺激可影响细胞分裂的同步化，促使细胞分裂S期的DNA 合成，有助于细胞的有丝分裂，促进植物的生长发育。

并影响细胞壁的热力学相行为，改变细胞膜蛋白质二级结构和细胞膜的流动性[3,4,5]。

适度的声波刺激可以提高猕猴桃愈伤组织ATP 合成酶活性，有利于植物能量代谢[6]。

一定范围的声波刺激可促进菊花对营养物质的吸收，可改变钙离子在细胞内分布，还能提高相关酶活性，促进蛋白质与核酸合成[7]。

烟草作为我国重要经济作物，在农业经济产值中占有重要地位，选用其进行研究，提高其品质，对促进烟叶产业发展和农民增收具有重要意义。

本研究将物理技术和农业生产有机结合，采用具有生物效应的声音频段，研究其对烟叶品质的作用效果。

二、项目任务针对烟草采用具有生物效应的声音频段处理，测量烟草品质变化。

设置不同生长时期处理组，寻找在烟叶不同生长时期对声波响应程度的差异以指导声波助长技术的后续应用。

三、项目实施情况首次实验在大棚中进行，因对植株管理不善，只采样一次后植株就全部感染烟草黑胫病，实验终止。

第二次实验在光照培养箱中进行，培育好烟苗后，移栽到稍大一点的花盆中，待植株生长达到稳定后开始分组进行实验。

处理组放在一个培养箱中，对照组放在另一个培养箱中，两个培养箱均设置白天12小时，黑夜12小时，光照4400lx，湿度70%，温度23℃。

在处理的培养箱中，选择中间三层，把间隔稍调大，同时保持间隔一致，最中间一层放音箱，剩余两层放处理组烟苗。

每天十八点至二十二点（光照期间），声波处理。

关于组的编号: A播种日期为2015年10月5日，品种为秦96E播种日期为2015年9月10日，品种为秦96X播种日期为2015年10月5日，品种为云99注：每一组设置处理和对照（A-CK、E-CK、X-CK、A-处、E-处、X-处），一共六组，每组5个重复。

采样时间：2015年12月21日（处理0天），2015年12月28日（处理7天），2016年1月4日（处理14天），2016年1月11日（处理21天）。

四、实验数据表1 声波处理对烟叶叶长、叶宽、叶片数的影响处理时间处理1 处理2 处理3叶长/cm 叶宽/cm 叶数/片叶长/cm 叶宽/cm 叶数/片叶长/cm 叶宽/cm 叶数/片20151221 11.72 6.95 6 11.85 6.55 5 14.82 8.15 6 20151228 15.21 9.10 6 16.51 10.30 7 19.11 13.59 7 20160104 18.32 10.52 7 22.32 13.32 8 24.12 17.21 8 20160111 20.98 10.78 10 24.72 14.19 12 27.68 19.05 12 CK1 CK2 CK3 叶长/cm 叶宽/cm 叶数/片叶长/cm 叶宽/cm 叶数/片叶长/cm 叶宽/cm 叶数/片20151221 13.92 7.45 6 11.02 6.61 6 12.85 7.70 6 20151228 17.21 11.21 7 17.00 10.85 7 16.65 10.04 7 20160104 23.01 14.02 8 22.85 14.95 9 23.15 14.01 7 20160111 23.05 14.52 10 23.86 15.45 11 23.51 14.15 9表2 声波处理对烟叶叶绿素含量的影响处理时间CK 处理A E X A E X 20151221 叶绿素a 0.507 0.680 0.501 0.507 0.680 0.50120151228 (mg/g FW) 0.732 0.719 0.718 0.875 0.889 0.888 20160104 0.693 0.657 0.555 0.873 0.722 0.813 20160111 0.943 0.793 0.861 1.352 0.946 1.02420151221叶绿素b(mg/g FW) 0.090 0.124 0.100 0.090 0.124 0.10020151228 0.136 0.143 0.130 0.149 0.171 0.145 20160104 0.124 0.147 0.124 0.179 0.123 0.131 ******** 0.185 0.173 0.176 0.381 0.176 0.15720151221叶绿素总量(mg/g FW) 0.596 0.804 0.601 0.596 0.804 0.60120151228 0.868 0.863 0.848 1.024 1.061 1.034 20160104 0.817 0.805 0.680 1.052 0.845 0.944 20160111 1.129 0.966 1.036 1.733 1.122 1.18020151221类胡萝卜素(mg/g FW)0.189 0.237 0.181 0.189 0.237 0.18120151228 0.228 0.228 0.222 0.294 0.302 0.310 20160104 0.236 0.231 0.203 0.273 0.244 0.282 20160111 0.259 0.221 0.235 0.324 0.280 0.298表3 声波处理对烟叶叶片含水率的影响处理时间CK 处理A E X A E X 20151221 95.458 97.040 95.020 95.458 97.040 95.020 ******** 96.485 98.035 95.655 96.556 95.441 94.892 20160104 97.081 96.953 95.767 95.926 95.011 95.232 20160111 95.317 94.355 94.058 94.528 96.995 95.754表4 声波处理对烟叶可溶性糖含量的影响处理时间CK 处理A E X A E X 20151221 1.767 2.210 1.634 1.767 2.210 1.634 20151228 0.610 1.220 0.943 1.017 1.383 0.852 ******** 0.680 0.827 0.591 0.928 1.121 1.758 20160111 0.565 1.230 1.292 0.557 0.593 0.747表5 可溶性糖含量标准曲线可溶性糖含量/μg0 20 40 60 80 100 A620 0.000 0.092 0.167 0.234 0.357 0.454图1 可溶性糖含量线性回归方程五、实验处理结果1.1声波处理对烟叶叶绿素含量的影响时间CK(平均) 处理（平均）变化率0d 0.667 0.667 0.000 7d 0.860 1.039 0.209 14d 0.767 0.947 0.235 21d 1.044 1.345 0.289 （将所有处理组一起平均，将所有对照组一起平均）图2声波处理对烟叶叶绿素含量的影响1.2声波处理组和对照组烟叶叶绿素含量之差处理时间处理 A - CK A 处理 E - CK E 处理 X - CK X0d 0.000 0.000 0.0007d 0.155 0.198 0.18614d 0.235 0.040 0.26521d 0.604 0.156 0.144（A、E、X各组中，处理组和对照组烟叶叶绿素含量之差）图3声波处理组和对照组烟叶叶绿素含量之差（播种时间不同，品种相同）图4声波处理组和对照组烟叶叶绿素含量之差（播种时间相同，品种不同）1.3 叶绿素含量变化率表6 叶绿素含量变化率叶绿素含量变化率（%）时间处理 A - CK A 处理 E - CK E 处理X - CK X20151221 0.00 0.00 0.0020151228 17.90 22.95 21.9320160104 28.78 4.98 38.9720160111 53.54 16.10 13.93由图2可以看出，同一个品种，播种时间相同的苗子，处理组的叶绿素含量明显高于对照组。

说明声波处理有利于提高植株叶绿素含量。

处理组的叶绿素含量比对照组平均高出25%左右。

由图3可以看出，对比A组和E组的处理效果，对于同一品种秦烟96，播种时期不同，植物响应声波处理的程度也不同。

播种较晚的植株的响应程度较播种早的植株高。

A组和X组对比，对于播种时间相同的不同品种秦96和云99，处理效果差异上未看出明显规律。

2 声波处理对烟叶可溶性糖含量的影响处理时CK 处理变化率间0d 1.871 1.871 0.007d 0.924 1.084 17.2814d 0.699 1.269 81.4921d 1.029 0.632 -38.56表7声波处理对烟叶可溶性糖含量的影响在可溶性糖含量这个指标上，对照组和处理组之间没有表现出明显规律。

可能是糖含量的测量方法（蒽酮-硫酸比色法）有问题，对于同一组样品的测量，可重复性不高。

3 声波处理对烟叶组织含水率的影响处理时间CK 处理变化率0d 95.839 95.839 0.007d 96.725 95.630 -1.1314d 96.600 95.390 -1.2521d 94.576 95.759 1.25表8声波处理对烟叶组织含水率的影响同样，在组织含水率这个指标上，对照组和处理组之间并没有表现出明显的规律。

4 其他对于石蜡切片，由于时间问题，才固定好，还没有来的及做其他处理。