紫外线在农业中的应用application of ultraviolet rays in agriculture

在电磁振荡频谱中，紫外线部分分为三个波段：❶近紫外线辐射波段(A波段),400～315(或320)纳米，很多物质被这部分波段紫外线照射时，吸收其辐射能，不仅转换成热量及引起化学反应，且使被照射物质的分子激发，并以荧光辐射的形式释放其能量。
❷中紫外线辐射波段(B波段),315 (或320)～280纳米，这部分波段的紫外线，在一定照射剂量范围内，将引起牲畜组织的生理效应，并且有引起灼红斑的性能。波长短于315纳米的辐射部分，具有抗软骨病的作用，这是由于它具有将维生素D原，转化为有实际效用的维生素D的性能。如果紫外线照射时间过长或过强，不仅将引起牲畜灼伤，且会使其神经过分紧张，破坏其新陈代谢。
❸远紫外线辐射波段(C波段)，波长小于280纳米，它有强烈的杀菌作用，在大多数情况下，对于作物是有害的。
实际应用的人工紫外线辐射源，多具有不同波长组成的复波辐射通，即具有复频谱。中国生产的紫外线辐射源主要类型有：紫外线低压汞灯、高压汞灯、金属卤化物灯、紫外线荧光灯、空芯阴极灯等。
农业中应用的人工紫外线辐射源，多具有不同波长组成的复波辐射通，即具有复频谱。中国生产的紫外线辐射源主要类型有：紫外线低压汞灯、高压汞灯、金属卤化物灯、紫外线荧光灯、空芯阴极灯等。
近紫外线辐射的应用 农产品在近紫外线的照射下，其原子受到激励，使其外围电子产生能级的跃变，但此跃变的电子是不稳定的，当其返回到原能级轨道时，将其所获能量以紫外辐射形式释放，即产生荧光，利用被照射物产生的荧光色彩的不同，检查鉴别农产品的品质。为了避免辐射源的可见光干扰，须将此部分可见光用伍德玻璃滤去。表1为农产品在近紫外线照射下显示的荧光色彩及其品质特征。

表1 农畜产品在紫外线激发下的荧光

农产品名称	荧光色彩	特 征
麦谷	绿色 青色 浅蓝色 黄色	新收获的麦谷 正常的麦谷 贮藏的麦谷 劣质潮湿的麦谷
荞麦面 马铃薯面 豆面 黑麦面及小麦面	暗白色 灰褐色 粉红色 蓝色 紫色 带有暗橙色点	正常 正常 正常 正常 有麦角病 有少量麦角病
牛肉	暗红色 明亮粉红色	正常 已感染囊尾幼虫(绦虫 的幼虫)
鱼	明亮的荧光 没有荧光或有昏暗的绿蓝光 明白色	肉已腐坏（开始发霉） 新鲜的鱼 存储的鱼
	明白色并有姜黄色斑点或连 续发光	开始腐烂
	局部橙黄色及明显的红色斑 点	明显腐败
葵花子油 亚麻子油 鸡蛋	浅蓝色并有深浅不同的绿色 淡蓝色 亮黄色 红色 浅淡蓝色	正常 正常 正常 新产蛋 储存两周以上
马铃薯	明黄色-浅灰棕色 个别切口部分有浅的明蓝色 荧光 同上，但荧光较强 黑色斑点并近表皮处呈明亮 浅蓝色	健康的 轻度感染，难于用眼观 察 中度感染 感染程度较严重

中紫外线辐射的应用 在农业上利用这一波段紫外辐射对畜禽的生理作用，可以促进幼禽、幼畜发育，降低发病率及提高产品率。由于中紫外线辐射对牲禽表皮光化反应的作用，使其皮肤发生维生素原转化为维生素D。维生素D在调节物质交换方面起着重要作用，维生素D不足，将破坏蛋白质、矿物质及碳-脂肪质的交换，因而导致畜禽机体酸中毒、软骨、佝偻等疾病，影响幼禽、幼畜生长发育，增加发病率，降低产品率。在晚秋及冬季自然界紫外辐射达于地表的辐射量，比春、夏季要少得多，尤其是高纬度地区，畜禽舍内自然紫外辐射严重缺乏。为了补充畜禽所需维生素D的不足，可采用不同的方法：如在饲料中补充含维生素D的添加料，但成本较高；或以紫外线照射饲料，使之含有丰富的维生素D；简单易行的办法是以中紫外线直接照射畜禽，既经济合理且有效。经验证明以中紫外线直接照射奶牛，可改善其免疫生理机能，提高产奶量5%～13%，幼畜增重7%～13%，且防止佝偻病及细菌感染。照射幼禽（小鸡）、鸭、火鸡、母鸡，可完全替代含维生素D的饲料， 并提高产蛋率10%～15%，增重4%～11%，照射鸡蛋提高孵化率5%～10%，幼畜、幼禽在照射下特别活跃，且不易感染疾病。苏联开展这方面的研究试验较早，并曾推荐以高压汞灯照射的日照射剂量，对于母牛为270～290毫埃·小时/平方米；对于散育的鸡雏为15～20毫埃·小时/平方米，散育母鸡为20～25毫埃·小时/平方米；对于笼育母鸡为40～50毫埃·小时/平方米。但也有一些学者以所作的实验为依据，对上述剂量提出不同意见。
中国对此领域的研究较晚，1973年在黑龙江省普林农场，1978年上海金光灯具厂分别在上海红旗鸡场、上海星火农场机械化鸡场、嘉定县娄塘养鸡场等处；1987年在黑龙江省香坊养猪场，用不同的人工辐射源进行照射， 效果显著， 但其剂量有一定的随机性。1987年北京农业工程大学电子电力工程系与北京农林科学院畜牧兽医研究所合作，在其试验鸡场进行试验，以上海金光灯具厂生产的ZWB-15-1型紫外线辐射源照射，该辐射源在无灯具情况下，测定距灯1米的生理有效辐射为18.12毫埃/平方米，加装灯具为23.54毫埃/平方米。并根据北京地区气象条件及鸡对维生素D的日最佳生理需求，确定露天散育获取的照射剂量(235毫埃·小时/平方米)及维生素D需量补充照射剂量(145毫埃·小时/平方米)。照射结果如表2所示。
远紫外线辐射的应用 在农业上利用这一波段紫外线辐射对水、空气进行消毒、杀菌。杀菌所需辐射能量与细菌抵抗力有关，水内一般含有的细菌多为大肠杆菌，根据中国规定：未经消毒的水，1升含有杆菌不得超过1000个，消毒后不得超过3个。消毒杀菌所用设备有两种：一种是沉入式，将灯管封闭在以透紫外玻璃作成的套管内，再沉入水中。另一种是非沉入式，将灯管放置于水表面之上，水在下面流过。这种方法可用于小功率的农业水泵站。空气消毒，以1立方米空间所需功率为单位，如大型肉类贮藏室，取为0.3瓦/立方米；小型的可取到2.5瓦/立方米。畜禽舍空气消毒的定额可取经验数据：有人工作的畜禽舍每天照射8小时， 取0.5微巴/平方厘米， 如照射24小时可取0.1微巴/平方厘米， 对人体组织无害，但须注意不得使紫外线直射眼睛。

表2 笼育种蛋鸡照射结果(以对照为100%)

组别	死亡率	产蛋率	碎蛋率	蛋壳厚度	蛋平均增重
1 2 3	57.9% 75.1% 76.8%	112.6% 107.4% 105.3%	88% 94% 96%	147.5% 132.8% 131.1%	112.2% 109.9% 108.5%

注： 按散育模拟剂量、维生素D补充剂量、苏联推荐量及对照四组分别照射。

此外，紫外线还可用于处理作物种子，可以提高其收获量。