现代农业新技术调查报告

现代农业新技术

关于无污染杀虫装置的调查报告

学校名称：郴州广播电视大学

学生姓名：李彬

年 级：[**************]

专 业：农村行政管理

学 号：[1**********]84

关于无污染杀虫装置的调查报告

在国家对农业发展的大力支持下，我国农业技术在不断发展和更新。在大量实践和推广中发现机械化是发展现代农业的必由之路。现对我市一个农业机械生产公司研发的一项现代农业新技术－无污染杀虫装置进行了详细的调查。

一、该项新技术的作用意义

1．可以减少或消除对环境的污染

千百年来，农作物的病虫害问题，一直困扰着我国甚至世界上的农业人员。为了杀虫，人们不得不大量使用农药，而随着害虫抗药性的增强，又必须使用毒性更强的农药。科学研究已经证实，大量的剧毒农药会长时间污染环境，危害人类健康。而该装置则可以代替农药杀灭害虫，不对环境产生任何污染，使农作物能健康生长。因此，随着该装置的广泛应用，它必将对绿色食品的生产、环境的保护、人民生活水平的提高等都具有非常重大的意义。

2．可去除对土壤的污染

由于大量地使用农药，其残留物也会渗入到土壤和地下水中，这将对土壤的保护不利，长此下去，土壤和水也会受到严重的农药污染，影响农业可持续发展和加大对水的处理成本。本微波杀虫装置则没有任何污染，有利于保护土壤和地下水不受农药等污染。

3. 可以提高我国农产品质量，拓宽我国农产品的出口通道

我国的农产品无论质量还是特色上都不比世界上任何一个国家差，但我国的农产品却不能走出国门，最重要的原因就是我国的农作物中的农药残留量很大，不符合国际卫生标准，如果我们能不用农药杀虫，将不会出现这种现象，那么我国的农产品出口通道将更宽。

二、其工作原理及关键技术

（一）微波的杀虫机理

用微波杀虫的依据是高功率微波生物效应，高功率与物体和系统相互作用的过程，就其物理机制来讲，可以有电效应、热效应和生物效应三种。而高功率微波生物效应是指高功率微波与生物体相互作用的效应，一般情况下它是吸收微波

功率的结果，吸收的功率转化成热能，热能又转化成温度，微波生物效应又可以分为热效应和非热效应。由于微波功率的非均匀吸收和内部热的平衡过程，因此对于有生命的人类和动物，高功率微波效应过程更加复杂，但根据实验结论可知，微波对细胞结构疏密不同则有不同的生物效应，对于无脊椎动物，特别是细胞结构松散的农作物害虫作用效果更好。

根据高功率微波（PHM）生物效应理论，某波段窄带微波的热效应及场效应对生物细胞及神经系统具有很强的致伤效应，对含水量高的无脊椎动物细胞具有更强的杀伤作用。由微波理论和实验证明，水分子的固有振荡频率与某波段波长为X厘米的微波频率相近，可吸收微波能量的98％，介电常数较大的组织吸收微波较多，水的介电常数大，故富于水分的组织吸收微波能量最多而产生大量热能形成热效应，引起组织温度急剧升高，从而使害虫被“烧”死。而这种作用仅需大于10mW/cm2以上的辐射功率即可。

如果使生物丧失繁殖能力则需更短时间、更小功率就能达到目的，微波极强的穿透力还能杀死杆茎内的害虫。实验证明：一定剂量的微波辐照，对植物生长无不良影响。我们就是基于这个原理研制出了便携式微波杀虫装置，用以杀死蔬菜、果树、谷物等农作物杆茎内外的害虫，以代替农药的作用。

（二）杀虫装置的组成及关键技术

它主要由调制电路、控制电路、保护测试电路、专用高压电源、微波振荡源、微波传输设备和微波辐射器等组成。其工作过程是：

由控制电路产生针对不同害虫的控制信号去控制调制电路和专用高压电路工作，然后再去控制微波振荡源产生高频微波信号，由微波传输设备通过微波辐射器发射出去，经过几秒钟的连续照射后，害虫因高功率微波热效应而被杀死。自动保护电路是在该装置工作不正常或人员有危险时自动工作，迅速关断调制电路和高压专用电源，以使微波振荡源停止工作，到达保护人员和装置安全的目的。故障自动检测电路是自动检测装置中各部分的故障情况。

这里要特别注意的是：微波传输设备可用同轴电缆做成，达到使微波辐射器能移动自如的目的。

三、主要性能指标和使用条件

1．环境

最佳效果是在环境温度为+15～40℃，低于10℃的环境温度时，杀灭害虫的时间要增加三分之二。

2．电源

只需要220V、50Hz的交流电，功率为1KW，即一台目前市售的小型发电机就可以达到这样的要求。

3．适合农作物的种类

蔬菜、水果、水稻秧苗、果树等。

4. 辐照范围：在距离农作物0.2米的高度情况下，其有效辐照范围可达2平方米， 此时杀灭青菜虫需要1～2秒钟的时间。

5. 输出功率：250W。

6. 体积：60×40×40 cm3。

7．重量：不大于20公斤。

8．使用安全性

人员操作时，只要穿上绝缘防护服，不将喇叭长时间照射自己身体部位即可。电源可用市电或者发电机。装置操作简单，只需打开“电源”和“加压”两个开关即可。

9．装置寿命：大于15年。

10．工作效率

辐射区域内辐射剂量：≥50mw/ cm2，可视不同的菜虫，控制此剂量。为保证某一点处的害虫能得到2秒左右（视不同菜虫而调节）的照射时间， 则杀虫装置辐射器前边缘移到后边缘所需时间为2秒钟，而装置的有效辐射范围是2平方米，因此，可得出杀虫速度为1平方米/秒（m2/s），则一亩（1亩=666.667平方米）地所需杀虫时间为666.667秒，考虑到往返时有重叠区域，可估计出一亩地杀虫时间为15分钟左右。如果再加大辐射功率还可缩短时间。

四、安全性

（一）微波对植物的影响

由于无脊椎动物质量小，只需要每平方厘米毫瓦级的微波功率即可置其死亡，加之生物与植物的结构和所含物质组成成分明显不同，所以在相同功率情况下其微波生物效应是明显不同的。根据理论推算和实验证明：如果微波照射要使一株植物（如一棵白菜）死亡,其输出功率至少是杀死含水量高的无脊椎动物所需的一千多倍；杀死一棵树的微波照射功率需要用微波引暴一枚导弹爆炸的功率，这显然是我们这个装置目前无法做到的事情；在致伤效应中连续波与断续波的效果是明显不同的，连续波主要是热效应，而断续波则主要是非热效应，因此短暂的微波照射对植物的影响是可以忽略不计的，这与喷到人手上的一滴开水和倒在人手上的一壶开水，对人烫伤效果明显不同的道理是一样的。微波作为一种类似于太阳能的物理能辐照到植物上，只要不超过植物健康生长所能承受的阀值，植物是不会受到任何伤害的，更不会产生基因变异，这一点已被许多学者的实验所证实。

另外，从微波已广泛应用于医疗事业且收到十分理想的效果也可以证明以上结论的正确性，比如X光、γ射线刀、理疗等，这些到目前为止还没有发现任何伤害事例或不良影响，因而，微波辐照不会对植物有影响。基于以上道理和经费的限制，我们到目前为止还没有做微波对植物影响的更多更深刻的实验。但作为做科学研究的态度来讲，是应该而且也必须做这方面的实验，拿出详实的实验数据会更有说服力，这也就是我们寻求合作伙伴的另一原因。

（二）对低级动物的影响

值得说明的是，由于我们研制出的这个装置的费用是自酬形式的，因此，限于经费少我们目前设计的微波杀虫装置只能是功率较小的装置，只能针对某些危害严重的无脊椎动物的杀灭效果，而对一些蛇、青蛙等体形较大、且微波吸收率不高的低级动物几乎没有影响，这些被我们在实验室里做的微波照射实验所证实。

（三）对人的影响

1．微波安全标准

微波对人体的伤害和X射线或γ射线相比，由于微波量子能量小得多，因而

不是以使生物组织中的分子离解为离子的形式，也不会造成不可逆的损害。微波对人体的损害与频率、功率及辐射到人体的部位有关。表1为维持人体允许温度所能承受的微波功率密度，从一般人在标准条件下的热平衡角度来看，多数国家认为最大允许的微波功率密度不大于10mW/cm2。由于体内温度调整系统能自动抵消所吸收的功率，低于这个数值的功率，即使在整天连续照射条件下也是安全的。但是，微波的非热效应可能会对中枢神经及心血管系统产生影响，而这种影响通过微波防护是可以避免的，某些国家所规定的微波能安全标准见表2。

我国在1983年11月召开的全国卫生标准审定会上审议通过了我国微波辐射卫生标准。标准规定每工作日允许辐射强度为平均功率密度50μW/cm2，日辐射容许剂量为400μW•h/cm2。由于脉冲波的生物效应（包括有害影响）要比连续波强，因此规定平均功率密度为25μW/cm2，每日允许强度为200μW•h/cm2。

2．微波与人及生活有关的用途

尽管一定剂量的微波对人体有一定的危害，但只要我们掌握好以上标准来认真防护，微波还是可以为人类做许多有益事情的，比如以下与人及生活有关的用途：

（1）微波医疗和诊断

用微波照射人体，它可穿透到人体内部产生热效应和其他非热生物效应，从而可以治疗某些疾病，如关节炎、神经痛、风湿病、便秘和疖痛等；利用微波针灸将微波引入人体内部也可提高针灸的疗效；利用微波照射癌肿可杀死癌细胞，治疗癌症。

利用观察微波在人体内的衰减情况或接收人体内的微波辐射可诊断人体的某些疾病，如 气肿、脉水肿和乳腺癌等，可检查人脑部硬膜下的血肿和监视重病人的呼吸心跳等。

（2）微波杀菌

利用微波照射可杀灭粮食、食品、药品和木材中的细菌和蛀虫，可杀死蚊子苍蝇的蛹卵等，这种方法具有无污染的优点。

（3）微波加热

家喻户晓的微波炉，就是利用微波来烹煮食物的。

3．防护措施

出于以人为本的原则,我们在应用微波进行杀虫时，已经注意到对微波辐射的防护，以免造成对人体的伤害。我们对微波辐射防护的主要措施有：

（1）合理地设计微波装置，例如正确设计并采用扼流门、抑制器、四分之一波长短路线、开路线等以防止微波的泄漏；

（2）用金属机壳屏蔽辐射源；

（3）利用密封性好的微波传输专用波导和辐射性能良好的微波辐射器，以保证微波朝着规定的方向辐射，不在其他方向发生泄露情况。

（4）配置微波防护服装等防护用具。

五、该项新技术的前景预测

1．响应了政府的号召，顺应了潮流，定会受国家重视

在人民的不断呼声下，在国际形势的逼迫下，今年国家相继出台了许多保证食品安全的措施, 比如：采取蔬菜基地监控，食品终身跟踪监督，菜市场快速鉴定农药残留程度（在广州、北京等地已经实行）等，温总理也作了许多指示，要求各级政府一定要保障食品安全，让人民吃到放心食品。我们认为，这些方法说明了国家对民计民生的重视，但还没有从根本上解决农药的残留和污染问题，治标不治本，只有彻底去掉农药杀虫的方法，不用农药才能治本，而我们的杀虫方法就是这样治本的方法。

2．减少或消除了对环境的污染，促进人们的思想转变

千百年来，农作物的病虫害问题，一直困扰着我国甚至世界上的农业人员。为了杀虫，人们不得不大量使用农药，而随着害虫抗药性的增强，又必须使用毒性更强的农药。科学研究已经证实，大量的剧毒农药会长时间污染环境，危害人类健康。而该装置则可以代替农药杀灭害虫，不对环境产生任何污染，保证农作物健康生长。因此，随着该装置的广泛应用，它必将对绿色食品的生产、环境的保护、人民生活水平的提高等都具有非常重大的意义，将促进人们的思想转变，形成新的无毒杀虫市场。

3. 可去除对土壤和地下水的污染，造福子孙

由于大量地使用农药，其残留物也会渗入到土壤和地下水中，这将对土壤的保护不利，长此下去，土壤和水也会受到严重的农药污染，影响农业可持续发展和加大对水的处理成本。本微波杀虫装置则没有任何污染，有利于保护土壤和地下水不受农药等污染，这种造福于子孙的事必然会促进无毒杀虫市场的繁荣。

4. 可以诞生一个新兴的产业

如果该杀虫装置能在全国范围内推广，再加上今后研制出其它型号，形成序列后，我国这个农业大国的需求量将是非常地大，这将代替农药和绿色食品生产等产业，形成一个新兴的产业，对社会就业等提供一定的帮助。

5．能够完成连农药都无法完成的功能

树干内部、水果内部的虫害是用农药无法解决的，而我们的微波杀虫法，由于微波的穿透作用，对树干和水果内部的虫子照样能杀死，使得害虫无处藏身。这不仅保证了产量，而且也提高了水果等农产品质量。