全 文 ：44 林业科技开发 2015 年第 29 卷第 6 期
doi:10． 13360 / j． issn． 1000－8101． 2015． 06． 010 中图分类号:S723
声波处理对国槐和元宝枫生长的影响
何遵卫1，马凤翔1* ，周章义2，张诗阳1，吴嘉君1，陈沄崟1，武欣1
(1 北京林业大学理学院，北京 100083;2 北京林业大学离退休处)
摘 要:以 1 年生国槐和元宝枫为试验材料，研究了经声波处理后国槐标准枝和地径的生长状况以及国槐树体电
容、阻抗随声波处理时间的变化，元宝枫苗高、地径的生长状况及叶面温度随声波处理时间的变化。结果表明，声
波促进了国槐标准枝和地径的生长，对元宝枫的苗高生长亦有促进作用。声波处理可能促进国槐的新陈代谢，
60 min内声波处理下，对照区国槐电容比处理区降低了 0． 8 nF，阻抗增高了 8． 4 kΩ，处理区电容下降趋势和阻抗上
升的趋势均较对照组变缓;元宝枫的叶面温度在声波处理 30 min 时最低，低于环境温度 1． 4 ℃，低于对照组温度
2． 9 ℃。这表明声波处理下，元宝枫的蒸腾速率显著增强，气孔导度显著增大。
关键词:国槐;元宝枫;声波;电容;阻抗;叶面温度
Growth effects of Sophora japonica and Acer truncatum Bunge under sound frequency treatment∥HE
Zunwei，MA Fengxiang，ZHOU Zhangyi，ZHANG Shiyang，WU Jiajun，CHEN Yunyin，WU Xin
Abstract:In this study，1-year-old transplanting seedlings of Sophora japonica and Acer truncatum Bunge were used as the
research materials． Under sound frequency treatment the growth conditions，the parameters including standard branch，
ground diameter，capacitance，impedance of S． japonica and the leaf temperature，seedling height and ground diameter of A．
truncatum Bunge were measured，and how those parameters were changed with the treatment time were studied． The results
showed that the growth of standard branch and ground diameter of S． japonica and the seedling height of A． truncatum Bunge
were significantly improved，the metabolism of S． japonica might be promoted by sound frequency treatment，in 60 minutes
the capacitance of S． japonica control group was reduced 0． 8 nF and the impedance increased 8． 4 kΩ，the capacitance of
treatment group was decreased and the impedance was increased，the both were changed more slowly than that of the control
group showed． The leaf temperature of A． truncatum Bunge was decreased to the minimum when sound frequency treatment
was lasted for 30 minutes，which was 1． 4 ℃ lower than the ambient temperature and 2． 9 ℃ lower than that of the control
group，which indicated that the transpiration rate and the stomatal conductance were increased significantly under the sound
frequency treatment．
Key words:Sophora japonica;Acer truncatum Bunge;sound frequency;capacitance;impedance;leaf temperature
First author’s address:College of Science，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China
收稿日期:2015－06－20 修回日期:2015－09－11
基金项目:北京林业大学大学生科研训练计划项目(项目编号
X201410022129)。
作者简介:何遵卫(1989 －) ，男，硕士生，研究方向为植物生理生态。
通信作者:马凤翔，女，副教授。E-mail:mafengxiang@ bjfu． edu． cn
植物声频控制技术作为现代物理农业科技发展
的重要内容之一，已经成为科学家们深入研究和推广
的一项新兴农业高新技术。其基本原理是对植物施
加特定频率的声波处理，利用外加频率与植物的自发
声频率同步而发生谐振。谐振使得细胞分裂加快、酶
活性增加、细胞周期同步化，进而提高植物的光合效
率和促进植物的生长发育，达到增产、优质、抗病的目
的［1］。声控技术建立在对植物自发声频率的测定和该
频率与环境因子之间变化关系的研究基础上，克服了
环境对频率的影响，使频率随环境因子动态变化［2］。
国内外关于声波对植物作用的应用及机理研究
发展迅猛。在应用研究方面，美国威尔逊米尔斯果园
对苹果树进行植物声频技术处理后，苹果产量提高近
1 倍，成熟期提前 2 周并使保存期延长［3］。Creath
等［4］分别用音乐、噪音对植物种子进行处理，发现音
乐能刺激种子的萌发。韩国农业生物技术研究所用
125 ～ 250 Hz 声波处理水稻，激活了 2 种对光敏感基
因，促进水稻生长，在频率低于 50 Hz时，生长却受到
抑制［5］。中国侯天侦等［1－2］研发了植物声频发生器，
并做了大量、广泛的推广试验:对 50 余种国内外不同
农作物、蔬菜和果树等进行了 20 a 的试验示范和推
广应用，均取得了良好的经济和生态效益。Jiang
等［6］、Yu等［7］研发的声频助长器能促进水稻及多种
食用菌的产量和品质的提高。在机理研究方面，适度
森林资源培育 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
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频率的声波刺激对细胞膜的流动性、蛋白质二级结构
及细胞壁的热力学相行为均有重要作用，植物细胞的
膜状结构呈现流动性增大与磷脂质较松散的特
性［8－9］。经声波处理后黄瓜的荧光特性和光化学效
率显著上升［10］，声波刺激会改变植物体内的氧化还
原平衡，提高保护蛋白如超氧化歧化酶(SOD)、过氧
化物同工酶(POD)、触酶(CAT)的活性，使一些直接
影响植物细胞分裂、器官形成的生长激素含量增
加［11－12］。声波对细胞的影响作用中，Ca2 +除了有内
流钙信号的作用外，还可能起第一信使的作用，并能
提高细胞的 H+ －ATPase活性［13－14］。
目前，声波的推广和应用基本集中在农业上，且
研究日益增多，主要研究声波对农作物生长发育的影
响，但在林业上的应用鲜见。笔者采用 BL －01－2010
型植物声频发生装置对 1 年生国槐和元宝枫进行声
波处理，对声波作用后国槐的标准枝、地径及电学参
数电容、阻抗和元宝枫的叶面温度等生理指标进行测
量，探讨了声控技术对树木生长的影响及作用机理。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
试验时间为 2014 年 4—11 月，地点在北京林业
大学三顷园苗圃。试验材料为同一种批 1 年生国槐
移栽苗，于 2014 年 4 月中旬移栽至试验地，试验地小
气候条件基本一致，土质为相同肥料配比混合土，进
行相同的浇水、松土等田间管理，处理区、对照区各
20 株;于苗圃中选同一批长势一致的元宝枫，随机选
取 20 株移栽至盆中定植，盆中用相同肥力的土壤，试
验地的声波区和对照区各放置 10 盆。
1． 2 声波处理
在植物经过缓苗期后，用植物声频发生器开始放
声，对照区听不见声音。每隔 2 d 连续放声 2 次，每
次处理时间 3 h，从 8:00—11:00，根据环境条件不
同，有 8 个波段会自动调整。声频强度小于 100 dB，
频率为 40 ～ 2 000 Hz。国槐处理时间为 2014 年 4 月
18 日—2014 年 7 月 15 日，元宝枫处理时间是 2014
年 9 月 25 日至 2014 年 11 月 10 日。
1． 3 测定项目与方法
试验采用米尺(精确度为 1 mm)测定标准枝和
苗高;采用游标卡尺(精确度为 0． 2 mm)测定地径。
因国槐叶面积较小，若采用 FLUKE Ti55 红外热
像仪测定其叶面温度，误差较大。选取叶面积较大的
元宝枫为研究材料，采用 Vanadium Oxide 焦平面阵
列探测器，分辨率为 320 × 240，发射率为 0． 95，镜头
采用 20 mm /F 0． 8。选定苗冠层外侧部位不同方位、
生长状况良好的成叶进行试验，每株选测 3 片，每一
叶片拍摄 5 张图片。测定时间为 2014 年 10 月 1
日—2014 年 10 月 9 日，选择天气晴朗日测量，共进
行 4 次。在声控处理 0，10，30，50，70，90 min 时对处
理组和对照组同时进行图片拍摄。环境温度采用温
度计测量。
树体的电容和阻抗均能够在一定程度上反映树
木的生理状况，电容反映的是细胞膜的电荷存储能
力，阻抗是生物体等效复合电路中电阻和电抗的总
和，一定程度上反映细胞的离子运转情况［15］。电学
参数的测定采用 MT4080A型 LCＲ电桥(台湾茂迪) ，
测定频率 0． 1 kHz，电压 1 V，采用四线测试夹具。将
仪表两极相连的 2 个钢针刺入距地 20 cm 和 30 cm
的树干处，刺入深度 3 mm。电容和阻抗通过换挡读
数。在声控处理 0，10，30，60，90 和 120 min 时对处
理组和对照组同时进行测定。测定时间为 2014 年 5
月 12 日至 2014 年 5 月 21 日，每 3 天测定 1 次，共进
行 4 次重复试验。
1． 4 数据处理
采用 SPSS 19． 0 对数据进行分析，作图采用 Ori-
gin Pro 7． 5。
2 结果与分析
2． 1 声波处理对国槐标准枝和地径生长的影响
国槐的标准枝和地径在声波处理 26 d 时，对照
组和处理组无显著差异;在 44 d和 58 d时，处理组和
对照组有显著性差异，处理组的标准枝生长率比对照
组分别提高了 21． 2%和 15． 5%，地径的生长率分别
提高了 13． 7%和 11． 6%;在 88 d 时，对照组和处理
组无显著差异(表 1 和表 2)。
结果表明:声频控制技术对国槐的生长具有促进
作用，在最初 1 个月左右效果不显著;在 2 个月左右，
国槐增长效果显著。88 d 时处理组与对照组差异不
显著的原因，可能是处理组国槐附近的刺槐林在 7 月
长高，遮住了阳光，使得国槐光合作用减弱，生长
变缓。
表 1 声波处理对国槐标准枝生长的影响 /cm
项目
处理时间 /月 －日
04 － 18 05 － 14 06 － 02 06 － 15 07 － 15
处理 11． 9 ± 2． 3 15． 9 ± 3． 5 28． 5 ± 5． 2 67． 5 ± 8． 5 92． 4 ± 10． 6
对照 11． 4 ± 2． 0 14． 6 ± 2． 9 22． 9 ± 4． 4 57． 9 ± 6． 8 91． 2 ± 10． 1
t检验 ns ns ＊ ＊ ns
注:* 表示处理与对照差异显著(t检验，P ＜ 0． 05) ;ns表示处理
与对照差异不显著。下同。
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 森林资源培育
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表 2 声波处理对国槐地径生长的影响 /cm
项目
处理时间 /月 －日
04 － 18 05 － 14 06 － 02 06 － 15 07 － 15
处理 0． 72 ±0． 1 0． 78 ±0． 1 1． 04 ±0． 11 1． 18 ±0． 12 1． 48 ±0． 14
对照 0． 65 ±0． 1 0． 68 ±0． 1 0． 84 ±0． 1 0． 96 ±0． 11 1． 38 ±0． 13
t检验 ns ns ＊ ＊ ns
2． 2 声波处理对元宝枫苗高和地径生长的影响
声波处理 45 d 后，元宝枫的苗高有显著增长，处
理组苗高生长率较对照组增高了 6． 6%，声波对地径
的生长没有明显的促进效果(表 3、4)。
表 3 声波处理对元宝枫苗高生长的影响 /cm
项目
处理时间 /月 －日
09 － 25 11 － 10
处理 30． 8 ± 6． 0 36． 2 ± 6． 3
对照 30． 2 ± 6． 0 33． 5 ± 6． 1
t检验 ns *
表 4 声波处理对元宝枫地径生长的影响 /cm
项目
处理时间 /月 －日
09 － 25 11 － 10
处理 0． 28 ± 0． 04 0． 34 ± 0． 05
对照 0． 27 ± 0． 04 0． 32 ± 0． 05
t检验 ns ns
2． 3 声波处理下电容和阻抗随时间的变化情况
国槐处理组和对照组的树体电容均随声波处理
时间的增大而逐渐变小，对照组的电容下降更快(图
1A) ;阻抗均随时间的增大逐渐变大，对照组的阻抗
上升更快(图 1B)。声波处理使得国槐整体电容较对
照组增大，处理组的电容较对照组的电容增长幅度由
开始计时时的 0． 3 nF 到 60 min 时的 1． 1 nF，60 min
时处理组电容较对照组的增值达到最大，此后二者间
的差异开始减小;在作用 90 min 后二者间的电容差
异再次加大。声波处理使得国槐整体阻抗较对照组
减小，处理组的阻抗较对照组的阻抗减小幅度由开始
计时的4． 6 kΩ到 60 min时的 13． 0 kΩ，60min 时处理
组阻抗较对照组的阻抗达到最小，此后二者间的差异
开始减小，在声波作用 90 min 后二者间的阻抗差异
达到最小，此后二者差异再次增大。此外，国槐电容
的降低和阻抗的升高是其正常的新陈代谢活动，与声
波处理无关。
电容是反映组织存储电荷的能力，声波处理下的
每个时间点国槐的电容值均高于对照组，说明声控处
理激发了树木组织的新陈代谢，使得新陈代谢增强，
增加了树体组织中的带电粒子的存储，树体电容增
大。树体组织中可运移的带电粒子数目增多，阻抗
减小。
图 1 声控处理下国槐电容和阻抗值随时间的变化情况
2．4 声波处理下元宝枫叶面温度随时间的变化情况
在声波处理 10 min 内，元宝枫处理组和对照组
的叶面温度变化不大，均高于环境温度(图 2)。在
10 min时，处理组和对照组的叶面温度开始分化，10 ～
30 min期间，处理组的叶面温度明显下降，30 min 时
低于环境温度达到 1． 4 ℃。而对照组的叶面温度上
升，30 min时高于环境温度达到 1． 5 ℃。30 min 后，
处理组的叶面温度一直上升，但均低于环境温度，到
90 min时，和环境温度接近。对照组的叶面温度先小
幅下降，然后上升，均高于环境温度。这可能是因为
10 月份处于旱季，严重的水分亏缺导致叶面蒸腾受
到抑制，植物气孔大部分关闭防止水分过度散失，致
使叶面温度高于气温，彭辉等［16］对 4 种树种进行的
叶温与蒸腾速率关系表明干旱条件下，叶温长时间高
于环境温度。
图 2 声控处理下元宝枫的叶面温度随时间的变化情况
3 结论与讨论
植物声频控制技术对国槐的标准枝和地径的生
长有明显的促进作用，对元宝枫苗高的生长同样有较
好的促进作用。鉴于野外试验存在误差，利用声频控
森林资源培育 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2015 年第 29 卷第 6 期 47
制技术促进苗木生长发育，还需进行更多更广泛的试
验进一步论证。
国槐处理组和对照组的树体电容均随时间增大
而逐渐变小，对照组的树体电容随时间下降更快;国
槐处理组和对照组的阻抗均随时间增大逐渐变大，对
照组的阻抗上升更快。这可能是声控处理增强了植
物的新陈代谢，植物组织细胞中的带电粒子受到声控
刺激，活跃性增强，在电生理数据上反映出来则是电
容增大、阻抗减小。阳小成等［17］、魏进民等［18］研究
发现，声控刺激后猕猴桃愈伤组织中 ATP 含量和一
些活性成分有明显增加，植物的能量代谢水平有显著
提高，这与本试验电生理参数反映的结果相一致。
植物的叶面温度和蒸腾之间大致呈线性关系:蒸
腾大，叶面温度低;蒸腾小，叶面温度高［19］。赵田欣
等［20］对美洲黑杨与大青杨杂种叶片气孔导度与叶面
温度的关系研究证实了红外热像仪是一种便捷、准确
的测量气孔导度的仪器，植物的气孔导度随叶面温度
变化而变化。通过用红外热像仪对元宝枫叶面温度
的测定，可以从叶面温度、蒸腾和气孔导度 3 个方面
探讨声波对元宝枫生理特征的影响。结果表明:声控
处理能增强元宝枫的蒸腾速率、增加气孔导度，并在
声控处理后 30 ～ 60 min 期间效果最为明显;在 30
min时处理组叶面温度最低，蒸腾作用最强，随时间
延续叶面温度上升，蒸腾作用逐渐减弱。
周清等［21］对声波刺激后温室草莓生长的研究表
明，声波刺激草莓在 4 个生长时期的蒸腾速率和气孔
导度均显著增大，美国的 Dan Carlson 公司用声控处
理植物并配合叶面施肥，在高温干旱条件下声控处理
效果更加显著［22］。他们的研究结果与本试验得出的
结论一致，声波激发或增强了植物的蒸腾速率。
综上所述，声频控制技术对国槐和元宝枫的生长
发育有不同程度的促进作用。不同树种，声波作用效
果不同。声波处理下，元宝枫叶面温度的变化反映出
声控作用对蒸腾速率有明显的作用，国槐的电生理参
数电容、电阻抗随声控作用时间的变化反映出声控对
植物组织新陈代谢的影响，声波作用于组织的时间长
度不同，对组织的影响不同，在某些时间长度范围内，
声波作用可以显著增强组织的新陈代谢，使组织中的带
电粒子运移加快，蒸腾速率加强;而随声波处理时间的
增长，声波作用对促进组织新陈代谢的效果逐步减弱。
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(责任编辑 吴祝华)
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 森林资源培育