磁场对种子生长影响的试验

南京市长江路小学分校  辅导教师：陈胜

一、研究背景

磁在我们的日常生活中无处不在,跟我们的日常生活密切相关。我们生活的地球就是一个巨大的磁铁，指南针就是利用地磁来指示南北的，电视机、收音机等各种家用电器中都有使用多种磁性材料制成的器件，我们用的手机、电视、广播是通过电磁波来传播的，还可以利用磁场来治疗疾病等等。可以说，磁无影无形，又跟我们息息相关。那么，磁既然与我们的生活密不可分，它会对动植物的生长到底有什么影响呢？本次试验就是为验证我感兴趣的一个问题：磁场对植物的生长发育有什么样的影响。

二、实验的目的和意义

目的：验证磁场对种子生长发育的影响。

意义：如果能研究清楚对于各种种子在什么样的磁场强度最有益于其生长发育,那么在些基础上开发用于农业生产的“磁肥”, 将会是一件对生态环保和绿色农业产生重大意义。

三、试验方案设想

1.试验方案

试验开始时间选择在4月－5月间，选择容易生长发芽的黄豆、绿豆、红豆这三个种子进行，选择钕铁硼条形磁铁作为强磁铁、铁氧体环形磁铁作为弱磁铁，分别和无磁情况下的种子生长发育情况进行观察比较,最后得出结论。

2.试验器材

150颗黄豆、150颗红豆、300颗绿豆、3块1000Gs的铁氧体环形磁铁、3块4000Gs的钕铁硼条形磁铁、9块纱布、9个碗、1个温湿度计、1瓶营养液、1个喷水壶、9片光盘、标签若干（见图1）、亚麻垫布一块。

图1  试验材料准备

四、试验步骤

1．准备9个玻璃碗，每个碗里贴好标签：按红豆、黄豆、绿豆分成三组，贴上红豆（强磁、弱磁、无磁）、黄豆（强磁、弱磁、无磁）、绿豆（强磁、弱磁、无磁）共9个标签。为便于观察，在每个碗底下各放一个光盘垫底，并分别贴上相应标签。

2.在每个碗里放一块纱布，强磁组分别放入4000GS 的磁块各一块，弱磁组分别放入1000GS的磁铁，无磁组不放磁铁。

3.挑选颗粒饱满的种子放入碗内：红豆组，每碗内放入50颗；黄豆组，每个碗内放入50颗；绿豆组每碗内放入100颗。分别倒入适量的水（以刚好浸过种子为宜），滴入1－2滴营养液（见图2）。

图2  开始试验

4.每天注意观察，适时浇水或喷水，对观察情况做好记录（见图3）。

图3   浇水、喷水、观察、测量、记录

第二天，绿豆开始发芽，黄豆、红豆没发芽（见图4）

图4  绿豆、红豆、黄豆第二天

第四天，绿豆强磁发芽率明显高于弱磁，弱磁高于无磁，黄豆、红豆开始发芽（见图5）

图5  绿豆、红豆、黄豆第四天

第八天，绿豆苗总体长势：弱磁>无磁>强磁。黄豆苗总体长势：弱磁>强磁>无磁，由于没有土壤可提供更多营养，逐渐出现萎缩，退出试验。红豆芽仍处于萌芽期，总体发芽率：强磁>弱磁>无磁。（见图7）

图7  绿豆、红豆、黄豆第八天

第十天，绿豆总体长势还是：弱磁>无磁>强磁，退出试验。红豆总体长势：强磁>弱磁>无磁，再继续观察红豆（见图8）。

图8  绿豆、红豆第十天

第十三天，红豆苗总体长势：强磁>弱磁>无磁（见图9）。

图9 红豆第十三天

试验结束。详细观察记录见表1：

表一：试验观察记录表

五、     试验预期效果、结论及试验结果分析

1、试验预期效果

磁场应对三种种子的发芽和生长产生影响，由于种子之间的差异，不同磁铁强度对不同的种子的影响程度肯定不一样。

2、试验结论

通过上述试验，可以得出结论：磁场作用对种子的发芽和幼苗生长期作用明显，不同种子受磁场作用影响的程度不一样，相同种子在其不同生长发育的时期，不同强度的磁场对其影响程度各异，具体地讲：

绿豆：发芽期发芽率：弱磁 〉强磁 〉无磁，幼苗生长期：弱磁>无磁>强磁，可见不是磁场越强对绿豆的生长发育越有促进，适当强度的磁场才能促进其生长发育。

黄豆：发芽率和幼苗生长期总体呈现出：弱磁〉强磁〉无磁。

红豆：发芽率和幼苗生长期总体呈现：强磁〉弱磁 〉无磁。

3、试验结果分析

为什么经过磁化处理，种子的发芽和生长差别很大呢？经上网查阅有关资料得知：磁处理的宏观效应与生物的微观结构和过程相关。但遗憾的是，目前科学家们还未能全面地解决这些问题。这里仅根据查阅资料，提出磁生物效应可能涉及的若干微观机制和过程。

磁场影响酶的活性。因为一些酶(如过氧化物酶、多酚氧化酶等)中具有微量的顺磁性过渡金属原子(或离子)，而这些原子(离子)在两个起重要的作用(如辅基、辅酶)，因此磁场对它们的影响，可能影响到酶的结构的活性等功能；酶促反应中存在者末配对电子，磁场可通过影响反应中间产物的电子自旋状态而影响化学反应的进行。

磁场影响植物内源激素。植物内源激素在种子萌发和植物生长过程中起着重要的作用，如GA3的增加可促进种子的萌发，而IAA的增加可促进植物的生长。因此，磁处理可以通过影响种子和植物内源激素，从而影响种子的萌发和植物的生长。

磁场影响生物内的铁磁性矿物。磁场对微生物活性和数量的影响，与生物体内的铁磁性矿物有关。近20午来研究证明，在自然温度和压力下，生物体内的磁铁矿的合成不但是可能的，而量是普遍存在的。迄今为止，文献报导的能合成磁铁矿的生物有细菌、藻类、蜜蜂、鸽子、甲贝、鲸甚至人，由于生物体内铁磁性矿物的存在，因而对磁场具有特别的敏感性，当外界磁场变化时，有可能对生物的活动产生影响。

磁场影响电子传递。土壤和生物体中的氧化作用、还原作用和水解作用等，从微观过程看，都包含电子的传递过程，这些电子传递都会受到磁场的影响、从而影响与电子传递相关的生化或化学过程。

其他，磁场影响水的缔合度、溶解力和渗透力，改变其物理和化学性能，同样对于生物体内的水的影响也有相似的作用。另外，磁场还可影响生物体的自由基活动，种子萌发过程中会伴随着自由基的产生、转移和消失，因此，磁场促进种子萌发可能也与磁场影响自由基活动有关。

六、收获和打算

磁场是一个无影无形的物质，我们无时无刻不生活在磁场之中，但我们却又看不见，摸不着。通过这次试验，使我亲身感受到磁场确实对种子的生长发育有着重大的影响。如果下一步能继续对这一技术进行更深入的研究，比如：什么样的种子在什么样的生长过程，用多少强度的磁场（通过一定的仪器来精确测量）可以达到最好的生长效果，继而推广为可以用于农业生产的“磁肥”，那将是一项意义多么深远的事业啊！那样，不仅对环境没有污染，而且经济实惠，减少化肥的用量，投入小、收获大，还可以产出真正的“绿色无污染食品”。不过，要对数以万计的农作物进行这样的试验，这该是一项多么庞大的工程啊，但只要有意义，条件允许，我会下一步继续试验的。

此外，通过这次实验中，还使我认识到，要正确对待实验中的失败，在失败中总结经验教训，不断改进才能最后成功。 4月4日，我们开始了第一次的试验。因放在阳台上，种子直接泡在水中，阳光曝晒，温度过高，而霉烂，没有发芽。我认真的总结了原因，把种子放在阴凉地方，碗里铺上纱布，改浇水为喷水，最后，至5月14日，成功地完成了试验。

七、参考资料：

1. http://www.xgnny.com/se.asp?nowmenuid=500002新概念农业网——磁化水农业；

2. 中国农业硅谷网http://www.zwkf.net/XXLR1.ASP?ID=6269

《土壤——植物系统的磁生物效应及其微观机制研究进展》；

3. 《人工磁场对绿豆萌发与生长的影响》珠海市实验中学 古庆怡  胡慧婷  林树威；

4. 《磁场对植物的生物效应的探究》崇明县新光中学  杜逸华 季钰婷 王璐。

附一：磁铁基础知识识

一、磁铁的种类

磁铁的种类一般分为永磁和软磁两大类，我们所说的磁铁,一般都是指永磁磁铁。永磁磁铁又分二大分类:第一大类是金属合金磁铁，包括钕铁硼磁铁（Nd2Fe14B）、钐钴磁铁(SmCo)、铝镍钴磁铁（ALNiCO）；第二大类是铁氧体永磁材料：

1、钕铁硼磁铁：它是目前发现商品化性能最高的磁铁，被人们称为磁王，拥有极高的磁性能其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。其本身的机械加工性能亦相当之好。工作温度最高可达200摄氏度。而且其质地坚硬，性能稳定，有很好的性价比，故其应用极其广泛。但因为其化学活性很强，所以必须对其表面凃层处理。(如镀Zn,Ni,电泳、钝化等)。

2. 铁氧体磁铁：它主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19。通过陶瓷工艺法制造而成，质地比较硬，属 脆性材料，由于铁氧体磁铁有很好的耐温性、价格低廉、性能适中，已成为应用最为广泛的永磁体。 

3. 铝镍钴磁铁：是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状，可加工性很好。铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数，工作温度可高达600摄氏度以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。

4、钐钴（SmCo）依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17。由于其材料价格昂贵而使其发展受到限制。钐钴（SmCo）作为稀土永磁铁，不但有着较高的磁能积（14-28MGOe）、可靠的矫顽力和良好的温度特性。与钕铁硼磁铁相比，钐钴磁铁更适合工作在高温环境中。

磁力大小排列为：钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁。 

二、衡量磁性能的单位

主要有三个参量：剩磁Br（Residual Induction）,单位Gauss，是衡量磁体对外所能提供磁场强弱的参量；矫顽力Hc（Coercive Force），单位Oersteds，是衡量抗退磁能力的参量；磁能积BHmax,单位Gauss-Oersteds,是表征所能存储能量多少的一个物理量。

附二：实验经费

校方责任人对参与的实施方案进行点评（辅导教师：陈胜）

刘俊康同学的小论文研究的是磁场对种子生长的影响并提出了假设；实验使用的所有材料和工具有：150颗黄豆、150颗红豆、300颗绿豆、3块1000Gs的铁氧体环形磁铁、3块4000Gs的钕铁硼条形磁铁、9块纱布、9个碗、1个温湿度计、1瓶营养液、1个喷水壶、9片光盘、标签若干、亚麻垫布一块。运用了对比法来做实验，发现磁场作用对种子的发芽和幼苗生长期作用明显，不同种子受磁场作用影响的程度不一样，相同种子在其不同生长发育的时期，不同强度的磁场对其影响程度各异，具体地讲：

绿豆：发芽期发芽率：弱磁 〉强磁 〉无磁，幼苗生长期：弱磁>无磁>强磁，可见不是磁场越强对绿豆的生长发育越有促进，适当强度的磁场才能促进其生长发育。

黄豆：发芽率和幼苗生长期总体呈现出：弱磁〉强磁〉无磁。

红豆：发芽率和幼苗生长期总体呈现：强磁〉弱磁 〉无磁。因此，可以得出基本的实验结论，即磁场对种子的生长是有影响的。这充分证实了开始的假设是成立的。

通过本次实验该孩子们增加了有关种子萌发与磁场相关的知识；锻炼了动手能力；进一步让我懂得了一丝不苟的科学精神；让我更加热爱大自然，爱我们周围的环境。

校方责任人对参与行动的建议（校长：李子贵）

美境行动对扩大中小学生知识面，增强其动手能力和培养环境保护意识很有用，作为老师，我们鼓励和支持孩子参加这样的活动，并提供必要的物质帮助或理论指导，给与精神上的鼓励，使其对活动一直保持浓厚的兴趣和做完做好实验的信心。我们希望能够多参加一些类似的活动，以进一步丰富学生的生活，促进孩子综合能力的提高。

学生参与美境行动的感想（作者：刘俊康）

在老师的介绍下，我了解了美境行动，现在节能环保是一个很热点的话题，在老师的指点下我想：现在很多的瓜果蔬菜都是通过大棚种植出来的，有的用的是有机肥料，有的是无机肥料，偶然的机会在网上看到有一种肥料叫磁肥，但是磁场对植物的生长到底有没有影响呢？我还不知道，所以打算试验下，在爸爸和老师的帮助下，我设计了试验过程，准备好了实验器材，在老师的指导下，我开始了试验和小论文的写作和整理，一开始遇到了很多问题，但后来都解决了，而且高效的完成了小论文。

通过美境行动，我的小论文得到了展示，同时也让更多人知道了磁场对种子生长是有影响的。而且磁肥是一种新能源，在地球污染越来越严重的情况下，不久就会威胁到人类的生活，所以我们应该开发和利用新的、环保的能源，这样才可以持续发展。通过本次活动，我的动手能力增强了、写作水平也提高了，同时也懂得了很多环保知识。