巧用太阳光
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冯锁荣是江苏省金坛市儒林镇的农民，以蔬菜种植为主要收入来源，他最大的心愿就是通过自己的辛勤劳动，把蔬菜种得好一些，多卖一些钱，但由于村里农民选用的作物品种都一样，种植方法也差不多，冯锁荣的努力成效和大家差不多。
2009年的一天，村里突然来了一位名叫周宁琳的老师，挨家挨户推广她研究的一种转光农膜，说是能提高农作物的产量和品质。尽管她是南京师范大学化学教授,而且这种农膜还让大家免费试用，但是，村民还是不买她的帐。
江苏省金坛市儒林镇政府调研员王庚生说，因为老百姓使用以前的农膜已经习惯了，对新型产品，心理上想接受，但又怕赔本。
这些年，农民遇到打着专家教授旗号推销产品的事情不少，但是大都没有明显的效果，有人还把耕种时机耽误了，影响了收成。因此，在没有看到实际效果之前，农民都不愿冒风险。就在周宁琳教授要离开这里时，冯锁荣却主动找到周教授，要求试用这种转光膜。
冯锁荣说，一个棚可以省800元薄膜钱，就是亏，最多亏掉五六千。
按照周宁林教授的说法，这种转光膜可以按照植物的需求转化太阳光，农作物生长需要什么样的光，农膜就把太阳光转化成什么样的光，促进植物光合作用的效率，而一旦植物的光合作用效率提高了，无论产量和品质都会得到提高，一个种植季冯锁荣不用多投入一分钱，就可以增收好多钱。这样的说法对于有着几十年耕种经验的冯锁荣来讲，近乎神话，农作物产量和品质的高低主要因素是品种，怎么还跟光合作用扯上了关系，农作物真的能够像教授说的那样，提高光合作用的效率吗？（图1）
南京大学生命科学学院教授李健宏说，光合作用，一般意义上就是绿色植物把光能通过它自身的一些生物化学反应，转变成化学能，然后再把二氧化碳固定成糖类和其他的一些有机物，用于植物生长或者储存的需要。
太阳光是地球上植物进行光合作用的主要光源，但是，并不是所有照射在植物上的太阳光都对植物生长有利，尤其是农作物更是如此，人们希望按照自身需求，改变它们的茎叶、果实的生长，就需要一些目的性更强的光照。
李健宏说，绝大多数光对生物是有意义的，但从光合作用效率来讲，不同波长的光，效应是不一样的。一些植物形态的形成、正常的生长发育，以及在各个不同生长生理阶段，对光质的要求也不一样。
太阳光可分为三个不同波段长度的光区，分别是波长290 nm～400 nm的紫外光区；400 nm～780 nm 的可见光区；以及780 nm～3 000 nm 的红外光区。人们发现了太阳光波长与植物生长发育的一些规律。
南京师范大学副校长陈国祥说，并不是所有的光对光合作用都有效果，而是只有特定波长的光，也就是我们通常讲的橙红光或蓝、紫光，对光合作用有效果，其他的光从光合作用的角度讲，应该说是一些无效的光。
不仅如此，在太阳光中，一些光线还对植物生长有害，不利于农作物生长，会对植物产生抑制作用。
因此，多年来，科学家一直研究，通过什么样的有效手段，在农作物生长过程中，将那些不利于农作物生长的太阳光线过滤掉，把有利于农作物高产的有益光线进行强化和放大。
李建宏说，很多科学家在研究怎样利用农用薄膜改变作物生长的条件，通过不同方法和一些新技术，生产出不同性能的农用薄膜，通过光质的改变，温度的改变使温室生长条件更趋向于人类所期望的环境条件。
在这个过程中,他们想把一些特殊的转光材料加进农膜里面，改变光质，营造人工小环境。
周宁琳说，转光的机理，主要是因为太阳光中有不同波段的光，其中有一段是高能的紫外光，紫外光特别是短波对作物是有害的，我们这种技术就是把有害的紫外光，转换成作物生长所需要的红、蓝、紫光等，来满足作物生长光合作用的所需。
冯锁荣用了转光农膜后，效果怎样呢？
为了做对比，冯锁荣分别在转光膜棚里和普通膜棚里种了相同品种的黄瓜和西红柿，每天观察两个棚里农作物的长势变化。
他提心吊胆持续观察了几个月的时间，终于看出了结果。
冯锁荣说，果然效果不一样，两边对比，转光膜棚里的苗长得壮，叶面肥，光泽度好。（图2）
更让老冯惊喜的还在后面，到了4月中下旬，别的棚里的西红柿还泛着青、黄瓜还没长大时，老冯转光膜棚里的西红柿、黄瓜竟然都成熟了，比正常的果实早熟20多天，而且口感、卖相都优于以往。（图3）
冯锁荣说，我们金坛市所有乡镇的镇长、技术站站长都来参观，我给每个人5个番茄，他们吃后都说好。我在集市上卖得也很好。
这一次，冯锁荣靠卖转光膜棚里的西红柿和黄瓜，比平时多收入5000多元。老冯靠农膜增收的事情给周围的农民不小的刺激，在其他条件都一样的情况下，只用了一下转光膜，一亩地就多收这么多钱，周教授一下子成了村里的座上宾。
周教授的转光膜是怎样做到这些的呢？
通常蓝、紫光能够被叶绿素、类胡萝卜素等强烈吸收，起到强光合作用，促进植物的茎叶生长，而红橙光可促进植物的果实生长，黄、绿光则基本对植物没有贡献。但这只是一般意义而言，在蓝、紫光或红橙光区中，不同的作物还有其最佳的光线频段，周宁琳教授在实验室分别把各种农作物的叶子和果实进行光谱测定，然后根据农作物的特定光谱生产转光剂，使转光剂和植物所需要的光谱最大限度地匹配，充分发挥它对光合作用的促进功效。
当把具有转光功能的制剂加入到普通农膜里，普通的农膜就具有神奇的转光功能，可以根据不同农作物对光合作用的特定需求，订单式地提供农作物所需要的色光，促进其生长发育。再次试用时,受到了农民的欢迎。
但是，这次规模化生产的转光膜，农民试用不久，就发现了很多问题，在同一个大棚里，同一个品种的农作物长势不均匀，有的提前结果了，有的才刚刚泛青，而且用一段时间效果就不明显了。不仅如此，这种转光农膜使用寿命特别短，原本一条农膜能使用一两年，可是这种转光膜半年左右就坏了。如果以后用钱买，成本会增加。当这个问题反映到周教授那里时，她也有些头疼了。
周宁琳说，把一种合成的材料，掺杂在高分子材料里，存在分散不均匀的问题，会衰减比较快。
经过一番研究之后，周宁琳教授想到了纳米技术，希望借助于这一神奇的技术解决这些问题。
周宁琳说，纳米从它本身来说，是一个尺度，一般来说是10的负9次方米，满足这样的尺寸它才是纳米尺寸，如果提升到纳米材料，首先必须满足纳米尺寸,第二必须对材料的性质有很大的改变。
纳米是近年来人类探索认识微观物质世界的又一个具有里程碑意义的科学进展，20世纪80年代，两位科学家在瑞士第一次通过扫描隧道显微镜看见了原子，从而获得了诺贝尔物理学奖。之后，又通过隧道探针实现了自由挪移原子的科学梦想，在纳米技术的不断研究中，科学家还发现物质在1～100纳米这一尺度内，性能会发生神奇的改变。
周宁琳说，它会有一些特殊的性能表现出来，比如它的光、电、磁、热等，会在这些性能上发生突变，因为任何材料小到某一尺寸后，由于它的一些表面效应、量子效应和体积效应，就会造成性能的变化。
怎样才能利用纳米材料的特性，把转光剂均匀分布在农膜中呢？在研究过程中，周宁琳发现了一种黏土具有层状的结构，当通过化学制备的方法把它与转光剂做成纳米材料后，就给转光剂均匀分布在农膜中间建立了渠道。（图4）
周宁琳说，在吹塑过程中,原来聚集在一起的片层就会解离成一片一片的，每片上都会带转光剂，均匀分散。
通过电子显微镜可以看到纳米转光剂均匀分散在农膜里。不仅如此，由于分散均匀，加上纳米材料的一些神奇特性，新一代纳米转光农膜在抗拉伸性、耐老化等方面也比以前有了很大的提高，再次投入使用时，不仅产品单产比普通农膜大棚提高了30%，口感好，营养丰富，而且农膜使用寿命达到3年以上。
图1 周宁琳教授介绍转光膜的作用
图2 转光膜棚里的黄瓜长势旺盛
图3 转光膜棚里的西红柿比正常果实早熟
图4 纳米转光剂均匀分散在农膜里