農(nóng)業(yè)新能源中物理知識的應用

1、農(nóng)業(yè)新能源中物理知識的應用關鍵詞：農(nóng)業(yè)新能源; 物理知識; 運用分析;在推動經(jīng)濟發(fā)展的諸多因素當中，最關鍵也是影響力最大的因素非能源莫屬，能源是確保經(jīng)濟得以向前發(fā)展的關鍵因素。但是，根據(jù)筆者的調(diào)查，與其他發(fā)達國家相比，我國能源利用效率還比較低。我國作為能源消耗大國，跟發(fā)達國家相比，平均能源利用效率低20%左右，可我國的產(chǎn)值耗能超過發(fā)達國家兩倍之多。這便是我國經(jīng)濟增長受到限制并且產(chǎn)生一系列問題的根源所在。在此背景下，新能源的開發(fā)和利用便顯得尤為重要，開發(fā)和利用新能源能夠在很大程度上緩解我國資源緊張的局面，是社會經(jīng)濟得以可持續(xù)發(fā)展的重要基礎，是提升現(xiàn)代人生活質(zhì)量的重要前提。近些年，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域

2、一直都在控制能耗，積極開發(fā)和利用新能源，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供全新的發(fā)展動力。以下是筆者結(jié)合自己多年相關工作經(jīng)驗，就此議題提出的幾點看法和建議。1、 農(nóng)業(yè)新能源的具體應用1.1、 太陽能對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展而言，太陽能資源是核心的新能源代表之一，太陽能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所發(fā)揮的作用和價值不容小覷，是當前我國農(nóng)業(yè)領域中最常見、利用頻率最高的一種新能源?？v觀當前我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展情況，太陽能已經(jīng)逐步被應用到了農(nóng)業(yè)種植、農(nóng)業(yè)灌溉、農(nóng)業(yè)病蟲害預防與治理以及農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)等諸多方面，而且太陽能的應用形式變得越來越豐富和多元化，未來其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程中的應用范圍將會持續(xù)擴展。當前太陽能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中比較常見的應用模式是光伏農(nóng)

3、業(yè)大棚。與普通農(nóng)業(yè)大棚的區(qū)別主要在于，光伏農(nóng)業(yè)大棚利用的是設置不同的透光率太陽能電池板或者光伏薄膜，成功地解決了農(nóng)業(yè)大棚農(nóng)作物生產(chǎn)所需要的光照問題，通過這樣的科學設置，不僅可以更好地滿足農(nóng)業(yè)大棚農(nóng)作物生產(chǎn)過程中不同時間段的采光需求，而且在一定程度上實現(xiàn)了節(jié)約土地資源的目的。1.2、 生物質(zhì)能何為生物質(zhì)能？從理論層面來解釋，生物質(zhì)能指的是以生物質(zhì)材料作為來源的各種形式的可再生能源，現(xiàn)實生活中生物質(zhì)能主要的表現(xiàn)形式便來自植物、動物及其排泄物等等。借助生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化成為燃料物質(zhì)，最終主要應用于發(fā)電和供氣兩個方面，其中發(fā)電包括沼氣發(fā)電、秸稈直燃發(fā)電等，而供氣則包括沼氣供氣、生物質(zhì)集中供

4、氣等。在當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與應用過程中，最具代表性、利用率最高的應該是對沼氣的利用。將農(nóng)村牲畜的糞便、農(nóng)作物的秸稈以及有機生活垃圾等放入沼氣池中進行發(fā)酵，所產(chǎn)生的沼氣便可以供農(nóng)民生產(chǎn)、生活和發(fā)電所使用。此外，沼氣池的渣滓、液體等還可以作為有機肥料用于農(nóng)田或者溫室大棚農(nóng)作物的培養(yǎng)。1.3、 其他新能源在農(nóng)業(yè)新能源領域當中，還有水能、風能以及地熱能等大眾比較熟悉的清潔型能源。其中，水能主要包括河流水能、潮汐水能、波浪水能以及海流能等等。目前在農(nóng)業(yè)新能源領域中所應用的水能資源主要為河流水能。而在風能利用方面，大眾比較了解的應用形式便是利用風車發(fā)電，除此之外，當前農(nóng)業(yè)新能源對風能的利用還有另外一種新形式叫作

5、離網(wǎng)型小型風力發(fā)電機，這種小型風力發(fā)電機在促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對風能的應用中也發(fā)揮出了至關重要的作用。在地熱能利用方面，當前農(nóng)業(yè)溫室對地熱能的利用需求比較大。但是，根據(jù)筆者的調(diào)查和了解，地熱能的應用技術并不是很成熟，到目前為止仍然有一些問題沒有得到妥善解決，因此未能形成對地熱能的規(guī)?；瘧谩?、 物理知識在農(nóng)業(yè)新能源中的運用情況2.1 、以物理知識為基礎的太陽能開發(fā)與利用眾所周知，關于可再生新能源的開發(fā)與利用均離不開對物理知識的應用，其基本上都是以物理學知識作為基礎理論，農(nóng)業(yè)新能源領域中對太陽能的開發(fā)與利用亦是如此。現(xiàn)階段太陽能已經(jīng)被廣泛應用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域諸多方面，但是縱觀太陽能在各方面的應用，我們不

6、難發(fā)現(xiàn)其都是通過光熱、光電以及光化學來完成對太陽能資源的轉(zhuǎn)化和利用，雖然太陽能的轉(zhuǎn)換形式有所不同，但是從轉(zhuǎn)化的過程來看其都與物理知識以及與物理知識相關的技術有著密不可分的關系。目前在農(nóng)業(yè)領域利用太陽能最具代表性的一種轉(zhuǎn)換形式便是光熱轉(zhuǎn)換，由光到熱是通過傳播、對流以及輻射等基礎方式來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的，并且在此基礎上加以利用。在轉(zhuǎn)化與傳播的過程中，所涉及的物理知識主要包括傅里葉定律、牛頓冷卻定律和斯特藩-玻爾茲曼定律。舉例說明：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民生活中應用比較多的集熱器便是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，通過集熱器來吸收太陽能的輻射，借助集熱器中的傳熱介質(zhì)確保水溫能夠在較短的時間內(nèi)達到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及農(nóng)民生活用水所需

7、要的合適溫度。集熱器的應用不僅給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)民生活帶來了極大的便利，而且在一定程度上取代了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對煤炭的使用，降低了煤炭資源的消耗。此外，當前農(nóng)業(yè)領域中太陽能光到電的轉(zhuǎn)換，所涉及的物理知識便是光生伏特效應。目前，農(nóng)業(yè)領域中所涉及的光化學的轉(zhuǎn)化主要是通過對光化學反應的研究來研制光化學電池。這里光化學電池的主要組成部分是半導體材料和電解液。太陽能的開發(fā)和利用還需要加大技術投入，以提高太陽能的利用效率，推進太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2.2、 物理知識在生物質(zhì)能中的應用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在開發(fā)和利用生物質(zhì)能的過程中，會涉及非常多與物理知識相關的問題，其中最具代表性的便是燃料問題，因為生物質(zhì)能在農(nóng)業(yè)新能源領域中主要是被

8、作為高效燃料利用。比如：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域當中會涉及農(nóng)作物秸稈的燃燒以及相關垃圾燃燒發(fā)電，其中就必然面臨不可燃燒物和燃燒生成有害氣體的排放問題，在解決這一問題的過程中，需要從物理學的角度尋求切入點，盡可能在燃燒之前對燃燒物進行物理處理，減少有害氣體的排放，或者借助物理手段和方式來提升燃燒效率。再比如：生物質(zhì)能燃燒過程當中所使用到的鍋爐很容易因為受熱問題而產(chǎn)生腐蝕的情況，久而久之，燃燒時便會存在巨大的安全隱患。因此，也需要借助物理手段和方式來對腐蝕機理進行研究并且結(jié)合物理知識制定出有效的防治措施。2.3 、物理農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)新能源領域中的應用農(nóng)業(yè)新能源領域當中，物理農(nóng)業(yè)主要是指將電、磁、聲、光、熱、核等物

9、理學知識和物理技術應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一種方式。物理農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用效果非常顯著，其不僅在很大程度上降低了農(nóng)作物生長過程中對化肥和農(nóng)藥的使用量，而且對于促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)朝著優(yōu)質(zhì)高效方向發(fā)展有著至關重要的作用。目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域已經(jīng)研制成功并且投入使用的物理農(nóng)業(yè)設備種類越來越多，而且越來越具先進性，其中主要代表設備有電子殺蟲燈、空間電場防病促生系統(tǒng)、植物聲波助長儀等等。筆者在這里將對電子殺蟲技術的應用進行詳細的介紹：電子殺蟲燈利用的是農(nóng)業(yè)害蟲所具有的趨光性、趨波性以及雌雄飛蛾趨性等特征，采用有特定光譜的光源和滅殺裝置，在夜間開啟光源，利用光源對害蟲的引誘力，盡可能吸引害蟲，害蟲在越來越接近光源

10、的過程當中會被存在于光源周圍的高壓電網(wǎng)電擊，在高壓電網(wǎng)放電的瞬間便被擊死在地了。除此之外，電子殺蟲燈還可以利用害蟲雌雄性相互發(fā)出和接受性激素氣味信號的吸引來誘導害蟲接近殺蟲燈，這樣一來害蟲在沒有交尾產(chǎn)卵之前就被滅殺掉了，害蟲的生殖繁育鏈也因此被有效阻斷，可以對農(nóng)作物起到很好的保護作用。3 、小結(jié)近年來我國一直都在不斷加大對農(nóng)業(yè)新能源的開發(fā)和利用力度，意在通過對新能源的開發(fā)和利用來改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展面貌，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對資源能源的消耗，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境污染程度，進而為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定更加堅實的基礎。農(nóng)業(yè)新能源領域的發(fā)展與物理知識之間存在著非常緊密的聯(lián)系，新能源開發(fā)和利用過程中所使用到

11、的諸多原理和先進技術都建立在物理知識和定律基礎之上。物理知識在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著非常高的應用價值，未來農(nóng)業(yè)新能源領域的發(fā)展還將繼續(xù)加強對物理知識的應用，深入挖掘物理知識的應用潛力，通過對物理知識更全面深入的探究和應用來進一步促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。參考文獻1雷闖.一帶一路;沿線26個國家和地區(qū)在武漢招商項目涵蓋農(nóng)業(yè)、新能源、旅游、交通等多個領域J.商業(yè)觀察,2018(10):19-20.2唐靜.擺脫對化學品的依賴物理技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用J.廣東蠶業(yè),2018(4):19.3王紅,王亞彭,段雨婕.遙感在農(nóng)業(yè)領域研究熱點的可視分析基于科學知識圖譜的方法J.中國農(nóng)學通報,2018(7):23-30.4趙若楠.淺析物理學知識在新能