农林类本科专业中物理学知识应用分析研究

高考制度的改革使进入与农业相关的专业学习的大学生们，在中学学习物理知识一般较少，有的甚至在高考中没有选考物理科目。这样就使得这部分大学生在大学学习阶段比较迷茫。一方面感觉自己的物理知识不够，物理学太难，不敢学。另一方面感觉学习物理学知识无用，物理学知识与涉农类的专业课和科学研究搭不上边，形成不想学的局面。针对这种情况，在实际教学实践中，我们不断地应用物理学知识，在农林类专业中的物理教学中，应用实例来说明学好物理学知识的重要性，阐述物理学知识在农林类专业的应用原理和方法，并希望通过这种方式，鼓励大学生们不放弃，共同努力。学好物理学原理，用好物理知识，为将来的工作和生活服务。实际上，物理学知识的应用是无处不在的，从人们的每个呼吸，每一口吃饭的动作，都是包含着深刻的物理学原理的，只是我们没有深入关注和研究而已。本文以物理学知识在农林类专业中的应用为例，列举几个实例，起个抛砖引玉的作用[1][2]。

一 物理学中的光学与农林类专业中的光合作用

一般人都知道，“万物生长靠太阳”，没有太阳的光辉，植物就没办法生长，动物需要的食物也不可能产生，人也无法生存。那么“光”是什么？在物理学中就有比较详细的研究。例如光具有波动性，光是由一定波长、一定强度和一定能量的，它可以表现为无色的自然光，也可以表现为有色光，可以用波长也可以用频率表示。那么，问题就出来了，包含有什么成分的光，有利于什么样的植物和动物生长和生活呢？怎样通过调节光的成分，来达到培育更加健壮的动物和植物呢？我们大家都有一定的观察和实践经验，假如在一排比较高大的树木的两侧种植农作物时，在夏季就很容易观察到树木两边的农作物生长状况不一样，尤其是当树木是在东西方向形成一排的话，那么，这排树木的南北两侧的植物会有非常明显的长势区别。就是树木北侧的农作物的长势明显很弱，且距离这排树木越近，其农作物的长势越弱。这是因为这排树木遮挡了部分阳光，造成靠近这排树木的农作物的光合作用减弱，不能有效地合成农作物生长所必须的养分。又例如，如何使某种农作物的有效成分或特殊成分增加？使动物长成更适合的肉质或身材？这需要研究作用于这些动物和植物的光的有效成分。例如，为了健康和保健，现在都提倡吃富硒食物。那么，当农作物从土壤里吸收硒时，它是怎样运行的，与当地的光照有什么必然的联系，在同一种植物的不同生长时期，硒在农作物果实中的形成与含量，甚至分子结构与光线照射植物的关系如何，等等。这些都是很值得研究的科学问题。

在实际教学过程中，如果能适时地引入类似的应用实际例子，相信一定会引起喜欢从事科学研究的一部分同学的兴趣，相信他们不会老抱怨学习物理没有用的问题。

二 温室小气候调控与物理学知识的关系

一年有春夏秋冬四季。为了提高生活质量，满足一部分人的需求，近些年来温室种植很流行。这使我们冬天可吃上夏天的反季节食物，反之也是。那么，温室里的小气候的调控就要用到许多相关的物理学知识，这在大学物理学教材中都有比较好的描述[1][3][4]。

例如，温室里的小气候是怎么样形成的？它是怎样与外界进行热和光的交换的？夏天时，为了适应温室里植物的生长，可能需要降温，那么安装多大和多少降温设备才合适呢？设备在温室里如何布局，才能使温室里的小气候尽快统一？温室里的高温和低温区域如何达到相互交换热量的目的？这都需要用到相关的物理学公式进行求解和分析，使我们心中有数，做到减少浪费，节约能源，提高经济效益，使我们做事情有科学依据而不盲从[5]。同样，其它季节的调温也有类似的原因和原理。另外，不同的调温对不同植物和同种植物的不同生长期都会有明显的不同，它会影响到果实的外观、品质和营养成分等，是未来精准农业发展的一个重要方向。例如，不同生长期的环境温度对植物果实糖分形成和甜度的影响，对维生素和氨基酸合成的影响等。对一些糖分含量高的水果，是不适合糖尿病人吃的，那么，能否生产出糖分含量不高，适合糖尿病人食用的同种水果，从而满足特殊人群需要呢？因为人们在解决基本的温饱问题之后，要求在提高，不但要吃饱，而且要吃好，要健康，要时尚。

同样，人们穿衣服，除了美观外，更重要的是为了调节身体与衣服之间形成的小气候。天气凉的时候，外部环境温度低，需要增加衣物，阻碍身体与外界的热交换。天气变热的时候，人们要穿透气性好的衣服，就是为了调节内外温度差。这些都是我们在现实生活中，不知不觉中在应用物理学的原理和知识。如果我们对物理学研究得透彻，懂得其原理，就能生产出更能符合我们要求的衣服，改善我们的生活。

文章来源：《西北农林科技大学学报》 网址: http://www.xbnlkjdxxb.cn/qikandaodu/2020/1103/447.html