研究人员开发了一种等离子体处理喷雾(PTS)系统，将气相等离子体与水相液滴结合用于种子处理。该系统的模块化设计可实现等离子体处理喷雾的可扩展生成，适用于大面积农业作业。研究评估了该系统对小麦、大麦、豌豆、洋葱和甜菜五种作物种子的发芽影响。结果表明，等离子体处理显著提升了小麦、大麦和豌豆的发芽活力，而洋葱与甜菜的响应有限且具有物种特异性。电气表征显示放电能量与功耗随等离子体反应器单元数量呈线性增长，验证了系统的可扩展性。PTS系统在能源效率和处理成本方面均具竞争力，为可持续、田间规模的等离子体农业应用提供了可行路径。
该研究针对全球农业生产中提高产量与减少化学农药依赖的双重挑战展开。传统冷大气等离子体(CAP)与等离子体活化水(PAW)虽在实验室中证实可促进种子发芽、打破休眠及增强抗逆性，但其规模化应用受限于小体积处理、气体依赖及活性成分利用率不足等问题。为此，研究人员开发了模块化等离子体处理喷雾(PTS)系统，结合气相活性成分与液相反应物种，以提升处理面积与能量利用效率。
关键技术方法包括：设计并搭建八针式等离子体处理喷雾阵列，采用瞬态火花放电模式，通过可编程注射泵控制水流速率（2、5、10 mL/h）与高压电源（最高+18 kV）调节处理参数；选取法国卢瓦尔河谷地区五种经济作物种子（硬质小麦、春大麦、春豌豆、洋葱、甜菜）作为样本队列，设置未处理组、化学处理组及不同处理时长（30 s至5 min）的PTS实验组；通过电气测量（高压探头与电流监测仪记录电压与电流波形）量化放电特性与能耗；依据国际种子检验协会(ISTA)标准进行发芽试验，统计发芽率(GP)与平均发芽时间(MGT)，采用单因素方差分析(ANOVA)评估显著性。
研究结果如下：
3.1 八单元PTS系统的电气表征 ：放电能量与水流速率无关，但与施加电压呈线性关系；放电频率随水流速率与电压变化，18 kV下最高可达125 Hz；放电频率与净功耗随反应器单元数量线性增加，验证了系统可扩展性，预测2000单元系统净功耗约4.6 kW。
3.2 等离子体对发芽活力的影响 ：小麦在10 mL/h、5 min处理下发芽率显著提升，MGT较未处理组降低4%；大麦在2 mL/h、2 min处理下MGT降低3.1%；豌豆仅在10 mL/h、5 min处理下早期发芽率显著提高；洋葱与甜菜未表现一致增益，可能与种子大小及种皮特性导致的剂量不适配有关。
3.3 能源效率与规模化分析 ：2000针系统预计处理能力为0.5–1吨/小时，电力成本约8–15 €/吨，能源效率达16–33 kg/kWh。
讨论与结论部分指出，PTS系统通过气液两相活性物种协同作用，在保证发芽性能不低于化学处理的同时避免了化学残留。虽然MGT降低幅度（约3%–4%）处于农业标准阈值下限，但模块化设计与线性能耗特征为田间应用奠定了基础。未来需针对小粒种子优化短时处理参数，并开展田间试验验证其对作物生长与产量的长期影响。该研究发表于《Plasma Processes and Polymers》，为等离子体农业从实验室向产业化转化提供了关键技术支撑。
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