Электрические явления играют важную роль в жизни растений. В ответ на внешние раздражения в них возникают очень слабые токи (биотоки). В связи с этим можно предположить, что внешнее электрическое поле может оказать заметное воздействие на темпы роста растительных организмов.
Еще в XIX веке ученые установили, что земной шар заряжен отрицательно по отношению к атмосфере. В начале XX столетия на расстоянии 100 Километров от поверхности земли была обнаружена положительно заряженная прослойка - ионосфера. В 1971 году космонавты увидели ее: она имеет вид светящейся прозрачной сферы. Таким образом, земная поверхность и ионосфера представляют" собой два гигантских электрода, создающих электрическое поле, в котором постоянно находятся живые организмы.
Заряды между Землей и ионосферой переносятся аэроионами. Носители отрицательных зарядов устремляются к ионосфере, а положительные аэроионы движутся к земной поверхности, где вступают в контакт с растениями. Чем выше отрицательный заряд растения, тем больше оно поглощает положительных ионов.
Можно предположить, что растения определенным образом реагируют на, изменение электрического потенциала окружающей среды. Более двухсот лет назад французский аббат П. Берталон заметил, что возле громоотвода растительность пышнее и сочнее, чем на некотором расстоянии от него. Позднее его соотечественник ученый Гран- до выращивал два совершенно одинаковых растения, но одно находилось в естественных условиях, а другое было накрыто проволочной сеткой, ограждавшей его от внешнего электрического поля. Второе растение развивалось медленно и выглядело хуже находящегося в естественном электрическом поле. Г рандо сделал заключение, что для нормального роста и развития растениям необходим постоянный контакт с внешним электрическим полем.
Однако до сих пор в действии электрического поля на растения много неясного. Давно замечено, что частые грозы благоприятствуют росту растений. Правда, это утверждение нуждается в тщательной детализации. Ведь грозовое лето отличается не только частотой молний, но и температурой, количеством осадков.
А это факторы, оказывающие на растения весьма сильное воздействие.
Противоречивы данные, касающиеся темпов роста растений вблизи высоковольтных линий. Одни наблюдатели отмечают усиление роста под ними, другие - угнетение. Некоторые японские исследователи считают, что высоковольтные линии негативно влияют на экологическое равновесие.
Более достоверным представляется тот факт, что у растении, произрастающих под высоковольтными линиями обнаруживаются различные аномалии роста. Так, под линией электропередач напряжением 500 киловольт у цветков гравилата увеличивается количество лепестков до 7-25 вместо привычных пяти. У девясила - растения из семейства сложноцветных - происходит срастание корзинок в крупное уродливое образование.
Не счесть опытов по влиянию электрического тока на растения. Еще И. В. Мичурин проводил эксперименты, в которых гибридные сеянцы выращивались в больших ящи* ках с почвой, через которую пропускался постоянный
электрический ток. Было установлено, что рост сеянцев при этом усиливается. В опытах, проведенных другими исследователями, были получены пестрые результаты. В некоторых случаях растения гибли, в других - давали небывалый урожай. Так, в одном из экспериментов вокруг делянки, где росла морковь, в почву вставили металлические электроды, через которые время от времени пропускали электрический ток. Урожай превзошел все ожидания - масса отдельных корней достигла пяти килограммов! Однако последующие опыты, к сожалению, дали иные результаты. По-видимому, исследователи упустили из виду какое-то условие, которое позволило в первом эксперименте с помощью электрического тока получить небывалый урожай.
Почему же растения лучше растут в электрическом поле? Ученые Института физиологии растений им. К- А. Тимирязева АН СССР установили, что фотосинтез идет тем быстрее, чем больше разность потенциалов между растениями и атмосферой. Так, например, если около растения держать отрицательный электрод и постепенно увеличивать напряжение (500, 1000, 1500,
2500 вольт), то интенсивность фотосинтеза будет возрастать. Если же потенциалы растения и атмосферы близки, то растение перестает поглощать углекислый газ.
Создается впечатление, что электризация растений активизирует процесс фотосинтеза. Действительно, у огурцов, помещенных в электрическом поле, фотосинтез протекал в два раза быстрее по сравнению с контрольными. В результате этого у них образовалось в четыре раза больше завязей, которые быстрее, чем у контрольных растений, превратились в зрелые плоды. Когда растениям овса сообщили электрический потенциал, равный 90 вольт, масса их семян увеличилась в конце опыта на 44 процента по сравнению с контролем.
Пропуская через растения электрический ток, можно регулировать не только фотосинтез, но и корневое питание; ведь нужные растению элементы поступают, как правило, в виде ионов. Американские исследователи установили, что каждый элемент усваивается растением при определенной силе тока.
Английские биологи добились существенной стимуляции роста растений табака, пропуская через них постоянный электрический ток силой всего в одну миллионную долю ампера. Разница между контрольными и опытными растениями становилась очевидной уже через 10 дней после начала эксперимента, а спустя 22 дня она была очень заметной. Выяснилось, что стимуляция роста возможна только в том случае, если к растению подключался отрицательный электрод. При перемене полярности электрический ток,
напротив, несколько тормозил рост растений.
В 1984 году в журнале «Цветоводство» была опубликована статья об использовании электрического тока для стимуляции корнеобразо- вания у черенков декоративных растений, особенно укореняющихся с трудом, например у черенков роз. С ними-то и были поставлены опыты в закрытом грунте. Черенки нескольких сортов роз высаживали в перлитовый песок. Дважды в день их поливали и не менее трех часов воздействовали электрическим током (15 В; до 60 мкА). При этом отрицательный электрод подсоединялся к растению, а положительный погружали в субстрат. За 45 дней прижилось 89 процентов черенков, причем у них появились хорошо развитые кор
ни. В контроле (без электростимуляции) за 70 дней выход укорененных черенков составил 75 процентов, однако корни у них были развиты значительно слабее. Таким образом, электростимуляция сократила срок выращивания черенков в 1,7 раза, в 1,2 раза увеличила выход продукции с единицы площади.
Как видим, стимуляция роста под воздействием электрического тока наблюдается в том случае, если к растению присоединяется отрицательный электрод. Это можно объяснить тем, что само растение обычно заряжено отрицательно. Подключение отрицательного электрода увеличивает разность потенциала между ним и атмосферой, а это, как уже отмечалось, положительно сказывается на фотосинтезе.
Благоприятное действие электрического тока на физиологическое состояние растений использовали американские исследователи для лечения поврежденной коры деревьев, раковых образований и т. д. Весной внутрь дерева вводили электроды, через которые пропускали элек- рический ток. Продолжительность обработки зависела от конкретной ситуации. После такого воздействия кора обновлялась.
Электрическое поле влияет не только на взрослые растения, но и на семена. Если их на некоторое время поместить в искусственно созданное электрическое поле, то они быстрее дадут и дружные всходы. В чем причина этого явления? Ученые предполагают, что внутри семян в результате воздействия электрическим полем разрывается часть химических связей, что приводит к возникновению осколков молекул, в том числе частиц с избыточной энергией - свободных радикалов. Чем больше активных частиц внутри семян, тем выше энергия их прорастания. По мнению ученых, подобные явления возникают при действии на семена и других излучений: рентгеновского, ультрафиолетового, ультразвукового, радиоактивного.
Возвратимся к результатам опыта Грандо. Растение, помещенное в металлическую клетку и тем самым изолированное от естественного электрического поля, плохо росло. Между тем в большинстве случаев собранные семена хранятся в железобетонных помещениях, которые, по существу, представляют собой точно такую же металлическую клетку. Не наносим ли мы тем самым ущерб семенам? И не потому ли хранившиеся таким образом семена столь активно реагируют на воздействие искусственного электрического поля?
В Физико-техническом институте АН УзССР разработана установка для предпосевной обработки семян хлопчатника. Семена движутся под электродами, между которыми возникает так называемый «коронный» разряд. Производительность установки - 50 килограммов семян в час. Обработка позволяет получить прибавку урожая в пять центнеров с гектара. Облучение повышает всхожесть семян более чем на 20 процентов, коробочки созревают на неделю раньше обычного, а волокно становится прочнее и длиннее. Растения лучше противостоят различным заболеваниям, особенно такому опасному, как вилт.
В настоящее время электрическая обработка семян различных культур осуществляется в хозяйствах Челябинской, Новосибирской и Курганской областей, Башкирской и Чувашской АССР, Краснодарского края.
Дальнейшее изучение влияния электрического тока на растения позволит еще более активно управлять их продуктивностью. Приведенные факты свидетельствуют о том, что в мире растений еще много непознанного.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Секция: Проблемы и перспективы АПК
Способ электростимуляции жизнедеятельности растений
Ларцев Вадим Викторович
Известно, что слабый электрический ток, пропускаемый через почву, благотворно влияет на жизнедеятельность растений. При этом опытов по электризации почвы и влиянии данного фактора на развитие растений произведено очень много как в нашей стране, так и за рубежом . Установлено, что это воздействие изменяет передвижение различных видов почвенной влаги, способствует разложению ряда трудноусвояемых для растений веществ, провоцирует самые разнообразные химические реакции, в свою очередь, изменяющие реакцию почвенного раствора. Определены и параметры электрического тока, оптимальные для разнообразных почв: от 0.02 до 0.6 мА/см2 для постоянного тока и от 0.25 до 0.50 мА/см2 для переменного.
Предлагается способ электростимуляции жизнедеятельности растений, описанный в патенте № RU2261588 . Способ включает внесение в почву, на глубину, удобную при дальнейших обработках, с определенным интервалом, в соответствующих пропорциях металлических частиц в виде порошка, стержней, пластин различной формы и конфигурации, выполненных из металлов различных типов и их сплавов, отличающихся своим отношением к водороду в электрохимическом ряду напряжений металлов, чередуя внесение металлических частиц одного типа металлов с внесением металлических частиц другого типа, учитывая состав почвы и тип растения. Основывается способ на свойстве воды изменять свой водородный показатель при соприкосновении ее с металлами. (Заявление на открытие № ОТ ОВ от 07.03.1997 г. под названием "Свойство изменения водородного показателя воды при соприкосновении её с металлами") , .
В качестве одного из способов увеличения токов электростимуляции растений при соответствующих помещенных в почву металлах предлагается перед поливом посыпать посевы сельскохозяйственных культур пищевой содой NaHCO3 (150-200 грамм и менее на метр квадратный) или непосредственно поливать сельскохозяйственные посевы водой с растворенной содой в пропорциях 25-30 грамм и менее на 1 литр воды. Внесение соды в почву позволит увеличить токи электростимуляции растений. При этом, распадаясь на составные части под действием электрического тока, компоненты соды сами могут использоваться в качестве элементов, необходимых для усвоения растениями.
Сода является полезным веществом для растений, так как содержит ионы натрия, которые необходимы растению - они принимают активное участие в энергетическом натрий-калиевом обмене клеток растений. Согласно гипотезе П. Митчела, являющейся на сегодняшний день фундаментом всей биоэнергетики, энергия пищи сначала преобразуется в электрическую энергию, которая затем уже затрачивается на производство АТФ. Ионы натрия, согласно последним исследованиям, совместно с ионами калия и ионами водорода как раз и участвуют в таком преобразовании. электростимуляция растение корень заряд
Выделяющийся при разложении соды углекислый газ также может быть усвоен растениями, так как является тем продуктом, который используют для питания растения. Для растений углекислый газ служит источником углерода и обогащение им воздуха в парниках и теплицах приводит к повышению урожая.
Отличие данного способа от существующего прототипа (метод Пилсудского) состоит в том, что получаемые токи электростимуляции можно для различных сортов растений подбирать соответствующим выбором вносимых металлов, а так же составом почвы, выбирая, таким образом, оптимальной величины токи электростимуляции.
Данный способ можно использовать для участков земляных угодий различной величины. Данный способ можно применять как для единичных растений (комнатные растения), так и для посевных площадей. Его можно применять в теплицах, на дачных участках. Он удобен для применения в космических оранжереях, применяемых на орбитальных станциях, так как не нуждается в подводе энергии от внешнего источника тока и не зависит от ЭДС, наводимой Землей (метод Пилсудского). Он прост для реализации, так как не нуждается в особом питании почвы, использовании каких-либо сложных компонентов, удобрений, специальных электродов.
В случае применения данного способа для посевных площадей количество вносимых металлических пластин рассчитывается от желаемого эффекта электростимуляции растений, от типа растения, от состава почвы.
Для применения на посевных площадях предлагается вносить 150-200 грамм медьсодержащих пластин и 400 грамм металлических пластин, содержащих сплавы цинка, алюминия, магния, железа, соединения натрия, кальция на 1 метр квадратный. Вносить в процентном состоянии металлов, находящихся в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода необходимо больше, так как они начнут восстанавливаться при соприкосновении с почвенным раствором и от действия эффекта взаимодействия с металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода. С течением времени (при измерении времени процесса восстановления данного типа металлов, находящихся до водорода, для данного состояния почвы) необходимо пополнять почвенный раствор такими металлами.
Применение данного способа позволит повысить урожайность сельскохозяйственных культур, морозо- и засухоустойчивость растений, сократить применение химических удобрений, ядохимикатов, использовать обычные сельскохозяйственные посевные материалы.
Влияние электростимуляции на жизнедеятельность растений было подтверждено многими исследователями как в нашей стране, так и за рубежом.
Имеются исследования , свидетельствующие, что искусственное повышение отрицательного заряда корня усиливает поступление в него катионов из почвенного раствора.
Известно, что "наземную часть травы, кустарников и деревьев можно считать потребителями атмосферных зарядов. Что же касается другого полюса растений - его корневой системы, то на нее благотворно влияют отрицательные аэроионы. Для доказательства исследователи между корнями томата положили положительно заряженный стержень - электрод, "вытягивающий" отрицательные аэроионы из почвы. Урожай томатов увеличился сразу в 1.5 раза. Кроме того, оказалось, что в почве с высоким содержанием органических веществ больше накапливается отрицательных зарядов. В этом также видят одну из причин роста урожаев.
Существенным стимулирующим действием обладают слабые постоянные токи, когда их непосредственно пропускают через растения, в зону корней которых помещен отрицательный электрод. Линейный рост стеблей при этом увеличивается на 5-30%. Такой способ очень эффективен с точки зрения энергозатрат, безопасности и экологии. Ведь мощные поля могут отрицательно влиять на микрофлору почвы. К сожалению, эффективность слабых полей исследована совершенно недостаточно" .
Создаваемые токи электростимуляции позволят повысить морозо- и засухоустойчивость растений . Как сказано в источнике , "Совсем недавно стало известно: электричество, подаваемое непосредственно в корнеобитаемую зону растений, способно облегчить их участь при засухе за счет пока не выясненного физиологического эффекта. В 1983 г. в США. Польсон и К. Верви опубликовали статью, посвященную транспорту воды у растений при стрессе. Тут же они описали опыт, когда к фасоли, подвергавшейся воздушной засухе, прикладывали градиент электрических потенциалов в 1 В/см. При этом, если положительный полюс находился на растении, а отрицательный на почве, то растения завядали, причем сильнее, чем в контроле. Если полярность была обратной, завядания не наблюдалось. Кроме того, растения, находившиеся в состоянии покоя, выходили из него быстрее, если их потенциал был отрицательным, а потенциал почвы положительным. При обратной полярности растения из покоя вообще не выходили, так как погибали от обезвоживания, ведь растения фасоли находились в условиях воздушной засухи.
Примерно в те же годы в Смоленском филиале ТСХА, в лаборатории, занимавшейся вопросами эффективности электростимуляции, обратили внимание, что при воздействии током растения лучше произрастают при дефиците влаги, но специальные опыты тогда не были поставлены, решались другие задачи.
В 1986 г. подобный эффект электростимуляции при низкой почвенной влажности обнаружили в Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева . При этом они использовали внешний источник питания постоянного тока.
В несколько иной модификации благодаря другому приему создания разности электрических потенциалов в питательном субстрате (без внешнего источника тока) опыт был проведен в Смоленском филиале Московской сельскохозяйственной академии им. Тимирязева . Результат оказался поистине удивительным. Горох выращивали при оптимальном увлажнении (70% от полной влагоемкости) и экстремальном (35% от полной влагоемкости). Причем этот прием был гораздо эффективнее воздействия внешнего источника тока в аналогичных условиях. Что же выяснилось?
При вдвое меньшей влажности растения гороха долго не всходили и на 14-е сутки имели высоту лишь 8 см. Выглядели они весьма угнетенными. Когда же в таких экстремальных условиях растения находились под влиянием небольшой разности электрохимических потенциалов, наблюдалась совершенно иная картина. И всхожесть, и темпы роста, и общий вид их, несмотря на дефицит влаги, по существу, не отличались от контрольных, произраставших при оптимальной влажности, на 14-е сутки они имели высоту 24.6 см, что лишь на 0.5 см ниже, чем контрольные.
Далее в источнике говорится: "Естественно, напрашивается вопрос - в чем же кроется такой запас выносливости растений, какова здесь роль электричества? Ответа пока нет, есть только первые предположения. Отгадку "пристрастия" растений к электричеству помогут найти дальнейшие опыты.
Но данный факт имеет место, и его непременно надо использовать в практических целях. Ведь пока на орошение посевов затрачивают колоссальные количества воды и энергии для ее подачи на поля. А оказывается можно обойтись гораздо более экономичным способом. Это тоже не просто, но тем не менее, думается, недалеко то время, когда электричество поможет проводить орошение сельскохозяйственных культур без полива".
Эффект электростимуляции растений проверялся не только в нашей стране, но и во многих других странах. Так, в "одной канадской обзорной статье, опубликованной в 1960-е годы, отмечалось, что в конце минувшего столетия в условиях Арктики при электростимуляции ячменя наблюдали ускорение его роста на 37%. Картофель, морковь, сельдерей давали урожай на 30-70% выше обычного. Электростимуляция зерновых в полевых условиях подняла урожай на 45-55%, малины - на 95%". "Опыты повторяли в различных климатических зонах от Финляндии до юга Франции. При обильном увлажнении и хорошем удобрении урожайность моркови вырастала на 125%, гороха - на 75%, сахаристость свеклы увеличивалась на 15%".
Видный советский биолог, почетный член АН СССР И.В. Мичурин пропускал ток определенной силы через почву, в которой выращивал сеянцы. И убедился: это ускоряло их рост и улучшало качество посадочного материала. Подытоживая свою работу, он писал: "Солидную помощь при выращивании новых сортов яблонь дает введение в почву жидкого удобрения из птичьего помета в смеси с азотистыми и другими минеральными удобрениями, как, например, чилийская селитра и томасшлак. В особенности такое удобрение дает поразительные результаты, если подвергнуть гряды с растениями электризации, но при условии, чтобы напряжение тока не превышало бы двух вольт. Более высокого напряжения токи, по моим наблюдениям, скорее приносят вред в этом деле, чем пользу". И далее: "Особенно сильное действие к роскошному развитию молодых сеянцев винограда производит электризация гряд".
Многое сделал по совершенствованию способов электризации почвы и выяснению их результативности Г.М. Рамек, о чем он рассказал в книге "Влияние электричества на почву", вышедшей в Киеве в 1911 г. .
В другом случае описывается применение способа электризации, когда между электродами имелась разность потенциалов 23-35 мВ, и между ними через влажную почву возникала электрическая цепь, по которой тек постоянный ток плотностью от 4 до 6 мкА/см2 анода. Делая выводы авторы работы сообщают: "Проходя через почвенный раствор как через электролит, этот ток поддерживает в плодородном слое процессы электрофореза и электролиза, благодаря чему необходимые растениям химические вещества почвы переходят из трудноусвояемых в легкоусвояемые формы. Кроме того, под воздействием электрического тока все растительные остатки, семена сорняков, отмершие животные организмы быстрее гумифицируются, что ведет к росту плодородия почвы ".
В данном варианте электризации почвы (использовался метод Е. Пилсудского) была получена весьма высокая прибавка урожая зерна - до 7 ц/га .
Предлагаемый способ электростимуляции, описанный в патенте № RU2261588 , с положительным результатом был проверен на практике - использовался для электростимуляции "Узамбарской фиалки", толстянки, кактусов, дефинбахии, драцены, фасоли, помидора, ячменя, находящихся в комнатных условиях - инжира, лимона, финиковой пальмы.
На фиг.1 показаны типы вносимых металлических частиц.
При экспериментах с "Узамбарской фиалкой" использовались две "Узамбарские фиалки" одного типа, которые росли в одних условиях на подоконнике, в комнате. Затем в почву одной из них были помещены небольшие частицы металлов - стружки меди и алюминиевой фольги. Через полгода после этого, а именно через семь месяцев (эксперимент проводился с апреля по октябрь 1997 г.), различие в развитии этих растений, комнатных цветов, стало заметно. Если у контрольного образца структура листьев и стебля остались практически без изменения, то у опытного образца стебли листьев стали толще, сами листья стали крупнее и сочнее, они более стремились вверх, в то время как у контрольного образца такого ярко выраженного стремления листьев вверх не наблюдалось. Листья у опытного образца были упругие и приподняты над землей. Растение выглядело более здоровым. У контрольного растения листья были практически около земли. Разница в развитии этих растений наблюдалась уже в первые месяцы. При этом удобрения в почву опытного растения не добавлялись.
Электростимуляция применялась при выращивании плодоносящего комнатного инжира (смоковницы). Данное растение имело высоту около 70 см. Росло оно в пластмассовом ведре объемом 5 литров, на подоконнике, при температуре 18-20°С. После цветения, до применения методики электростимуляции, оно приносило плоды и эти плоды состояния зрелости не достигали, они опадали незрелыми - были они зеленоватого цвета.
В качестве эксперимента в почву произрастания данного растения были внесены алюминиевые пластины 200х10х0.5 мм (тип "А", фиг.1), 5 штук, располагаемые равномерно по всей длине окружности горшка на всю его глубину; медные, железные пластины (30?20 мм, 30?40 мм) (тип "Б", фиг.1), 5 штук, располагаемые недалеко от поверхности; медный порошок (форма "Д", фиг.1), около 6 грамм, равномерно внесенный в приповерхностный слой почвы.
После внесения в почву произрастания инжира перечисленных металлических частиц, пластин, данное дерево, находящееся в том же пластмассовом ведре, в той же почве, при плодоношении стало давать вполне спелые плоды зрелого бордового цвета, с определенными вкусовыми качествами. При этом удобрения в почву не вносились. Наблюдения проводились в течение 6 месяцев. Фотография плодоносящего инжира помещена на фиг.2.
Подобный эксперимент проводился также с саженцем лимона примерно в течение 2 лет с момента его высадки в почву (эксперимент проводился с лета 1999 года по осень 2001 года). В начале своего развития, когда лимон в виде черенка был посажен в глиняный горшок и развивался, в его почву не вносились металлические частицы, удобрения. Затем примерно через 9 месяцев после посадки в почву данного саженца помещались металлические частицы, медные пластины, алюминиевые, железные пластины типа "А", "Б" (фиг.1).
После этого, иногда - через 11 месяцев после его посадки в горшок, и регулярно - через 14 месяцев после посадки (то есть незадолго перед зарисовкой данного лимона, за месяц до подведения итогов эксперимента), в почву лимона при поливе добавлялась сода пищевая (с учетом 30 грамм соды на 1 литр воды). Кроме этого, сода вносилась непосредственно в почву. При этом в почве произрастания лимона по-прежнему находились металлические частицы: алюминиевые, железные, медные пластины. Находились они в самом различном порядке, равномерно заполняя весь объем почвы.
Подобные действия, эффект нахождения металлических частиц в почве и вызванный в этом случае эффект электростимуляции, получаемый в результате взаимодействия металлических частиц с почвенным раствором, а также внесение в почву соды и полив растения водой с растворенной содой, можно было наблюдать непосредственно по внешнему виду развивающегося лимона. Так листья, находящиеся на ветви лимона, соответствующей его начальному развитию (фиг. 3, правая ветвь лимона), когда в процессе его развитая и роста металлические частицы в почву не добавлялись, имели размеры от основания листа до его кончика 7.2, 10 см. Листья же, развивающиеся на другом конце ветви лимона, соответствующие его настоящему развитию, то есть такому периоду, когда в почве лимона находились металлические частицы и он поливался водой с растворенной содой, имели размеры от основания листа до его кончика 16.2 см (фиг. 3, крайний верхний лист на левой ветви), 15 см, 13 см (фиг. 3, предпоследние листы на левой ветви). Последние данные размеров листьев (15 и 13 см) соответствуют такому периоду его развития, когда лимон поливался обычной водой, а иногда, периодически, и водой с растворенной содой, с находящимися в почве металлическими пластинами. Отмеченные листья отличались от листьев первой правой ветви начального развития лимона размерами не только по длине - они были шире. Кроме этого, они имели своеобразный блеск, в то время как листья первой ветви, правой ветви начального развития лимона имели матовый оттенок. Особенно данный блеск был проявлен у листа с размером 16.2 см, то есть у того листа, соответствующего периоду развития лимона, когда он постоянно в течение месяца поливался водой с растворенной содой при содержащихся в почве металлических частицах. Изображение данного лимона помещено на фиг. 3.
Фиг. 2 Фиг. 3
Применение данной методики способствовало лучшему развитию ростков ячменя. Длина опытных образцов ростков ячменя после более 7 дней развития, находящихся в одних и тех же условиях с контрольными ростками, составляла 13.6-15.5-16.2 см от почвы до вершины, в то время, как длина контрольных ростков составляла в среднем 6 - 9.5 см. Таким образом, исходя из опытных наблюдений, выяснилось, что длина экспериментальных образцов оказалась в среднем на 7 см больше контрольных растений.
Предлагаемый способ показал свою эффективность при электростимуляции суккулентов - толстянки, кактуса. На фиг. 4, 5 показан вид комнатной пальмы, находящейся под действием электростимуляции в течение нескольких лет.
Фиг. 4 Фиг. 5
На фиг. 6, 7 показано фото драцены, находящейся под действием электростимуляции. В почву с ней добавлялись оцинкованные пластинки, медь в виде порошка, частиц, угольный порошок, алюминиевая фольга.
Фиг. 6 Фиг. 7
Снимки сделаны с интервалом в 2 месяца - 28.11.2011 г. /фото фиг. 6/ и 26.01.2012 г /фото фиг. 7/. На 9.02.2012 г длина трех стволов растения от поверхности почвы до вершины составляла 175 см, 179 см, 152 см соответственно, расстояние между оконечностью листьев 1-го слева ствола - 58 см. Для сравнения высота горшка - 20 см.
Данный способ позволит исключить внесение химических удобрений, различных ядохимикатов, так как возникающие токи позволят разлагать ряд трудноусвояемых для растений веществ, а, следовательно, позволят растению легче усваивать эти вещества.
Подобные наблюдения позволяют сделать вывод о возможном проявлении подобного эффекта электростимуляции в природных условиях. Так, по состоянию растительности, произрастающей на данном участке местности, можно определить состояние ближайших слоев почвы. Если в данной местности лес растет густой и более высокий, чем в остальных местах, или трава в данном месте более сочная и густая, то тогда в этом случае можно сделать вывод о том, что возможно на данном участке местности имеются залежи металлосодержащих руд, находящиеся недалеко от поверхности. Создаваемый ими электрический эффект благотворно сказывается на развитии растений в данном районе.
Используемая литература
1. Гордеев A.M., Шешнев В.Б. Электричество в жизни растений. - М.: Наука, 1991. - 160 с.
2. Патент № RU 2261588, заявка № 2002114960 от 05.06.2002 г - "Способ электростимуляции жизнедеятельности растений". Описание патента в интернете: http://www.ntpo.com/, http://www.ntpo.com/patents_harvest/harvest_1/
3. Заявление на открытие № ОТ ОВ 6 от 07.03.1997 г. "Свойство изменения водородного показателя воды при соприкосновении ее с металлами", - 31 л.
4. Дополнительные материалы к описанию открытия № ОТ 0В 6 от 07.03.1997 г., к разделу III "Область научного и практического использования открытия.", - март, 2001 г., 31 л.
5. Беркинблиг М.Б., Глаголева Е.Г. Электричество в живых организмах. - М.: Наука. Гл. ред - физ. - мат. лит., 1988. - 288 с. (Б-чка "Квант"; вып.69).
6. Скулачев В.П. Рассказы о биоэнергетике. - М.: Молодая гвардия, 1982.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Классификация минеральных удобрений (простые и смешанные). Истощение сельскохозяйственной почвы. Органические и минеральные удобрения. Полноценное развитие растений при использовании комплексных удобрений. Влияние воды на жизнедеятельность растений.
презентация , добавлен 14.05.2014
Исследование физического и химического состава почв комнатных растений, виды минеральных удобрений. Признаки недостатка в почве минеральных веществ. Советы по выращиванию комнатных растений в условиях школы. Болезни и вредители растений, средства защиты.
курсовая работа , добавлен 03.09.2014
Применение химических мер борьбы с вредителями как способ вмешательства человека в сельскохозяйственный ландшафт. Определение токсичности и летальной дозы средств защиты растений, степень их действия на эдафон - совокупность почвенных организмов.
реферат , добавлен 21.07.2011
Понятие прививки растений, ее сущность и особенности, основные цели и задачи. Окулировка как самый распространенный способ размножения плодовых растений в питомниках, техника его выполнения и отличительные черты. Порядок обвязки и ухода за окулянтами.
реферат , добавлен 30.03.2009
Сведения о беспозвоночных вредителях культурных растений и их распространении на различных культурах. Анализ повреждаемости растений на агробиостанции. Средства борьбы: карантин растений, агротехнический, механический, биологический и химический методы.
курсовая работа , добавлен 05.06.2011
Агрохимия – наука о взаимодействии растений, почвы и удобрений в процессе выращивания сельскохозяйственных культур. Цель агрономической химии – создание наилучших условий питания растений. Общие сведения о хозяйстве ЗАО "Бобравское" Рокитнянского р-на.
курсовая работа , добавлен 22.03.2009
Минерализация почвы и потеря капиллярной влагоемкости на фоне отвальной вспашки. Механизм питания растений и влага. Психизм растений по И.Е. Овсинскому и способ посева. Совмещение критических фаз развития зерновых культур с осадками лета по прогнозу.
реферат , добавлен 15.11.2010
Особенности технологии силосования отдельных видов растений: кукурузы, подсолнечника, сорго, озимой ржи, рапса, злаково-бобовых смесей и трав, ботвы корнеплодов. Состав и питательность силоса. Применение химических препаратов при силосовании бобовых.
реферат , добавлен 28.10.2009
Инфекционные болезни и патофизиологические изменения растений. Грибы как возбудители болезней растений. Болезни, связанные с неблагоприятным условиям питания калием, кальцием, железом и микроэлементами. Основные методы защиты растений от болезней.
реферат , добавлен 14.07.2010
Важнейшие периоды в питании растений. Значение послойного внесения удобрений. Сырые калийные удобрения и их использование. Нитрофоска, ее производство и применение. Комплексное использование бобовых сидератов, их удобрение. Агрохимическая картограмма.
ЭЛЕКТРОКУЛЬТУРА СЕМЯН И РАСТЕНИЙ
Не правда ли, странное название - электрокультура? Что же это такое? Кратко говоря, наука, изучающая, как электрическое поле влияет на живые организмы. Теперь уже твердо установлено, что для них это поле имеет такое же значение, как, скажем, воздух, свет, тепло...
НЕМНОГО ИСТОРИИ
Электрокультура как наука, видимо, зародилась в 1776 году, когда французский аббат, позже академик, П. Берталон заметил, что растения близ громоотводов растут, развиваются куда лучше, чем на некотором отдалении от них. Он предположил: в этом виноваты электрические разряды, проходящие через громоотвод во время грозы.
Итальянец Ф. Гардини решил проверить догадку аббата. В 1793 году он натянул над фруктовыми деревьями в своем саду несколько рядов громоотводов (попросту проволоки) и принялся ожидать хорошего урожая. Три года над его садом бушевали грозы, однако урожай не только не повысился, а, наоборот, часть растений завяла.
Причину этого нашли только в 1836 году, когда знаменитый М. Фарадей доказал на себе, что если живой организм поместить в металлическую сетку (ее потом назвали клеткой Фарадея), то ему не надо бояться гроз. Ведь металлическая сетка не пропускает электричества, а силовые линии буквально обходят ее.
Только теперь стало ясно, что ряды проволочных громоотводов в саду Гардини создали над растениями некоторое подобие клетки Фарадея.
И чтобы окончательно убедиться в этом, французский ученый А. Грандо в 1848 году прикрыл одно растение такой клеткой, а второе оставил открытым. И что же? Первое отстало по развитию от второго.
Вывод напрашивался сам собой: электричество крайне необходимо для растений.
Но этот вывод еще надо было точно доказать. Такое доказательство провели лишь через 122 года после открытия Берталона. В 1898 году немецкий ученый С. Леместр и, спустя четыре года, его соотечественник О. Принсгейм прикрыли растение клеткой Фарадея, создав в ней искусственное электростатическое поле. И после целой серии опытов убедились, что оно вполне компенсирует нехватку природного электричества.
Больше того, если создать поле мощнее естественного, то рост растений даже ускоряется. Следовательно, электричество может существенно нам помочь в выращивании сельскохозяйственных культур.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ПЛАНЕТЫ
Еще древним было прекрасно известно, что натертый о шерсть янтарь притягивает кусочки материи и бумаги. Сейчас-то мы знаем, что вокруг него создается электрическое поле. Но интересно, что точно так же ведут себя в электрическом поле и другие предметы растительного происхождения - например, стебельки и семена. Если их положить за заземленный электрод 2, а на верхний, параллельный ему электрод 1 подать положительный потенциал, они, как по команде, поднимутся и замрут вдоль силовых линий (рис. 1).
| Рис. 2. Так эквипотенциальные поверхности огибают высокие здания и другие возвышенности.. |
 |
| Рис. 3. Колебания напряженности электрического поля Земли (кривая 1) и активности Солнца (кривая 2) за двадцать лет. Буквой W обозначено число Вольфа, характеризующее интенсивность деятельности Солнца. |
| Рис. 4. Изменение напряженности электрического поля атмосферы над ровной местностью в течение суток, выраженное в процентах к среднему значению. |
| Рис. 5. Взаимосвязь урожайности сельскохозяйственных культур в США (верхняя кривая) с колебаниями солнечной активности (нижняя кривая) за пятьдесят лет. По данным А. Чижевского. |
А как только мы уберем заряд, так наши стебельки и семена хаотически рассыплются: как видите, электрическое поле смогло победить даже силу земного притяжения.
Очевидно, нечто подобное происходит и в природе, только на сей раз роль «подопытных кроликов» играют настоящие растения - в вертикальном положении их поддерживает электрическое поле Земли, и с его помощью они растут, устремляются вверх.
Но мы начинали с опыта, и поэтому логично возникает вопрос: что же считать «верхним электродом» нашей планеты? Ответ в 1902 году дали англичанин С. Хевйсайд и американец А. Кеннели. Они предположили, что в атмосфере на высоте примерно 100 км находится какой-то слой положительно заряженных частиц.
Потом, когда эта гипотеза подтвердилась, его назвали ионосферой. Теперь совершенно точно установлено, что между нею и отрицательно заряженной Землей, как между пластинами гигантского сферического конденсатора, существует электрическое поле. Оно характеризуется напряженностью, потенциалом относительно Земли и эквипотенциальностью.
Первые две величины изменяются с высотой: напряженность снижается (у поверхности она составляет 130 В/м, а на 6 км падает до 10 В/м), потенциал же, наоборот, возрастает (в 500 м от поверхности он равен 50 кВ, а вблизи ионосферы достигает 212 кВ).
Что же касается третьей величины... Планету как бы охватывают эквипотенциальные оболочки, причем напряженность каждой из них относительно Земли строго постоянна. Эти свойства электрического поля планеты уже используют в технике.
Например, американец М. Хилл из университета Д. Гопкинса запатентовал недавно оригинальный вариант автопилота.
На крыльях и хвосте самолета устанавливаются датчики. Пока машина летит на определенной высоте, словно скользя по эквипотенциальной поверхности, они бездействуют. Но как только самолет немного опустится или поднимется, тем самым перейдя в другой эквипотенциальный слой, датчики мгновенно среагируют на изменение потенциала и выдадут управляющий сигнал на рули.
Интересно, что такой автопилот может вести машину и на малой высоте. Ей ничуть не грозит столкновение с каким либо препятствием - ведь эквипотенциальные оболочки плавно огибают даже малейшие возвышенности (рис. 2).
Правда, настройку аппаратуры придется все время корректировать: электрическое поле Земли только называется статическим, а на самом деле его потенциал постоянно меняется. Уже замечены 11-летние циклы его колебаний, совпадающие с периодами солнечной активности (рис. 3); есть изменения годичные и даже суточные (рис. 4), причем во второй половине дня напряженность поля Земли гораздо выше, чем утром.
Итак, жизнь растений зависит от электрического поля атмосферы, а его состояние, в свою очередь, неразрывно связано с деятельностью Солнца. И не случайно урожаи, собранные в период наибольшей активности нашего светила, превышают на 54% средние сборы и на 108% недороды (рис. 5).
ПОТОКИ АЭРОИОНОВ
Как удалось установить, заряды от ионосферы к поверхности переносят аэроионы - положительно и отрицательно заряженные атомы и молекулы газов.
Отрицательные поднимаются вместе с капельками воды к положительно заряженной ионосфере, образуя по пути разнообразные облака: обычные (на высоте 10 км), перламутровые (25-30 км) и таинственные серебристые (80- 90 км).
| Рис. 6. Изменение количества положительных и отрицательных аэроионов в 1 куб. см воздуха на протяжении года. |
| Рис. 7. Зависимость всхожести семян сахарной свеклы сорта Ялтушковская односеменная от часа обработки их электростатическим полем одной и той же напряженности. |
А положительные опускаются к отрицательно заряженной поверхности, где их первыми встречают растения. В одном кубическом сантиметре воздуха у самой земли обычно насчитывается до 750 положительных и 650 отрицательных аэроионов, причем эта диспропорция возрастает именно к лету, во время царствования флоры (рис. 6).
Любопытно, что в помещении положительных аэроионов очень мало - воздух, проходя через форточку, оставляет снаружи почти половину их, а большая часть остальных оседает на стенах и разных предметах. Восполнить дефицит нетрудно - стоит внести в помещение сильно заряженный отрицательный электрод, как к нему тут же через все щели потянутся положительные аэроионы.
Объяснение этому явлению нашли только после того, как А. Беккерель и В. Рентген создали искусственные аэроионизаторы, а, С. Аррениус использовал теорию электролитической диссоциации при описании воздушной среды. Электроны, оказывается, не стекают с заряженного электрода, как считали раньше, - около него концентрируются аэроионы противоположного знака, которые и нейтрализуют частично первоначальный заряд.
Тогда-то стала ясна и роль громоотвода - заряжаясь от земли отрицательно, он притягивал из атмосферы положительные аэроионы, благотворно влияющие на растения. Так громоотвод стал первым устройством для электрокультуры, хотя создавался он с совсем другой целью...
ЭЛЕКТРОКУЛЬТУРА СЕМЯН
Если уж и активизировать растения электрическим полем, то это надо делать в самой начальной стадии их развития. К такому выводу пришел профессор А. Чижевский, изучив все, что было написано у нас и за рубежом об электрокультуре. И в 1932 году в подмосковном селе Кузьминки под его руководством начались исследования влияния электрического поля на семена овощей.
Их проводили на установке, похожей на ту, что изображена на рисунке 1, только на электрод 1 для привлечения положительных аэроионов к семенам подавался отрицательный потенциал. А второй электрод поместили под столом с подопытными семенами.
Для усиления эффекта верхний электрод сделали в виде игольчатой «люстры» с торчащими во все стороны маленькими громоотводами. Опыты прошли успешно, и Чижевский мог с полным правом утверждать: если на семена огурцов от 5 до 20 мин воздействовать электричеством, их всхожесть возрастет сразу на 14-16% (см. таблицу 1).
Война приостановила работы, начатые А. Чижевским. И только через 20 лет их продолжили сотрудники Челябинского института механизации и электрификации сельского хозяйства, правда, сосредоточив внимание уже на злаковых культурах.
Они доказали абсолютную правильность выводов основоположника электрокультуры в нашей стране (см. таблицу 2).
Таблица 2
| Совхозы |
Площадь посева в га |
Урожай в ц/га |
Контроль в ц/га |
Повышение в ц/га |
Увеличение |
| Багарянский | 57 | 17,4 | 15,5 | 2,1 | 15 |
| Аргаяшский | 81 | 22,5 | 18,6 | 3,9 | 21 |
| Учхоз ЧИМЭСХ | 15,1 | 33,6 | 30 | 3,6 | 11 |
К 1975 году было сделано немало.
Например, для семянзерновых подобрали самые выгодные режимы и дозы предпосевной обработки, при этом весьма эффективным оказалось поле коронного (большой интенсивности) разряда - оно привлекало к растениям больше всего положительных аэроионов.
А потом настала очередь и других культур. В 1973-1975 годах во Всероссийском НИИ сахарной свеклы и сахара после обработки семян этой культуры добились не только высоких урожаев - выход сахара из корней увеличился на 10-11%)
А вот на Талды-Курганской опытной сельскохозяйственной станции облучили полем семена кукурузы.
И что же? Урожай зеленой массы возрос на 11-12%
Использовали электрокультуру и сотрудники Украинского НИИ овощеводства и бахчеводства. После трехлетних опытов им удалось на 14-17% поднять урожаи столовой моркови.
Но все-таки почему же семена, недолго побывав под напряжением, так заметно изменили свои свойства?
Попробуем разобраться в этом.
Как известно, в природе семена формируются летом, в период максимальной напряженности атмосферного поля, когда в воздухе больше всего положительных аэроионов.
Приближается осень, постепенно уменьшается и напряженность поля Земли. Затихает обмен веществ в клетках растений. Но вот заканчивается долгая зима, с каждым днем нарастает напряженность поля, становится теплее, светлее. И тогда-то семена ненадолго вносят в искусственное электрическое поле, словно наполняя их энергией, подгоняя клеточный биопотенциал до летнего уровня.
Теперь «подзаряженные» семена быстрее приспособятся к электрическому полю Земли и прорастать, конечно, станут активнее.
Но почему-то при весенней обработке напряженность искусственного поля из года в год оставляют одинаковой. А ведь это неправильно - напряженность естественного поля зависит от состояния солнечной активности. Значит, и обработку семян нужно проводить дифференцированно, строго учитывая деятельность Солнца.
Больше того, при сеансах электрооблучения немалое значение имеет даже время суток. А секрет этого прост: на постоянный режим облучения накладывается естественный режим изменения напряженности поля атмосферы.
И вот, наконец, весной обработанные семена высевают, и прорастают они уже под непосредственным влияниемэлектрического поля Земли.
ЭЛЕКТРОКУЛЬТУРА РАСТЕНИЙ
Семя проросло. День за днем растение вытягивает стебель к положительно заряженной ионосфере и зарывает корни поглубже в почву (отрицательный потенциал!). Не правда ли, очень похоже на магнитную стрелку, только расположенную вертикально, вдоль силовых линий поля Земли?
Но вот пришло лето, стебельки начинают расти еще интенсивнее - ведь все время повышается напряженность поля атмосферы, а положительных аэроионов в воздухе становится все больше.
И так будет продолжаться до тех пор, пока силы, создаваемые разностью потенциалов ионосфера - Земля, не уравновесятся тяжестью самого стебля и движущихся по нему питательных соков. И молекулы питательных веществ, превратившись в соках в ионы и повинуясь законам электролитической диссоциации, направятся в противоположные стороны: отрицательные - вверх, к листьям, а положительные - вниз. Это внутри растений.
А снаружи их? Как установил канадский профессор Л. Мурр, с верхушек растений к ионосфере струится поток отрицательных электронов, а навстречу ему, на листья, дождем сыплются положительные аэроионы. Поэтому травы и деревья можно смело считать потребителями атмосферных зарядов, которые они поглощают, нейтрализуют и в таком виде накапливают.
Что же касается другого полюса растений, его корневой системы, то выяснилось - на нее благотворно влияют отрицательные аэроионы.
Исследователи проложили между корнями обычного томата положительно заряженный стержень - электрод, вытягивающий отрицательные аэроионы из почвы. Урожай томатов возрос сразу на 52%.
Кроме того, оказалось, что почве с высоким содержанием органических веществ свойствен катионообменный характер, то есть в удобрениях накапливается большой отрицательный заряд. В этом, кстати сказать, видят одну из причин повышения урожаев при применении удобрений.
Мы уже знаем, какую роль играет влага в электрокультуре семян. А о том, что она значит для электрокультуры растений, достаточно красноречиво свидетельствуют данные американского ученого М. Франца: при облучении полем увлажненных ростков моркови ее урожайность повысилась на 125%.
Электрокультурой растений занимался и А. Чижевский - в теплицах совхоза «Марфино» под Москвой он подвесил над грядками с огурцами отрицательно заряженную «люстру» (рис. 8). Результаты не замедлили сказаться - опытные огурцы сорта Клинские при трех сборах в два раза превзошли по урожайности контрольные экземпляры.
Итак, основываясь на опытах с электрокультурой семян и растений, можно смело утверждать, что она дает отличную возможность резко повысить производительность и рентабельность сельского хозяйства. Электрокультура может и должна помочь «зеленой революции» в решении продовольственной проблемы.
ТМ 1978 г.
ЛЕОНИД ШАПОВАЛОВ, кандидат технических наук,
научный сотрудник Украинского научно-исследовательского
института механизации и электрификации сельского хозяйства г. Киев
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при электростимуляции жизнедеятельности растений. Способ включает внесение в почву, на глубину, удобную при дальнейших обработках, с определенным интервалом, в соответствующих пропорциях металлических частиц в виде порошка, стержней, пластин различной формы и конфигурации, выполненных из металлов различных типов и их сплавов, отличающихся своим отношением к водороду в электрохимическом ряду напряжений металлов, чередуя внесение металлических частиц одного типа металлов с внесением металлических частиц другого типа, учитывая состав почвы и тип растения. При этом значение возникающих токов будет находиться в пределах параметров электрического тока, оптимального для электростимуляции растений. Для увеличения токов электоростимуляции растений и ее эффективности, при соответствующих помещенных в почву металлах, перед поливом посевы растений посыпают пищевой содой 150-200 гр/м 2 или непосредственно поливают посевы водой с растворенной содой в пропорциях 25-30 гр/л воды. Изобретение позволяет эффективно использовать электростимуляцию на различные растения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунки к патенту РФ 2261588
Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к области развития сельского хозяйства, растениеводства и может быть использовано преимущественно при электростимуляции жизнедеятельности растений. Основывается оно на свойстве воды изменять свой водородный показатель при соприкосновении ее с металлами (Заявление на открытие № ОТ ОВ от 07.03.1997 г.) .
Уровень техники.
Применение данного способа основывается ва свойстве изменения водородного показателя воды при соприкосновении ее с металлами (Заявка на открытие № ОТ ОВ от 07.03.1997 г. под названием "Свойство изменения водородного показателя воды при соприкосновении ее с металлами") .
Известно, что слабый электрический ток, пропускаемый через почву, благотворно влияет на жизнедеятельность растений. При этом опытов по электризации почвы и влиянии данного фактора на развитие растений произведено очень много как в нашей стране, так и за рубежом (см. книгу А.М. Гордеева, В.Б. Шешнева "Электричество в жизни растений, М., Просвещение, 1988, - 176 с., стр.108-115). Установлено, что это воздействие изменяет передвижение различных видов почвенной влаги, способствует разложению ряда трудноусвояемых для растений веществ, провоцирует самые разнообразные химические реакции, в свою очередь, изменяющие реакцию почвенного раствора. Определены и параметры электрического тока, оптимальные для разнообразных почв: от 0.02 до 0.6 мА/см 2 для постоянного тока и от 0.25 до 0.50 мА/см 2 для переменного.
В настоящее время используют различные способы электризации почвы - с помощью создания кистевого электрического заряда в пахотном слое, создания в почве и в атмосфере высоковольтного маломощного непрерывного дугового разряда переменного тока . Для реализации данных способов используется электрическая энергия внешних источников электрической энергии. Однако для использования таких методов необходима принципиально новая технология возделывания сельскохозяйственных культур. Это весьма сложная и дорогостоящая задача, требующая использования источников питания, кроме того, возникает вопрос о том, как обрабатывать такое поле с навешенными над ним и уложенными в нем проводами.
Однако существуют способы электризации почвы, которые не используют внешние источники энергии, стремясь компенсировать изложенный недостаток.
Так, известен способ, предложенный французскими исследователями . Они запатентовали устройство, которое работает по типу электрической батареи. Только в качестве электролита используется почвенный раствор. Для этого в его почву поочередно помещают положительные и отрицательные электроды (в виде двух гребенок, зубья которых расположены друг между другом). Выводы от них замыкают накоротко, вызывая тем самым нагревание электролита. Между электролитами начинает проходить ток невысокой силы, которого вполне достаточно, как убеждают авторы, для того, чтобы стимулировать ускоренное прорастание растений и ускоренный их рост в дальнейшем.
Данный способ не использует внешний источник электрической энергии, его можно применять как на больших посевных площадях, полях, так и для электростимуляции отдельных растений.
Однако для реализации данного способа необходимо иметь определенный почвенный раствор, необходимы электроды, которые предлагается помещать в строго определенном положении - в виде двух гребенок, а так же соединять. Ток возникает не между электродами, а между электролитами, то есть определенными участками почвенного раствора. Авторы не сообщают о том, как можно регулировать данный ток, его величину.
Другой способ электростимуляции был предложен сотрудниками Московской сельскохозяйственной академии им. Тимирязева . Он состоит в том, что в пределах пахотного слоя располагаются полосы, в одних из которых преобладают элементы минерального питания в виде анионов, в других - катионов. Создаваемая при этом разность потенциалов стимулирует рост и развитие растений, повышает их продуктивность.
Данный способ не использует внешние источники электрической энергии, он также может применяться как для больших посевных площадей, так и для небольших земельных участков.
Однако данный метод испытан в лабораторных условиях, в небольших сосудах, с использованием дорогостоящих химических веществ . Для его реализации необходимо использовать определенное питание пахотного слоя почвы с преобладанием элементов минерального питания в виде анионов или катионов. Данный способ сложно внедрить для широкого применения, так как для его реализации необходимы дорогостоящие удобрения, которые необходимо регулярно в определенном порядке вносить в почву. Авторы данного способа также не сообщают о возможности регулирования тока электростимуляции.
Следует отметить способ электризации почвы без внешнего источника тока, который является современной модификацией способа, предложенного Е. Пилсудским. Он для создания электролизуемых агрономических полей предложил использовать электромагнитное поле Земли, а для этого укладывать на небольшой глубине, такой, чтобы не мешать проведению обычных агрономических работ, вдоль грядок, между ними, через определенный интервал стальной провод. При этом на таких электродах наводится небольшая ЭДС, величиной 25-35 мВ .
Данный способ так же не использует внешние источники питания, для его применения нет необходимости соблюдать определенное питание пахотного слоя, использует он простые компоненты для реализации - стальной провод.
Однако предложенный способ электростимуляции не позволяет получать токи различных значений. Данный способ зависит от электромагнитного поля Земли: стальной провод необходимо укладывать строго вдоль грядок, ориентируя его согласно расположению магнитного поля Земли. Предложенный способ сложно применять для электростимуляции жизнедеятельности отдельно растущих растений, комнатных растений, а так же растений, находящихся в теплицах, на небольших участках.
Сущность изобретения.
Целью настоящего изобретения является получение способа электростимуляции жизнедеятельности растений, простого в своей реализации, недорогого, обладающего отсутствием указанных недостатков рассмотренных способов электростимуляции для более эффективного использования электростимуляции жизнедеятельности растений как для различных сельскохозяйственных культур, так и для отдельных растений, для более широкого применения электростимуляции как в сельском хозяйстве, так и в быту, на частных участках, в теплицах, для электростимуляции отдельных комнатных растений.
Поставленная цель достигается тем, что в почву посева сельскохозяйственных культур на небольшую глубину, такую, которая удобна при дальнейшей обработке и снятии урожая данной сельскохозяйственной культуры, помещаются в различном порядке небольшие частицы металлов, небольшие металлические пластины различной формы и конфигурации, сделанные из металлов различных типов. При этом тип металла определяется по его расположению в электрохимическом ряду напряжений металлов. Ток электростимуляции жизнедеятельности растений можно менять, изменяя вносимые типы металлов. Можно менять и заряд самой почвы, делая ее положительно электрически заряженной (в ней будет больше положительно заряженных ионов) или отрицательно электрически заряженной (в ней будет больше отрицательно заряженных ионов), если вносить в почву посева сельскохозяйственных культур металлические частицы одного типа металлов.
Так, если вносить в почву металлические частицы металлов, находящихся в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода (так как натрий, кальций очень активные металлы и в свободном состоянии присутствуют в основном в виде соединений, то в этом случае предлагается вносить такие металлы как алюминий, магний, цинк, железо и их сплавы, а металлы натрий, кальций в виде соединений), то в этом случае, можно получать почвенный состав положительно электрически заряженным относительно вносимых в почву металлов. Между внесенными металлами и почвенным влажным раствором будут течь токи в различных направлениях, которые будут электрически стимулировать жизнедеятельность растений. Металлические частицы зарядятся при этом отрицательно, а почвенный раствор положительно. Максимальная величина тока электростимуляции растений будет зависеть от состава почвы, влажности, температуры и от местонахождения металла в электрохимическом ряду напряжений металлов. Чем левее данный металл находится относительно водорода, тем ток электростимуляции будет больше (магний, соединения магния, натрия, кальция, алюминий, цинк). У железа, свинца он будет минимальным (однако свинец вносить в почву не рекомендуется). В чистой воде значение тока при температуре 20°С между данными металлами и водой равно 0.011-0.033 мА, напряжение: 0.32-0.6 В .
Если вносить в почву металлические частицы металлов, находящихся в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода (медь, серебро, золото, платина и их сплавы), то тогда в этом случае можно получать почвенный состав отрицательно электрически заряженным относительно вносимых в почву металлов. Между внесенными металлами и почвенным влажным раствором так же будут течь токи в различных направлениях, электрически стимулируя жизнедеятельность растений. Металлические частицы зарядятся при этом положительно, а почвенный раствор отрицательно. Максимальная величина тока будет определяться составом почвы, ее влажностью, температурой и местонахождением металлов в электрохимическом ряду напряжений металлов. Чем правее данный металл будет находится относительно водорода, тем ток электростимуляции будет больше (золото, платина). В чистой воде значение тока при температуре 20°С между данными металлами и водой лежит в пределах 0.0007-0.003 мА, напряжение: 0.04-0.05 В .
При внесении в почву металлов различных типов по отношению к водороду в электрохимическом ряду напряжений металлов, а именно при их расположении до и после водорода, возникающие токи будут существенно больше, чем при нахождении металлов одного типа. В этом случай металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений металлов правее водорода (медь, серебро, золото, платина и их сплавы), зарядятся положительно, а металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений металлов левее водорода (магний, цинк, алюминий, железо...), зарядятся отрицательно. Максимальная величина тока будет определяться составом почвы, влажностью, ее температурой и разницей нахождения металлов в электрохимическом ряду напряжений металлов. Чем правее и левее данные металлы будут находится относительно водорода, тем ток электростимуляции будет больше (золото-магний, платина-цинк).
В чистой воде значение тока, напряжения при температуре 40°С между данными металлами равно:
пара золото-алюминий: ток - 0.020 мА,
напряжение - 0.36 В,
пара серебро-алюминий: ток - 0.017 мА,
напряжение - 0.30 В,
пара медь-алюминий: ток - 0.006 мА,
напряжение - 0.20 В.
(Золото, серебро, медь при измерениях заряжаются положительно, алюминий - отрицательно. Измерения проводились с помощью универсального прибора ЭК 4304. Это установившиеся значения) .
Для практического использования предлагается вносить в почвенный раствор такие металлы как медь, серебро, алюминий, магний, цинк, железо и их сплавы. Возникающие токи между медью и алюминием, медью и цинком будут создавать эффект электростимуляции растений. При этом значение возникающих токов будет находится в пределах параметров электрического тока, оптимального для электростимуляции растений .
Как уже говорилось, такие металлы как натрий, кальций в свободном состоянии присутствуют в основном в виде соединений. Магний входит в состав такого соединения как карналлит - KCl·MgCl 2 ·6H 2 O. Данное соединение используется не только для получения свободного магния, но и так же в качестве удобрения, поставляющего растениям магний и калий. Магний нужен растениям потому, что он содержится в хлорофилла, входит в состав соединений, принимающих участие в процессах фотосинтеза .
Подбирая пары вносимых металлов, можно подобрать оптимальные для данного растения токи электростимуляции. При выборе вносимых металлов необходимо учитывать состояние почвы, ее влажность, тип растения, способ его питания, важность для него тех или иных микроэлементов. Создаваемые при этом в почве микротоки будут различных направлений, различной величины.
В качестве одного из способов увеличения токов электростимуляции растений при соответствующих помещенных в почву металлах предлагается перед поливом посыпать посевы сельскохозяйственных культур пищевой содой NaHCO 3 (150-200 грамм на метр квадратный) или непосредственно поливать сельскохозяйственные посевы водой с растворенной содой в пропорциях 25-30 грамм на 1 литр воды. Внесение соды в почву позволит увеличить токи электростимуляции растений, так как исходя из экспериментальных данных токи между металлами, находящимися в чистой воде, увеличиваются при растворении в воде соды. Раствор соды имеет щелочную среду, в ней больше отрицательно заряженных ионов, а поэтому ток в такой среде увеличится. При этом, распадаясь на составные части под действием электрического тока, она сама будет использоваться в качестве питательного вещества, необходимого для усвоения растением.
Сода является полезным веществом для растений, так как содержит ионы натрия, которые необходимы растению - они принимают активное участие в энергетическом натрий-калиевом обмене клеток растений. Согласно гипотезе П.Митчела, являющейся на сегодняшний день фундаментом всей биоэнергетики, энергия пищи сначала преобразуется в электрическую энергию, которая затем уже затрачивается на производство АТФ. Ионы натрия, согласно последним исследованиям, совместно с ионами калия и ионами водорода как раз и участвуют в таком преобразовании.
Выделяющийся при разложении соды углекислый газ также может быть усвоен растением, так как является тем продуктом, который используют для питания растения. Для растений углекислый газ служит источником углерода и обогащение им воздуха в парниках и теплицах приводит к повышению урожая .
Ионы натрия оказывают большую роль в натрий-калиевом обмене клеток. Они играют важную роль в энергетическом снабжении клеток растений питательными веществами.
Так, к примеру, известен определенный класс "молекулярных машин" - белков-переносчиков. Эти белки не имеют электрического заряда. Однако, присоединяя ионы натрия и какую-либо молекулу, например молекулу сахара, данные белки приобретают положительный заряд и, таким образом, втягиваются в электрическое поле поверхности мембраны, где они отделяют сахар и натрий. Сахар таким способом попадает внутрь клетки, а лишний натрий откачивается наружу натриевым насосом. Таким образом, благодаря положительному заряду иона натрия белок-переносчик заряжается положительно, тем самым попадая под притяжение электрического поля мембраны клетки. Обладая зарядом, он может втянуться электрическим полем мембраны клетки и таким образом, присоединяя питательные молекулы, например молекулы сахара, доставлять эти питательные молекулы внутрь клеток. "Можно сказать, что белок-переносчик играет роль кареты, молекула сахара - седока, а натрий - роль лошадки. Хотя сам он не вызывает движения, а его втягивает в клетку электрическое поле" .
Известно, что калий-натриевый градиент, создаваемый по разные стороны мембраны клетки, является своего рода генератором протонного потенциала. Он продливает работоспособность клетки в условиях, когда исчерпаны энергетические ресурсы клетки.
В. Скулачев в своей заметке "Зачем клетка обменивает натрий на калий?" подчеркивает важность элемента натрия в процессе жизнедеятельности клеток растений: "Калий-натриевый градиент должен продлить работоспособность клепки в условиях, когда исчерпаны энергетические ресурсы. Подтверждением такого факта может служить опыт с солелюбивыми бактериями, которые транспортируют очень большие количества ионов калия и натрия, чтобы снизить калий-натриевый градиент. Такие бактерии быстро останавливались в темноте в бескислородных условиях, если в среде был KCl, и все еще двигались спустя 9 часов, если KCl был заменен на NaCl. Физический смысл данного эксперимента состоит в том, что присутствие калий-натриевого градиента позволило поддерживать протонный потенциал клеток данной бактерии и тем самым обеспечивать их движение при отсутствии света, т.е. когда отсутствовали другие источники энергии реакции фотосинтеза."
Согласно опытным данным, ток между металлами, расположенными в воде, и между металлами и водой увеличивается, если в воде растворить небольшое количество пищевой соды.
Так, в системе типа металл-вода ток, напряжение при температуре 20°С равны:
Между медью и водой: ток = 0.0007 мА;
напряжение = 40 мВ;.
(медь заряжена положительно, вода - отрицательно);
Между алюминием и водой:
ток = 0.012 мА;
напряжение =323 мВ.
(алюминий заряжен отрицательно, вода - положительно).
В системе типа металл-раствор соды (использовалось 30 грамм пищевой соды на 250 миллилитров кипяченной воды) напряжение, ток при температуре 20°С равны:
Между медью и раствором соды:
ток = 0.024 мА;
напряжение =16 мВ.
(медь заряжена положительно, раствор соды - отрицательно);
Между алюминием и раствором соды:
ток = 0.030 мА;
напряжение = 240 мВ.
(алюминий заряжен отрицательно, раствор соды-положительно).
Как видно из приведенных данных, ток между металлом и раствором соды увеличивается, становится больше, чем между металлом и водой. Для меди он увеличивается с 0.0007 до 0.024 мА, а для алюминии он увеличился с 0.012 до 0.030 мА, напряжение же в данных примерах, наоборот, уменьшается: для меди с 40 до 16 мВ, а для алюминия с 323 до 240 мВ.
В системе типа металл1-вода-металл2 ток, напряжение при температуре 20°С равны:
Между медью и цинком:
ток = 0.075 мА;
напряжение =755 мВ.
Между медью и алюминием:
ток = 0.024 мА;
напряжение = 370 мВ.
(медь имеет положительный заряд, алюминий - отрицательный).
В системе типа металл1-водный раствор соды - металл2, где в качестве раствора соды используется раствор, получаемый растворением 30 грамм пищевой соды в 250 миллилитрах кипяченной воды, ток, напряжение при температуре 20°С равны:
Между медью и цинком:
ток = 0.080 мА;
напряжение =160 мВ.
(медь имеет положительный заряд, цинк - отрицательный);
между медью и алюминием:
ток =0.120 мА;
напряжение = 271 мВ.
(медь имеет положительный заряд, алюминий-отрицательный).
Измерения напряжения, тока проводились с использованием одновременно измерительных приборов М-838 и Ц 4354-М1. Как видно из приведенных данных, ток в растворе соды между металлами становился больше, чем при их помещении в чистую воду. Для меди и цинка ток увеличился с 0.075 до 0.080 мА, для меди и алюминия он увеличился с 0.024 до 0.120 мА. Хотя напряжение в данных случаях уменьшилось для меди и цинка с 755 до 160 мВ, для меди и алюминия с 370 до 271 мВ.
Что же касается электрических свойств почв , то известно, что электропроводность их, способность проводить ток, зависит от целого комплекса факторов: влажности, плотности, температуры, химико-минералогического и механического состава, структуры и совокупности свойств почвенного раствора. При этом, если плотность почв различных типов меняется в 2-3 раза, теплопроводность - в 5-10, скорость распространения в них звуковых волн - в 10-12 раз, то электропроводность - даже для одной и той же почвы в зависимости от ее сиюминутного состояния - может изменяться в миллионы раз. Дело в том, что в ней, как в сложнейшем физико-химическом соединении, одновременно находятся элементы, обладающие резко несовпадающими электропроводящими свойствами. Плюс к тому огромную роль играет биологическая деятельность в почве сотен видов организмов, начиная от микробов и кончая целой гаммой растительных организмов.
Отличие данного способа от рассмотренного прототипа состоит в том, что получаемые токи электростимуляции можно для различных сортов растений подбирать соответствующим выбором вносимых металлов, а так же составом почвы, выбирая, таким образом, оптимальной величины токи электростимуляции.
Данный способ можно использовать для участков земляных угодий различной величины. Данный способ можно применять как для единичных растений (комнатные растения), так и для посевных площадей. Его можно применять в теплицах, на дачных участках. Он удобен для применения в космических оранжереях, применяемых на орбитальных станциях, так как не нуждается в подводе энергии от внешнего источника тока и не зависит от ЭДС, наводимой Землей. Он прост для реализации, так как не нуждается в особом питании почвы, использовании каких-либо сложных компонентов, удобрений, специальных электродов.
В случае применения данного способа для посевных площадей количество вносимых металлических пластин расчитывается от желаемого эффекта электростимуляции растений, от типа растения, от состава почвы.
Для применения на посевных площадях предлагается вносить 150-200 грамм медьсодержащих пластин и 400 грамм металлических пластин, содержащих сплавы цинка, алюминия, магния, железа, соединения натрия, кальция на 1 метр квадратный. Вносить в процентном состоянии металлов, находящихся в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода необходимо больше, так как они начнут окисляться при соприкосновении с почвенным раствором и от действия эффекта взаимодействия с металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода. С течением времени (при измерении времени процесса окисления данного типа металлов, находящихся до водорода, для данного состояния почвы) необходимо пополнять почвенный раствор такими металлами.
Использование предлагаемого способа электростимуляции растений обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
Возможность получения различных токов и потенциалов электрического поля для электрической стимуляции жизнедеятельности растений без подведения электрической энергии от внешних источников, посредством использования различных металлов, вносимых в почву, при различном составе почвы;
Внесение металлических частиц, пластин в почву можно совмещать с другими процессами, связанными с обработкой почвы. При этом помещать металлические частицы, пластины можно без определенной направленности;
Возможность воздействия слабыми электрическими токами, без использования электрической энергии от внешнего источника, в течение длительного времени;
Получение токов электростимуляции растений различного направления, без подвода электрической энергии от внешнего источника, в зависимости от положения металлов;
Эффект электростимуляции не зависит от формы используемых металлических частиц. В почву можно помещать металлические частицы различной формы: круглой, квадратной, продолговатой. Данные металлы можно вносить в соответствующих пропорциях в виде порошка, стержней, пластин. Для посевных площадей предлагается помещать в землю на небольшую глубину, с определенным интервалом, на расстоянии 10-30 см от поверхности пахотного слоя продолговатые металлические пластины шириной 2 см, толщиной 3 мм и длиной 40-50 см, чередуя внесение металлических пластин одного типа металлов с внесением металлических пластин другого типа металлов. Намного упрощается задача внесения металлов на посевных площадях, если их помешать в почву в виде порошка, который (этот процесс можно совместить со вспашкой почвы) перемешивается с землей. Возникающие токи между частицами порошка, состоящего из металлов различных типов, будут создавать эффект электростимуляции. В данном случае возникающие токи будут без определенной направленности. При этом вносить в виде порошка можно только металлы, у которых скорость процесса окисления небольшая, то есть металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода (соединения меди, серебра). Металлы же, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода, необходимо вносить в виде крупных частиц, пластин, так как данные металлы при соприкосновении с почвенным раствором и от эффекта взаимодействия с металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода, начнут окисляться, а следовательно, и по массе, и по размерам данные частицы металлов должны быть больше;
Независимость данного способа от электромагнитного поля Земли позволяет использовать данный способ как на небольших земельных участках для воздействия на отдельные растения, для электростимуляции жизнедеятельности комнатных растений, при электростимуляции растений в теплицах, на дачных участках, так и на больших посевных площадях. Данный способ удобен для применения в оранжереях, используемых на орбитальных станциях, так как не нуждается в использовании внешнего источника электрической энергии и не зависит от ЭДС, наводимой Землей;
Данный способ прост для реализации, так как не нуждается в особом питании почвы, использовании каких-либо сложных компонентов, удобрений, специальных электродов.
Применение данного способа позволит повысить урожайность сельскохозяйственных культур, морозо- и засухоустойчивость растений, сократить применение химических удобрений, ядохимикатов, использовать обычные, не генетически измененные сельскохозяйственные посевные материалы.
Данный способ позволит исключить внесение химических удобрений, различных ядохимикатов, так как возникающие токи позволят разлагать ряд трудноусвояемых для растений веществ, а следовательно, позволят растению легче усваивать эти вещества.
При этом подбирать токи для определенных растений необходимо опытным путем, так как электропроводность даже для одной и той же почвы в зависимости от ее сиюминутного состояния может изменяться в миллионы раз (3, стр.71), а так же с учетом особенностей питания данного растения и большей важности для него тех или иных микро- и макроэлементов .
Влияние электростимуляции жизнедеятельности растений было подтверждено многими исследователями как в нашей стране, так и за рубежом.
Имеются исследования , свидетельствующие, что искусственное повышение отрицательного заряда корня усиливает поступление в него катионов из почвенного раствора.
Известно, что "наземную часть травы, кустарников и деревьев можно считать потребителями атмосферных зарядов. Что же касается другого полюса растений - его корневой системы, то на нее благотворно влияют отрицательные аэроионы. Для доказательства исследователи между корнями томата положили положительно заряженный стержень - электрод, "вытягивающий" отрицательные аэроионы из почвы Урожай томатов увеличился сразу в 1.5 раза. Кроме того, оказалось, что в почве с высоким содержанием органических веществ больше накапливается отрицательных зарядов. В этом также видят одну из причин роста урожаев.
Существенным стимулирующим действием обладают слабые постоянные токи, когда их непосредственно пропускают через растения, в зону корней которых помещен отрицательный электрод. Линейный рост стеблей при этом увеличивается на 5-30%. Такой способ очень эффективен с точки зрения энергозатрат, безопасности и экологии Ведь мощные поля могут отрицательно влиять на микрофлору почвы. К сожалению, эффективность слабых полей исследована совершенно недостаточно" .
Создаваемые токи электростимуляции позволят повысить морозо- и засухоустойчивость растений .
Как сказано в источнике , "Совсем недавно стало известно: электричество, подаваемое непосредственно в корнеобитаемую зону растений, способно облегчить их участь при засухе за счет пока не выясненного физиологического эффекта. В 1983 г. в США. Польсон и К. Верви опубликовали статью, посвященную транспорту воды у растений при стрессе. Тут же они описали опыт, когда к фасоли, подвергавшейся воздушной засухе, прикладывали градиент электрических потенциалов в 1 В/см. При этом, если положительный полюс находился на растении, а отрицательный на почве, то растения завядали, причем сильнее, чем в контроле. Если полярность была обратной, завядания не наблюдалось. Кроме того, растения, находившиеся в состоянии покоя, выходили из него быстрее, если их потенциал был отрицательным, а потенциал почвы положительным. При обратной полярности растения из покоя вообще не выходили, так как погибали от обезвоживания, ведь растения фасоли находились в условиях воздушной засухи.
Примерно в те же годы в Смоленском филиале ТСХА, в лаборатории, занимавшейся вопросами эффективности электростимуляции, обратили внимание, что при воздействии током растения лучше произрастают при дефиците влаги, но специальные опыты тогда не были поставлены, решались другие задачи.
В 1986 г. подобный эффект электростимуляции при низкой почвенной влажности обнаружили в Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева . При этом они использовали внешний источник питания постоянного тока.
В несколько иной модификации благодаря другому приему создания разностями электрических потенциалов в питательном субстрате (без внешнего источника тока) опыт был проведен в Смоленском филиале Московской сельскохозяйственной академии им. Тимирязева . Результат оказался поистине удивительным. Горох выращивали при оптимальном увлажнении (70% от полной влагоемкости) и экстремальном (35% от полной влагоемкости). Причем этот прием был гораздо эффективнее воздействия внешнего источника тока в аналогичных условиях. Что же выяснилось?
При вдвое меньшей влажности растения гороха долго не всходили и на 14-е сутки имели высоту лишь 8 см. Выглядели они весьма угнетенными. Когда же в таких экстремальных условиях растения находились под влиянием небольшой разности электрохимических потенциалов, наблюдалась совершенно иная картина. И всхожесть, и темпы роста, и общий вид их несмотря на дефицит влаги, по существу, не отличались от контрольных, произраставших при оптимальной влажности, на 14-е сутки они имели высоту 24.6 см, что лишь на 0.5 см ниже, чем контрольные.
Далее в источнике говорится: "Естественно, напрашивается вопрос - в чем же кроется такой запас выносливости растений, какова здесь роль электричества? Ответа пока нет, есть только первые предположения. Отгадку "пристрастия" растений к электричеству помогут найти дальнейшие опыты.
Но данный факт имеет место, и его непременно надо использовать в практических целях. Ведь пока на орошение посевов затрачивают колоссальные количества воды и энергии для ее подачи на поля. А оказывается можно обойтись гораздо более экономичным способом. Это тоже не просто, но тем не менее, думается, недалеко то время, когда электричество поможет проводить орошение сельскохозяйственных культур без полива."
Эффект электростимуляции растений проверялся не только в нашей стране, но и во многих других странах. Так, в "одной канадской обзорной статье, опубликованной в 1960-е годы. отмечалось, что в конце минувшего столетия в условиях Арктики при электростимуляции ячменя наблюдали ускорение его роста на 37%. Картофель, морковь, сельдерей давали урожай на 30-70% выше обычного. Электростимуляция зерновых в полевых условиях подняла урожай на 45-55%, малины - на 95%". "Опыты повторяли в различных климатических зонах от Финляндии до юга Франции. При обильном увлажнении и хорошем удобрении урожайность моркови вырастала на 125%, гороха - на 75%, сахаристость свеклы увеличивалась на 15% ".
Видный советский биолог, почетный член АН СССР И.В. Мичурин пропускал ток определенной силы через почву, в которой выращивал сеянцы. И убедился: это ускоряло их рост и улучшало качество посадочного материала. Подытоживая свою работу, он писал "Солидную помощь при выращивании новых сортов яблонь дает введение в почву жидкого удобрения из птичьего помета в смеси с азотистыми и другими минеральными удобрениями, как, например, чилийская селитра и томасшлак. В особенности такое удобрение дает поразительные результаты, если подвергнуть гряды с растениями электризации, но при условии, чтобы напряжение тока не превышало бы двух вольт. Более высокого напряжения токи, по моим наблюдениям, скорее приносят вред в этом деле, чем пользу". И далее: "Особенно сильное действие к роскошному развитию молодых сеянцев винограда производит электризация гряд."
Многое сделал по совершенствованию способов электризации почвы и выяснению их результативности Г.М. Рамек, о чем он рассказал в книге "Влияние электричества на почву", вышедшей в Киеве в 1911 г. .
В другом случае описывается применение способа электризации, когда между электродами имелась разность потенциалов 23-35 мВ, и между ними через влажную почву возникала электрическая цепь, по которой тек постоянный ток плотностью от 4 до 6 мкА/см 2 анода. Делая выводы авторы работы сообщают: "Проходя через почвенный раствор как через электролит, этот ток поддерживает в плодородном слое процессы электрофореза и электролиза, благодаря чему необходимые растениям химические вещества почвы переходят из трудноусвояемых в легкоусвояемые формы. Кроме того, под воздействием электрического тока все растительные остатки, семена сорняков, отмершие животные организмы быстрее гумифицируются, что ведет к росту плодородия почвы ".
В данном варианте электризации почвы (использовался метод Е. Пилсудского) была получена весьма высокая прибавка урожая зерна - до 7 ц/га .
Определенный шаг в определении результата прямого действия электричества на корневую систему, а через нее и на все растение, на физико-химические изменения в почве сделали ленинградские ученые (3, стр.109). Они пропускали через питательный раствор, в который были помещены проростки кукурузы, небольшой постоянный электрический ток с помощью инертных в химическом отношении платиновых электродов величиной 5-7 мкА/см 2 .
В ходе своего эксперимента они получили следующие выводы: "Пропускание слабого электрического тока через питательный раствор, в который погружена корневая система проростков кукурузы, оказывает стимулирующее действие на поглощение растениями ионов калия и нитратного азота из питательного раствора."
При проведении подобного эксперимента с огурцами, через корневую систему которых, погруженных в питательный раствор, так же пропускали ток 5-7 мкА/см 2 , был так же получен вывод о том, что работа корневой системы при электростимуляции улучшалась.
В Армянском НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства применяли электричество для стимуляции растений табака. Изучали широкий спектр плотностей тока, пропускаемого в поперечном сечении корнеобитаемого слоя. У переменного тока он был 0.1; 0.5; 1.0, 1.6; 2.0; 2.5; 3.2 и 4.0 А/м 2 ; у постоянного - 0.005; 0.01; 0.03; 0.05; 0.075; 0.1; 0.125 и 0.15 А/м 2 . В качестве питательного субстрата использовали смесь, состоящую на 50% из чернозема, на 25% из перегноя и на 25% из песка. Наиболее оптимальными оказались плотности тока 2.5 А/м 2 для переменного и 0.1 А/м 2 для постоянного при непрерывной подаче электричества в течение полутора месяцев.
Электризации подвергались и томаты. Экспериментаторы создавали в их корнеобитаемой зоне постоянное электрическое поле. Растения развивались намного быстрее контрольных, особенно в фазу бутонизации. У них была больше площадь листовой поверхности, повышена активность фермента пероксидазы, усиливалось дыхание. В результате прибавка урожая составила 52%, и произошло это в основном за счет увеличения размеров плодов и их количества на одном растении.
Подобные эксперименты, как уже говорилось, проводил и И.В. Мичурин. Он подметил, что постоянный ток, пропускаемый через почву, благотворно влияет и на плодовые деревья. В этом случае они быстрее проходят "детский" (ученью говорят "ювенильный") этап развития, повышается их холодостойкость и устойчивость к другим неблагоприятным факторам среды, в итоге увеличивается урожайность. Когда через почву, на которой росли молодые хвойные и лиственные деревца, непрерывно, в течение светлого периода суток пропускали постоянный ток, в их жизни происходил целый ряд примечательных явлений. В июне-июле опытные деревья отличались более интенсивным фотосинтезом, что явилось результатом стимулирования электричеством роста биологической активности почвы, повышения скорости движения почвенных ионов, лучшего поглощения их корневыми системами растений. Более того, ток, протекающий в почве, создавал большую разность потенциалов между растениями и атмосферой. А это, как уже говорилось, фактор сам по себе благоприятный для деревьев, особенно молодых.
В соответствующем опыте, проведенном под пленочным укрытием, при непрерывном пропускании постоянного тока фитомасса однолетних сеянцев сосны и лиственницы увеличилась на 40-42%. "Если бы такой темп прироста сохранить в течение нескольких лет, то нетрудно представить, какой огромной выгодой обернулось бы это для лесозаготовителей," - такой вывод делают авторы книги .
Что же касается вопроса о причинах, благодаря которым повышается морозо- и засухоустойчивость растений, то по этому поводу можно привести следующие данные. Известно, что наиболее "морозоустойчивые растения откладывают в запас жиры, у других накапливаются в больших количествах сахара" . Из приведенного факта можно сделать вывод о том, что электростимуляция растений способствует накоплению жиров, сахара в растениях, благодаря чему и повышается их морозоустойчивость. Накопление же данных веществ зависит от обмена веществ, от скорости его протекания в самом растении. Таким образом, эффект электростимуляции жизнедеятельности растений способствовал увеличению обмена веществ в растении, а следовательно, накоплению в растении жиров и сахара, тем самым повышая их морозоустойчивость.
Что же касается засухоустойчивости растений, то известно, что для повышения засухоустойчивости растений на сегодняшний день используют метод предпосевного закаливания растений (Метод заключается в однократном намачивании семян в воде, после чего их выдерживают в течение двух суток, а затем подсушивают на воздухе до воздушно-сухого состояния) . Для семян пшеницы дается 45% воды от их массы, для подсолнечника - 60% и т. д.). Прошедшие процесс закаливания семена не теряют своей всхожести, и из них вырастают более засухоустойчивые растения. Закаленные растения отличаются повышенной вязкостью и оводненностью цитоплазмы, имеют более интенсивный обмен веществ (дыхание, фотосинтез, активность ферментов), сохраняют на более высоком уровне синтетические реакции, отличаются повышенным содержанием рибонуклеиновой кислоты, быстрее восстанавливают нормальный ход физиологических процессов после засухи. Они имеют меньший водный дефицит и большее содержание воды во время засухи. Клетки их мельче, но площадь листа больше, чем у незакаленных растений. Закаленные растения в условиях засухи приносят больший урожай. У многих закаленных растений наблюдается стимуляционный эффект, то есть даже при отсутствии засухи их рост и продуктивность выше.
Подобное наблюдение позволяет сделать вывод о том, что в процессе электростимуляции растений данное растение приобретает свойства такие, какие приобретает растение, прошедшее метод предпосевного закаливания. В результате данное растение отличается повышенной вязкостью и оводненностью цитоплазмы, имеет более интенсивный обмен веществ (дыхание, фотосинтез, активность ферментов), сохраняет на более высоком уровне синтетические реакции, отличается повышенным содержанием рибонуклеиновой кислоты, быстрым восстановлением нормального хода физиологических процессов после засухи.
Подтверждением такого факта могут послужить данные о том, что площадь листьев растений, находящихся под воздействием электростимуляции, как показали эксперименты, так же больше площади листьев растений контрольных образцов.
Перечень фигур, чертежей и иных материалов.
На фиг.1 схематически изображены результаты эксперимента, проведенного с комнатным растением типа "Узамбарская фиалка" в течение 7 месяцев с апреля по октябрь 1997 г. При этом под пунктом "А" изображен вид опытного (2) и контрольного (1) образцов до эксперимента. Вид данных растений практически не отличался. Под пунктом "Б" изображен вид опытного (2) и контрольного растения (1) через семь месяцев после того, как в почву опытного растения были помещены частицы металлов: стружки меди и алюминиевой фольги. Как видно из приведенных наблюдений, вид опытного растения изменился. Вид же контрольного растения практически остался без изменений.
На фиг.2 схематически изображены виды, различные типы вносимых в почву металлических частиц, пластин, используемых автором при проведении экспериментов по электростимуляции растений. При этом под пунктом "А" изображен тип вносимых металлов в виде пластин: 20 см длиной, 1 см шириной, 0.5 мм толщиной. Под пунктом Б" изображен тип вносимых металлов в виде пластин 3×2 см, 3×4 см. Под пунктом "В" изображен тип вносимых металлов в виде "звездочек" 2×3 см, 2×2 см, толщиной 0.25 мм. Под пунктом "Г" изображен тип вносимых металлов в форме кружков диаметром 2 см, толщиной 0.25 мм. Под пунктом "Д" изображен тип вносимых металлов в виде порошка.
Для практического использования типы вносимых в почву металлических пластин, частиц могут быть самой различной конфигурации и размеров.
На фиг.3 изображен вид саженца лимона и вид его листового покрытия (его возраст составлял к моменту подведения итогов эксперимента 2 года). В почву данного саженца примерно через 9 месяцев после его посадки помещались металлические частицы: медные пластины формы "звездочек" (форма "В", фиг.2) и алюминиевые пластины типа "А", "Б" (фиг.2). После этого через 11 месяцев после его посадки, иногда через 14 месяцев после его посадки (то есть незадолго перед зарисовкой данного лимона, за месяц до подведения итогов эксперимента), регулярно в почву лимона при поливе добавлялась сода пищевая (30 грамм соды на 1 литр воды).
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
Данный способ электростимуляции растений был проверен на практике - использовался для электростимуляции комнатного растения "Узамбарская фиалка".
Так, имелись два растения, две "Узамбарские фиалки" одного типа, которые росли в одних условиях на подоконнике в комнате. Затем в одно из них, в почву одного из них, были помещены небольшие частицы металлов - стружки меди и алюминиевой фольги. Через полгода после этого, а именно через семь месяцев (эксперимент проводился с апреля по октябрь 1997 г.). различие в развитии этих растений, комнатных цветов, стало заметно. Если у контрольного образца структура листьев и стебля остались практически без изменения, то у опытного образца стебли листьев стали толще, сами листья стали крупнее и сочнее, они более стремились вверх, в то время как у контрольного образца такого ярко выраженного стремления листьев вверх не наблюдалось. Листья у опытного образца были упругие и приподняты над землей. Растение выглядело более здоровым. У контрольного растения листья были практически около земли. Разница в развитии этих растений наблюдалась уже в первые месяцы. При этом удобрения в почву опытного растения не добавлялись. На фиг.1 изображены вид опытного (2) и контрольного (1) растений до (пункт "А") и после (пункт "Б") эксперимента.
Подобный же эксперимент проводился с другим растением - плодоносящим инжиром (смоковницей), произрастающим в комнате. Данное растение имело высоту около 70 см. Росло оно в пластмассовом ведре объемом 5 литров, на подоконнике, при температуре 18-20°С. После цветения оно приносило плоды и эти плоды состояния зрелости не достигали, они опадали незрелыми - были они зеленоватого цвета.
В качестве эксперимента в почву произрастания данного растения были внесены следующие металлические частицы, металлические пластины:
Алюминиевые пластины 20 см длиной, 1 см шириной, 0.5 мм толщиной, (тип "А", фиг.2) в количестве 5 штук. Они располагались равномерно по всей длине окружности горшка и помещались на всю его глубину;
Небольшие медные, железные пластины (3×2 см, 3×4 см) в количестве 5 штук (тип "Б", фиг.2), которые помещались на небольшую глубину недалеко от поверхности;
Небольшое количество медного порошка в количестве около 6 грамм (форма "Д", фиг.2), равномерно внесенного в приповерхностный слой почвы.
После внесения в почву произрастания инжира перечисленных металлических частиц, пластин данное дерево, находящееся в том же пластмассовом ведре, в той же почве, при плодоношении стало давать вполне спелые плоды зрелого бордового цвета, с определенными вкусовыми качествами. При этом удобрения в почву не вносились. Наблюдения проводились в течение 6 месяцев.
Подобный эксперимент проводился также с саженцем лимона примерно в течение 2 лет с момента его высадки в почву (Эксперимент проводился с лета 1999 года по осень 2001 года).
В начале своего развития, когда лимон в виде черенка был посажен в глиняный горшок и развивался, в его почву не вносились металлические частицы, удобрения. Затем примерно через 9 месяцев после его посадки в почву данного саженца помещались металлические частицы, медные пластаны формы "В" (фиг.2) и алюминиевый, железные пластины типа "А", "Б" (фиг.2).
После этого через 11 месяцев после его посадки, иногда через 14 месяцев после посадки (то есть незадолго перед зарисовкой данного лимона, за месяц до подведения итогов эксперимента), регулярно в почву лимона при поливе добавлялась сода пищевая (с учетом 30 грамм соды на 1 литр воды). Кроме этого, сода вносилась непосредственно в почву. При этом в почве произрастания лимона по-прежнему находились металлические частицы: алюминиевые, железные, медные пластины. Находились они в самом различном порядке, равномерно заполняя весь объем почвы.
Подобные действия, эффект нахождения металлических частиц в почве и вызванный в этом случае эффект электростимуляции, получаемый в результате взаимодействия металлических частиц с почвенным раствором, а также внесение в почву соды и полив растения водой с растворенной содой, можно было наблюдать непосредственно по внешнему виду развивающегося лимона.
Так, листья, находящиеся на ветви лимона, соответствующей его начальному развитию (фиг.3, правая ветвь лимона), когда в процессе его развитая и роста металлические частицы в почву не добавлялись, имели размеры от основания листа до его кончика 7.2, 10 см. Листья же, развивающиеся на другом конце ветви лимона, соответствующие его настоящему развитию, то есть такому периоду, когда в почве лимона находились металлические частицы и он поливался водой с растворенной содой, имели размеры от основания листа до его кончика 16.2 см (фиг.3, крайний верхний лист на левой ветви), 15 см, 13 см (фиг.3, предпоследние листы на левой ветви). Последние данные размеров листьев (15 и 13 см) соответствуют такому периоду его развития, когда лимон поливался обычной водой, а иногда, периодически, и водой с растворенной содой, с находящимися в почве металлическими пластинами. Отмеченные листья отличались от листьев первой правой ветви начального развития лимона размерами не только по длине - они были шире. Кроме этого, они имели своеобразный блеск, в то время как листья первой ветви, правой ветви начального развития лимона имели матовый оттенок. Особенно данный блеск был проявлен у листа с размером 16.2 см, то есть у того листа, соответствующего периоду развития лимона, когда он постоянно в течение месяца поливался водой с растворенной содой при содержащихся в почве металлических частицах.
Изображение данного лимона помещено на фиг.3.
Подобные наблюдения позволяют сделать вывод о возможном проявлении подобных эффектов в природных условиях. Так, по состоянию растительности, произрастающей на данном участке местности, можно определить состояние ближайших слоев почвы. Если в данной местности лес растет густой и более высокий, чем в остальных местах, или трава в данном месте более сочная и густая, то тогда в этом случае можно сделать вывод о том, что возможно на данном участке местности имеются залежи металлосодержащих руд, находящиеся недалеко от поверхности. Создаваемый ими электрический эффект благотворно сказывается на развитии растений в данном районе.
Источники информации
1. Заявление на открытие № ОТ ОВ 6 от 07.03.1997 г. "Свойство изменения водородного показателя воды при соприкосновении ее с металлами", - 31 л.
2. Дополнительные материалы к описанию открытия № ОТ 0В 6 от 07.03.1997 г., к разделу III "Область научного и практического использования открытия.", - март, 2001 г., 31 л.
3. Гордеев A.M., Шешнев В.Б. Электричество в жизни растений. - М.: Наука, 1991. - 160 с.
4. Ходаков Ю.В., Эпштейн Д.А., Глориозов П.А. Неорганическая химия: Учеб. для 9 кл. сред. шк. - М.: Просвещение, 1988 - 176 с.
5. Беркинблиг М.Б., Глаголева Е.Г. Электричество в живых организмах. - М.: Наука. Гл. ред - физ. - мат. лит., 1988. - 288 с. (Б-чка "Квант"; вып.69).
6. Скулачев В.П. Рассказы о биоэнергетике. - М.: Молодая гвардия, 1982.
7. Генкель П.А. Физиология растений: Учеб. пособие по факультатив. курсу для IX кл. - 3-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1985. - 175 с.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ электростимуляции жизнедеятельности растений, включающий внесение в почву металлов, отличающийся тем, что в почву на глубину, удобную при дальнейших обработках, с определенным интервалом, в соответствующих пропорциях, вносят металлические частицы в виде порошка, стержней, пластин различной формы и конфигурации, выполненных из металлов различных типов и их сплавов, отличающихся своим отношением к водороду в электрохимическом ряду напряжений металлов, чередуя внесение металлических частиц одного типа металлов с внесением металлических частиц другого типа, учитывая состав почвы и тип растения, при этом значение возникающих токов будет находиться в пределах параметров электрического тока, оптимального для электростимуляции растений.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для увеличения токов электоростимуляции растений и ее эффективности, при соответствующих помещенных в почву металлах, перед поливом посевы растений посыпают пищевой содой 150-200 г/м 2 или непосредственно поливают посевы водой с растворенной содой в пропорциях 25-30 г/л воды.
Электризация почвы и урожай
В целях повышения продуктивности сельскохозяйственных растений человечество с давних пор обращается к почве. То, что электричество может повысить плодородие верхнего пахотного слоя земли, то есть усилить его способность формировать большой урожай, опытами учёных и практиков уже доказано давно. Но как это сделать лучше, как увязать электризацию почвы с существующими технологиями её обработки? Вот те проблемы, которые не решены до конца и сейчас. При этом нельзя забывать, что почва - объект биологический. И при неумелом вмешательстве в этот сложившийся организм, особенно столь мощным средством, каким является электричество, можно нанести ему непоправимый ущерб.
При электризации почвы видят, прежде всего, способ влияния на корневую систему растений. К настоящему времени накоплено много данных, показывающих, что слабый электрический ток, пропущенный через почву, стимулирует в растениях ростовые процессы. Но результат ли это прямого действия электричества на корневую систему, и через неё и на все растение, или итог физико-химических изменений в почве? Определённый шаг к пониманию проблемы сделали в свое время ленинградские учёные.
Проведенные ими опыты были весьма изощрёнными, ведь предстояло выяснить глубоко спрятанную истину. Брали небольшие полиэтиленовые трубки-камеры с отверстиями, в которые высаживали проростки кукурузы. Трубки заполняли питательным раствором с полным набором необходимых проросткам химических элементов. И через него с помощью инертных в химическом отношении платиновых электродов пропускали постоянный электрический ток величиной 5-7 мкА/кв. см. Объём раствора в камерах поддерживали на одном уровне, добавляя дистиллированную воду. Воздух, а он крайне нужен корням, систематически подавали (в виде пузырьков) из специальной газокамеры. За составом питательного раствора непрерывно следили датчики того или иного элемента - ионоселективные электроды. И по зарегистрированным изменениям делали вывод, что и в каком количестве поглощено корнями. Все другие каналы утечки химических элементов были перекрыты. Параллельно работал контрольный вариант, в котором всё было абсолютно таким же, за исключением одного - через раствор электрический ток не пропускали. И что же?
Не прошло и 3 часов с начала эксперимента, а разница между контрольным и электрическим вариантами уже выявилась. В последнем элементы питания поглощались корнями активнее. Но, возможно, дело не в корнях, а в ионах, которые под действием внешнего тока стали быстрее передвигаться в растворе? Для ответа на этот вопрос в одном из опытов предусмотрели измерение биопотенциалов проростков и в определённое время включали в «работу» гормоны роста. Почему? Да потому, что они без всякой дополнительной электростимуляции изменяют активность поглощения корнями ионов и биоэлектрическую характеристику растений.
По окончанию эксперимента авторами были сделаны следующие выводы: «Пропускание слабого электрического тока через питательный раствор, в который погружена корневая система проростков кукурузы, оказывает стимулирующее действие на поглощение растениями ионов калия и нитратного азота из питательного раствора». Значит, всё-таки электричество стимулирует деятельность корневой системы? Но как, через какие механизмы? Для полной убедительности в корневом эффекте электричества поставили ещё один опыт, в котором также был питательный раствор, были корни, теперь уже огурцов, измеряли также биопотенциалы. И в этом эксперименте работа корневой системы при электростимуляции улучшалась. Однако до разгадки путей её действия ещё далеко, хотя уже познано, что электрический ток оказывает на растение как прямое, так и косвенное воздействие, степень влияния которых определяется целым рядом факторов.
Тем временем исследования эффективности электризации почвы расширялись и углублялись. Сегодня их, как правило, проводят в теплицах или в условиях вегетационных опытов. Это и понятно, поскольку только так можно уйти от ошибок, которые невольно допускаются тогда, когда эксперименты ставились в полевых условиях, в которых невозможно наладить контроль за каждым отдельным фактором.
Весьма обстоятельные опыты с электризацией почвы в своё время в Ленинграде провёл научный работник В. А. Шустов. В слабо подзолистую суглинистую почву он добавил 30% перегноя и 10% песка и через эту массу перпендикулярно корневой системе между двумя стальными или угольными электродами (лучше себя показали последние) пропускал ток промышленной частоты плотностью 0,5 мА/кв. см. Урожай редиса вырос на 40-50%. А вот постоянный ток такой же плотности снизил сбор этих корнеплодов по сравнению с контролем. И лишь понижение его плотности до 0,01-0,13 мА/кв. см вызвало повышение урожая до уровня, полученного при использовании переменного тока. В чём тут причина?
Используя меченый фосфор, установили, что переменный ток выше указанных параметров благотворно влияет на поглощение растениями этого важного электрического элемента. Проявилось также и положительное действие постоянного тока. При его плотности 0,01 мА/кв. см получен урожай примерно равный тому, что был получен при применении переменного тока плотностью 0,5 мА/ кв. см. Кстати, из четырех испытываемых частот переменного тока (25, 50, 100 и 200 Гц) лучшей оказалась частота в 50 Гц. Если же растения прикрывали заземлёнными экранирующими сетками, то урожай овощных культур значительно снижался.
В Армянской НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства применяли электричество для стимуляции растений табака. Изучали широкий спектр плотностей тока, пропускаемого в поперечном сечении корнеобитаемого слоя. У переменного тока он был 0,1; 0,5; 1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2 и 4,0 а/кв. м, у постоянного - 0,005; 0,01; 0,03; 0,05; 0,075; 0,1; 0,125 и 0,15 а/кв. м. В качестве питательного субстрата использовали смесь, состоящую на 50% из чернозёма, на 25% из перегноя и на 25% из песка. Наиболее оптимальными оказались плотности тока 2,5 а/кв. м для переменного и 0,1 а/кв. м для постоянного при непрерывной подаче электричества в течение полутора месяцев. При этом выход сухой массы табака в первом случае превышал контроль на 20, а во втором - на 36%.
Или вот томаты. Экспериментаторы создавали в их корнеобитаемой зоне постоянное электрическое поле. Растения развивались намного быстрее контрольных, особенно в фазу бутонизации. У них была больше площадь листовой поверхности, повысилась активность фермента пероксидазы, усиливалось дыхание. В результате прибавка урожая составила 52%, и произошло это в основном за счёт увеличения размеров плодов и их количества на одном растении.
Постоянный ток, пропускаемый через почву, благотворно влияет и на плодовые деревья. Это подметил ещё И. В. Мичурин и успешно применял его ближайший помощник И. С. Горшков, который в своей книге «Статьи по плодоводству» (Москва, Изд. Сельск. литер., 1958 г.) посвятил данному вопросу целую главу. В указанном случае плодовые деревья быстрее проходят детский (учёные говорят «ювенильный») этап развития, повышается их холодостойкость и устойчивость к другим неблагоприятным факторам среды, в итоге увеличивается урожайность. Чтобы не быть голословным, приведу конкретный пример. Когда через почву, на которой росли молодые хвойные и лиственные деревья, непрерывно в течение светлого периода суток пропускали постоянный ток, в их жизни происходил целый ряд примечательных явлений. В июне-июле опытные деревья отличались более интенсивным фотосинтезом, что явилось результатом стимулирования электричеством роста биологической активности почвы, повышения скорости движения почвенных ионов, лучшего поглощения их корневыми системами растений. Более того, ток, протекающий в почве, создавал большую разность потенциалов между растениями и атмосферой. А это, как уже говорилось, фактор сам по себе благоприятный для деревьев, особенно молодых. В следующем опыте, проведённом под плёночным укрытием, при непрерывном пропускании постоянного тока фитомасса однолетних сеянцев сосны и лиственницы увеличилась на 40-42%. Если бы такой темп прироста сохранить в течение нескольких лет, то нетрудно представить, какой огромной выгодой бы это обернулось.
Интересный опыт по влиянию электрического поля между растениями и атмосферой провели учёные Института физиологии растений АН СССР. Они установили, что фотосинтез идёт тем быстрее, чем больше разность потенциалов между растениями и атмосферой. Так, например, если около растения держать отрицательный электрод и постепенно увеличивать напряжение (500, 1000, 1500, 2500 В), то интенсивность фотосинтеза будет возрастать. Если же потенциалы растения и атмосферы близки, то растение перестает поглощать углекислый газ.
Нужно отметить, что опытов по электризации почвы проведено очень много, как у нас, так и за рубежом. Установлено, что это воздействие изменяет передвижение различных видов почвенной влаги, способствует размножению ряда трудноусвояемых для растений веществ, провоцирует самые разнообразные химические реакции, в свою очередь изменяющие реакцию почвенного раствора. При электровоздействии на почву слабыми токами в ней лучше развиваются микроорганизмы. Определены и параметры электрического тока, оптимальные для разнообразных почв: от 0,02 до 0,6 мА/кв. см для постоянного тока и от 0,25 до 0,5 мА/кв. см для переменного тока. Однако на практике ток указанных параметров даже на аналогичных почвах может и не дать прибавки урожая. Это объясняется тем многообразием факторов, которые возникают при взаимодействии электричества с почвой и возделываемыми на ней растениями. В почве, принадлежащей к одной и той же классификационной категории, в каждом конкретном случае могут быть совершенно различные концентрации водорода, кальция, калия, фосфора, других элементов, могут быть несхожие условия аэрации, а, следовательно, и прохождение собственных окислительно-восстановительных процессов и т.д. Наконец, не надо забывать о постоянно изменяющихся параметрах атмосферного электричества и земного магнетизма. Многое также зависит от применяемых электродов и способ электровоздействия (постоянное, кратковременное и т.д.). Короче говоря, надо в каждом конкретном случае пробовать и подбирать, пробовать и подбирать...
Вследствие этих и ряда других причин электризация почвы, хотя и способствует повышению урожайности сельскохозяйственных растений, и нередко довольно значительному, но широкого практического применения пока ещё не приобрела. Понимая это, учёные ищут новые подходы к данной проблеме. Так, предложена обработка почвы электрическим разрядом для фиксации в ней азота - одного из главных «блюд» для растений. Для этого в почве и в атмосфере создают высоковольтный маломощный непрерывный дуговой разряд переменного тока. И там, где он «работает», часть атмосферного азота переходит в нитратные формы, усвояемые растениями. Однако происходит это, конечно, на небольшом участке поля и достаточно затратно.
Более эффективен другой способ увеличения количества усвояемых форм азота в почве. Он заключается в применение кистевого электрического разряда, создаваемого непосредственно в пахотном слое. Кистевой разряд - это одна из форм газового разряда, возникающая при атмосферном давлении на металлическом остриё, к которому подведён высокий потенциал. Величина потенциала зависит от положения другого электрода и от радиуса кривизны острия. Но в любом случае он должен измеряться десятком киловольт. Тогда на кончике острия возникает кистеобразный пучок перемежающихся и быстро смешивающихся электрических искр. Такой разряд вызывает образование в почве большого количества каналов, в которые проходит значительное количество энергии и, как показали лабораторные и полевые эксперименты, способствует увеличению в почве усвояемых растениями форм азота и, как следствие, повышению урожая.
Ещё более эффективно использование при обработке почвы электрогидравлического эффекта, заключающегося в создании электрического разряда (электрической молнии) в воде. Если поместить в сосуд с водой порцию почвы и произвести в этом сосуде электрический разряд, то произойдёт дробление частиц почвы с высвобождением большого количества необходимых для растений элементов и связывание атмосферного азота. Такое воздействие электричества на свойства почвы и на воду очень благотворно сказывается на росте растений и их урожайности. Учитывая большую перспективу этого способа электризации почвы, я попробую рассказать о нем более подробно в отдельной статье.
Весьма любопытен другой способ электризации почвы - без внешнего источника тока. Это направление развивает кировоградский исследователь И. П. Иванько. Он рассматривает почвенную влагу как своеобразный электролит, находящийся под воздействием электромагнитного поля Земли. На границе раздела металл-электролит, в данном случае металлопочвенный раствор, возникает гальвано-электрический эффект. В частности, при нахождении в почве стального провода на его поверхности в результате окислительно-восстановительных реакций образуются катодные и анодные зоны, происходит постепенное растворение металла. В итоге на межфазных границах возникает разность потенциалов, достигающая 40-50 мВ. Образуется она и между двумя проводами, уложенными в почве. Если провода находятся, например, на расстоянии 4 м, то разность потенциалов составляет 20-40 мВ, но сильно изменяется в зависимости от влажности и температуры почвы, её механического состава, количества удобрений и других факторов.
Электродвижущую силу между двумя проводами в почве автор назвал «агро-ЭДС», ему удалось не только её измерить, но и объяснить общие закономерности, по которым она образуется. Характерно, что в определённые периоды, как правило, при смене фаз Луны и изменении погоды, стрелка гальванометра, при помощи которого замеряют возникающий между проводами ток, резко меняет положение - сказывается сопровождающие подобные явления перемены в состоянии электромагнитного поля Земли, передающиеся почвенному «электролиту».
Исходя из этих представлений, автор предложил создавать электролизуемые агрономические поля. Для чего специальный тракторный агрегат щелевателем-проводоукладчиком распределяет сматываемый с барабана стальной провод диаметром 2,5 мм по дну щели на глубину 37 см. Пройдя гон, тракторист включает гидросистему на подъём, рабочий орган выглубляется из почвы, а провод обрубается на высоте 25 см от поверхности почвы. Через 12 м по ширине поля операция повторяется. Заметим, что размещенная таким образом проволока не мешает проведению обычных агротехнических работ. Ну, а если потребуется, то стальные проводки легко удалить из почвы при помощи узла размотки и намотки мерной проволоки.
Экспериментами установлено, что при таком способе на электродах наводится «агро-ЭДС» величиной 23-35 мВ. Поскольку электроды имеют разную полярность, между ними через влажную почву возникает замкнутая электрическая цепь, по которой течёт постоянный ток плотностью от 4 до 6 мкА/кв. см анода. Проходя через почвенный раствор как через электролит, этот ток поддерживает в плодородном слое процессы электрофореза и электролиза, благодаря чему необходимые растениям химические вещества почвы переходят из трудноусвояемых в легкоусвояемые формы. Кроме того, под воздействием электрического тока все растительные остатки, семена сорняков, отмершие животные организмы быстрее гумифицируются, что ведёт к росту плодородия почвы.
Как видно, в данном варианте электризация почвы возникает без искусственного источника энергии, лишь в результате действия электромагнитных сил нашей планеты.
Между тем за счёт этой «даровой» энергии в экспериментах получена весьма высокая прибавка урожая зерна - до 7 ц/га. Учитывая простоту, доступность и неплохую эффективность предложенной технологии электризации, садоводы-любители, заинтересовавшиеся этой технологией, могут прочесть о ней более подробно в статье И. П. Иванько «Использование энергии геомагнитных полей», опубликованной в журнале «Механизация и электрификация сельского хозяйства» № 7 за 1985 г. При внедрении указанной технологии автор советует располагать проволоки в направлении с севера на юг, а возделываемые над ними сельскохозяйственные растения с запада на восток.
Данной статьей я попытался заинтересовать садоводов-любителей в применении в процессе возделывания различных растений помимо известных технологий ухода за почвой электротехнологии. Относительная простота большинства способов электризации почвы, доступная для лиц, получивших знания по физике даже в объёме программы средней школы, делает возможным их применение и проверку практически на каждом садовом участке при выращивании овощей, плодовых и ягодных, цветочно-декоративных, лекарственных и других растений. Я тоже экспериментировал с электризацией почвы постоянным током в 60-е годы прошлого века при выращивании сеянцев и саженцев плодовых и ягодных культур. В большинстве опытов наблюдалась стимуляция роста, причем, иногда очень значительная, особенно при выращивании сеянцев вишни и сливы. Так что, уважаемые садоводы-любители, попробуйте проверить какой-нибудь способ электризации почвы в предстоящем сезоне на какой-либо культуре. А вдруг у вас всё получится хорошо, и всё это может оказаться одной из золотых жил?
В. Н. Шаламов
