Меню

Электричество в жизни растений гордеева

Гордеев А.М., Шешнев В.Б. Электричество в жизни растений

М.: Наука, 1991. — 160 с, ил. — (Человек и окружающая среда).
Фотосинтез, минеральное питание, многие другие процессы, протекающие в растениях, так или иначе связаны с существующим на Земле электрическим нолем. Этот научный факт, к пониманию которого ученые шли несколько столетии, только в наши дни получает обобщающее объяснение. Вот почему именно в конце XX в. исследователи смогли дать толкование ряду загадок растительного мира — от того, как лучше управлять формированием урожая, чтобы не вступать в противоречие с истинными потребностями возделываемых сельскохозяйственных культур, до понимания того, почему на борту искусственных спутников нашей планеты не росли самые традиционные для земледельцев растения. Всем этим проблемам посвящена данная книга. Вместе с тем в ней обоснована разработка принципиально новых для сельского хозяйства технологий — электрических, которые, скорее всего, придут на смену ныне принятым химическим, представляющим опасность для биосферы и человека.
Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся сегодняшним состоянием биологии.

Содержание
Введение.
«Живое» электричество.
Как это начиналось.
У истоков жизни.
Жизнь невозможна без электричества.
Воспоем электричество тела.
«Демон» Максвелла.
Электрохимический двигатель клетки.
Еще дне «профессии» мембраны.
Генератор биопотенциалов.
Листочек с корнем говорит.
Электрический язык растений.
Феномен чувствительности.
Идут, идут «зеленые» часы.
Тайна зеленого листа.
Всемогущий фотон.
А если нет света?
Биоэлектроаккумулятор.
Земля — планета электрическая.
Конденсатор и. динозавры.
В океане электричества.
В мире ионов.
Что же под Землей?
Гимн Солнцу.
Поле электрическое — полю хлебному.
Крутые зигзаги истории.
Электростимуляция биосистем.
Электротропизм.
Зачем пчеле заряд?
Электрообработка семян.
Электрокультура растений.
Электризация почвы.
Электрогрядки в космосе.
Электрическое поле в роли гравитационного.
Эксперимент «Электропотенциал».
Некоторые аспекты будущего.
Электроселекция в пробирке.
Искусственная почва.
Вода и электричество.
Каким 6ыть, «диалогу» с растениями?
Электростимуляция без источника тока.
Будущее электротехнологии.

Источник

Механизм генерации электрохимического потенциала дерева

А.С. Холманский, Ю.М. Кожевников

Рубрика: Лесное хозяйство

Аннотация

Исследовано влияние внешних условий (света, температуры) на эффективность гене- рации электрической энергии гальваническим элементом, образованным из пары металлических электродов, размещенных в деревьях различной породы и почве. Использовали электроды из железа, нержавеющей стали и меди. Изучали деревья разных пород (береза, липа, дуб, лиственница, сосна, ель) в Московской и Калужской областях. Разность потенциалов между деревом и почвой изменялась в течение суток от 0,1 до 0,7 В в зависимости от вида дерева и материала электрода. Электрод в дерево погружали на глубину примерно 2 см, в почву – на 15 см. Разность потенциалов не зависела от высоты расположения электрода в дереве и расстояния от него до электрода в почве. Максимальная эффективность генерации электричества в летнее время достигалась в полуденные часы на лиственных деревьях с применением электродов из железа (дерево) и меди (почва). Сделано заключение об ускорении солнечным светом кинетики окислительно-восстановительных реакций в электролите ксилемы с участием металла электрода. Более высокие значения разности потенциалов в лиственных деревьях по сравнению с хвойными связаны с различием химического состава их соков и более высокими значениями рН и диэлектрической постоянной в пасоке, чем в живице. Полученные результаты полезны для конструирования аккумуляторов электрической энергии деревьев, с помощью которых можно будет заряжать и питать маломощные электронные устройства: мобильные телефоны, датчики контроля параметров внешней среды (температуры, загазованности вредными веществами, ионизирующей радиации).

Сведения об авторах

А.С. Холманский, д-р хим. наук, проф., ведущий науч. сотр.

Ю.М. Кожевников, канд. техн. наук, зав. лаб.

Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства, 1-й Вешняковский проезд, д. 2, Москва, Россия, 109456; е-mail: allexhol@yandex.ru

Ключевые слова

Литература

1. Витер В.Н. Гальванический элемент. Ч. 4 // Химия и химики. 2014. № 7. Режим доступа: http://chemistry-chemists.com/N7_2014 / ChemistryAndChemists_7_2014- P8-4.html.

2. Гордеев А.М., Шешнев В.Б. Электричество в жизни растений. М.: Наука, 1991. 160 с.

3. Крамер П.Д., Козловский Т.Т. Физиология древесных растений // Бонсай. Режим доступа: www.bonsai.ru/dendro/phcontent.html

4. Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высш. шк., 1989. 464 с.

5. Холманский А.С. Адаптация деревьев к аномальным физическим факторам // Математическая морфология. Электронный математический и медико-биологический журнал. 2009. Т. 8, вып. 3. Режим доступа: http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/ N-23-html/holmanskiy/holmanskiy.doc

6. Шаталов А.Я. Введение в электрохимическую термодинамику. М.: Высш. шк., 1984. 216 с.

7. Gibert D., Le Mouёl J.-L., Lambs L., Nicollin F., Perrier F. Sap Flow and Daily Electrical Potential Variations in a Tree Trunk // Plant Science. 2006. Vol. 171. P. 572–584.

8. Hao Z., Li W., Kan J., Jiang L., Feng C. Bioelectricity in Standing Trees – A Potential Energy for Wireless Sensor Networks // Telkomnika. 2013. Vol. 11, N 8. Р. 4841–4846.

9. Himes C., Carlson E., Ricchiuti R.J., Taylor D.W., Otis B., Parviz B.A. Using plants for directly powering nanoelectronic circuits // Nanotechnology Perceptions. 2010. Vol. 6. P. 29–40.

10. Love C.J., Zhang S., Mershin A. Source of sustained voltage difference between the xylem of a potted Ficus benjamina tree and its soil // PLoS ONE. 2008. Vol. 3, N 8. Р. 2963.

11. Mamatha Ch., Mathew S. A natural battery based on lake water and its soil bank. Available at: www.ijevs.com

12. The Roots of Power. Available at: http://www.iop.org/activity/groups/subject/ env/prize/file_52518.pdf

13. Tian H., Kan J., Xu Q., Zhang С., Jiang Z., Li Ya. A Measurement System of Electric Signals on Standing Trees // Sensors & Transducers. 2014. Vol. 162, Iss. 1. Р. 215–220.

Ссылка на английскую версию:

Generation Mechanism of the Tree Electrochemical Potential

A.S. Kholmanskiy, Doctor of Chemical Sciences, Professor, Leading Researcher

Yu.M. Kozhevnikov, Сandidate of Engineering Sciences, Chief of Laboratory

All-Union Scientific Research Institute of Farm Electrification, 1st Veshnyakovskiy proezd, 2, Moscow, 109456, Russian Federation; е-mail: allexhol@yandex.ru

The paper presents the research results of the influence of external conditions (light, tempera- ture) on the efficiency of electrical generation by a galvanic cell formed from of a pair of metal electrodes placed in trees of various species and the soil. We used the electrodes made of iron, stainless steel and copper. The trees of different species (birch, linden, oak, larch, pine, spruce) in Moscow and Kaluga regions were examined. The potential difference between a tree and the soil varied during the day from 0.1 to 0.7 V depending on the type of a tree and a material of an electrode. The electrode was immersed into a tree to a depth of

2 cm, and into the soil at

15 cm. The potential difference did not depend on the height of the location of the electrode in the tree and the distance between it and the electrode in the soil. Maximum efficiency of electrical power generation in the summer time was achieved at midday on deciduous trees with the use of iron electrodes (wood) and copper electrodes (soil). We made a conclusion about the acceleration of the kinetics of redox reactions in the xylem electrolyte with the elec- trode metal by the solar light. The higher values of the potential difference in deciduous trees compared to conifers trees are associated with the difference of the chemical composition of their saps and higher values of pH and a dielectric constant in a root exudate than in the soft resin. The obtained results are useful for the batteries constructing of electric energy of trees, which can charge the low-power electronic devices – the mobile phones, monitoring sensors of environmental parameters (temperature, air pollution, ionizing radiation).

Keywords: tree, electrochemistry, potential, galvanic cell, sunlight.

1. Viter V.N. Gal’vanicheskiy element. Ch. 4 [A Galvanic Cell. Part 4]. Khimiya i khimiki [Chemistry and the Chemists], 2014, no. 7. Available at: http://chemistry- chemists.com/N7_2014/ChemistryAndChemists_7_2014-P8-4.html.

2. Gordeev A.M., Sheshnev V.B. Elektrichestvo v zhizni rasteniy [Electricity in a

Читайте также:  Что такое сакура описание растения

Plant Life]. Moscow, 1991. 160 p.

3. Kramer P.D., Kozlovskiy T.T. Fiziologiya drevesnykh rasteniy [Physiology of

4. Polevoy V.V. Fiziologiya rasteniy [Plant Physiology]. Moscow, 1989. 464 p.

5. Kholmanskiy A.S. Adaptatsiya derev’ev k anomal’nym fizicheskim faktoram [Ad- aptation of Trees to Abnormal Physical Factors]. Matematicheskaya morfologiya. El- ektronnyy matematicheskiy i mediko-biologicheskiy zhurnal [Mathematical Morphology:

Electronic Mathematical and Biomedical Journal], 2009, vol. 8, no. 3. Available at:

6. Shatalov A.Ya. Vvedenie v elektrokhimicheskuyu termodinamiku [Introduction to

Electrochemical Thermodynamics]. Moscow, 1984. 216 p.

7. Gibert D., Le Mouël J.-L., Lambs L., Nicollin F., Perrier F. Sap Flow and Daily

Electrical Potential Variations in a Tree Trunk. Plant Science, 2006, no. 171, pp. 572–584.

8. Hao Zh., Li W., Kan J., Jiang L., Feng C. Bioelectricity in Standing Trees – а Potential

Energy for Wireless Sensor Networks. Telkomnika, 2013, vol. 11, no. 8, pp. 4841–4846.

9. Himes C., Carlson E., Ricchiuti R.J., Taylor D.W., Otis B., Parviz B.A. Using Plants for Directly Powering Nanoelectronic Circuits. Nanotechnology Perceptions, 2010, no. 6, рр. 29–40.

10. Love C.J., Zhang S., Mershin A. Source of Sustained Voltage Difference between the Xylem of a Potted Ficus benjamina Tree and Its Soil. PLoS ONE, 2008, no. 3(8), p. 2963.

11. Mamatha Ch., Mathew S. A Natural Battery Based on Lake Water and Its Soil

13. Tian H., Kan J., Xu Q., Zhang C., Jiang Z., Li Ya. A Measurement System of Elec- tric Signals on Standing Trees. Sensors & Transducers, 2014, vol. 162, iss. 1, pp. 215–220.

Источник

Электричество в жизни растений гордеева

Актуальность темы. Проблема повышения жизнеспособности растений, то есть успешного сочетания их высокой потенциальной продуктивности и эволюционной устойчивости требует комплексного подхода, включающего изучение растения как целостной саморегулирующейся системы. В основе этой координации лежит наличие у растений свойства полярности его отдельных органов и тканей, причем характер распределения метаболических градиентов вдоль целых частей и органов растений коррелирует с распределением градиентов их биоэлектрических потенциалов, обуславливающих протекание большинства физиологических процессов.

Регуляция физиологического состояния растений и повышение их продуктивности, являются биофизические факторы, в частности, слабые электрические токи. Вместе с тем, эффект влияния тока на растительный организм носит сложный характер и зависит от множества других факторов, вследствие чего полученные результаты носят зачастую противоречивый характер. В литературе мы нашли конкретные рекомендации по выбору параметров воздействий, но еще недостаточно изученные онтогенетические аспекты [3,4].

Цель и задачи исследования. Целью нашей работы является изучение влияния слабого электрического тока на рост и продуктивный процесс у домашних растений в оптимальных условиях среды.

Методика исследования. В вегетационных опытах использовали сосуды с почвой емкостью 5-6 кг (смесь почва-песок-торф 3:1:1), в которые на небольшую глубину помещали проросшие семена домашних растений, периодически поливали (рис. 1). В качестве критерия оценки электростимуляции использовали биометрический показатель проростков, а именно скорость роста листа в длину (г/мм в сутки). Опыты проводили в лаборатории физиологии растений кафедры лесных культур и лесопаркового хозяйства НИМИ.

Рис. 1. Схема установки постоянного тока

Известно, что вода изменяет свои свойства, меняет водородный показатель при сопротивлении ее с металлами, а слабый электрический ток, прошедший через почву, благотворно влияет на жизнедеятельность растений. А так же установлено, что это воздействие изменяет передвижение различных видов почвенной воды и способствует разложению труднодоступных растению веществ, которые быстро вступают в разнообразные химические реакции и тем самым изменяют реакцию почвенного раствора. В нашей стране и за рубежом проведено множество различных опытов по электризации почвы и выявлению данного фактора на развитие растений [1,2].

В настоящее время используют различные способы электростимуляции жизнедеятельности растений, с помощью создания кистевого электрического заряда в почвенном слое и в атмосфере высоковольтного слабого непрерывного долгового разряда переменного тока [1, с.112]. Для реализации этих способов используется электрическая энергия внешних источников переменного тока. Однако для реализации таких методов необходима совершенно новая технология выращивания культурных растений, что весьма сложно и дорого.

В современном мире есть способы электризации почвы, которые не используют внешние источники энергии. Например, способ, предложенный французскими исследователями [1, c.151]. Суть этого устройства состоит в том, что оно работает по типу электронной батарейки, где в качестве электролита используется почвенный раствор. Для этого в почву поочередно помещают положительные и отрицательные электроды, а выводы от них замыкают накоротко, вызывая нагревание электролита, возникает ток невысокой силы, этого достаточно, чтобы стимулировать энергию прорастания семян и ускорить их рост в дальнейшем (рис. 2).

Рис. 2. Проростки семян Росянки

Однако для внедрения данного способа необходимо иметь определенный почвенный раствор и электроды, которые предполагается помещать в строго определенном положении, в виде двух гребенок, соединенных между собой. Но авторы не показывают, как можно регулировать постоянный ток, его величину.

В то же время описанный способ без источников внешней электрической энергии может быть применен как для больших посевных площадей, так и для небольших земельных участков.

Результаты собственных исследований представлены в таблице.

Источник

Электричество в жизни растений гордеева

В далёком 1911 году в Киеве вышла книга Густава Магнусовича Рамнека «Влияние электричества на почву»[1]. В ней приводились результаты первых экспериментов по стимулированию роста растений с помощью электричества.

Если через грядку пропускать слабый электрический ток, оказывается, что это хорошо для растений. Установлено это давно и многими экспериментами в разных странах, при разных почвах и климатических условиях.


Воздействие электричества идёт по многим направлениям. Ионизация почвы ускоряет идущие в ней химические и биохимические реакции. Активизируются микроорганизмы, увеличивается перемещение влаги, разлагаются вещества, которые плохо усваиваются растениями.

На расстояниях в микроны и нанометры идёт электрофорез и электролиз, в результате химические вещества в почве переходят в легкоусвояемые формы. Быстрее превращаются в гумины и гуматы семена сорняков и все растительные остатки. Какой из этих процессов основной, а какие вспомогательные – предстоит объяснить будущим исследователям.

А вот что хорошо известно – что для успеха применения электричества почва должна быть влажной. Чем больше влаги, тем лучше её электрическая проводимость. Иногда даже, чтобы это подчеркнуть, говорят «почвенный раствор», то есть настолько влажная почва, что её можно считать растворённой в воде.

Электрическое стимулирование проводится статическим электричеством, постоянным и переменным током разной частоты (вплоть до радиочастот), который пропускается через почву, а также через растения, семена, удобрения и воду для полива.

Делается это с сопровождением искусственного освещения, постоянного и мигающего, с добавлением специально разработанных удобрений.

Сначала о результатах

Электростимуляция зерновых в полевых условиях поднимала урожай на 45–55%, по другим экспериментам прибавка урожая составляет до 7 ц/га. Максимальное число опытов было проведено на овощах.

Так, если создать у корней томатов постоянное электростатическое поле, прибавка урожая составит 52% за счёт увеличения размеров плодов и их количества на одном растении.

Особенно благотворно воздействует электричество на морковь, урожайность вырастает на 125%, и на малину, урожай которой почти удваивается. Под плёночным укрытием, под непрерывным воздействием постоянного тока рост однолетних сеянцев сосны и лиственницы увеличивается на 40–42%.

Под действием электричества содержание сахара в сахарной свекле увеличивается на 15%, правда, при обильном увлажнении и хорошем удобрении. Это – намёк на то, что электричество корректирует биохимические реакции.

Особая и связанная с этим проблема – воздействие электричества на микробиологию почвы. Установлено, например, что постоянный слабый электрический ток увеличивает численность живущих в почве или компосте азотфиксирующих бактерий на 150%. В частности, такое увеличение численности клубеньковых бактерий на корневой системе гороха даёт рост урожая на 34% по сравнению с контрольной группой.

В других аналогичных экспериментах горох даёт прирост урожая на 75%. Увеличивается не только выработка азота, но и углекислого газа. Но превышение допустимого объёма электроэнергии приводит к замедлению процессов прорастания и роста[2].

Читайте также:  Чем утеплить контейнер с растением на зиму

В конце XIX века финский исследователь Селим Лаемстром экспериментировал с электростимулированием картофеля, моркови и сельдерея. В течение 8 недель урожайность увеличивалась в среднем до 40%, а по максимуму – до 70%. Выращиваемая в теплице клубника созревала вдвое быстрее, и её урожай удваивался. Однако капуста, репа и лён росли лучше без электричества.

Особое значение имеет электростимулирование растений на севере. Ещё в 1960-е годы в Канаде проводились эксперименты по электростимуляции ячменя, и наблюдали ускорение его роста на 37%. Картофель, морковь, сельдерей давали урожай на 30–70% выше обычного[3].

Электричество из внешнего источника

Наиболее распространённым и наиболее исследованным методом улучшения жизнедеятельности растений с помощью электричества является применение источника электроэнергии, обычно маломощного.

Известно, что для хорошего самочувствия растений сила электрического тока в почве должна находиться в диапазоне от 0,02 до 0,6 мА/см 2 для постоянного и от 0,25 до 0,5 мА/см 2 для переменного тока. Существенно меньше данных относительно оптимальных величин напряжения.

И.В. Мичурин (1855–1935)

По наблюдениям выдающегося советского селекционера Ивана Владимировича Мичурина (1855–1935), нужно, «чтобы напряжение не превышало бы двух вольт. Более высокого напряжения токи, по моим наблюдениям, скорее приносят вред в этом деле, чем пользу».

По этой причине неизвестно, как электростимуляция связана с мощностью установки, которая обеспечивает эту электростимуляцию. А если так, то непонятно, как растения электричеством стимулировать, по какому критерию.

По большей части используется напряжение в доли вольта. Например, при напряжении (разности потенциалов между электродами) 23–35 мВ через влажную почву идёт постоянный ток плотностью от 4 до 6 мкА/см 2 .

Для чистоты эксперимента иногда исследователи переходят на гидропонику. Так, при использовании вышеуказанного напряжения, в питательном растворе с ростками кукурузы фиксируется ток плотностью 5–7 мкА/см 2 .

Весьма практичный способ увеличения урожая картофеля придумал изобретатель Владимир Яковлев из города Шостка Сумской области. Он ставит выпрямитель с трансформатором, понижающим сетевое напряжение с 220 до 60 вольт, и обрабатывает клубни картофеля, втыкая в каждый клубень с двух сторон электроды[4]. Помидоры изобретатель стимулирует от аккумулятора напряжением 12 вольт после того, как они вырастут до 20–30 см.

Очень много экспериментов шло и идёт с разными вариантами электродов. В приборе, запатентованном французскими исследователями, электроды представляют собой две гребёнки. Ток между двумя гребёнками расходится дугами, этого достаточно для ускорения прорастания семян и роста растений[5]. Почва, разумеется, должна быть влажной.

Вообще, растения, которые стимулируют электрическим током, требуют примерно на 10% больше воды, чем обычно. Причина в том, что ионизированная вода усваивается растениями существенно быстрее.

Сделаем из грядки батарейку

В 1840-х годах испытатель В. Росс из Нью-Йорка увеличивал урожай картофеля таким образом. Он вкапывал медную пластину размером 15х50 см 2 в почву, а на расстоянии 6 метров от неё вкапывал такого же размера пластину из цинка. Пластины были соединены проводом над землёй. Таким образом, получалась гальваническая ячейка. Те, кто повторял его опыты, утверждали, что урожай картофеля увеличивался на четверть.

Электрический ток, проходящий через почву, изменяет её физико-химические свойства. Увеличивается одновременно и растворяемость микроэлементов, и испарение влаги. Повышается содержание усвояемого растениями азота, фосфора и ряда других элементов. Изменяется кислотность почвы, понижается её щёлочность.

С этим, видимо, связаны и другие явления, которые учёные пока фиксируют, но не способны объяснить. Так, на 95% сокращается поражение мучнистой росой капусты, резко возрастает содержание сахара в сахарной свекле, в два-три раза увеличивается число коробочек на хлопчатнике, а доля женских растений конопли на следующий год увеличивается на 20–25%.

Мало того, что урожай томатов увеличивается на 10–30%, но изменяется химический состав каждого помидора, улучшается его вкус. Усвоение азота зерновыми увеличивается вдвое[6]. Все эти процессы ждут новых исследователей.

Относительно недавно в Тимирязевской сельскохозяйственной академии был разработан метод электростимуляции без внешнего источника энергии.

На поле выделяются полосы: в одни вносят отрицательно заряженные минеральные удобрения (потенциальные анионы), в другие – удобрения положительно заряженные (потенциальные катионы). Разность электрических потенциалов между полосами стимулирует рост и развитие растений, повышает их продуктивность.

Особо эффективны такие полосы в теплицах, хотя применять метод можно и на больших полях. Для применения этого метода необходимы новые минеральные удобрения.

Натрий, кальций присутствуют в основном в виде соединений. Магний входит в состав минерального удобрения карналлит. Магний нужен растениям для фотосинтеза.

В другом методе, разработанном в том же коллективе, предлагается на каждый квадратный метр посадок или посевов вносить пластинки из медных сплавов (150–200 г) и 400 грамм пластинок из сплавов цинка, алюминия, магния и железа, а также гранулы с соединениями натрия и кальция. Пластинки толщиной 3 мм, шириной 2 см и длиной 40–50 см вкапываются в землю на 10–30 см ниже пахотного слоя.

Фактически такой же метод предложил один изобретатель из Подмосковья. В почву на небольшую глубину, но ниже уровня вскапывания или вспашки, помещают мелкие пластинки различных металлов[7].

Медь, серебро, золото, платина и их сплавы зарядятся положительно, а магний, цинк, алюминий, железо и другие зарядятся отрицательно. Токи, возникающие между металлами этих двух групп, будут создавать эффект электростимуляции растений, причём сила тока будет находиться внутри оптимального диапазона.

Пластинки одного типа чередуются с пластинками другого типа. Если пластинки не затрагиваются рабочими органами сельхозтехники, то они служат долгое время. Более того, допускается использование любых металлов с медным покрытием для одних электродов и цинковым для других.

Ещё один вариант – внесение металлов и сплавов в почву порошком. Такой металл перемешивается с почвой при каждой её обработке. Главное, чтобы при этом порошки разных типов не разделялись. А этого обычно и не происходит.

Геомагнитное поле нам в помощь

Магнитное поле Земли кажется таким, будто внутри земного шара расположен линейный магнит длиной около 2000 км, ось которого наклонена под углом 11,5° к оси вращения Земли. Один конец магнита назван северным магнитным полюсом (координаты 79°с.ш. и 71°з.д.), другой – южным (75°ю.ш. и 120°в.д.).

Известно, что в проводнике длиной в один километр, сориентированном в направлении восток-запад, разность потенциалов на концах провода составит десятки вольт. Конкретная величина зависит от географической широты, на которой расположен проводник. В замкнутом контуре из двух проводников длиной 100 км и минимальным внутренним сопротивлением и экранированием одного из проводников, генерируемая мощность может составить десятки мегаватт[8].

Для электрического стимулирования растений таких мощностей не нужно. Требуется лишь сориентировать грядки по направлению восток-запад и уложить в меже на небольшой глубине вдоль грядки стальной провод. При длине грядки в пару десятков метров на электродах появляется разность потенциалов в те же 25–35 мВ. Стальной провод лучше укладывать по линии, которая перпендикулярна не магнитной стрелке, а направлению на Полярную звезду.

Исследованием применения геомагнетизма для больших урожаев давно, ещё с советских времён, занимаются в Кировоградском техническом университете (С.И. Шмат, И.П. Иванько). Один из способов недавно запатентован [9].

Антенны и конденсаторы. Ионизация почвы и воздуха

Наряду с электрическими токами в стимулировании растений активно и очень давно применяется статическое электричество. Первые известия о таких опытах пришли к нам из шотландского Эдинбурга, где в 1746 году доктор Маимбрэй прикладывал электроды электростатической машины к комнатным миртовым деревьям, и это ускоряло их рост и цветение.

Давнюю историю имеют также попытки для стимулирования роста сельскохозяйственных культур собрать атмосферное электричество. Ещё в 1776 году французский академик П. Берталон заметил, что растения рядом с громоотводами растут лучше других.

А в 1793 году в Италии и в 1848 году во Франции были проведены эксперименты «от обратного». Посевы и фруктовые деревья покрывали лёгкой металлической сеткой. Растения, не покрытые сеткой, росли на 50–60% лучше, чем экранированные.

Прошло ещё полвека и опыт довели до совершенства. Немецкие исследователи С. Леместр и О. Принсгейм додумались создавать под сеткой искусственное электростатическое поле мощнее естественного. И рост растений ускорился.

Читайте также:  Растения красноплодной земляники при скрещевании между

Во Франции в 1925 году один из предприимчивых людей расставил на своём лугу деревянные мачты высотой 7,5 метров, на вершинах которых были закреплены антенны из медных и цинковых полос. От антенн в почву шли провода. Утверждалось, что такая установка уничтожала паразитов почвы и повышала её плодородие, а клевер на лугу был похож на кустарник[10].

Люстра Чижевского

Выдающийся изобретатель Александр Леонидович Чижевский — великий русский биофизик, космист, основоположник гелиобиологии и изобретатель, в 1932 году в селе под Москвой проводил исследования влияния электрического поля на семена овощей с помощью хорошо известной сейчас «люстры Чижевского», выполнявшей роль верхнего (отрицательного) электрода. Нижний (плюсовой) электрод помещали под столом, на котором были рассыпаны семена. Было установлено, что при нахождении семян огурцов в электростатическом поле от 5 до 20 минут их всхожесть возрастает на 14–16%. От семян А. Чижевский перешёл к экспериментам с растениями в теплицах с той же отрицательно заряженной «люстрой». Урожай огурцов удвоился.

В 1964 году Министерство сельского хозяйства США провело эксперименты, в которых отрицательный электрод помещался ближе к верхушке дерева, а положительный прикреплялся под кору ближе к корню. Спустя месяц стимулирования током при напряжении 60 вольт плотность листьев становилась заметно выше. А на следующий год масса листьев на «электризованных» ветвях была втрое больше, чем на соседних[11].

Схема электроэффлювиальной люстры —
«Люстра Чижевского»
из книги А.Л. Чижевского «РУКОВОДСТВО ПО
ПРИМЕНЕНИЮ ИОНИЗИРОВАННОГО ВОЗДУХА
В ПРОМЫШЛЕННОСТИ, СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ И
В МЕДИЦИНЕ».
1 — кольцо.
2 — подвеска.
3 — растяжка.
4 — штырь.
5 — хомут для кольца.
6 — хомут.
7 — хомут для подвески.
8 — высоковольтный изолятор.
9 — винт.
10 — штырь.
11 — винт.
12 — планка.

Этот же метод избавляет деревья от многих болезней, в частности, от заболеваний коры. Для этого больному дереву вставляют под кору два электрода на границах поражённого участка коры и подключают их к батарейке с напряжением 9–12 вольт.

Если дерево реагирует так на электричество, то возникает подозрение, что и без внешнего источника в нём идут электрические процессы. И много людей по всему миру пытаются найти этим процессам практическое применение.

Так, сотрудники московского ВНИИ электрификации сельского хозяйства измеряли электрический потенциал деревьев в лесах Московской и Калужской областей. Исследовали берёзу, липу, дуб, лиственницу, сосну, ель.[12] Установлено чётко, что пара металлических электродов при размещении их на верхушке дерева и у корней образует гальванический элемент. Эффективность генерации зависит от интенсивности солнечного излучения. Лиственные деревья вырабатывают больше энергии, чем хвойные.

Максимальное значение (0,7 вольта) даёт берёза возрастом старше 10 лет. Этого вполне достаточно, чтобы стимулировать растения на огороде рядом с ней. И как знать, может со временем будут найдены деревья, дающие более значительную разность потенциалов. А рядом с каждой грядкой будут выращивать дерево, стимулирующее своим электричеством рост на ней помидоров и огурцов.

Электрическая зарядка семян

Эта тема также известна давно. С 1918 по 1921 гг. 500 британских фермеров были вовлечены в эксперимент, в котором предварительно подсушенные семена подвергались перед высевом воздействию электрическим током. В результате прирост урожая достигал 30% за счёт увеличения числа колосков на одном растении (иногда до пяти). Высота растений увеличивалась, мощнее становился стебель. Пшеница становилась устойчивой к полеганию. Повышалась и её сопротивляемость гнили и прочим заболеваниям.

Но воздействие тока на семена не было продолжительным. Если сев задерживался на месяц после «зарядки», то эффекта уже никакого не было. Лучше всего опыт удавался, если воздействовали электричеством непосредственно перед высевом.

Процедура описывается так. Семена помещаются в прямоугольный бак и заливаются водой, в которой для улучшения электропроводности растворены поварённая соль, соли кальция или азотнокислый натрий. Железные электроды большой площади размешаются на противоположных внутренних сторонах бака и в течение нескольких часов подвергаются воздействию слабого электрического тока.

Время выдержки, равно как и оптимальная температура, и выбор соли, зависят от того, какие семена в баке, и в какую почву будут они посеяны. Точные соответствия не известны до сих пор. Сведения лишь обрывочные.

Так, семена ячменя требуют вдвое большей выдержки, чем семена пшеницы или овса. Но вот что точно известно, это то, что после испытания семян электричеством в баке их нужно вновь хорошо высушить[13].

В одном из совсем недавних экспериментов, проведённом студентами Донского аграрного университета над семенами росянки, было установлено, что воздействие электричества на проростки семян оптимально, когда ток не превышаете 4–5 мкА, а длительность воздействия – от нескольких дней до нескольких недель. При этом отрицательный электрод крепится на верхушке проростка, а положительный – у его основания[14].

В 1970-е годы на базе одного патента[15] была создана компания Intertec Inc, которая стала продвигать технологию «электрогенетического проращивания семян» (electrogenic seed treatment), которая состоит в имитации атмосферного электричества.

Затем семена подвергаются инфракрасному облучению для того, чтобы предотвратить их засыпание и повысить выработку аминокислот. На следующей стадии семена заряжаются отрицательно (вводится катодная защита). Это снижает гибель семян тем, что поток электронов блокирует реакции со свободными радикалами. Катодная защита используется обычно для защиты подземных металлических сооружений от коррозии. Здесь смысл тот же.

При использовании катодной защиты семена должны быть влажными. Высушенные семена могут на этой стадии повреждаться, хотя повреждённые частично восстанавливаются, если их затем замочить. Катодная защита вдвое повышает всхожесть семян.

Заключительная стадия электрогенетического процесса – воздействие на семена электроэнергией в радиочастотном диапазоне, что по замыслу должно воздействовать на хромосомы и митохондрии, интенсифицировать процессы метаболизма. Такое воздействие увеличивает растворение микроэлементов в почвенной влаге, повышает электропроводность и аэрацию почвы (насыщение её кислородом). Для обработки семян непосредственно перед посевом использовались частоты в диапазоне от 800 КГц до 1.5 МГц.

По непонятным причинам это направление свернулось. И тут самое время обсудить вопрос, почему вообще исследования по электрическому стимулированию роста растений активно развивались в прошлые века вплоть до 1920-х годов.

Думаю, что причина – в том, что электротехника очень далека от агрономии. И только учёные-энциклопедисты типа А. Чижевского или изобретатели типа В. Яковлева из Шостки способны заниматься и тем, и другим одновременно. А таких немного.

[1] Рамнек Г.М. Влияние электричества на почву: Ионизация почвы и усвоение атмосфер. азота / Киев: тип. ун-та св. Владимира, изд. Н.Т. Корчак-Новицкого, 1911. – 104 с.
[2] Kravstov P. et al. // Applied electrical phenomena. – 1968. –No 2 (20)/ – P. 147-154
[3] Лазаренко Б.Р., Горбатовская И.Б. Электрическая защита растений от болезней // Электронная обработка материалов. – 1966. – № 6. – P. 70-81.
[4] Схема выпрямителя.
[5] Гордеев А.М., Шешнев В.Б. Электричество в жизни растений. – М., Просвещение, 1988. – С.77, 109, 112, 115
[6] Лазаренко Б.Р., Горбатовская И.Б. Электрическая защита растений от болезней // Электронная обработка материалов. – 1966. – № 6. – P. 70-81.
[7] Патент Российской Федерации RU2261588
[8] Дудышев В.Д. Планета Земля: природный электрический мотор – генератор и альтернативная чистая энергетика на его основе.
[9] Спосіб активізації родючості ґрунту – Патент Украины UA 42233
[10] Nelson R. A. Electro-Culture (The Electrical Tickle).
[11] Moore A.D. Electrostatics & Its Applications. – Wiley & Sons,1972
[12] Холманский А.С., Кожевников Ю.М. Зависимость электрического потенциала дерева от внешних условий // Альтернативная энергетика и экология. – 2015. – № 21 (185). – С. 183-187
[13] Scientific American. – 1920. – 15.02. – Р. 142-143
[14] Войтова А.С., Юкин Н.А., Убирайлова В.Г. Слабый электрический ток как фактор стимуляции роста домашних растений // Международный студенческий научный вестник. – 2016. – № 4-3.
[15] US Patent 4302670

Ю.П. Воронов , кандидат экономических наук, член редколлегии журнала «ЭКО»

Источник