Сельское хозяйство 5. Растениеводство

Д.т.н. Заднепровский Р.П

Волгоградский агроуниверситет, Россия

О стимулировании роста и урожайности растений

Основным энергетическим источником доставки питательных веществ от корней к наземной части растений является биоэлектрический потенциал. Известно [1] о значительной роли биоэлектрического потенциала растений в переносе питательных веществ, их росте и урожайности плодов.

Опыты показывают, что искусственное наложение постоянного электрического поля (дополнительно к существующему в растительном организме биоэлектрическому полю) может значительно интенсифицировать рост растений и повысить урожайность. В опытах с томатами достигнуто увеличение общей продуктивности в 1,5-2 раза при пропускании через растение слабого постоянного тока (около 1 мкА) за счет подключения к верхушке и основанию растения контактных проводов от специального источника электрической энергии. Положительный результат был на кукурузе при подключении початков к минусу электрической сети. При этом увеличение зерновой части составило 17 % за счет стимуляции поступления в растение элементов минерального питания. Значительный прирост урожая был и на картофеле.

Опыты [2] показывают возможность использования естественных электродных потенциалов возникающих в системе почва-металл (Э-П). Расчеты показывают, что для создания слабых стимуляционных токов достаточно иметь естественный источник ЭДС с напряжением в десятые доли вольта. Расчет основывается на опытной оценке количества электричества - Q в системе Э1-П-Э2 Для опытной ячейки обьемом 2-4 см, величина Q = 20-50 Кл в сутки. При необходимом токе в каждом растении I = 1-2 мкА, количество электричества Q = i T и равно около 1 кулона в сутки. Тогда одной указанной ячейки достаточно для 20-30 растений, т.е. площади 3-5 кв.м. При этом возможная масса переносимых питательных веществ ( удобрений) согласно закона Фарадея m = 0,01AQ/n. Для основных элементов питания, включаюших калий, азот, фосфор, можно принять молекулярный вес А = 50-70 при валентности n = 1-3. В этом случае величина m = 5-15 г, что вполне обеспечивает внесение нормы вегетативных подкормок большинства с/х растений до 30-40 кг/га действующего вещества.

Емкость обмена окультуренных почв составляет Е = 0,1-0,6 мг-экв./г. В этом случае для переноса 1 г питательных веществ необходима величина Q=EF = 1-5 Кл/г, где число Фарадея F = 96520 Кл/ г-экв. Это показывает возможность обслуживания одной ячейкой указанных размеров до 5-10 растений. Величина возможного электрического сопротивления в системе ячейка –растение при напряжении 0,2В и токе 1мкА составляет около 20 кОм, что близко к данным для достаточно развитых растений. При повышении электросопротивления системы возможно использование нескольких паралельных ячеек- микроаккумуляторов. Электростимуляция должна быть согласована с вегетативными фазами развития растений и ее длительность ориентировочно составляет 6-18 дней.

В опытах автора с почвогрунтами и различными металлами [2, 3] доказана возможность получения электрического потенциала одной пары электродов 0,1-0,3В без специальных энергетических источников и приборов (необходимых для выработки, преобразования и регулирования напряжения и тока) а, именно, за счет естественной разности электродных потенциалов - ∆φ в почвенно-грунтовой ячейке с электродами из разных металлов. Например, сталь-алюминий в почве с влажностью пластичного состояния дают ∆φ = 0,1÷0,35 В в зависимости от влажности почвы (при расстоянии между электродами 1-3 см). Как известно, оптимальная влажность почвы для большинства с/х растений составляет около 0,8 от полной влагоемкости.

При этом изменение величины ∆φ происходит медленно (в течении нескольких суток сохраняется необходимая для электростимуляции величина ∆φ). Таким образом используется внутренняя энергия аккумулированная в ячейке 1 металл – почва – 2 металл, что не требует сложной и громоздкой энергетической надстройки. Несколько параллельно-соединенных ячеек дают возможность, соответственно, в несколько раз повысить ∆φ, а регулирование может осуществляться изменением влажности межэлектродного пространства и расстояния между электродами

Напряженность дополнительного электрополя должна быть соизмерима с биоэлектрическим потенциалом (30-60 мВ/м).

Известные способы повышения урожайности растений» путем создания в почве разности потенциалов до 15В/м за счет полива коллоидным раствором с отрицательно заряженными частицами (например, раствора канифоли) или за счет создания электростатического поля над растениями с помощью излучателей ( в виде струн), получающих питание от источника высокого напряжения , которые размещают в горизонтальной плоскости над растениями. На струны подают постоянный ток с потенциалом +1700 до + 4500 В в светлое время. Недостаток этих способов – сложность приготовления специальных коллоидных растворов и необходимость устройства для их зарядки.

Способ по патенту RU 2261588 включает засыпанные в почву вблизи корневой системы различные металлические тела произвольной формы, образующие с влажной почвой естественные электродвижущие силы (ЭДС) с различной ориентацией ионных токов стимулирующих работу корневой систему по усвоению питательных веществ с дальнейшей их передачей наземной части растения за счет биопотенциала растения. Недостатками этого способа являются : невозможность создания ионизирующих потоков единой направленности по отношению к разветвленной корневой системы, что приводит к их значительной компенсации и неполному использованию суммарной ЭДС почва- металлы; энергия ЭДС не передается на наземную часть растения т.е. по направлению вертикальной биопотенциометрической оси растения , что не дает дополнительную стимуляцию электроосмотического переноса питательных элементов почвы в верхние части растения , где стимуляция особенно необходима ( соцветия , плоды , подвои и т.п.)

в определенные фазы вегетации. При этом нет возможности регулирования тока за. счет изменения расположения системы электродов

Автором разработан более совершенный способ стимуляции роста и урожайности растений с использовании естественной разности электрического потенциала (ЭДС), возникающего в системе почва -металл, состоящей из трех разнородных пластинчатых дугообразных электродов, разделяемых слоем влажной почвы и создающих две ячейки: А:- электрод1- почва – электрод 2 и Б- электрод 2- почва с корневой системой.

( Э1-П-Э2). Система из 3-х электродов ( металлических пластин в прикорневой почве)) замыкается проволочными проводниками от пластин к наземной части растений для создания слабых токов от корней к верхним частям (в частности, плодам) растений и стимулирующих рост побегов и урожайность плодовой части. Ячейка–электрод 3(Э2-Б-Э3) замыкается через корневую систему. Ячейка подобна микроаккумулятору, энергия которого затрачивается на ионизацию почвы в прикорневой зоне Электроды ( например, алюминий – сталь- медные сплавы) подбираются так, чтобы получить наибольшую разность электрического потенциала, используя шкалу электродных потенциалов по отношению к воде. При этом все 3 электрода имеют последовательно возрастающие электродные потенциалы ( от Э1 до Э3) и расположены параллельно друг другу по одной оси проходящей через корневую систему ниже внешней поверхности почвы. Для увеличения величины ЭДС до оптимальной ( в пределах 0,1-0,6 В - в зависимости от фазы вегетации и состояния почвы с учетом метеоусловий) возможно использование двух –трех указанных систем , располагаемых , соответственно по 2-3 осям и регулирование ЭДС за счет изменения глубины погружения электродов и расстояния между ними по общей оси, т.е. изменения количества электричества и внутреннего омического сопротивления ячеек

Регулирование электрического сопротивления системы (и соответствующей ЭДС) возможно также при изменения площади контакта электродов с почвой за счет их частичного погружения в почву и изменения расстояния между ними и корнем растения.

Рассмотренная система стимуляции роста и урожайности, не требующая внешних источников энергии наиболее подходит для тепличных хозяйств .

Литература:

1. Маслоброд С.Н. Пространственно-временная организация поверхностных биоэлектрических потенциалов растительных организмов. Прикладное и научное значение //Электронная обработка материалов, 2000, №3. С.57-63

2. Заднепровский Р.П. Энергетические показатели межфазных процессов в глинистых породах и закономерности изменения электродных потенциалов системы грунт – металл // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2005, № 1. С.64-67