CC BY
27
ГИПОТИЗА О ВНЕШНЕМ ИСКУССТВЕННОМ НИЗКОАМПЕРНОМ ПОЛОЖИТЕЛЬНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ТЕПЛИЧНЫЕ РАСТЕНИЯ
О.А. Пустовая, канд. с.-х. наук, доцент С.Л. Сафонов, магистрант
Дальневосточный государственный аграрный университет (Россия, г. Благовещенск)
Аннотация. В статье поднимается проблема дорогого оборудования для малого сельскохозяйственного бизнеса и о необходимости разработки эффективного недорогого оборудования, способного повысить скорость прорастания семян тепличных сельскохозяйственных растений с помощью внешнего низкоамперного положительного воздействия на семена и корни растения. Так же выдвигается гипотеза объясняющая процесс внешнего положительного низкоамперного воздействия на растительные клетки.
Ключевые слова: растительная клетка, ток, митохондрии, гипотеза, низкоамперный, положительный, АТФ.
С недавнего времени в сельском хозяйстве замечена тенденция развития и внедрения современных технологий. Но проблема внедрения до сих пор остается актуальной. Так если инновации возникают повсеместно, то к их внедрению относятся достаточно скептически. Только малое количество инноваций получают финансирование и внедряются в производственный процесс. Проблема внедрения заключается в финансировании и скептицизме владельцев малого сельскохозяйственного бизнеса. Возникает проблема в создании эффективного инструмента, повышающего эффективность сельскохозяйственного производства, не требующий больших капиталовложений.
В какой-то степени инновации легко проникают в тепличное хозяйство, так как способы выращивания значительно отличаются от полевых. К таким инновациям можно отнести, например, выращивание тепличных культур в высококонцентрированном полезными веществами жидком субстрате, который находится в специальном трубопроводе. Корни растения поглощают из субстрата полезные вещества в течении всего жизненного цикла и не испытывают недостатка в веществах необходимых для полноценной жизнедеятельности растения. Также применяются особенности освещения, которое предоставляет большое количество ультрафиолета для растений. Адаптируемый климат под лю-
бой сорт культуры, уже достаточно давно используется в больших тепличных хозяйствах. Все новшества в значительной степени повысили урожайность и получили признание в тепличном хозяйстве.
Полезность всех внешних искусственных воздействий таких как ультрафиолет, тепло, субстрат, легко объяснимы с точки зрения биофизических, физико-
химических и физиологических механизмов растений. Но оборудование, позволяющее искусственно повысить темпы роста растений требует значительных финансовых затрат, на что не может пойти любой тепличный комплекс, в особенности из ниши малого бизнеса. Отсюда исходит проблема, которую можно решить путем создания устройства электростимуляции растений, которое не потребует больших капиталовложений и будет доступна для малого бизнеса.
В основе существующих методов обработки, использующих энергию электромагнитного поля, лежат магнитная или электрическая составляющая последнего, а также комплексные способы воздействия электромагнитного поля в сочетании с термическим нагревом, изменением давления и т.д. [1].
Известны эксперименты положительной электростимуляции сельскохозяйственных растений.
Известно, что обработка черенков перед посадкой путем их введения в находящий-
ся под действием переменного магнитного поля субстрат в виде размешенных в емкости из немагнитного материала гранул из ферромагнитного материала и раствора питательных веществ приводила к улучшению укоренения черенков по сравнению с контролем [2].
Изменение общего электромагнитного фона также существенным образом сказывается на растениях. В настоящее время достоверно установлено, что экранирование растений от геомагнитного поля существенно изменяет ряд физиологических и биохимических показателей. Так, при ослаблении геомагнитного поля в 102 раза происходит торможение роста проростков семян гороха, чечевицы и льна. Установлено также, что при неспокойной магнитной обстановке в первые сутки после замачивания семян льна имеет место более быстрый их "старт" в обычных условиях, чем при экранировании геомагнитного поля [3].
На растительные объекты оказывает влияние также электрическая компонента электромагнитного поля. Так, в опытах с тепличными растениями установлено положительное влияние электрических полей, создаваемых электродами, на рост, урожайность и сроки их созревания [4].
Воздействие электрического тока (2, 4 и 7 мкА) на каллюс эмбриогенной кукурузы в течение 1 мес оказывало существенное влияние на рост и формирование побегов корней. Ток 2 мкА стимулировал все процессы, особенно стеблевой морфогенез: число апексов возрастало после обработки в 19 раз, значительно увеличивалось число апексов, резвившихся в побеги, митотиче-ская активность клеток возрастала в 4 раза. Ток 4 мкА оказывал слабое стимулирующее действие, а ток 7 мкА ингибировал рост каллюса и морфогенез [5].
Используется сочетание обработки семян раствором микроэлементов и электромагнитным полем напряженностью 1*106 - 1,5*108 А/м, которое накладывают импульсами с одновременным воздействием гидравлического удара энергией 1,5-2,5 кДж при частоте 5-6 импульсов в минуту [6].
Нами была выдвинута гипотеза, объясняющая положительную электростимуляцию растений.
В соответствии с нашей гипотезой, водные каналы растительных клеток раскрываются под воздействием электростимуляции в независимости от защитных и регулировочных механизмов. В результате полезные вещества вместе с водой закачиваются в клетки корней растений в огромных количествах. В результате митохондрии получают огромный ресурс веществ, которые используются для получения большого количества АТФ, а значит и больших запасов энергии, в результате клетки ускоряют биохимические, физико-химические и физиологические процессы, из-за отсутствия нехватки энергии и постоянной генерации АТФ и растения развиваются значительно быстрее.
Известно, что внутри клетки присутствует градиент заряда в несколько млВ. А значит для электростимуляции эффективней будет выбрать токи, исчисляемые в млА.
Частичное и косвенное подтверждение своей гипотезы мы получили из научных статей.
Электрическое поле способно улучшать работу водного канала, особенно в стрессовых условиях. Аквапорины функционируют благодаря наличию электрических зарядов. Если имеются положительные заряды, скопление которых обусловлено протонным барьером, к ним будут стремиться отрицательно заряженные ионы, которые, не имея возможности попасть в канал, будут скапливаться на проходах к нему и также препятствовать свободному продвижению диполей молекул воды. Направленное вдоль ризосферы поле будет оттягивать ионы от водного канала и обеспечивать поток воды в корневые клетки. Описанный механизм влияния протонного барьера на транспорт воды по водному каналу обнаруживает в системе водно-солевого обмена растений недостающее до сих пор звено: прямое, непосредственное влияние электрических зарядов в клетке на поступление в протопласт электрически нейтральных молекул воды [7].
Объяснить улучшение посевных качеств семян при их предпосевной обработке физическими факторами можно тем, что у семян возрастает интенсивность во-допоглощения, что приводит к сокращению продолжительности микрофенологических фазтпрорастания семян. Так семена различных культуртнаклевываются на 3-4 часа раньше, чем семена контрольных вариантов. Под действием сил электрического поля происходит деформация клеточных мембран, приводящая к изменению их проницаемости, как для воды, так и ионов. Кроме этого импульсное электрическое поле обладает, наряду со стимулирующим и выраженным бактерицидным воздействием на патогенную микофлору, вызывающую различные болезни семян сельскохозяйственных культур [8].
Поскольку вода является проводником электрического тока и одновременно питательной средой для клеток, заполняем ею пространство между обкладками конденсатора. Молекулы воды представляют собой диполи. Под действием разности потенциалов они ускоренно накачиваются в клетку с обеих сторон через поры мембраны (диаметр пор 0,4 нм, диаметр молекулы воды 0,24 нм). Попав в клетку и подвергаясь в ней ионизации направленными электронами, эта вода служит дополнительным источником дыхания клетки (при естественном проникании ее в клетку), а также дополнительным источником образования
АТФ. В клетке происходят усиленные разностью потенциалов на электродах ионный и водный обмены, а также увеличиваются запасы энергии клетки-АТФ [9].
Мы наметили испытания на 20.11.2016. Будет собрана установка, вырабатывающая 0,0001 - 0,1 млА. В качестве сельскохозяйственной тепличной культуры выбран томат. Семена разделят на три группы 0,0001; 0,001; 0,01 мА. Семена томата помещаются в калиево-натриевый субстрат, через который пропускается низкоамперный ток. В результате семена окажутся под воздействием низкоамперного тока, что создаст градиент зарядов внутри и снаружи семени, в результате поры семени расширятся и в семена начнет активно накачиваться субстрат необходимый для быстрого прорастания семени. Данная стимуляция проводится каждый день по два раза в течении 10, 20, 30 минут соответственно. После проращивания семени корень оставляют в субстрате. Электростимуляцию проводят три раза в день по 30, 60, 90 минут соответственно.
Результаты эксперимента будут опубликованы после обработки и систематизации данных.
В результате будет разработана установка для тепличных хозяйств способная повысить урожайность томата и не требующая больших капиталовложений. Так же будет предпринята попытка доказать высказанную гипотезу.
Библиографический список
1. Воздействие ЭМП на биохимические процессы в семенах растений / М.Г. Барышев, Г.И. Касьянов // Кубанский государственный университет, Кубанский государственный технологический университет. - 2002.
2. Способ обработки черенков перед посадкой на укоренение / Ф.Я. Поликарпова, Л.Н. Свиридов, В.Г. Трушечкин и др. // Научн. - исслед. зон. ин-т садоводства нечернозёмной полосы. - 1985.
3. Влияние флуктуаций геомагнитного поля и его экранирования на ранние фазы развития высших растений / Р.Д. Говорун, В.И. Данилов., В.М. Фомичева и др. // Биофизика. -1992.
4. Заявка 2687041 Франция ЛЖИ 5 ЛОШ7/О4. Предносевная обработка семян. Пер. Proœd de culture еn masse de vegetaux et dispositif associe / De la Goublaye De Nantois, De la Goublaye De Nantois. Tanneguve Heiene - № 9201421 Заявл. 07.02.92; Опубл. - 1993.
5. 3-й съезд Всерос. об-ва физиологов: растений (24-29 июня, 1993. Санкт-Петербург): Тез. докл. - С. 126. / Китлаев Г.Л, Долгих Ю.И., Бутенко Р.Г.
6. Способ обработки семян / Г.С. Гикало, И.Л. Потапенко, Г.И. Третьяков, Р.Л. Гиш. -1980.
7. Механизм действия протонного барьера на транспорт воды по водным каналам при нормализации водно - солевого обмен растений электровоздействием в стрессовых условиях окружающей среды / Ю.А. Гордеев - 2014.
8. Предпосевная обработка семян сельскохозяйственных культур экологически чистым способом (импульсным электрическим полем) Конторина И.С., Рубцова Е.И.
9. Способ электрофизической стимуляции семян растений / Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина // Л.В. Навроцкая, канд. техн. наук, доцент.
HYPOTTHESIS ON EXTERNAL ARTIFCIAL LOW CORRENT POSITIVE IMPACT ON GREENHOUSE PLANTS
O.A. Pustovaya, candidate of agricultural sciences, assistant professor S.L. Safonov,graduate student Far Eastern state agrarian university (Russia, Blagoveshchensk)
Abstract. The article raises the problem of expensive equipment for small agricultural business and the need to develop an effective low-cost equipment that can increase the speed of seed germination greenhouse crops using an external low current positive impact on the seeds and roots of plants. Just a hypothesis to explain the process of the low current positive external effects on plant cells.
Keywords: plant cell, current, mitochondrial, hypothesis, low current, positive, ATP.
