Влияние электрического поля на всхожесть и рост моркови
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 21.09.2024
Всё окружающее пространство пронизано электромагнитным излучением. Солнце, окружающие нас тела, антенны радиостанций и бытовые приборы испускают электромагнитные волны. У человека нет таких органов чувств, которые могли бы эти волны принимать.
Мне стало интересно, как же тогда человек сумел открыть, изучить и поставить себе на службу электромагнитные волны. Я попытался выяснить, как эти волны влияют на жизнь живых организмов и определить интенсивность влияния различных бытовых приборов на жизнь растений. А также узнать, ускоряет ли воздействие электромагнитных волн всхожесть семян пшеницы. На эти вопросы я отвечал в своей работе. Предметом моего исследования стали электромагнитные волны.
Я поставил перед собой цель: изучить влияние электромагнитных волн на всхожесть семян пшеницы.
Я выдвинул гипотезу: возможно, воздействие электромагнитных волн ускоряет всхожесть семян пшеницы.
Для реализации поставленной цели я решал следующие задачи:
• Узнать, что такое электромагнитные волны.
• Вырастить семена пшеницы рядом с различными бытовыми приборами, излучающими электромагнитные волны.
• Изучить влияние электромагнитных волн на всхожесть семян пшеницы.
• Определить интенсивность влияния различных бытовых приборов на жизнь растений.
Для решения поставленных задач и доказательства моей гипотезы использовал следующие методы:
Исследование я проводил по плану:
1. Изучение и анализ литературы по проблеме исследования.
2. Определение целей, задач, гипотезы исследования
3. Закладка опыта
3.4. Анализ, обобщение и систематизация результатов
I. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ
1. Научная статья
1.2. Что такое электромагнитные волны.
Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) — это распространяющееся в пространстве возмущение электрических и магнитных полей.
В зависимости от длины волны различают гамма-излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасное излучение, радиоволны и низкочастотные электромагнитные колебания. [2. Н. В. Гулиа. Удивительная физика].
Электромагнитные волны — неизбежные спутники бытового комфорта. Они пронизывают пространство вокруг нас и наши тела: источники электромагнитного излучения согревают и освещают дома, служат для приготовления пищи, обеспечивают мгновенную связь с любым уголком мира. [5. Энциклопедический словарь юного физика].
1.3. Как электромагнитные волны влияют на живые организмы и здоровье человека
Электромагнитные процессы играют решающую роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма.
Более ста лет назад естествоиспытатель Трандо установил, что в магнитном поле все химические реакции, в том числе и в живых организмах, протекают с иной скоростью, чем в вакууме. Под влиянием магнитного поля резко активизируются все процессы внутри организма. Но сам по себе биологический эффект воздействия электромагнитного излучения малых уровней стал изучаться лишь во второй половине двадцатого века.
В нашей стране исследования влияния электромагнитных полей на человека и животных ведутся больше 50 лет. Проведя сотни экспериментов, российские ученые установили, что более всего подвержены влиянию растущие ткани, эмбрионы. Выяснилось, что электромагнитные поля влияют также на нервную и мышечную ткани, могут провоцировать неврологические нарушения и бессонницу, а также сбои в работежелудочно-кишечного тракта. Они меняют и частоту сердечных сокращений, и артериальное давление. [1. В. А. Гордиенко. Физические поля и безопасность жизнедеятельности]
Сегодня человек подвергается мощному воздействию искусственных (техногенных) электромагнитных полей. Долгие годы считалось, что электромагнитные поля оказывают на организм лишь тепловое воздействие. Сейчас считается установленным факт воздействия на организм электромагнитного излучения даже незначительной интенсивности.
2. Практическая часть
2.1. Проверка семян на всхожесть.
Для проверки семян на всхожесть 22 сентября 2012 года я взял из общей упаковки 10 семян пшеницы и поместил их в тарелку на влажную вату. Через 2 дня (24.09.2012г.) посмотрел, сколько семян проросло. Из 10 семян проросло 9. Следовательно, всхожесть семян пшеницы из этой упаковки хорошая, семена можно ставить на опыт.
2.2. Закладка опыта.
1. Я взял семена пшеницы из одной проверенной мною на всхожесть упаковки.
2. По 10 семян разложил на влажной вате по тарелкам, пронумеровал их. (Приложение 1.)
24.09.2012 года эти тарелки я поместил при одинаковом освещении и температуре в своей квартире (Фотография 1).
Образец № 1 я поставил на микроволновую печь.
Образец № 2 поместил на холодильник.
Образец № 3 поставил на компьютерный стол рядом с монитором.
Образец № 4 разместил рядом с телевизором.
Образец № 5 (контрольный) поставил на подоконник.
2.3. Наблюдение
Каждый день в одно и то же время, в 21:00, я проверял образцы, следил, чтобы температура, освещение и влажность были одинаковые. Раз в три дня в одно и то же время, в 21:00, я отмечал изменения, происходящие с семенами пшеницы, фотографировал их. Результаты своих наблюдений записывал в таблицу. (Приложение 1)
2.4. Описание опыта
Описание опыта через 3 дня (Приложение 2. Фотография 1)
• Образец № 1. В тарелке, помещённой на микроволновую печь, семена набухли.
• Образец № 2. В тарелке, помещённой на холодильник, семена набухли, увеличились в размере.
• Образец № 3. В тарелке, помещённой рядом с компьютером, семена набухли, увеличились в размере, стал хорошо виден зародыш белого цвета, у 2 семян появились зародышевые корешки.
• Образец № 4. В тарелке, помещённой рядом с телевизором, у семян немного виден белый зародыш.
• Образец № 5. В тарелке, помещённой на подоконник, семена увеличились в размере, у 4 семян чётко виден зародыш белого цвета, появились зародышевые корешки; у 2 семян появились зародышевые листья светло-зелёного цвета.
Описание опыта через 6 дней (Приложение 2. Фотография 2)
• Образец № 1. В тарелке, помещённой на микроволновую печь, изменений нет.
• Образец № 2. В тарелке, помещённой на холодильник, семена увеличились в размере, немного виден зародыш белого цвета.
• Образец № 3. В тарелке, помещённой рядом с компьютером, семена набухли, увеличились в размере. У 3 семян появились маленькие зародышевые корешки белого цвета, у одного семени появился светло-зелёный зародышевый лист длиной 3 мм
• Образец № 4. В тарелке, помещённой рядом с телевизором, семена увеличились в размере, во всех семенах немного виден зародыш белого цвета; у одного семени появился первый зародышевый корешок.
• Образец № 5. В тарелке, помещённой на подоконник, у 7 семян появились зародышевые корешки; у 3 семян появились зародышевые листья светло-зелёного цвета длиной 3-5 мм.
Описание опыта через 9 дней (Приложение 2)
• Образец № 1. В тарелке, помещённой на микроволновую печь, семена набухли, увеличились в размере, у всех семян чётко виден зародыш белого цвета. (Фотография 3)
• Образец № 2. В тарелке, помещённой на холодильник, семена набухли, увеличились в размере, стал чётко виден зародыш белого цвета; у 3 семян появились зародышевые корешки. (Фотография 4)
• Образец № 3. В тарелке, помещённой рядом с компьютером, семена набухли, увеличились в размере. У всех семян появились зародышевые корешки, у одного семени появился светло-зелёный зародышевый лист длиной 5 мм; у второго семени длина зародышевого листа увеличилась до 1 см, цвет листа к верхушке приобрёл более тёмный зелёный оттенок. (Фотография 5)
• Образец № 4. В тарелке, помещённой рядом с телевизором, все семена увеличились в размере, хорошо виден белый зародыш; у 5 семян появились зародышевые корешки. (Фотография 6)
• Образец № 5. В тарелке, помещённой на подоконник, у всех семян проявились зародышевые корешки, у 1 семени появились 2 зародышевых листа длиной 1 см, а длина ранее выросших трёх зародышевых листьев увеличилась до 4-5 см; цвет этих листьев стал тёмно-зелёным. (Фотография 7)
Сравнивая опытные образцы с контрольным образцом № 5, на который не действовало электромагнитное излучение от бытовых приборов в моей квартире, а семена прорастали в условиях, приближённых к естественным, я сделал следующий вывод: электромагнитные волны отрицательно влияют на скорость прорастания и формирования зародыша пшеницы.
III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате поставленного опыта я выяснил, что электромагнитные волны отрицательно влияют на скорость прорастания и формирования зародыша пшеницы.
Гипотеза, выдвинутая в начале эксперимента, не подтвердилась.
IV. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. В. А. Гордиенко. Физические поля и безопасность жизнедеятельности. М. :
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.
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].
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 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.
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.
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
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.
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].
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
Введение
Электрофизические факторы воздействия на семена и вегетирующие растения, тепличные грунты и субстраты, микроклимат, газовую среду и т.п. могут играть особую роль в повышении урожайности и качества выращиваемых культур 5. Разработка новых методов повышения жизнеспособности сельскохозяйственных культур является важнейшей задачей агробиологических наук и сельскохозяйственного производства.
Как показывает анализ научно-технической литературы, одним из перспективных направлений в повышении урожайности овощных и зерновых культур является применение высокоинтенсивных физических факторов, генерируемых электрофизическими методами. Известны способы стимулирующей обработки семян на основе воздействия постоянных (ПМП), градиентных (ГМП) и импульсных (ИМП) магнитных полей, переменных электромагнитных полей (ЭМП) с широким спектром частот, электрического поля коронного разряда - ЭПКР, некогерентных световых импульсов - НСИ и т.д. [4, 8].
В Российском Федеральном Ядерном Центре - Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ) в течение ряда лет ведутся инициативные работы по разработке и внедрению электрофизических методов в сельское хозяйство. На основе договоров о научно-техническом содружестве проводились совместные исследовательские работы ученых научно-технического центра НТЦФ ВНИИЭФ, научно-исследовательского института сельского хозяйства (НИИСХ) и сельскохозяйственных предприятий Мордовии, а также и других организаций страны [6].
В связи с этим целью данной работы являлось исследование влияния воздействия высокоинтенсивных физических факторов электрического поля коронного разряда и некогерентных световых импульсов на овощные культуры.
Материалы и методы
В соответствии с целью исследования работа проводилась по следующим направлениям:
- экспериментальное исследование влияния ЭПКР напряженностью от 1 до 6 кВ/см на овощные культуры;
- экспериментальное исследование влияния НСИ с энергией от 16 до 80 кДж на овощные культуры.
Оценку влияния воздействия высокоинтенсивных физических факторов ЭПКР и НСИ на овощные культуры проводили по результатам всхожести, цветения и итогового сбора урожая.
В эксперименте на опытные и контрольные грядки в равных количествах высаживали семена и проростки следующих культур:
Рис. 2. Схема обработки семян
Длительность экспозиции обработки зерна, с
Количество каналов рабочей камеры
Максимальная производительность обработки семян ячменя, л/мин.
Максимальная производительность обработки овса, л/мин.
Напряжение сетевого питания, В
Максимальная потребляемая мощность, Вт
Семена подвергали воздействию ЭПКР в четырех режимах, отличающихся напряженностью электрического поля в рабочем пространстве камеры 2 кВ/см, 3,5 кВ/см, 5 кВ/см и 5,5 кВ/см.
Длительность однократных световых импульсов составляет единицы и десятки микросекунд, спектральная область излучения соответствует видимому и УФ-диапазонам длин волн, генерируемые мощности составляют десятки и сотни мегаватт. Обработку проводили одноискровым излучателем, закрепленным сверху над семенами на расстоянии ~ 0,5м.
Емкость конденсаторной батареи, мкФ
Диапазон рабочих напряжений, кВ
Максимальная запасенная энергия, кДж
Число искровых промежутков, шт
Напряжение сетевого питания, В
Частота сетевого питания, Гц
Масса установки (без выпрямителя), кг
Для выявления эффектов воздействия ЭПКР и НСИ на овощные культуры формировали контрольные группы, которые количественно соответствовали опытным образцам и исследовались по аналогичным методикам.
На опытные участки в одни сроки были высажены контрольные и обработанные культуры. Обработка почвы химическими и органическими веществами не проводилась. Полив растений осуществлялся одинаково (как контрольных, так и обработанных образцов).
Оценку влияния ЭПКР и НСИ на овощные культуры проводили по скорости прорастания семян, всхожести, темпам роста, цветению и урожайности растений.
Результаты исследования
При воздействии мощных НСИ на посевной материал (семена овощных культур, клубни, луковицы) происходит использование энергии фотоиндуцированных свободных радикалов, энергии окислительных реакций фотостимулируемого дыхания, обусловленного активацией митохондрий и пероксисом. Запасенная во время светоимпульсного облучения семян энергия реализуется на синтез пигментов, ускоренное протекание хлоропластогенеза и митохондрогенеза и т.д. Светоимпульсное облучение семян стимулирует рост, формообразование, развитие растений, направленность обмена веществ. В итоге действия и последействия на клетку световых импульсов, стимулирующих растения, повышаются одновременно урожайность, семенная продуктивность в потомстве и биосинтез полезных продуктов: сахаров, крахмала, белков, аскорбиновой кислоты и др.
На рисунках 4 - 9 представлены нормированные к контролю значения прибавки урожая овощных культур, выращенных в 2006 г. на опытном участке.
Выявлено, что все режимы, используемые при воздействии на семена, вызывают однонаправленный биологический эффект. Урожайность овощных культур по сравнению с контрольными значениями увеличивалась.
Наибольшее увеличение урожайности лука репки (51%) отмечено при воздействии НСИ с запасенной суммарной электрической энергией источника питания 80 кДж.
Рис. 5. Прибавка урожая лука репка (опыт/контроль) в 2006 г. на опытном участке
Рис. 9. Прибавка урожая овощных культур (опыт/контроль) в 2006 г. на опытном участке
Таким образом, по результатам данного исследования выявлено, что все использованные в эксперименте режимы высокоинтенсивного физического воздействия на семена овощных культур оказывают стимулирующий биологический эффект при оценке урожайности.
Наиболее эффективными режимами ЭПКР для повышения урожайности овощных культур являются режимы с напряженностью 3,5 кВ/см и 5 кВ/см. Наиболее эффективными режимами НСИ для повышения урожайности овощных культур являются режимы с запасенной суммарной электрической энергией источника питания 80 кДж.
На рисунках 10 - 13 представлены результаты экспериментального исследования влияния НСИ с запасенной суммарной электрической энергией источника питания 40 кДж на посадочный материал картофеля.
Выявлено, что при данном режиме воздействия, всхожесть обработанного картофеля повышается по сравнению с контрольным, причем при первом замере, через 21 день, обработанного картофеля взошло 86 %, а контрольного - 55 %, при втором замере, через 6 дней, в группе после обработки наблюдалась 100 % всхожесть, в контрольной же группе взошло лишь 86 %.
Рис. 10. Динамика всхожести картофеля, обработанного НСИ с запасенной суммарной электрической энергией источника питания 40 кДж
Рис. 11. Динамика цветения картофеля, обработанного НСИ с запасенной суммарной электрической энергией источника питания 40 кДж
Данные весовой прибавки собранного картофеля, отсортированного по размеру, представлены в виде процентного отношения веса собранного картофеля каждого сорта из опытной группы к контролю. Выявлено, что при данном режиме воздействия в группе обработанного картофеля вес крупных клубней на 148 % больше, чем в контрольной, вес средних клубней на 38 % больше, а мелких - на 28 % меньше, чем в контрольной группе.
Рис. 12. Весовая прибавка (опыт/контроль) собранного картофеля, обработанного НСИ с запасенной суммарной электрической энергией источника питания 40 кДж
Данные прибавки собранного картофеля по количеству клубней, отсортированных по размеру, представлены в виде процентного отношения количества собранного картофеля каждого сорта из опытной группы к контролю. Отмечено, что при данном режиме воздействия в группе обработанного картофеля крупных клубней на 140 % больше, чем в контрольной, средних клубней на 53 % больше, а мелких - на 4 % больше, чем в контрольной группе. Общий сбор урожая картофеля увеличился по сравнению с контролем на 32 %.
Таким образом, по результатам данного исследования выявлено, что при воздействии на посадочный материал картофеля НСИ с запасенной суммарной электрической энергией источника питания 40 кДж наблюдается стимулирование роста и развития, повышение всхожести и сокращение вегетационного периода картофеля.
Кроме того, данное физическое воздействие вызывает повышение качества урожая картофеля, т.к. вес и количество крупных и средних клубней в опытной группе значительно больше, чем в контрольной.
Рис. 13. Количественная прибавка (опыт/контроль) собранного картофеля, обработанного НСИ с запасенной суммарной электрической энергией источника питания 40 кДж
Полученные в данном эксперименте результаты, по-видимому, связаны с тем, что механизм действия некогерентных световых импульсов заключается в реализации запасенной во время светоимпульсного облучения энергии на синтез пигментов, ускоренное протекание хлоропластогенеза, митохондрогенеза и т.д. В итоге действия и последействия на клетку световых импульсов, стимулирующих растения, повышаются одновременно урожайность, семенная продуктивность в потомстве и биосинтез полезных продуктов.
Выводы
2. По результатам данного исследования выявлено, что все использованные в эксперименте режимы высокоинтенсивного физического воздействия на семена овощных культур оказывают стимулирующий биологический эффект при оценке урожайности.
3. Определено, что наиболее эффективными режимами ЭПКР для повышения урожайности овощных культур являются режимы с напряженностью 3,5 кВ/см и 5 кВ/см.
4. Выявлено, что наиболее эффективными режимами НСИ для повышения урожайности овощных культур является режим с запасенной суммарной электрической энергией источника питания 80 кДж.
5. Показано, что при воздействии на посадочный материал картофеля НСИ с запасенной суммарной электрической энергией источника питания 40 кДж наблюдается стимулирование роста, развития, повышение всхожести и сокращение вегетационного периода картофеля.
6. Получено, что воздействие на посадочный материал картофеля НСИ с запасенной суммарной электрической энергией источника питания 40 кДж вызывает повышение качества урожая картофеля.
С медицинской точки зрения, считается, что введение в человеческий организм молекул, подвергшихся воздействию микроволн, имеет гораздо больше шансов причинить вред, чем пользу. СВЧ-волны, искусственно созданные в микроволновой печи на основе переменного тока производят около миллиарда изменений полярности в каждой молекуле за секунду. Деформация молекул в этом случае неизбежна.
В данной работе добываются знания индуктивным эмпирическим путём. Эти знания – продукт самостоятельного исследования. При работе по такой технологии вывод основывается только на собственных наблюдениях. По результатам эксперимента в городе Надыме был создан огород на подоконнике, где выращивали не только тыкву, но ещё фасоль, горох, пшеницу.
Ключевые слова: биологические ритмы растений, факторы среды, прорастание семян, рост и развитие растений.
Введение
Актуализация
С медицинской точки зрения, считается, что введение в человеческий организм молекул, подвергшихся воздействию микроволн, имеет гораздо больше шансов причинить вред, чем пользу. СВЧ-волны искусственно созданные в микроволновой печи на основе переменного тока производят около миллиарда изменений полярности в каждой молекуле за секунду. Деформация молекул в этом случае неизбежна [1].
Цель: выявить влияние электромагнитных волн на прорастание, рост и развитие семян тыквы.
Задачи:
- подобрать методику для проведения эксперимента,
- провести эксперимент по проращивания семян в разной воде,
- провести эксперимент по выращиванию данных семян в открытом грунте,
- провести сравнительный анализ полученных результатов опытов.
Объект исследования: семена тыквы.
Предмет исследования: влияния воды, нагретой разными способами, на скорость прорастания, роста и развития семян тыквы.
Практическая значимость: полученные материалы можно использовать для разработки рекомендаций садоводу и огороднику по выбору воды для проращивания семян.
1. Влияние электромагнитного излучения на живые организмы
Среди ученых до сих пор ведутся споры о вреде электромагнитного излучения. Одни говорят, что это опасно, другие, — наоборот, не видят никакого вреда.
Электромагнитное излучение сверх высокой частоты (или СВЧ-излучение) встречается: в микроволновой печи, медицинских устройствах, радиолокационных устройствах. Основными элементами микроволновой печи можно считать: металлический корпус, передняя дверца, поддон для пищи, магнетрон. Магнетрон является источником СВЧ, металлический корпус и передняя дверца защищают внешнею среду от СВЧ, Магнетрон, вырабатывает пучок микроволн, которые проходят через вращающийся вентилятор. Отталкиваясь от него, микроволны разлетаются во всех направлениях. Микроволны проходят через пищу насквозь мгновенно. Когда они проходят сквозь пищу, молекулы воды поглощают их энергию. В результате этого воздействия молекулы воды колеблются с той же высокой частотой, что и микроволны. При этом движении образуется огромное количество тепла, благодаря которому еда проваривается (или прожаривается) насквозь.
Но есть и другая сторона воздействия волн СВЧ. Глаз человека. Воздействие волн СВЧ на хрусталик глаза приводит к помутнению хрусталика и его дальнейшему разрушению. Эти изменения необратимы. Однако за все годы существования микроволновых печей многое было сказано об их губительном влиянии на здоровье. На самом деле СВЧ печи не выделяют радиоактивное излучение, и даже позволяют готовить более здоровую пищу, сохраняя в продуктах до 75% витаминов (чего не скажешь о традиционных методах приготовления). При соблюдении техники безопасности никакого вреда для вашего здоровья от микроволновки не будет [2].
2. Методика исследования
Методы, приёмы исследования:
- Теоретические (анализ, объяснение)
- Статистическая обработка данных
Исследование проводились в июне 2016 г. Это связано с фотопериодизмом растений, что существенно может повлиять на результаты исследования. Одним из условий качества эксперимента является повторяемость его результатов [3]. Закладка опыта осуществлялась двумя сериями.
Сам эксперимент заключается в проращивании семян традиционным способом, используя обычную водопроводную воду, воду, нагретую в микроволновой печи, на газовой плите до температуры 50 0 и охлаждённую до комнатной температуры, последующее выращивании данной рассады в открытом грунте.
Данный способ проращивания семян выбран по двум параметрам: вода размягчает оболочку, а также растворяет химические соединения, присутствующие в ней, что ускоряет прорастание. Повлияет ли качество воды на прорастание семян, рост и развитие растений? На этот вопрос мы попытаемся ответить.
Гипотеза: Воздействие микроволнового излучения меняет структуру молекулу воды настолько, что вода становиться опасной для использования живыми организмами (растениями).
Материалы и оборудование: семена тыквы, микроволновая печь, газовая плита, вода – 1л., термометр для воды, помещение, три неглубокие ёмкости для замачивания семян, вата, марля, линейка.
3. Ход работы по исследованию.
1. Подготовка семян.
- Осмотрели семена, выбрали семена без видимых повреждений.
2. Замачивание семян. Выращивание проростков в открытом грунте.
- На дно каждой ёмкости положили вату и марлю в три слоя – это будет постепенно отдавать влагу, постоянно смачивая семена.
- Взяли воду из водопроводного крана, разделили её на три ёмкости: одну ёмкость с водой довели до 50 0 С в микроволновой печи, вторую на газовой плите, в третьей ёмкости вода не подвергалась нагреву (контроль).
1. Поровну разделили семена по ёмкостям с разной водой. Все ёмкости поместили в одинаковые оптимальные условия (свет, температура, влажность). Вели наблюдение за прорастанием семян. Результаты заносили в таблицы.
2. Далее проросшие семена высадили в открытый грунт, вели наблюдение за ростом и развитие рассады, пока она приживалась в течение пяти дней. Результаты фиксировали в таблицы.
4. Результаты исследования
Провели статистическую обработку результатов исследования.
1. Результаты исследования занесли в таблицу (см. Приложение таблица 1) и построили графики.
(по оси абсцисс – день прорастания, по оси ординат – количество проросших семян)
(по оси абсцисс – день прорастания, по оси ординат – количество проросших семян)
Анализ таблицы и графиков показал:
Прорастание семян было интенсивнее при использовании обычной водопроводной воды. Прорастание семян в воде, подогретой в микроволновой печи было незначительно интенсивнее, чем в воде, подогретой на газовой плите.
2. Результаты исследования занесли в таблицу (см. Приложение таблица 2) и построили графики.
(по оси абсцисс – день прорастания, по оси ординат – средняя высота ростков)
(по оси абсцисс – день прорастания, по оси ординат – средняя высота ростков)
Анализ таблицы и графиков показал:
Рост и развитие рассады из семян, замоченных в обыкновенной воде, проходит лучше, чем из семян, замоченных в воде, подвергшейся нагреванию в микроволновой печи и на газовой плите, так как в подогретой воде содержится меньше кислорода. Способ нагревания воды (в микроволновой печи, на газовой плите) особо не влияет на прорастание, рост и развитие растений.
Вывод: Наша гипотеза подтвердилась: вода, подвергшаяся электромагнитному излучению сверхвысокой частоты, не становиться опасной для использования живыми организмами, в частности растениями.
Зависимость скорости прорастания семян от качества воды
Читайте также: