Информация
Индукционный ток: условие протекания, эксперименты Индукционный ток — это ток, вызванный явлением электромагнитной индукции. Фарадей провел множество экспериментов, изучая это явление, и обнаружил, что для… Подробнее » Как создать индукционный ток
Как создать электростатическое поле для выращивания
- автор: admin
- 27.07.2023
Способ стимулирования роста растений в теплицах Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к овощеводству и цветоводству закрытого грунта. Способ заключается в создании электростатического поля… Подробнее » Как создать электростатическое поле для выращивания
Как соединять между собой маты теплого пола
- автор: admin
- 27.07.2023
Как нагревательные маты соединяются между собой Нагревательные маты покупают прежде всего для упрощения монтажа электрического теплого пола. К тому же их вполне можно уложить самостоятельно,… Подробнее » Как соединять между собой маты теплого пола
Как соединить два коаксиальных кабеля
- автор: admin
- 27.07.2023
Как соединить антенный кабель между собой без потери сигнала: используем переходник и обходимся без него Если антенный кабель повредился, или нуждается в удлинении, его можно… Подробнее » Как соединить два коаксиальных кабеля
Как соединить две ардуино
- автор: admin
- 27.07.2023
Урок 26.1 Соединяем две arduino по шине UART При создании некоторых проектов, требуется разделить выполняемые задачи между несколькими Arduino. В этом уроке мы научимся соединять… Подробнее » Как соединить две ардуино
Использование электричества для роста растений. «электрогрядка» – устройство для стимуляции роста растений. Электрическое поле планеты
В далёком 1911 году в Киеве вышла книга Густава Магнусовича Рамнека «Влияние электричества на почву» . 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 .
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 .
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.
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 . 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 . 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 . 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 .
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 .
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 .
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.
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 .
Схема электроэффлювиальной люстры —
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. 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 .
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 .
В 1970-е годы на базе одного патента 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.
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.
Kravstov P. et al. // Applied electrical phenomena. – 1968. –No 2 (20)/ – P. 147-154
Лазаренко Б.Р., Горбатовская И.Б. Электрическая защита растений от болезней // Электронная обработка материалов. – 1966. – № 6. – P. 70-81.
.
Moore A.D. Electrostatics & Its Applications. – Wiley & Sons,1972
Холманский А.С., Кожевников Ю.М. Зависимость электрического потенциала дерева от внешних условий // Альтернативная энергетика и экология. – 2015. – № 21 (185). – С. 183-187
Scientific American. – 1920. – 15.02. – Р. 142-143
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.
US Patent 4302670
Ю.П. Воронов , кандидат экономических наук, член редколлегии журнала «ЭКО»
Электро-стимулятор роста растений
Солнечные элементы действительно поражают воображение, как только вспоминаешь о необыкновенном множестве их применения. Действительно, область применения солнечных элементов достаточно широка.
Ниже описывается применение, в которое трудно будет поверить. Речь идет о фотоэлектропреобразователях, стимулирующих рост растений. Звучит неправдоподобно?
Для начала лучше всего познакомиться с основами жизни растений. Большинству читателей хорошо известно явление фотосинтеза, который является основной движущей силой в жизни растений. По существу фотосинтез представляет собой процесс, благодаря которому солнечный свет позволяет осуществить питание растений.
Хотя процесс фотосинтеза значительно сложнее объяснения, которое возможно и уместно в данной книге, этот процесс заключается в следующем. Лист каждого зеленого растения состоит из тысяч отдельных клеток. Они содержат вещество, называемое хлорофиллом, которое между прочим и придает зеленую окраску листьям. Каждая такая клеточка является химическим заводом в миниатюре. Когда частица света, называемая фотоном, попадает в клетку, она поглощается хлорофиллом. Высвобождаемая при этом энергия фотона активизирует хлорофилл и дает начало ряду превращений, приводящих в конечном итоге к образованию сахара и крахмала, которые усваиваются растениями и стимулируют рост.
Эти вещества хранятся в клетке, пока не понадобятся растению. С уверенностью можно предположить, что количество питательных веществ, которыми лист может обеспечить растение, прямо пропорционально количеству солнечного света, падающего на его поверхность. Это явление похоже на преобразование энергии солнечным элементом.
Несколько слов о корнях
Однако растению одного солнечного света недостаточно. Чтобы вырабатывать питательные вещества, лист должен иметь исходное сырье. Поставщиком таких веществ является развитая корневая система, через которую они всасываются из почвы*.(* Не только из почвы, но и из воздуха. К счастью для человека и животных, растения дышат днем углекислым газом, которым мы постоянно обогащаем атмосферу, выдыхая воздух, в составе которого отношение углекислого газа к кислороду значительно увеличено по сравнению с воздухом, вдыхаемым нами ). Корни, представляющие собой сложную структуру, так же важны для развития растения, как и солнечный свет.
Обычно корневая система столь же обширна и разветвленна, как и растение, которое она питает. Например, может оказаться, что здоровое растение высотой 10 см имеет корневую систему, уходящую в землю на глубину 10 см. Конечно, так бывает не всегда и не у всех растений, но, как правило, это так.
Следовательно, было бы логично ожидать, что если бы удалось каким-либо образом усилить рост корневой системы, то верхняя часть растения последовала бы ее примеру и на столько же выросла бы. В действительности так оно и происходит. Было обнаружено, что благодаря непонятному еще до конца действию слабый электрический ток действительно способствует развитию корневой системы, а следовательно, и росту растения. Предполагается, что подобная стимуляция электрическим током в самом деле дополняет энергию, получаемую обычным путем при фотосинтезе.
Фотоэлектричество и фотосинтез
Солнечный элемент, как и клетки листа при фотосинтезе, поглощает фотон света и преобразует его энергию в электрическую. Однако солнечный элемент в отличие от листа растения выполняет функцию преобразования намного лучше. Так, обычный солнечный элемент преобразует в электрическую энергию по крайней мере 10% падающего на него света. С другой стороны, при фотосинтезе в энергию преобразуется едва ли не 0,1% падающего света.
Рис. 1. Есть какая-либо польза от стимулятора корневой системы? Это можно решить, взглянув на фотографию двух растений. Оба они одного типа и возраста, росли в идентичных условиях. У растения слева располагался стимулятор корневой системы.
Для эксперимента были выбраны саженцы длиной 10 см. Они росли в помещении при слабом солнечном освещении, проникающем через окно, расположенное на значительном расстоянии. Никаких попыток отдать предпочтение какому-либо растению не делалось, кроме того, что лицевая панель фотоэлектрического элемента была ориентирована в направлении солнечного света.
Эксперимент продолжался около 1 мес. Эта фотография сделана на 35-й день. Обращает внимание тот факт, что растение со стимулятором корневой системы более, чем в 2 раза крупнее контрольного растения.
При подключении одного солнечного элемента к корневой системе растения имеет место стимуляция ее роста. Но здесь есть одна хитрость. Она заключается в том, что стимуляция роста корней дает лучшие результаты у затененных растений.
Исследования показали, что для растений, освещаемых ярким солнечным светом, пользы от стимуляции корневой системы мало или нет совсем. Вероятно, это потому, что таким растениям вполне достаточно энергии, получаемой при фотосинтезе. По-видимому, эффект стимуляции проявляется лишь тогда, когда единственным источником энергии для растения является фотоэлектрический преобразователь (солнечный элемент).
Однако следует помнить, что солнечный элемент преобразует свет в энергию значительно эффективнее, чем лист при фотосинтезе. В частности, он может преобразовать в полезное количество электроэнергии свет, который для растения был бы просто бесполезен, например свет от люминесцентных ламп и ламп накаливания, ежедневно используемых для освещения помещений. Опыты также показывают, что у семян, подвергшихся воздействию слабого электрического тока, ускоряется прорастание и увеличивается число побегов и в конечном счете — урожайность.
Конструкция стимулятора роста
Все, что необходимо для проверки теории, — это один-единственный солнечный элемент. Однако еще потребуется пара электродов, которые можно было бы легко воткнуть в землю вблизи корней (рис. 2).
Рис. 2. Можно быстро и просто испытать стимулятор корневой системы, воткнув в землю вблизи растения пару длинных гвоздей и соединив их проводами с каким-либо солнечным элементом.
Размер солнечного элемента в принципе не имеет значения, поскольку сила тока, требуемая для стимуляции корневой системы, ничтожно мала. Однако для достижения наилучших результатов поверхность солнечного элемента должна быть достаточно большой, чтобы улавливать больше света. С учетом этих условий для стимулятора корневой системы был выбран элемент диаметром 6 см.
К диску элемента были подсоединены два стержня из нержавеющей стали. Один из них был припаян к тыльному контакту элемента, другой — к верхней токосъемной сетке (рис. 3). Однако использовать элемент в качестве крепления для стержней не рекомендуется, так как он слишком хрупок и тонок.
Лучше всего солнечный элемент закрепить на металлической пластине (преимущественно из алюминия или нержавеющей стали) несколько больших размеров. Убедившись в надежности электрического контакта пластинки с тыльной стороны элемента, можно подсоединить один стержень к пластине, другой — к токосъемной решетке.
Можно собрать конструкцию и по-другому: поместить элемент, стержни и все остальное в пластмассовый защитный футляр. Для этой цели вполне подойдут коробочки из тонкой прозрачной пластмассы (используемые, например, для упаковки юбилейных монет), которые можно найти в галантерейном, хозяйственном магазине или магазине канцелярских товаров. Необходимо лишь так укрепить металлические стержни, чтобы они не прокручивались и не гнулись. Можно даже залить все изделие жидким отверждающимся полимерным составом.
Однако следует иметь в виду, что при отверждении жидких полимеров происходит усадка. Если элемент и присоединенные стержни надежно закреплены, то никаких осложнений не возникнет. Плохо закрепленный стержень при усадке полимерного компаунда может разрушить элемент и вывести его из строя.
Элемент также нуждается в защите от воздействия внешней среды. Кремниевые солнечные элементы слегка гигроскопичны, способны впитывать небольшое количество воды. Конечно, со временем вода немного проникает внутрь кристалла и разрушает наиболее подверженные воздействию атомные связи *. (* Механизм деградации параметров солнечных элементов под воздействием влаги иной: прежде всего происходит коррозия металлических контактов и отслоение просветляющих покрытий, появление на торцах солнечных элементов проводящих перемычек, шунтирующих р-n-переход. ). В результате ухудшаются электрические характеристики элемента, и в конце концов он полностью выходит из строя.
Если элемент залит подходящим полимерным составом, можно считать проблему решенной. Другие способы крепления элемента потребуют и других решений.
Список деталей
Солнечный элемент диаметром 6 см два стержня из нержавеющей стали длиной около 20 см Подходящая коробка из пластмассы (см. текст).
Эксперимент со стимулятором роста
Теперь, когда стимулятор готов, необходимо воткнуть два металлических стержня в землю вблизи корней. Все остальное сделает солнечный элемент.
Можно поставить такой простой эксперимент. Взять два одинаковых растения, желательно выращенных в аналогичных условиях. Рассадить их в отдельные горшки. В один из горшков воткнуть электроды стимулятора корневой системы, а второе растение оставить для контроля. Теперь необходимо одинаково ухаживать за обоими растениями, одновременно поливая их и уделяя им равное внимание.
Примерно через 30 дней можно заметить поразительное различие между двумя растениями. Растение со стимулятором корневой системы будет явно выше контрольного растения и на нем будет больше листьев. Этот эксперимент лучше всего проводить в помещении, используя лишь искусственное освещение.
Стимулятор можно использовать для комнатных растений, поддерживая их в здоровом состоянии. Садовод или человек, занимающийся разведением цветов, может использовать его для ускоренного прорастания семян или улучшения корневой системы растений. Независимо от вида использования данного стимулятора можно хорошо поэкспериментировать в этой области.
Электрические явления играют важную роль в жизни растений. В ответ на внешние раздражения в них возникают очень слабые токи (биотоки). В связи с этим можно предположить, что внешнее электрическое поле может оказать заметное воздействие на темпы роста растительных организмов.
Еще в XIX веке ученые установили, что земной шар заряжен отрицательно по отношению к атмосфере. В начале XX столетия на расстоянии 100 Километров от поверхности земли была обнаружена положительно заряженная прослойка — ионосфера. В 1971 году космонавты увидели ее: она имеет вид светящейся прозрачной сферы. Таким образом, земная поверхность и ионосфера представляют» собой два гигантских электрода, создающих электрическое поле, в котором постоянно находятся живые организмы.
Заряды между Землей и ионосферой переносятся аэроионами. Носители отрицательных зарядов устремляются к ионосфере, а положительные аэроионы движутся к земной поверхности, где вступают в контакт с растениями. Чем выше отрицательный заряд растения, тем больше оно поглощает положительных ионов.
Можно предположить, что растения определенным образом реагируют на, изменение электрического потенциала окружающей среды. Более двухсот лет назад французский аббат П. Берталон заметил, что возле громоотвода растительность пышнее и сочнее, чем на некотором расстоянии от него. Позднее его соотечественник ученый Гран- до выращивал два совершенно одинаковых растения, но одно находилось в естественных условиях, а другое было накрыто проволочной сеткой, ограждавшей его от внешнего электрического поля. Второе растение развивалось медленно и выглядело хуже находящегося в естественном электрическом поле. Г рандо сделал заключение, что для нормального роста и развития растениям необходим постоянный контакт с внешним электрическим полем.
Однако до сих пор в действии электрического поля на растения много неясного. Давно замечено, что частые грозы благоприятствуют росту растений. Правда, это утверждение нуждается в тщательной детализации. Ведь грозовое лето отличается не только частотой молний, но и температурой, количеством осадков.
А это факторы, оказывающие на растения весьма сильное воздействие.
Противоречивы данные, касающиеся темпов роста растений вблизи высоковольтных линий. Одни наблюдатели отмечают усиление роста под ними, другие — угнетение. Некоторые японские исследователи считают, что высоковольтные линии негативно влияют на экологическое равновесие.
Более достоверным представляется тот факт, что у растении, произрастающих под высоковольтными линиями обнаруживаются различные аномалии роста. Так, под линией электропередач напряжением 500 киловольт у цветков гравилата увеличивается количество лепестков до 7-25 вместо привычных пяти. У девясила — растения из семейства сложноцветных — происходит срастание корзинок в крупное уродливое образование.
Не счесть опытов по влиянию электрического тока на растения. Еще И. В. Мичурин проводил эксперименты, в которых гибридные сеянцы выращивались в больших ящи* ках с почвой, через которую пропускался постоянный
электрический ток. Было установлено, что рост сеянцев при этом усиливается. В опытах, проведенных другими исследователями, были получены пестрые результаты. В некоторых случаях растения гибли, в других — давали небывалый урожай. Так, в одном из экспериментов вокруг делянки, где росла морковь, в почву вставили металлические электроды, через которые время от времени пропускали электрический ток. Урожай превзошел все ожидания — масса отдельных корней достигла пяти килограммов! Однако последующие опыты, к сожалению, дали иные результаты. По-видимому, исследователи упустили из виду какое-то условие, которое позволило в первом эксперименте с помощью электрического тока получить небывалый урожай.
Почему же растения лучше растут в электрическом поле? Ученые Института физиологии растений им. К- А. Тимирязева АН СССР установили, что фотосинтез идет тем быстрее, чем больше разность потенциалов между растениями и атмосферой. Так, например, если около растения держать отрицательный электрод и постепенно увеличивать напряжение (500, 1000, 1500,
2500 вольт), то интенсивность фотосинтеза будет возрастать. Если же потенциалы растения и атмосферы близки, то растение перестает поглощать углекислый газ.
Создается впечатление, что электризация растений активизирует процесс фотосинтеза. Действительно, у огурцов, помещенных в электрическом поле, фотосинтез протекал в два раза быстрее по сравнению с контрольными. В результате этого у них образовалось в четыре раза больше завязей, которые быстрее, чем у контрольных растений, превратились в зрелые плоды. Когда растениям овса сообщили электрический потенциал, равный 90 вольт, масса их семян увеличилась в конце опыта на 44 процента по сравнению с контролем.
Пропуская через растения электрический ток, можно регулировать не только фотосинтез, но и корневое питание; ведь нужные растению элементы поступают, как правило, в виде ионов. Американские исследователи установили, что каждый элемент усваивается растением при определенной силе тока.
Английские биологи добились существенной стимуляции роста растений табака, пропуская через них постоянный электрический ток силой всего в одну миллионную долю ампера. Разница между контрольными и опытными растениями становилась очевидной уже через 10 дней после начала эксперимента, а спустя 22 дня она была очень заметной. Выяснилось, что стимуляция роста возможна только в том случае, если к растению подключался отрицательный электрод. При перемене полярности электрический ток,
напротив, несколько тормозил рост растений.
В 1984 году в журнале «Цветоводство» была опубликована статья об использовании электрического тока для стимуляции корнеобразо- вания у черенков декоративных растений, особенно укореняющихся с трудом, например у черенков роз. С ними-то и были поставлены опыты в закрытом грунте. Черенки нескольких сортов роз высаживали в перлитовый песок. Дважды в день их поливали и не менее трех часов воздействовали электрическим током (15 В; до 60 мкА). При этом отрицательный электрод подсоединялся к растению, а положительный погружали в субстрат. За 45 дней прижилось 89 процентов черенков, причем у них появились хорошо развитые кор
ни. В контроле (без электростимуляции) за 70 дней выход укорененных черенков составил 75 процентов, однако корни у них были развиты значительно слабее. Таким образом, электростимуляция сократила срок выращивания черенков в 1,7 раза, в 1,2 раза увеличила выход продукции с единицы площади.
Как видим, стимуляция роста под воздействием электрического тока наблюдается в том случае, если к растению присоединяется отрицательный электрод. Это можно объяснить тем, что само растение обычно заряжено отрицательно. Подключение отрицательного электрода увеличивает разность потенциала между ним и атмосферой, а это, как уже отмечалось, положительно сказывается на фотосинтезе.
Благоприятное действие электрического тока на физиологическое состояние растений использовали американские исследователи для лечения поврежденной коры деревьев, раковых образований и т. д. Весной внутрь дерева вводили электроды, через которые пропускали элек- рический ток. Продолжительность обработки зависела от конкретной ситуации. После такого воздействия кора обновлялась.
Электрическое поле влияет не только на взрослые растения, но и на семена. Если их на некоторое время поместить в искусственно созданное электрическое поле, то они быстрее дадут и дружные всходы. В чем причина этого явления? Ученые предполагают, что внутри семян в результате воздействия электрическим полем разрывается часть химических связей, что приводит к возникновению осколков молекул, в том числе частиц с избыточной энергией — свободных радикалов. Чем больше активных частиц внутри семян, тем выше энергия их прорастания. По мнению ученых, подобные явления возникают при действии на семена и других излучений: рентгеновского, ультрафиолетового, ультразвукового, радиоактивного.
Возвратимся к результатам опыта Грандо. Растение, помещенное в металлическую клетку и тем самым изолированное от естественного электрического поля, плохо росло. Между тем в большинстве случаев собранные семена хранятся в железобетонных помещениях, которые, по существу, представляют собой точно такую же металлическую клетку. Не наносим ли мы тем самым ущерб семенам? И не потому ли хранившиеся таким образом семена столь активно реагируют на воздействие искусственного электрического поля?
В Физико-техническом институте АН УзССР разработана установка для предпосевной обработки семян хлопчатника. Семена движутся под электродами, между которыми возникает так называемый «коронный» разряд. Производительность установки — 50 килограммов семян в час. Обработка позволяет получить прибавку урожая в пять центнеров с гектара. Облучение повышает всхожесть семян более чем на 20 процентов, коробочки созревают на неделю раньше обычного, а волокно становится прочнее и длиннее. Растения лучше противостоят различным заболеваниям, особенно такому опасному, как вилт.
В настоящее время электрическая обработка семян различных культур осуществляется в хозяйствах Челябинской, Новосибирской и Курганской областей, Башкирской и Чувашской АССР, Краснодарского края.
Дальнейшее изучение влияния электрического тока на растения позволит еще более активно управлять их продуктивностью. Приведенные факты свидетельствуют о том, что в мире растений еще много непознанного.
Опыты с электричеством, дорогой товарищ, нужно ставить на работе, а дома электрическую энергию следует использовать в исключительно мирных, домашних целях.
Иван Васильевич меняет профессию
Не счесть опытов по влиянию электрического тока на растения. Еще И. В. Мичурин проводил эксперименты, в которых гибридные сеянцы выращивались в больших ящиках с почвой, через которую пропускался постоянный электрический ток. Было установлено, что рост сеянцев при этом усиливается. В опытах, проведенных другими исследователями, были получены пестрые результаты. В некоторых случаях растения гибли, в других — давали небывалый урожай. Так, в одном из экспериментов вокруг делянки, где росла морковь, в почву вставили металлические электроды, через которые время от времени пропускали электрический ток. Урожай превзошел все ожидания — масса отдельных корней достигла пяти килограммов! Однако последующие опыты, к сожалению, дали иные результаты. По-видимому, исследователи упустили из виду какое-то условие, которое позволило в первом эксперименте с помощью электрического тока получить небывалый урожай.
Суть опытов — стимулируются осмотические процессы в корешках, корневая система вырастает больше и мощнее, соответственно ей и растение. Иногда еще пытаются стимулировать процесс фотосинтеза.
Токи при этом, обычно микроамперные, напряжение не слишком важно, обычно доли вольт…вольты. В качестве источника питания, используют гальванические элементы – при рабочих токах, емкости даже небольших батареек хватает очень на долго. Параметры питания, хорошо подходят и для солнечных элементов, причем, некоторые авторы рекомендуют запитываться именно от них, чтоб стимуляция происходила синхронно с солнечной активностью.
Однако существуют также способы электризации почвы, которые не используют внешние источники энергии.
Так, известен способ, предложенный французскими исследователями. Они запатентовали устройство, которое работает по типу электрической батареи. Только в качестве электролита используется почвенный раствор. Для этого в его почву поочередно помещают положительные и отрицательные электроды (в виде двух гребенок, зубья которых расположены друг между другом). Выводы от них замыкают накоротко, вызывая тем самым нагревание электролита. Между электролитами начинает проходить ток невысокой силы, которого вполне достаточно, как убеждают авторы, для того, чтобы стимулировать ускоренное прорастание растений и ускоренный их рост в дальнейшем. Способ можно применять как на больших посевных площадях, полях, так и для электростимуляции отдельных растений.
Другой способ электростимуляции был предложен сотрудниками Московской сельскохозяйственной академии им. Тимирязева. Он состоит в том, что в пределах пахотного слоя располагаются полосы, в одних из которых преобладают элементы минерального питания в виде анионов, в других — катионов. Создаваемая при этом разность потенциалов стимулирует рост и развитие растений, повышает их продуктивность.
Следует отметить еще один способ электризации почвы без внешнего источника тока. Он для создания электролизуемых агрономических полей предполагает использование электромагнитного поля Земли, для этого укладываются на небольшой глубине, такой, чтобы не мешать проведению обычных агрономических работ, вдоль грядок, между ними, через определенный интервал стального провода. При этом на таких электродах наводится небольшая ЭДС, величиной 25-35 мВ.
В описанном ниже опыте, все же используется внешний источник питания. Солнечную батарею. Такая схема, возможно являясь менее удобной и более затратной в смысле материалов, тем не менее, позволяет весьма четко отслеживать зависимость роста растений от различных факторов, имеет синхронную с солнцем, вероятно, более приятную для растения, активность. Кроме того, позволяет легко контролировать и регулировать воздействие. Не предполагает внесение в почву дополнительных химикатов.
Итак. Что было использовано.
Материалы.
Провод монтажный, сечение любое, но слишком тонкие будут уязвимы для случайных механических воздействий. Кусочек нержавеющей стали для электродов. Светодиоды для элементов солнечной батареи, кусочек фольгированного материала для ее основания. Химикаты для травления, но можно и обойтись. Акриловый лак. Микроамперметр. Кусочек листовой стали для его крепления. Сопутствующие мелочи, крепеж.
Набор слесарного инструмента, паяльник 65Вт с принадлежностями, инструмент для радиомонтажа, нечто для сверления, в том числе и отверстий для выводов светодиодов (~1мм). Стеклянный рейсфедер для рисования дорожек на плате, но можно обойтись и толстой иглой от шприца, пустой ампулой от шариковой ручки с размягченным и оттянутым носиком. Пригодился и мой любимый инструмент – ювелирный лобзик. Немного аккуратности.
Электроды — нержавеющая сталь. Разметил, выпилил, опилил заусенцы. Отметки глубины погружения, это пожалуй лишнее – недавно приобрел набор клейм с циферками и руки чесались попробовать.
Провода паял хлористым цинком (флюс «кислота паяльная») и обычным ПОС-60. Провода взял потолще с силиконовой изоляцией.
Солнечный элемент решено было изготовить самостоятельно. Существует несколько конструкций самодельных солнечных элементов. Элемент из закиси меди был, отвергнут как низко надёжный, оставался вариант из готовых радиоэлементов. Вскрывать диоды и транзисторы в металлических корпусах было жалко, долго и муторно, к тому же их потом опять герметизировать придется. В этом смысле, чудо как хороши светодиоды. Кристалл насмерть залит прозрачным компаундом, хоть под водой будет работать. Как раз валялась пригоршня не особенно удобных светодиодов, приобретенных за бесценок по случаю, аж во времена «первоначального накопления капитала». Неудобны они, относительно слабым свечением и очень длиннофокусной линзочкой на торце. Угол поля зрения довольно узкий и со стороны да при свете, порой вообще не видно, что светится. Ну вот из них и набрал батарейку.
Предварительно конечно, проведя ряд простейших экспериментов – подключил к тестеру и повертелся на улице, в тени, на солнце. Результаты показались вполне обнадеживающие. Да, следует помнить, что если подключить мультиметр просто к ножкам светодиода, результаты будут не особенно достоверны – такой фотоэлемент будет работать на входное сопротивление вольтметра, а у современных цифровых приборов оно весьма высоко. В реальной схеме, показатели будут не столь блестящи.
Заготовка для печатной платы. Батарея предназначалась для установки внутри теплицы, микроклимат там, порой, довольно влажный. Большие отверстия, для лучшего «проветривания» и стекания возможных капель воды. Следует сказать, что стеклотекстолит – материал, весьма абразивный, сверла тупятся очень быстро, а мелкие, если сверлить ручным инструментом, еще и ломаются. Покупать их нужно с запасом.
Печатная плата нарисована битумным лаком, вытравлена в хлорном железе.
Светодиоды на платке, включение параллельно-последовательное.
Светодиоды отогнуты несколько в стороны, с востока на запад, чтоб равномерней ток вырабатывался в течение светового дня.
Линзочки на светодиодах сточены для устранения направленности. Все под три слоя лака, правда, уретанового, как положено, не нашлось, пришлось акриловым.
Вырезал и выгнул по месту крепление для микроамперметра. Посадочное место выпилил ювелирным лобзиком. Покрасил из баллончика.
ЭЛЕКТРОКУЛЬТУРА СЕМЯН И РАСТЕНИЙ
Не правда ли, странное название — электрокультура? Что же это такое? Кратко говоря, наука, изучающая, как электрическое поле влияет на живые организмы. Теперь уже твердо установлено, что для них это поле имеет такое же значение, как, скажем, воздух, свет, тепло.
Электрокультура как наука, видимо, зародилась в 1776 году, когда французский аббат, позже академик, П. Берталон заметил, что растения близ громоотводов растут, развиваются куда лучше, чем на некотором отдалении от них. Он предположил: в этом виноваты электрические разряды, проходящие через громоотвод во время грозы.
Итальянец Ф. Гардини решил проверить догадку аббата. В 1793 году он натянул над фруктовыми деревьями в своем саду несколько рядов громоотводов (попросту проволоки) и принялся ожидать хорошего урожая. Три года над его садом бушевали грозы, однако урожай не только не повысился, а, наоборот, часть растений завяла.
Причину этого нашли только в 1836 году, когда знаменитый М. Фарадей доказал на себе, что если живой организм поместить в металлическую сетку (ее потом назвали клеткой Фарадея), то ему не надо бояться гроз. Ведь металлическая сетка не пропускает электричества, а силовые линии буквально обходят ее.
Только теперь стало ясно, что ряды проволочных громоотводов в саду Гардини создали над растениями некоторое подобие клетки Фарадея.
И чтобы окончательно убедиться в этом, французский ученый А. Грандо в 1848 году прикрыл одно растение такой клеткой, а второе оставил открытым. И что же? Первое отстало по развитию от второго.
Вывод напрашивался сам собой: электричество крайне необходимо для растений.
Но этот вывод еще надо было точно доказать. Такое доказательство провели лишь через 122 года после открытия Берталона. В 1898 году немецкий ученый С. Леместр и, спустя четыре года, его соотечественник О. Принсгейм прикрыли растение клеткой Фарадея, создав в ней искусственное электростатическое поле. И после целой серии опытов убедились, что оно вполне компенсирует нехватку природного электричества.
Больше того, если создать поле мощнее естественного, то рост растений даже ускоряется. Следовательно, электричество может существенно нам помочь в выращивании сельскохозяйственных культур.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ПЛАНЕТЫ
Еще древним было прекрасно известно, что натертый о шерсть янтарь притягивает кусочки материи и бумаги. Сейчас-то мы знаем, что вокруг него создается электрическое поле. Но интересно, что точно так же ведут себя в электрическом поле и другие предметы растительного происхождения — например, стебельки и семена. Если их положить за заземленный электрод 2, а на верхний, параллельный ему электрод 1 подать положительный потенциал, они, как по команде, поднимутся и замрут вдоль силовых линий (рис. 1).
| Рис. 2. Так эквипотенциальные поверхности огибают высокие здания и другие возвышенности.. |
 |
| Рис. 3. Колебания напряженности электрического поля Земли (кривая 1) и активности Солнца (кривая 2) за двадцать лет. Буквой W обозначено число Вольфа, характеризующее интенсивность деятельности Солнца. |
| Рис. 4. Изменение напряженности электрического поля атмосферы над ровной местностью в течение суток, выраженное в процентах к среднему значению. |
| Рис. 5. Взаимосвязь урожайности сельскохозяйственных культур в США (верхняя кривая) с колебаниями солнечной активности (нижняя кривая) за пятьдесят лет. По данным А. Чижевского. |
А как только мы уберем заряд, так наши стебельки и семена хаотически рассыплются: как видите, электрическое поле смогло победить даже силу земного притяжения.
Очевидно, нечто подобное происходит и в природе, только на сей раз роль «подопытных кроликов» играют настоящие растения — в вертикальном положении их поддерживает электрическое поле Земли, и с его помощью они растут, устремляются вверх.
Но мы начинали с опыта, и поэтому логично возникает вопрос: что же считать «верхним электродом» нашей планеты? Ответ в 1902 году дали англичанин С. Хевйсайд и американец А. Кеннели. Они предположили, что в атмосфере на высоте примерно 100 км находится какой-то слой положительно заряженных частиц.
Потом, когда эта гипотеза подтвердилась, его назвали ионосферой. Теперь совершенно точно установлено, что между нею и отрицательно заряженной Землей, как между пластинами гигантского сферического конденсатора, существует электрическое поле. Оно характеризуется напряженностью, потенциалом относительно Земли и эквипотенциальностью.
Первые две величины изменяются с высотой: напряженность снижается (у поверхности она составляет 130 В/м, а на 6 км падает до 10 В/м), потенциал же, наоборот, возрастает (в 500 м от поверхности он равен 50 кВ, а вблизи ионосферы достигает 212 кВ).
Что же касается третьей величины. Планету как бы охватывают эквипотенциальные оболочки, причем напряженность каждой из них относительно Земли строго постоянна. Эти свойства электрического поля планеты уже используют в технике.
Например, американец М. Хилл из университета Д. Гопкинса запатентовал недавно оригинальный вариант автопилота.
На крыльях и хвосте самолета устанавливаются датчики. Пока машина летит на определенной высоте, словно скользя по эквипотенциальной поверхности, они бездействуют. Но как только самолет немного опустится или поднимется, тем самым перейдя в другой эквипотенциальный слой, датчики мгновенно среагируют на изменение потенциала и выдадут управляющий сигнал на рули.
Интересно, что такой автопилот может вести машину и на малой высоте. Ей ничуть не грозит столкновение с каким либо препятствием — ведь эквипотенциальные оболочки плавно огибают даже малейшие возвышенности (рис. 2).
Правда, настройку аппаратуры придется все время корректировать: электрическое поле Земли только называется статическим, а на самом деле его потенциал постоянно меняется. Уже замечены 11-летние циклы его колебаний, совпадающие с периодами солнечной активности (рис. 3); есть изменения годичные и даже суточные (рис. 4), причем во второй половине дня напряженность поля Земли гораздо выше, чем утром.
Итак, жизнь растений зависит от электрического поля атмосферы, а его состояние, в свою очередь, неразрывно связано с деятельностью Солнца. И не случайно урожаи, собранные в период наибольшей активности нашего светила, превышают на 54% средние сборы и на 108% недороды (рис. 5).
ПОТОКИ АЭРОИОНОВ
Как удалось установить, заряды от ионосферы к поверхности переносят аэроионы — положительно и отрицательно заряженные атомы и молекулы газов.
Отрицательные поднимаются вместе с капельками воды к положительно заряженной ионосфере, образуя по пути разнообразные облака: обычные (на высоте 10 км), перламутровые (25-30 км) и таинственные серебристые (80- 90 км).
| Рис. 6. Изменение количества положительных и отрицательных аэроионов в 1 куб. см воздуха на протяжении года. |
| Рис. 7. Зависимость всхожести семян сахарной свеклы сорта Ялтушковская односеменная от часа обработки их электростатическим полем одной и той же напряженности. |
А положительные опускаются к отрицательно заряженной поверхности, где их первыми встречают растения. В одном кубическом сантиметре воздуха у самой земли обычно насчитывается до 750 положительных и 650 отрицательных аэроионов, причем эта диспропорция возрастает именно к лету, во время царствования флоры (рис. 6).
Любопытно, что в помещении положительных аэроионов очень мало — воздух, проходя через форточку, оставляет снаружи почти половину их, а большая часть остальных оседает на стенах и разных предметах. Восполнить дефицит нетрудно — стоит внести в помещение сильно заряженный отрицательный электрод, как к нему тут же через все щели потянутся положительные аэроионы.
Объяснение этому явлению нашли только после того, как А. Беккерель и В. Рентген создали искусственные аэроионизаторы, а, С. Аррениус использовал теорию электролитической диссоциации при описании воздушной среды. Электроны, оказывается, не стекают с заряженного электрода, как считали раньше, — около него концентрируются аэроионы противоположного знака, которые и нейтрализуют частично первоначальный заряд.
Тогда-то стала ясна и роль громоотвода — заряжаясь от земли отрицательно, он притягивал из атмосферы положительные аэроионы, благотворно влияющие на растения. Так громоотвод стал первым устройством для электрокультуры, хотя создавался он с совсем другой целью.
ЭЛЕКТРОКУЛЬТУРА СЕМЯН
Если уж и активизировать растения электрическим полем, то это надо делать в самой начальной стадии их развития. К такому выводу пришел профессор А. Чижевский, изучив все, что было написано у нас и за рубежом об электрокультуре. И в 1932 году в подмосковном селе Кузьминки под его руководством начались исследования влияния электрического поля на семена овощей.
Их проводили на установке, похожей на ту, что изображена на рисунке 1, только на электрод 1 для привлечения положительных аэроионов к семенам подавался отрицательный потенциал. А второй электрод поместили под столом с подопытными семенами.
Для усиления эффекта верхний электрод сделали в виде игольчатой «люстры» с торчащими во все стороны маленькими громоотводами. Опыты прошли успешно, и Чижевский мог с полным правом утверждать: если на семена огурцов от 5 до 20 мин воздействовать электричеством, их всхожесть возрастет сразу на 14-16% (см. таблицу 1).
Война приостановила работы, начатые А. Чижевским. И только через 20 лет их продолжили сотрудники Челябинского института механизации и электрификации сельского хозяйства, правда, сосредоточив внимание уже на злаковых культурах.
Они доказали абсолютную правильность выводов основоположника электрокультуры в нашей стране (см. таблицу 2).
в ц/га
в ц/га
Увеличение
урожайности в %
К 1975 году было сделано немало.
Например, для семянзерновых подобрали самые выгодные режимы и дозы предпосевной обработки, при этом весьма эффективным оказалось поле коронного (большой интенсивности) разряда — оно привлекало к растениям больше всего положительных аэроионов.
А потом настала очередь и других культур. В 1973-1975 годах во Всероссийском НИИ сахарной свеклы и сахара после обработки семян этой культуры добились не только высоких урожаев — выход сахара из корней увеличился на 10-11%)
А вот на Талды-Курганской опытной сельскохозяйственной станции облучили полем семена кукурузы.
И что же? Урожай зеленой массы возрос на 11-12%
Использовали электрокультуру и сотрудники Украинского НИИ овощеводства и бахчеводства. После трехлетних опытов им удалось на 14-17% поднять урожаи столовой моркови.
Но все-таки почему же семена, недолго побывав под напряжением, так заметно изменили свои свойства?
Попробуем разобраться в этом.
Как известно, в природе семена формируются летом, в период максимальной напряженности атмосферного поля, когда в воздухе больше всего положительных аэроионов.
Приближается осень, постепенно уменьшается и напряженность поля Земли. Затихает обмен веществ в клетках растений. Но вот заканчивается долгая зима, с каждым днем нарастает напряженность поля, становится теплее, светлее. И тогда-то семена ненадолго вносят в искусственное электрическое поле, словно наполняя их энергией, подгоняя клеточный биопотенциал до летнего уровня.
Теперь «подзаряженные» семена быстрее приспособятся к электрическому полю Земли и прорастать, конечно, станут активнее.
Но почему-то при весенней обработке напряженность искусственного поля из года в год оставляют одинаковой. А ведь это неправильно — напряженность естественного поля зависит от состояния солнечной активности. Значит, и обработку семян нужно проводить дифференцированно, строго учитывая деятельность Солнца.
Больше того, при сеансах электрооблучения немалое значение имеет даже время суток. А секрет этого прост: на постоянный режим облучения накладывается естественный режим изменения напряженности поля атмосферы.
И вот, наконец, весной обработанные семена высевают, и прорастают они уже под непосредственным влияниемэлектрического поля Земли.
ЭЛЕКТРОКУЛЬТУРА РАСТЕНИЙ
Семя проросло. День за днем растение вытягивает стебель к положительно заряженной ионосфере и зарывает корни поглубже в почву (отрицательный потенциал!). Не правда ли, очень похоже на магнитную стрелку, только расположенную вертикально, вдоль силовых линий поля Земли?
Но вот пришло лето, стебельки начинают расти еще интенсивнее — ведь все время повышается напряженность поля атмосферы, а положительных аэроионов в воздухе становится все больше.
И так будет продолжаться до тех пор, пока силы, создаваемые разностью потенциалов ионосфера — Земля, не уравновесятся тяжестью самого стебля и движущихся по нему питательных соков. И молекулы питательных веществ, превратившись в соках в ионы и повинуясь законам электролитической диссоциации, направятся в противоположные стороны: отрицательные — вверх, к листьям, а положительные — вниз. Это внутри растений.
А снаружи их? Как установил канадский профессор Л. Мурр, с верхушек растений к ионосфере струится поток отрицательных электронов, а навстречу ему, на листья, дождем сыплются положительные аэроионы. Поэтому травы и деревья можно смело считать потребителями атмосферных зарядов, которые они поглощают, нейтрализуют и в таком виде накапливают.
Что же касается другого полюса растений, его корневой системы, то выяснилось — на нее благотворно влияют отрицательные аэроионы.
Исследователи проложили между корнями обычного томата положительно заряженный стержень — электрод, вытягивающий отрицательные аэроионы из почвы. Урожай томатов возрос сразу на 52%.
Кроме того, оказалось, что почве с высоким содержанием органических веществ свойствен катионообменный характер, то есть в удобрениях накапливается большой отрицательный заряд. В этом, кстати сказать, видят одну из причин повышения урожаев при применении удобрений.
Мы уже знаем, какую роль играет влага в электрокультуре семян. А о том, что она значит для электрокультуры растений, достаточно красноречиво свидетельствуют данные американского ученого М. Франца: при облучении полем увлажненных ростков моркови ее урожайность повысилась на 125%.
Электрокультурой растений занимался и А. Чижевский — в теплицах совхоза «Марфино» под Москвой он подвесил над грядками с огурцами отрицательно заряженную «люстру» (рис. 8). Результаты не замедлили сказаться — опытные огурцы сорта Клинские при трех сборах в два раза превзошли по урожайности контрольные экземпляры.
Итак, основываясь на опытах с электрокультурой семян и растений, можно смело утверждать, что она дает отличную возможность резко повысить производительность и рентабельность сельского хозяйства. Электрокультура может и должна помочь «зеленой революции» в решении продовольственной проблемы.
ЛЕОНИД ШАПОВАЛОВ, кандидат технических наук,
научный сотрудник Украинского научно-исследовательского
института механизации и электрификации сельского хозяйства г. Киев
Способ стимулирования роста растений в теплицах
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к овощеводству и цветоводству закрытого грунта. Способ заключается в создании электростатического поля над растениями с помощью излучателей, получающих питание от источника тока высокого напряжения. Излучатели выполнены в виде струн, которые размещают в одной горизонтальной плоскости над растениями. На струны от источника тока высокого напряжения подают постоянный ток положительной полярности с потенциалом от +1700 до +4500 В в светлое время суток. Изобретение обеспечивает удобство в эксплуатации и может применяться как в промышленных теплицах, так и в пленочных теплицах на приусадебных и личных хозяйствах. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл.
Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к овощеводству и цветоводству закрытого грунта, и может быть использовано для выращивания растений в теплицах.
Известен способ стимулирования роста растений, включающий воздействие коронного разряда с помощью проволочных электродов, размещенных в надземной зоне, и электродов, размещенных в грунте, при котором на проволочные электроды, располагающиеся прямо по растениям, подают отрицательный электрический потенциал, достигающий 20 кВ, а в засушливую погоду — 60 кВ (см. авт. св. 967391, А 01 G 7/00, опубл. 23.10.82, БИ 39 «Способ стимулирования роста растений»).
Недостатком способа является то, что на электроды подают напряжение величиной до 60 кВ, что может вызвать ожоги растений в местах касания, и то, что заземление положительной полярности проводят в нижнем слое надпочвенного грунта, что усложняет реализацию этого способа в условиях теплицы.
Известно также устройство для стимуляции развития и роста растений (см. авт. св. 1407447, А 01 G 7/04, опубл. 07.07.88, БИ 25), включающее стойки из электроизолирующего материала и сферу из метрической сетки, соединенной с источником высокого напряжения через переключатель полярности. Стойки размещают на площади поля через 30-50 м, а на сферу подают напряжение до 10 кВ при высоте стоек до 6 метров.
Недостатками такого устройства являются большая высота стоек, что не позволяет устанавливать их в теплицах, и то, что на сферу подают напряжение до 10 кВ, создавая повышенное поле вокруг сферы при неравномерности поля между сферами.
Задачей изобретения является разработка способа стимулирования роста растений в теплицах с использованием электростатического поля, создаваемого над растениями, причем способ должен быть удобен в эксплуатации и осуществим как в промышленных теплицах, так и в пленочных теплицах на приусадебных и личных хозяйствах.
Задача решается тем, что в теплице при дневном свете на излучатели в виде струн, размещенных над растениями на высоте от 0,5 до 2,5 м от уровня грунта, подают постоянный ток положительной полярности с потенциалом от +1700 до +4500 В и создают электростатическое поле.
При этом блок питания изолирован от почвы и снабжен сигнализатором включения, а излучатели выполнены в виде струн из неизолированного металлического провода диаметром от 0,15 до 0,25 мм, расположенных в одной горизонтальной плоскости через 0,5-1,0 м между собой и закрепленных на изолирующих растяжках.
На фиг.1 представлена схема размещения струн излучателей в теплице.
На фиг. 2 схематично представлен поперечный разрез арочной теплицы с устройством для стимуляции роста растений по предлагаемому способу.
Схема фиг. 1 включает: электрическую розетку 1 (220 В); источник тока высокого напряжения 2; подвесной провод снижения 3; излучатели 4 (в виде струн), сигнализатор включения 5; изолирующую подвеску 6 (капроновый шнур).
Способ осуществляется следующим образом. Вдоль теплицы над растениями на расстоянии от 0,5 до 1,0 м в одной горизонтальной плоскости на высоте h = от 0,5 до 2,5 м от уровня грунта натягивают металлические струны (излучатели) из неизолированного металлического провода диаметром от 0,15 до 0,25 мм. Чтобы провод не провисал, его размещают на подвеске из капронового шнура 6, натянутого через интервалы от 2 до 4 м, поперек теплицы. Количество натянутых струн зависит от ширины теплицы. Излучатели тока — струны присоединяют к источнику тока 2 высокого напряжения через провод снижения 3 и закрепляют источник на изолированной подвеске. Включают источник тока высокого напряжения с потенциалом от +1700 до +4500 В и в течение светового дня (8 и более часов) создают электрическое поле положительной полярности над растениями, стимулируя их рост.
Результаты лабораторных и производственных испытаний предложенного способа представлены в примерах 1, 2, 3 и 4.
Пример 1. Поисковый опыт по испытанию предлагаемого способа был поставлен в теплицах ЗАО «Тепличное» (совхоз «Орждоникидзевский» г. Свердловска).
Опыт проводили на делянках площадью 4 м 2 в четырехкратной повторности. Размещение делянок в теплице двустороннее: контрольные делянки находились в середине теплицы, а опытные — по ту и другую ее стороны.
Стимулирование роста растений электрическим полем испытывали на розах с февраля по сентябрь, подключая потенциал с 8 ч утра до 17 ч дня ежедневно, а на гвоздике ремонтной в те же часы, но до мая.
Опыт включал три варианта. Контрольный вариант без электростимуляции. Вариант прототипа с созданием электростатического поля отрицательной полярности над растениями и вариант по предложенному способу с электростатическим полем положительной полярности.
Исследование накопления сухого вещества показало, что сухое вещество активнее образуется при обработке растений электростатическим полем положительной полярности, что влияет на урожай. В таблице 1 показано влияние полей разной полярности на накопление сухой биомассы листа, мг/дм 2 , в таблице 2 — на урожай роз.
Более интенсивное накопление сухого вещества (таблица 1) способствовало увеличению урожайности роз. В таблице 2 показана прибавка урожая роз у сорта «Супер Стар» в зависимости от полярности стимулирующего электростатического поля.
Данные таблиц убедительно показывают, что прослеживается явное преобладание накопления сухого вещества и повышение урожая роз от воздействия электростатического поля положительной полярности по предложенному способу стимуляции.
Пример 2. Опыт по испытанию предлагаемого способа был поставлен в теплице ОПХ «Исток» Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства. Испытания проводили в камерах, огражденных металлической сеткой с размером ячеек 66 мм. Каждая камера имела размер 1,52,52 м. Потолочный и одна боковая сторона открыта для свободного движения воздуха и доступна к растениям по уходу за ними. Корневая система растений в камере отделена полиэтиленовой пленкой с боковых сторон.
Опыт проводили в трех вариантах. В контрольном варианте растения выращивались без воздействия электростатического поля. Во втором варианте растения выращивались под воздействием электростатического поля отрицательной полярности без соприкосновения излучателей с растениями, при этом второй полюс питания — положительный был заземлен через электрод. В третьем варианте над растениями на высоте 2 м через 0,5 м был натянут голый провод излучателя диаметром 0,15 мм. Рассада высажена в камерах обычным способом в грунт теплицы. В камерах, где имелись излучатели тока, включали источник постоянного тока высокого напряжения и в течение светового дня создавались искусственные электростатические поля с отрицательной полярностью и заземлением во втором варианте, в третьем варианте (по предложенному способу) с положительной полярностью на излучателях и потенциалом, равным +1700 +2000 В.
В таблице 3 показан валовой сбор огурца с опытных делянок.
Проведенный опыт показал, что наибольший урожай собран в варианте, где стимуляцию растений проводили по предлагаемому способу.
Пример 3. Производственный опыт по испытанию предлагаемого способа был поставлен в теплице ОПХ «Исток». Опыт заложен в двукратной повторности, площадь делянки 125 м 2 . Над каждой делянкой на высоте 2 м натянут через 0,5 м стальной неизолированный провод диаметром 0,2 мм, который укладывался на поперечные капроновые нити.
В сеть включали подвешенный на шнуре преобразователь тока — источник высокого напряжения, от которого через излучатели тока создается электростатическое поле с потенциалом от +1700 до +2000 В. Вариант, где растения не подвергались воздействию электростатического поля, был принят за контрольный. В вариантах применяли одинаковую агротехнику и сорта огурца.
В таблице 4 показана эффективность влияния электростатического поля с положительной полярностью на урожайность огурца.
Пример 4. Аналогичный примеру 3 производственный опыт был воспроизведен в тепличном комбинате Николо-Павловском Пригородного района г. Нижний Тагил. Площадь теплицы 500 м 2 была разделена на 4 равные части и опытные варианты размещались в шахматном порядке. В качестве струн излучателей использовали стальную неизолированную проволоку диаметром 0,2 мм, подвешенную на высоте 2 м через 1 м, на которую подавался ток от подвешенного на шнуре преобразователя — источника высокого напряжения, имеющего сигнализатор включения напряжения +4500 В 20%. Электростимуляция в теплице работала в автоматическом режиме, т.е. при наступлении темноты ток отключался и электростатическое поле снималось, с наступлением оптимального светового режима оно вновь создавалось, благотворно действуя на растения. В таблице 5 приведены данные по сбору урожая с марта по август, где наблюдалась постоянная прибавка урожая в условиях электростимуляции по предложенному способу.
Расчет экономической эффективности стимулирования роста растений по предложенному способу в теплице показывает его рентабельность и в сравнении с контролем она выше на 43%. Затраты сводятся к приобретению и установке аппаратуры, ориентировочно в 1200 рублей: 500 м 2 =2,40 рублей/м 2 в ценах 1999 г. и расхода электроэнергии, который составил по опытным данным 4000 Вт: 500 м 2 =8 Вт/м 2 в месяц.
Проведенные поисковые производственные опыты показали техническую осуществимость предложенного способа стимулирования роста растений в теплицах, его эффективность и экономическую целесообразность при простоте осуществления. Предложенный способ не требует каких-либо особых преобразователей или дорогостоящих комплектующих, необходимо только строго выдерживать предложенные в способе параметры и размеры размещения струн-излучателей, а также величину и время подаваемого на них положительного потенциала.
1. Способ стимулирования роста растений в теплицах путем создания электростатического поля над растениями с помощью излучателей, получающих питание от источника тока высокого напряжения, отличающийся тем, что излучатели выполнены в виде струн, которые размещают в одной горизонтальной плоскости над растениями, а от источника тока высокого напряжения подают на них постоянный ток положительной полярности с потенциалом от +1700 до +4500 В в светлое время суток.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что струны размещают на высоте от 0,5 до 2,5 м от уровня грунта в теплице, а в качестве струн используют неизолированный металлический провод диаметром от 0,15 до 0,25 мм.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что струны размещают на расстоянии от 0,5 до 1,0 м между собой, а источник тока высокого напряжения закрепляют на изолированной подвеске и снабжают сигнализатором включения.
Устройство электростимуляции растений в теплицах на гидропонном грунте
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложено устройство электростимуляции растений в теплицах на гидропонном грунте, включающее источник тока высокого напряжения, создающего электростатическое поле над растениями, излучатели в виде струн, размещенных в одной горизонтальной плоскости над растениями, и грунт. Также устройство снабжено электродом, помещенным в грунт, а излучатель снабжен вертикальными иголками. Грунт выполнен в виде углеродосодержащего материала, а источник питания переменного тока снабжен тайминг контроллером, при этом напряжение источника тока – 1500 – 6000 В. Устройство позволяет осуществлять стимулирование роста растений в теплицах и повысить урожайность. 2 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности для выращивания овощных культур в защищенном грунте, на основе углерода.
Известен способ выращивания огурца на «сублиме» в малообъемной гидропонике с использованием капельного орошения по патенту RU на изобретение № 2682383, МПК A 01 G 22/05, A01G 24/48, A01G 24/44, A01G 24/30, A01N 41/00, A01G 31/00, 2019 г., выращивание огурца осуществляют в защищенном грунте на субстрате из «сублима» в малообъемной гидропонике с использованием капельного орошения. Субстрат дважды за вегетацию обрабатывают препаратом триэтиламмониевой соли тозилметакриловой кислоты с концентрацией 0,01 на 10 л воды для повышения адаптивности рассады и в начале цветения.
Недостатком этого способа является то, что у грунта субстрата в виде «сублима» — синтетического материала, изготовленного из полиуретановой пены с сильнопористой структурой, очень высокая цена, его утилизация сложна и трудоемка. Под воздействием внешних факторов, например ультрафиолета, грунт разрушается с выделением составных химических компонентов.
Под воздействием солнечного света (ультрафиолета) существует опасность разложения материала на составляющие с дальнейшим негативным воздействием на окружающее пространство.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, является выбранный в качестве прототипа «Способ стимулирования роста растений в теплицах» по патенту RU на изобретение № 2182759 МПК A01G 7/04, 2000 г., который осуществляется устройством, состоящим из источника тока высокого напряжения, создающего электростатическое поле над растениями, излучателей в виде струн, размещенных в одной горизонтальной плоскости над растениями, и грунт. Струны изготовлены из неизолированного металлического электропроводника. Источник тока высокого напряжения закрепляют на изолированной подвеске и снабжают сигнализатором включения. Положительным воздушным электродом является горизонтально расположенные струны над растениями, что приводит к протеканию электростатического напряжения в одном направлении.
Недостатком известного устройства является недостаточное стимулирование роста растений в теплицах и, как следствие, снижение урожайности.
Технической задачей предполагаемого изобретения является стимулирование роста растений в теплицах и повышение урожайности, его качество и более короткие сроки вегетации растений.
Технический результат достигается тем, что устройство электростимуляции растений в теплицах на гидропонном грунте, включающее источник тока высокого напряжения, создающего электростатическое поле над растениями, излучатели в виде струн, размещенных в одной горизонтальной плоскости над растениями, и грунт, согласно изобретению, снабжено электродом, помещенным в грунт, излучатель снабжен вертикальными иголками, грунт выполнен в виде углеродосодержащего материала, а источник питания переменного тока снабжен тайминг контроллером, при этом напряжение источника тока – 1500 – 6000 В.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства электростимуляции растений в теплицах на гидропонном грунте; на фиг. 2 показан график смены полярности электростатического импульса (a – положительный импульс, b – пауза, c – отрицательный импульс).
В природных условиях между почвенным составом и атмосферой при грозовых облачных образованиях (в момент разряда молнии) происходит смена электростатической полярности. Фиксация, производилась специальным измерительным прибором для определения полярности электростатического заряда, между атмосферой и заземлением в момент разряда молнии. Атмосфера заряжена положительным зарядом, а грунт имеет отрицательный потенциал. Далее возникает коротко временная пауза, а в следующую единицу времени потенциал меняет свои свойства на противоположные значения. Атмосфера заряжается отрицательным потенциалом, а грунт, в свою очередь, носит заряд положительного значения. Имитация этого природного явления способствует росту и развитию зеленой массы растения, ускоряя механизм протекания вегетационных процессов на клеточном уровне, и влияет на скорость роста растений. Временной интервал изменения полярности обычно составляет от 2-3 до 43 сек, а пауза составляет от 1-3 до 30 сек. Интервалы времени при атмосферных явлениях могут варьироваться в более широких диапазонах.
Устройство электростимуляции растений в теплицах на гидропонном грунте содержит источник 1 переменного тока высокого напряжения с тайминг контроллером излучатель 2 в виде струны с вертикальными иголками 3, электрод 4, размещенный в углеродосодержащем грунте 5 и растения 6. Излучатель 2 размещен в одной горизонтальной плоскости над растениями 6.
Тайминг контроллер (на фиг. не показан) позволяет задавать временной интервал и изменять полярность воздействия переменного электростатического поля на растения подбирается экспериментально и может быть увеличен или уменьшен в зависимости от видов растений и сорта. Напряжение источника 1 переменного тока составляет 1500… 6000 В.
Излучатель 2 в виде струны с вертикальными иголками 3 размещен над растениями.
Углеродосодержащий грунт обладает электропроводящими свойствами, например, мелкозернистый материал углеродного типа способен при переходных процессах между частичек углерода высвобождать кислородную и водородную газообразную химически разделенных микропузырьков газов — водород и кислород, которые способствуют аэрации и взаимодействию с корневой системой на клеточном уровне.
Типы углеродосодержащих материалов, которые можно использовать в качестве грунта в теплицах.
Углеродный материал по типу мелкозернистого угля, размеры частиц, достигающие 2-4 мм. Он является органическим природным соединением, не разлагается, устойчив к распаду, не выделяет продукты распада.
Углеродный мягкий войлок, углеродные эластичные волокна в виде тончайших нитей 5-8 микрон, способные с легкостью принимать и отдавать минеральные вещества и микро-, макроэлементы растениям.
Устройство электростимуляции растений в теплицах на гидропонном грунте работает следующим образом.
В верхней части тепличного комплекса над растениями размещают высоковольтный излучатель, на который подается напряжение в 1500 – 6000 В (в зависимости от влажности).
В углеродосодержащем грунте размещают электрод, например, из углерода или из металлического электропроводника. Затем включают источник 1 переменного тока высокого напряжения с тайминг контроллером. Например, на 7-9 секунд подается высокое напряжение на излучатель 2, иглы 3 которое излучает электростатическое поле. Далее пауза на 5-7 секунд с отключением подачи электрического сигнала на излучатель 2. Срабатывает контроллер, входящий в состав источника питания 1, меняя полярность, и высокое напряжение на 7-9 секунд подается на электрод 4. Далее снова пауза на 5–7 секунд и один цикл замыкается, и начинается другой. Работа устройства продолжается в течение 2-3 часов, затем пауза на 1,5-2 часа и цикл возобновляется.
Коротко временное воздействие электростатического поля на воздушную среду и углеродосодержащий грунт благотворно влияют на рост и развитие растений. Углеродосодержащий грунт обогащается питательными веществами методом капельного полива из растворного узла по заданному времени, полностью обеспечивая потребности растений в питательных элементах.
В результате использования предлагаемого изобретения увеличивается скорость роста и набора зеленой массы растений, повышается урожайность. Возможно повторное применение углеродного субстрата в виде грунта методом рециклинга. Простая и экологически чистая утилизация гидропонного углеродного материала. Высокая устойчивость к разрушению углеродного волокна. Отсутствие инфекционного заражения гидропонного углеродосодержащего грунта.
Использование изобретения позволит осуществлять стимулирование роста растений в теплицах и повысить урожайность, его качество и более короткие сроки вегетации растений.
Устройство электростимуляции растений в теплицах на гидропонном грунте, включающее источник тока высокого напряжения, создающего электростатическое поле над растениями, излучатели в виде струн, размещенных в одной горизонтальной плоскости над растениями, и грунт, отличающееся тем, что оно снабжено электродом, помещенным в грунт, излучатель снабжен вертикальными иголками, грунт выполнен в виде углеродосодержащего материала, а источник питания переменного тока снабжен тайминг контроллером, при этом напряжение источника тока – 1500 – 6000 В.
Похожие патенты:
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству, и может найти применение для повышения всхожести семян сои, в селекции с использованием агробиотехносистем с искусственным освещением в технологиях получения пророщенных семян сои и получения микрозелени.
Изобретение относится к области сельского хозяйства и растениеводства, к селекции и расширению области применения светодиодного монохроматического излучения в технологиях получения пророщенных семян злаковых луговых трав для здорового питания и при подсеве на кормовых угодьях сенокосов и пастбищах.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. В способе семена сахарной свеклы проращивают с использованием светодиодного освещения синего и зеленого света.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ включает использование освещения.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ включает светодиодное освещение разными спектрами при проращивании семян нуга Абиссинского.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ включает освещение светодиодами ультрафиолетовой области спектра.
Изобретение относится к области сельского хозяйства и касается способа лазерной обработки растений с беспилотного летательного аппарата. В качестве беспилотного летательного аппарата используют гексакоптер с установленным на нем оптомеханическим блоком двухкоординатной сканирующей лазерной кадровой развертки.
Изобретение относится к области сельского хозяйства и касается способа лазерной обработки растений с беспилотного летательного аппарата. В качестве беспилотного летательного аппарата используют гексакоптер с установленным на нем оптомеханическим блоком двухкоординатной сканирующей лазерной кадровой развертки.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ включает импульсное освещение.
Сканирующее устройство включает лазер, призму строчной развертки, воспринимающую луч лазера и развертывающую его в горизонтальную строчную лучевую плоскость, и оптомеханический блок кадровой развертки, преобразующий горизонтальную строчную лучевую плоскость на ряд вертикально-горизонтальных лучевых плоскостей.