СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО В УСЛОВИЯХ ГИДРОПОНИКИ Российский патент 1995 года по МПК A01G7/04 A01G31/02 A01G9/26 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к методам физического воздействия на растения и окружающую их среду для стимуляции роста растений и коррекции патологии развития.

Известны методы и средства для выращивания растений в условиях защищенного грунта, например в условиях гидропоники, которые позволяют получить высокую урожайность. Эти методы включают оптимальные воздействия на семена или растения внешних параметров, таких как температура окружающей среды, воздуха, питательного раствора, величина светового потока, химический состав воздуха, среды и т.д.

Эти методы позволяют получить урожайность до упределенного уровня, другие параметры процесса выращивания при данных методах так же достигают некоторого порога и далее практически не изменяются.

Исследования, проведенные в последнее время показали, что внешнее физическое воздействие, а к такому относится слаботочное воздействие на растения, слабое магнитное действие и т.д. позволяет существенно интенсифицировать процесс роста и поднять урожайность.

Следует отметить, что такого рода воздействия относятся к типу "слабых" воздействий, основной особенностью которых является нетепловое или неповреждающее воздействие на клеточные структуры, т.е. при данных воздействия изменения происходят на уровне изменения мембранного потенциала клетки, химических процессов в клетке и т.д. но строение клеточной структуры в целом остается без изменения.

Наиболее близким к изобретению является способ выращивания растений, преимущественно в условиях гидропоники, включающий поддержание параметров микроклимата в заданных пределах и подачу питательной среды к семенам или растениям, а также физическое воздействие на последние.

Но данный способ так же недостаточно эффективен, при этом невозможно осуществить коррекцию патологии функционального состояния биообъекта, а также нельзя вызвать требуемую патологию.

Целью изобретения является повышение эффективности способа и увеличение его функциональных возможностей.

Это достигается тем, что в качестве физического воздействия используют ультразвук, который создают в питательной среде, смачивающей семена или корни растений.

Кроме того, на семена или растения дополнительно воздействуют постоянным и/или переменным магнитным полем нетепловой интенсивности с модуляцией переменного поля, равной частоте ионного циклотронного резонанса выбранного иона, участвующего в данной патологии, при этом на биообъект дополнительно могут воздействовать неионизирующим электромагнитным излучением с частотой модуляции, равной упомянутой частоте.

Следует отметить, что ионы кальция являются наиболее важными в процессе клеточной возбудимости, обуславливают течение той или иной патологии, управление этим процессом (переноса ионов кальция, магния, калия и т.д.) позволяет управлять функциональным состоянием биообъекта. Кроме того, можно целенаправленно управлять патологией, вызывая насыщение тем или иным металлом растение.

Известно, что ультразвук повышает проницаемость клеточных мембран и стимулирует синтез новых ферментов в клетке. С другой стороны, при ультразвуковом воздействии имеет место звукокапиллярный эффект, заключающийся в том, что аномально возрастает скорость и глубина проникновения жидкости в капиллярные каналы, что позволяет интенсифицировать проникновение питательной среды в корневую систему растения или в объем семян.

Способ реализуется следующим образом.

Семена или растения помещают в гидропонный лоток, в который подают по заданной программе питательный раствор, например воду, в которую может быть добавлен любой питательный раствор, который стандартно подается к растениям. Известными методами создают внешние параметры, воздействующие на растения или семена, т.е. создают оптимальные параметры освещения, температуры и т.д.

Далее в питательной среде создают ультразвуковые колебания посредством внесения в нее ультразвукового излучателя. Излучатели могут быть вмонтированы в стенки или дно лотка, но в ряде случаев достаточно простого внесения излучателя в объем питательного раствора. При этом необходимо следить, чтобы в жидкости не возникал режим кавитации, поскольку в данном случае будет происходить разрушение поверхностного слоя растительного материала. В процессе воздействия ультразвука на растительную ткань стимулируется проникание питательной среды в капилляры растительной ткани, т.е. растению не надо прикладывать значительных усилий для всасывания питательной среды. Кроме того, осуществляется более интенсивная работа поверхностного слоя клеток и следовательно их рост, что приводит к увеличению корневой системы, а в случае семян к быстрому росту данной корневой системы.

Практически интенсивность ультразвука не превышает в среднем 10³ Вт/м², а для большего числа практических случаев 10² Вт/м².

Режим ультразвука можно создавать как постоянно при существенно меньших значениях интенсивности, или периодически при поступлении к корневой системе питательного раствора.

Для увеличения эффективности способа семена или растения так же стимулируют постоянным и/или переменным магнитным полем. Уровень магнитной индукции при этом не превышает долей Тесла. Но для конкретного воздействия на ту или иную патологию целесообразно осуществлять модулированное магнитное воздействие на клеточные структуры с частотой ионного циклотронного резонанса выбранного иона металла. Эта частота равна
где F_с ионная циклотронная частота иона калия, кальция, магния и т.д. Гц;
В изменение величины магнитной индукции, Тесла;
Q заряд иона;
π 3,14.

м масса иона, причем Q/м находится в диапазоне от 5х10⁵ до 100х10⁶ Кл/кг, величина В не превышает для большинства случаев 5-8х10^-4 Тл, в среднем используются значения 10^-6 10^-5 Тл. Величина постоянной составляющей магнитного поля так же не превышает указанных пределов. Для создания резонанса оба поля коллинеарны. Для указанных величин резонансные частоты располагаются в диапазоне от единиц герц до сотен герц, при этом можно осуществлять воздействия с частотой гармоник, субгармоник или дробных гармоник упомянутой частоты резонанса.

Дополнительное воздействие на клеточные структуры в виде низкоинтенсивного неионизирующего электромагнитного излучения также позволяет усилить эффект стимуляции и коррекции патологического состояния. В качестве такого излучения может использоваться любое излучение, обладающее достаточной проницаемостью, например СВЧ-излучение или лазерное в зоне инфpакрасного диапазона, что позволяет эффективно воздействовать на глубинные структуры клеток, так при модуляции лазерного излучения с упомянутой выше резонансной частотой. Выбирая параметры лазерного излучения таковыми, что оно не ионизирует среду, через которую проходит и не осуществляет теплового воздействия, т.е. в клеточных структурах не происходит свертывание белка, добиваются только увеличения резонансного воздействия на конкретный вид ионов, чем усиливают магнитное воздействие. В данном случае также важно направление потока электромагнитного излучения для более эффективного его поглощения выбранным типом иона.

При таком сочетанном воздействии эффект по сравнению с применением только ультразвука оказывается в 1,5-2 раза выше. Ультразвуковые колебания также могут быть промодулированы с частотой, равной упомянутой частоте ионного циклотронного резонанса, что на 10-15% повышает эффективность данного способа.

Модуляция всех параметров воздействия, т.е. ультразвука, переменного магнитного поля и электромагнитного излучения тем эффективнее, что для создания и поддержания резонансных явлений требуется на порядок меньшая для каждого воздействующего параметра энергия, т.е. это позволяет создавать для реализации заявленного способа портативные приборы, дающие возможность воздействовать в любых условиях на растения. В частном случае достаточно создать в корневой зоне жидкую среду у части корней для проведения действий по данному способу.

Применение заявленного способа позволит в несколько раз повысить эффективность выращивания растений и вызвать в них заранее заданные свойства и признаки.

Использование: сельское хозяйство, а именно методы физического воздействия на растения и окружающую их среду для стимуляции роста растений и коррекции патологии развития. Сущность изобретения: в способе выращивания растений, преимущественно в условиях гидропоники, на семена или растения воздействуют в зоне, которая прилегает к корням или нижней части семян и омывается питательной средой, ультразвуком. Дополнительно осуществляют магнитное и лазерное воздействие, что позволяет управлять метаболизмом процессов в клетке и воздействовать на патологию и рост растений. 5 з. п. ф-лы.

1. СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО В УСЛОВИЯХ ГИДРОПОНИКИ, включающий поддержание параметров микроклимата в заданных режимах и подачу питательной среды к семенам или растениям, а также физическое воздействие на последние, отличающийся тем, что в качестве физического воздействия используют ультразвук, который создают в питательной среде, смачивающей семена или корни растений. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на семена или растения дополнительно воздействуют постоянным магнитным полем. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на семена или растения дополнительно воздействуют переменным магнитным полем нетепловой интенсивности. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что векторы постоянного и переменного магнитных полей лежат в перпендикулярных плоскостях. 5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что задают вид иона металла, участвующего в метаболизме текущего состояния семян или растений, а величину постоянного магнитного поля и частоту переменного магнитного поля выбирают из условий создания ионного циклотронного резонанса для выбранного вида иона металла. 6. Способ по пп.1 и 5, отличающийся тем, что на семена или растения воздействуют низкоинтенсивным неионизирующим электромагнитным излучением с частотой модуляции, равной ионной циклотронной частоте выбранного иона металла, участвующего в метаболизме текущего состояния семян или растений.