СПОСОБ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАСТЕНИЙ Российский патент 2005 года по МПК A01G7/04 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к области развития сельского хозяйства, растениеводства и может быть использовано преимущественно при электростимуляции жизнедеятельности растений. Основывается оно на свойстве воды изменять свой водородный показатель при соприкосновении ее с металлами (Заявление на открытие № ОТ ОВ от 07.03.1997 г.) [1, 2].

Уровень техники.

Применение данного способа основывается ва свойстве изменения водородного показателя воды при соприкосновении ее с металлами (Заявка на открытие № ОТ ОВ от 07.03.1997 г. под названием "Свойство изменения водородного показателя воды при соприкосновении ее с металлами") [1, 2].

Известно, что слабый электрический ток, пропускаемый через почву, благотворно влияет на жизнедеятельность растений. При этом опытов по электризации почвы и влиянии данного фактора на развитие растений произведено очень много как в нашей стране, так и за рубежом (см. книгу А.М. Гордеева, В.Б. Шешнева "Электричество в жизни растений, М., Просвещение, 1988, - 176 с., стр.108-115). Установлено, что это воздействие изменяет передвижение различных видов почвенной влаги, способствует разложению ряда трудноусвояемых для растений веществ, провоцирует самые разнообразные химические реакции, в свою очередь, изменяющие реакцию почвенного раствора. Определены и параметры электрического тока, оптимальные для разнообразных почв: от 0.02 до 0.6 мА/см² для постоянного тока и от 0.25 до 0.50 мА/см² для переменного.

В настоящее время используют различные способы электризации почвы - с помощью создания кистевого электрического заряда в пахотном слое, создания в почве и в атмосфере высоковольтного маломощного непрерывного дугового разряда переменного тока [3, стр. 112]. Для реализации данных способов используется электрическая энергия внешних источников электрической энергии. Однако для использования таких методов необходима принципиально новая технология возделывания сельскохозяйственных культур. Это весьма сложная и дорогостоящая задача, требующая использования источников питания, кроме того, возникает вопрос о том, как обрабатывать такое поле с навешенными над ним и уложенными в нем проводами.

Однако существуют способы электризации почвы, которые не используют внешние источники энергии, стремясь компенсировать изложенный недостаток.

Так, известен способ, предложенный французскими исследователями [3, стр.151]. 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.

Данный способ не использует внешний источник электрической энергии, его можно применять как на больших посевных площадях, полях, так и для электростимуляции отдельных растений.

Однако для реализации данного способа необходимо иметь определенный почвенный раствор, необходимы электроды, которые предлагается помещать в строго определенном положении - в виде двух гребенок, а так же соединять. Ток возникает не между электродами, а между электролитами, то есть определенными участками почвенного раствора. Авторы не сообщают о том, как можно регулировать данный ток, его величину.

Другой способ электростимуляции был предложен сотрудниками Московской сельскохозяйственной академии им. Тимирязева [3, стр.151]. 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.

Данный способ не использует внешние источники электрической энергии, он также может применяться как для больших посевных площадей, так и для небольших земельных участков.

Однако данный метод испытан в лабораторных условиях, в небольших сосудах, с использованием дорогостоящих химических веществ [3, стр.151]. Для его реализации необходимо использовать определенное питание пахотного слоя почвы с преобладанием элементов минерального питания в виде анионов или катионов. Данный способ сложно внедрить для широкого применения, так как для его реализации необходимы дорогостоящие удобрения, которые необходимо регулярно в определенном порядке вносить в почву. Авторы данного способа также не сообщают о возможности регулирования тока электростимуляции.

Следует отметить способ электризации почвы без внешнего источника тока, который является современной модификацией способа, предложенного Е. Пилсудским. Он для создания электролизуемых агрономических полей предложил использовать электромагнитное поле Земли, а для этого укладывать на небольшой глубине, такой, чтобы не мешать проведению обычных агрономических работ, вдоль грядок, между ними, через определенный интервал стальной провод. При этом на таких электродах наводится небольшая ЭДС, величиной 25-35 мВ [3, стр.114 ].

Данный способ так же не использует внешние источники питания, для его применения нет необходимости соблюдать определенное питание пахотного слоя, использует он простые компоненты для реализации - стальной провод.

Однако предложенный способ электростимуляции не позволяет получать токи различных значений. Данный способ зависит от электромагнитного поля Земли: стальной провод необходимо укладывать строго вдоль грядок, ориентируя его согласно расположению магнитного поля Земли. Предложенный способ сложно применять для электростимуляции жизнедеятельности отдельно растущих растений, комнатных растений, а так же растений, находящихся в теплицах, на небольших участках.

Сущность изобретения.

Целью настоящего изобретения является получение способа электростимуляции жизнедеятельности растений, простого в своей реализации, недорогого, обладающего отсутствием указанных недостатков рассмотренных способов электростимуляции для более эффективного использования электростимуляции жизнедеятельности растений как для различных сельскохозяйственных культур, так и для отдельных растений, для более широкого применения электростимуляции как в сельском хозяйстве, так и в быту, на частных участках, в теплицах, для электростимуляции отдельных комнатных растений.

Поставленная цель достигается тем, что в почву посева сельскохозяйственных культур на небольшую глубину, такую, которая удобна при дальнейшей обработке и снятии урожая данной сельскохозяйственной культуры, помещаются в различном порядке небольшие частицы металлов, небольшие металлические пластины различной формы и конфигурации, сделанные из металлов различных типов. При этом тип металла определяется по его расположению в электрохимическом ряду напряжений металлов. Ток электростимуляции жизнедеятельности растений можно менять, изменяя вносимые типы металлов. Можно менять и заряд самой почвы, делая ее положительно электрически заряженной (в ней будет больше положительно заряженных ионов) или отрицательно электрически заряженной (в ней будет больше отрицательно заряженных ионов), если вносить в почву посева сельскохозяйственных культур металлические частицы одного типа металлов.

Так, если вносить в почву металлические частицы металлов, находящихся в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода (так как натрий, кальций очень активные металлы и в свободном состоянии присутствуют в основном в виде соединений, то в этом случае предлагается вносить такие металлы как алюминий, магний, цинк, железо и их сплавы, а металлы натрий, кальций в виде соединений), то в этом случае, можно получать почвенный состав положительно электрически заряженным относительно вносимых в почву металлов. Между внесенными металлами и почвенным влажным раствором будут течь токи в различных направлениях, которые будут электрически стимулировать жизнедеятельность растений. Металлические частицы зарядятся при этом отрицательно, а почвенный раствор положительно. Максимальная величина тока электростимуляции растений будет зависеть от состава почвы, влажности, температуры и от местонахождения металла в электрохимическом ряду напряжений металлов. Чем левее данный металл находится относительно водорода, тем ток электростимуляции будет больше (магний, соединения магния, натрия, кальция, алюминий, цинк). У железа, свинца он будет минимальным (однако свинец вносить в почву не рекомендуется). В чистой воде значение тока при температуре 20°С между данными металлами и водой равно 0.011-0.033 мА, напряжение: 0.32-0.6 В [1, 2].

Если вносить в почву металлические частицы металлов, находящихся в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода (медь, серебро, золото, платина и их сплавы), то тогда в этом случае можно получать почвенный состав отрицательно электрически заряженным относительно вносимых в почву металлов. Между внесенными металлами и почвенным влажным раствором так же будут течь токи в различных направлениях, электрически стимулируя жизнедеятельность растений. Металлические частицы зарядятся при этом положительно, а почвенный раствор отрицательно. Максимальная величина тока будет определяться составом почвы, ее влажностью, температурой и местонахождением металлов в электрохимическом ряду напряжений металлов. Чем правее данный металл будет находится относительно водорода, тем ток электростимуляции будет больше (золото, платина). В чистой воде значение тока при температуре 20°С между данными металлами и водой лежит в пределах 0.0007-0.003 мА, напряжение: 0.04-0.05 В [1, 2].

При внесении в почву металлов различных типов по отношению к водороду в электрохимическом ряду напряжений металлов, а именно при их расположении до и после водорода, возникающие токи будут существенно больше, чем при нахождении металлов одного типа. В этом случай металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений металлов правее водорода (медь, серебро, золото, платина и их сплавы), зарядятся положительно, а металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений металлов левее водорода (магний, цинк, алюминий, железо...), зарядятся отрицательно. Максимальная величина тока будет определяться составом почвы, влажностью, ее температурой и разницей нахождения металлов в электрохимическом ряду напряжений металлов. Чем правее и левее данные металлы будут находится относительно водорода, тем ток электростимуляции будет больше (золото-магний, платина-цинк).

В чистой воде значение тока, напряжения при температуре 40°С между данными металлами равно:

пара золото-алюминий: ток - 0.020 мА,

напряжение - 0.36 В,

пара серебро-алюминий: ток - 0.017 мА,

напряжение - 0.30 В,

пара медь-алюминий: ток - 0.006 мА,

напряжение - 0.20 В.

(Золото, серебро, медь при измерениях заряжаются положительно, алюминий - отрицательно. Измерения проводились с помощью универсального прибора ЭК 4304. Это установившиеся значения) [1, 2].

Для практического использования предлагается вносить в почвенный раствор такие металлы как медь, серебро, алюминий, магний, цинк, железо и их сплавы. Возникающие токи между медью и алюминием, медью и цинком будут создавать эффект электростимуляции растений. При этом значение возникающих токов будет находится в пределах параметров электрического тока, оптимального для электростимуляции растений [3, стр.112].

Как уже говорилось, такие металлы как натрий, кальций в свободном состоянии присутствуют в основном в виде соединений. Магний входит в состав такого соединения как карналлит - KCl·MgCl₂·6H₂O. Данное соединение используется не только для получения свободного магния, но и так же в качестве удобрения, поставляющего растениям магний и калий. Магний нужен растениям потому, что он содержится в хлорофилла, входит в состав соединений, принимающих участие в процессах фотосинтеза [4, стр.125].

Подбирая пары вносимых металлов, можно подобрать оптимальные для данного растения токи электростимуляции. При выборе вносимых металлов необходимо учитывать состояние почвы, ее влажность, тип растения, способ его питания, важность для него тех или иных микроэлементов. Создаваемые при этом в почве микротоки будут различных направлений, различной величины.

В качестве одного из способов увеличения токов электростимуляции растений при соответствующих помещенных в почву металлах предлагается перед поливом посыпать посевы сельскохозяйственных культур пищевой содой NaHCO₃ (150-200 грамм на метр квадратный) или непосредственно поливать сельскохозяйственные посевы водой с растворенной содой в пропорциях 25-30 грамм на 1 литр воды. Внесение соды в почву позволит увеличить токи электростимуляции растений, так как исходя из экспериментальных данных токи между металлами, находящимися в чистой воде, увеличиваются при растворении в воде соды. Раствор соды имеет щелочную среду, в ней больше отрицательно заряженных ионов, а поэтому ток в такой среде увеличится. При этом, распадаясь на составные части под действием электрического тока, она сама будет использоваться в качестве питательного вещества, необходимого для усвоения растением.

Сода является полезным веществом для растений, так как содержит ионы натрия, которые необходимы растению - они принимают активное участие в энергетическом натрий-калиевом обмене клеток растений. Согласно гипотезе П.Митчела, являющейся на сегодняшний день фундаментом всей биоэнергетики, энергия пищи [5, стр.265] сначала преобразуется в электрическую энергию, которая затем уже затрачивается на производство АТФ. Ионы натрия, согласно последним исследованиям, совместно с ионами калия и ионами водорода как раз и участвуют в таком преобразовании.

Выделяющийся при разложении соды углекислый газ также может быть усвоен растением, так как является тем продуктом, который используют для питания растения. Для растений углекислый газ служит источником углерода и обогащение им воздуха в парниках и теплицах приводит к повышению урожая [4, стр. 80].

Ионы натрия оказывают большую роль в натрий-калиевом обмене клеток. Они играют важную роль в энергетическом снабжении клеток растений питательными веществами.

Так, к примеру, известен определенный класс "молекулярных машин" - белков-переносчиков. Эти белки не имеют электрического заряда. Однако, присоединяя ионы натрия и какую-либо молекулу, например молекулу сахара, данные белки приобретают положительный заряд и, таким образом, втягиваются в электрическое поле поверхности мембраны, где они отделяют сахар и натрий. Сахар таким способом попадает внутрь клетки, а лишний натрий откачивается наружу натриевым насосом. Таким образом, благодаря положительному заряду иона натрия белок-переносчик заряжается положительно, тем самым попадая под притяжение электрического поля мембраны клетки. Обладая зарядом, он может втянуться электрическим полем мембраны клетки и таким образом, присоединяя питательные молекулы, например молекулы сахара, доставлять эти питательные молекулы внутрь клеток. "Можно сказать, что белок-переносчик играет роль кареты, молекула сахара - седока, а натрий - роль лошадки. Хотя сам он не вызывает движения, а его втягивает в клетку электрическое поле" [5, стр. 107].

Известно, что калий-натриевый градиент, создаваемый по разные стороны мембраны клетки, является своего рода генератором протонного потенциала. Он продливает работоспособность клетки в условиях, когда исчерпаны энергетические ресурсы клетки.

В. Скулачев [6] в своей заметке "Зачем клетка обменивает натрий на калий?" подчеркивает важность элемента натрия в процессе жизнедеятельности клеток растений: "Калий-натриевый градиент должен продлить работоспособность клепки в условиях, когда исчерпаны энергетические ресурсы. Подтверждением такого факта может служить опыт с солелюбивыми бактериями, которые транспортируют очень большие количества ионов калия и натрия, чтобы снизить калий-натриевый градиент. Такие бактерии быстро останавливались в темноте в бескислородных условиях, если в среде был KCl, и все еще двигались спустя 9 часов, если KCl был заменен на NaCl. Физический смысл данного эксперимента состоит в том, что присутствие калий-натриевого градиента позволило поддерживать протонный потенциал клеток данной бактерии и тем самым обеспечивать их движение при отсутствии света, т.е. когда отсутствовали другие источники энергии реакции фотосинтеза."

Согласно опытным данным, ток между металлами, расположенными в воде, и между металлами и водой увеличивается, если в воде растворить небольшое количество пищевой соды.

Так, в системе типа металл-вода ток, напряжение при температуре 20°С равны:

- между медью и водой: ток = 0.0007 мА;

напряжение = 40 мВ;.

(медь заряжена положительно, вода - отрицательно);

- между алюминием и водой:

ток = 0.012 мА;

напряжение =323 мВ.

(алюминий заряжен отрицательно, вода - положительно).

В системе типа металл-раствор соды (использовалось 30 грамм пищевой соды на 250 миллилитров кипяченной воды) напряжение, ток при температуре 20°С равны:

- между медью и раствором соды:

ток = 0.024 мА;

напряжение =16 мВ.

(медь заряжена положительно, раствор соды - отрицательно);

- между алюминием и раствором соды:

ток = 0.030 мА;

напряжение = 240 мВ.

(алюминий заряжен отрицательно, раствор соды-положительно).

Как видно из приведенных данных, ток между металлом и раствором соды увеличивается, становится больше, чем между металлом и водой. Для меди он увеличивается с 0.0007 до 0.024 мА, а для алюминии он увеличился с 0.012 до 0.030 мА, напряжение же в данных примерах, наоборот, уменьшается: для меди с 40 до 16 мВ, а для алюминия с 323 до 240 мВ.

В системе типа металл1-вода-металл2 ток, напряжение при температуре 20°С равны:

- между медью и цинком:

ток = 0.075 мА;

напряжение =755 мВ.

(медь имеет положительный заряд, цинк - отрицательный);

- между медью и алюминием:

ток = 0.024 мА;

напряжение = 370 мВ.

(медь имеет положительный заряд, алюминий - отрицательный).

В системе типа металл1-водный раствор соды - металл2, где в качестве раствора соды используется раствор, получаемый растворением 30 грамм пищевой соды в 250 миллилитрах кипяченной воды, ток, напряжение при температуре 20°С равны:

- между медью и цинком:

ток = 0.080 мА;

напряжение =160 мВ.

(медь имеет положительный заряд, цинк - отрицательный);

между медью и алюминием:

ток =0.120 мА;

напряжение = 271 мВ.

(медь имеет положительный заряд, алюминий-отрицательный).

Измерения напряжения, тока проводились с использованием одновременно измерительных приборов М-838 и Ц 4354-М1. Как видно из приведенных данных, ток в растворе соды между металлами становился больше, чем при их помещении в чистую воду. Для меди и цинка ток увеличился с 0.075 до 0.080 мА, для меди и алюминия он увеличился с 0.024 до 0.120 мА. Хотя напряжение в данных случаях уменьшилось для меди и цинка с 755 до 160 мВ, для меди и алюминия с 370 до 271 мВ.

Что же касается электрических свойств почв [3, стр.71], то известно, что электропроводность их, способность проводить ток, зависит от целого комплекса факторов: влажности, плотности, температуры, химико-минералогического и механического состава, структуры и совокупности свойств почвенного раствора. При этом, если плотность почв различных типов меняется в 2-3 раза, теплопроводность - в 5-10, скорость распространения в них звуковых волн - в 10-12 раз, то электропроводность - даже для одной и той же почвы в зависимости от ее сиюминутного состояния - может изменяться в миллионы раз. Дело в том, что в ней, как в сложнейшем физико-химическом соединении, одновременно находятся элементы, обладающие резко несовпадающими электропроводящими свойствами. Плюс к тому огромную роль играет биологическая деятельность в почве сотен видов организмов, начиная от микробов и кончая целой гаммой растительных организмов.

Отличие данного способа от рассмотренного прототипа состоит в том, что получаемые токи электростимуляции можно для различных сортов растений подбирать соответствующим выбором вносимых металлов, а так же составом почвы, выбирая, таким образом, оптимальной величины токи электростимуляции.

Данный способ можно использовать для участков земляных угодий различной величины. Данный способ можно применять как для единичных растений (комнатные растения), так и для посевных площадей. Его можно применять в теплицах, на дачных участках. Он удобен для применения в космических оранжереях, применяемых на орбитальных станциях, так как не нуждается в подводе энергии от внешнего источника тока и не зависит от ЭДС, наводимой Землей. Он прост для реализации, так как не нуждается в особом питании почвы, использовании каких-либо сложных компонентов, удобрений, специальных электродов.

В случае применения данного способа для посевных площадей количество вносимых металлических пластин расчитывается от желаемого эффекта электростимуляции растений, от типа растения, от состава почвы.

Для применения на посевных площадях [3, стр.115] предлагается вносить 150-200 грамм медьсодержащих пластин и 400 грамм металлических пластин, содержащих сплавы цинка, алюминия, магния, железа, соединения натрия, кальция на 1 метр квадратный. Вносить в процентном состоянии металлов, находящихся в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода необходимо больше, так как они начнут окисляться при соприкосновении с почвенным раствором и от действия эффекта взаимодействия с металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода. С течением времени (при измерении времени процесса окисления данного типа металлов, находящихся до водорода, для данного состояния почвы) необходимо пополнять почвенный раствор такими металлами.

Использование предлагаемого способа электростимуляции растений обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

- возможность получения различных токов и потенциалов электрического поля для электрической стимуляции жизнедеятельности растений без подведения электрической энергии от внешних источников, посредством использования различных металлов, вносимых в почву, при различном составе почвы;

- внесение металлических частиц, пластин в почву можно совмещать с другими процессами, связанными с обработкой почвы. При этом помещать металлические частицы, пластины можно без определенной направленности;

- возможность воздействия слабыми электрическими токами, без использования электрической энергии от внешнего источника, в течение длительного времени;

- получение токов электростимуляции растений различного направления, без подвода электрической энергии от внешнего источника, в зависимости от положения металлов;

- эффект электростимуляции не зависит от формы используемых металлических частиц. В почву можно помещать металлические частицы различной формы: круглой, квадратной, продолговатой. Данные металлы можно вносить в соответствующих пропорциях в виде порошка, стержней, пластин. Для посевных площадей предлагается помещать в землю на небольшую глубину, с определенным интервалом, на расстоянии 10-30 см от поверхности пахотного слоя продолговатые металлические пластины шириной 2 см, толщиной 3 мм и длиной 40-50 см, чередуя внесение металлических пластин одного типа металлов с внесением металлических пластин другого типа металлов. Намного упрощается задача внесения металлов на посевных площадях, если их помешать в почву в виде порошка, который (этот процесс можно совместить со вспашкой почвы) перемешивается с землей. Возникающие токи между частицами порошка, состоящего из металлов различных типов, будут создавать эффект электростимуляции. В данном случае возникающие токи будут без определенной направленности. При этом вносить в виде порошка можно только металлы, у которых скорость процесса окисления небольшая, то есть металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода (соединения меди, серебра). Металлы же, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода, необходимо вносить в виде крупных частиц, пластин, так как данные металлы при соприкосновении с почвенным раствором и от эффекта взаимодействия с металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода, начнут окисляться, а следовательно, и по массе, и по размерам данные частицы металлов должны быть больше;

- независимость данного способа от электромагнитного поля Земли позволяет использовать данный способ как на небольших земельных участках для воздействия на отдельные растения, для электростимуляции жизнедеятельности комнатных растений, при электростимуляции растений в теплицах, на дачных участках, так и на больших посевных площадях. Данный способ удобен для применения в оранжереях, используемых на орбитальных станциях, так как не нуждается в использовании внешнего источника электрической энергии и не зависит от ЭДС, наводимой Землей;

- данный способ прост для реализации, так как не нуждается в особом питании почвы, использовании каких-либо сложных компонентов, удобрений, специальных электродов.

Применение данного способа позволит повысить урожайность сельскохозяйственных культур, морозо- и засухоустойчивость растений, сократить применение химических удобрений, ядохимикатов, использовать обычные, не генетически измененные сельскохозяйственные посевные материалы.

Данный способ позволит исключить внесение химических удобрений, различных ядохимикатов, так как возникающие токи позволят разлагать ряд трудноусвояемых для растений веществ, а следовательно, позволят растению легче усваивать эти вещества.

При этом подбирать токи для определенных растений необходимо опытным путем, так как электропроводность даже для одной и той же почвы в зависимости от ее сиюминутного состояния может изменяться в миллионы раз (3, стр.71), а так же с учетом особенностей питания данного растения и большей важности для него тех или иных микро- и макроэлементов [7, стр.85].

Влияние электростимуляции жизнедеятельности растений было подтверждено многими исследователями как в нашей стране, так и за рубежом.

Имеются исследования [3, стр.71], свидетельствующие, что искусственное повышение отрицательного заряда корня усиливает поступление в него катионов из почвенного раствора.

Известно, что "наземную часть травы, кустарников и деревьев можно считать потребителями атмосферных зарядов. Что же касается другого полюса растений - его корневой системы, то на нее благотворно влияют отрицательные аэроионы. Для доказательства исследователи между корнями томата положили положительно заряженный стержень - электрод, "вытягивающий" отрицательные аэроионы из почвы Урожай томатов увеличился сразу в 1.5 раза. Кроме того, оказалось, что в почве с высоким содержанием органических веществ больше накапливается отрицательных зарядов. В этом также видят одну из причин роста урожаев.

Существенным стимулирующим действием обладают слабые постоянные токи, когда их непосредственно пропускают через растения, в зону корней которых помещен отрицательный электрод. Линейный рост стеблей при этом увеличивается на 5-30%. Такой способ очень эффективен с точки зрения энергозатрат, безопасности и экологии Ведь мощные поля могут отрицательно влиять на микрофлору почвы. К сожалению, эффективность слабых полей исследована совершенно недостаточно" [3, стр.105].

Создаваемые токи электростимуляции позволят повысить морозо- и засухоустойчивость растений [3, стр. 145-147].

Как сказано в источнике [3, стр. 145], "Совсем недавно стало известно: электричество, подаваемое непосредственно в корнеобитаемую зону растений, способно облегчить их участь при засухе за счет пока не выясненного физиологического эффекта. В 1983 г. в США. Польсон и К. Верви опубликовали статью, посвященную транспорту воды у растений при стрессе. Тут же они описали опыт, когда к фасоли, подвергавшейся воздушной засухе, прикладывали градиент электрических потенциалов в 1 В/см. При этом, если положительный полюс находился на растении, а отрицательный на почве, то растения завядали, причем сильнее, чем в контроле. Если полярность была обратной, завядания не наблюдалось. Кроме того, растения, находившиеся в состоянии покоя, выходили из него быстрее, если их потенциал был отрицательным, а потенциал почвы положительным. При обратной полярности растения из покоя вообще не выходили, так как погибали от обезвоживания, ведь растения фасоли находились в условиях воздушной засухи.

Примерно в те же годы в Смоленском филиале ТСХА, в лаборатории, занимавшейся вопросами эффективности электростимуляции, обратили внимание, что при воздействии током растения лучше произрастают при дефиците влаги, но специальные опыты тогда не были поставлены, решались другие задачи.

В 1986 г. подобный эффект электростимуляции при низкой почвенной влажности обнаружили в Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева [3, стр.146]. При этом они использовали внешний источник питания постоянного тока.

В несколько иной модификации благодаря другому приему создания разностями электрических потенциалов в питательном субстрате (без внешнего источника тока) опыт был проведен в Смоленском филиале Московской сельскохозяйственной академии им. Тимирязева [3, стр.147]. Результат оказался поистине удивительным. Горох выращивали при оптимальном увлажнении (70% от полной влагоемкости) и экстремальном (35% от полной влагоемкости). Причем этот прием был гораздо эффективнее воздействия внешнего источника тока в аналогичных условиях. Что же выяснилось?

При вдвое меньшей влажности растения гороха долго не всходили и на 14-е сутки имели высоту лишь 8 см. Выглядели они весьма угнетенными. Когда же в таких экстремальных условиях растения находились под влиянием небольшой разности электрохимических потенциалов, наблюдалась совершенно иная картина. И всхожесть, и темпы роста, и общий вид их несмотря на дефицит влаги, по существу, не отличались от контрольных, произраставших при оптимальной влажности, на 14-е сутки они имели высоту 24.6 см, что лишь на 0.5 см ниже, чем контрольные.

Далее в источнике [3] говорится: "Естественно, напрашивается вопрос - в чем же кроется такой запас выносливости растений, какова здесь роль электричества? Ответа пока нет, есть только первые предположения. Отгадку "пристрастия" растений к электричеству помогут найти дальнейшие опыты.

Но данный факт имеет место, и его непременно надо использовать в практических целях. Ведь пока на орошение посевов затрачивают колоссальные количества воды и энергии для ее подачи на поля. А оказывается можно обойтись гораздо более экономичным способом. Это тоже не просто, но тем не менее, думается, недалеко то время, когда электричество поможет проводить орошение сельскохозяйственных культур без полива."

Эффект электростимуляции растений проверялся не только в нашей стране, но и во многих других странах. Так, [3, стр.77] в "одной канадской обзорной статье, опубликованной в 1960-е годы. отмечалось, что в конце минувшего столетия в условиях Арктики при электростимуляции ячменя наблюдали ускорение его роста на 37%. Картофель, морковь, сельдерей давали урожай на 30-70% выше обычного. Электростимуляция зерновых в полевых условиях подняла урожай на 45-55%, малины - на 95%". "Опыты повторяли в различных климатических зонах от Финляндии до юга Франции. При обильном увлажнении и хорошем удобрении урожайность моркови вырастала на 125%, гороха - на 75%, сахаристость свеклы увеличивалась на 15% ".

Видный советский биолог, почетный член АН СССР И.В. Мичурин пропускал ток определенной силы через почву, в которой выращивал сеянцы. И убедился: это ускоряло их рост и улучшало качество посадочного материала. Подытоживая свою работу, он писал "Солидную помощь при выращивании новых сортов яблонь дает введение в почву жидкого удобрения из птичьего помета в смеси с азотистыми и другими минеральными удобрениями, как, например, чилийская селитра и томасшлак. В особенности такое удобрение дает поразительные результаты, если подвергнуть гряды с растениями электризации, но при условии, чтобы напряжение тока не превышало бы двух вольт. Более высокого напряжения токи, по моим наблюдениям, скорее приносят вред в этом деле, чем пользу". И далее: "Особенно сильное действие к роскошному развитию молодых сеянцев винограда производит электризация гряд."

Многое сделал по совершенствованию способов электризации почвы и выяснению их результативности Г.М. Рамек, о чем он рассказал в книге "Влияние электричества на почву", вышедшей в Киеве в 1911 г. [3, стр.78].

В другом случае [3, стр.115] описывается применение способа электризации, когда между электродами имелась разность потенциалов 23-35 мВ, и между ними через влажную почву возникала электрическая цепь, по которой тек постоянный ток плотностью от 4 до 6 мкА/см² анода. Делая выводы авторы работы сообщают: "Проходя через почвенный раствор как через электролит, этот ток поддерживает в плодородном слое процессы электрофореза и электролиза, благодаря чему необходимые растениям химические вещества почвы переходят из трудноусвояемых в легкоусвояемые формы. Кроме того, под воздействием электрического тока все растительные остатки, семена сорняков, отмершие животные организмы быстрее гумифицируются, что ведет к росту плодородия почвы ".

В данном варианте электризации почвы (использовался метод Е. Пилсудского) была получена весьма высокая прибавка урожая зерна - до 7 ц/га [3, стр.115].

Определенный шаг в определении результата прямого действия электричества на корневую систему, а через нее и на все растение, на физико-химические изменения в почве сделали ленинградские ученые (3, стр.109). Они пропускали через питательный раствор, в который были помещены проростки кукурузы, небольшой постоянный электрический ток с помощью инертных в химическом отношении платиновых электродов величиной 5-7 мкА/см².

В ходе своего эксперимента они получили следующие выводы: "Пропускание слабого электрического тока через питательный раствор, в который погружена корневая система проростков кукурузы, оказывает стимулирующее действие на поглощение растениями ионов калия и нитратного азота из питательного раствора."

При проведении подобного эксперимента с огурцами, через корневую систему которых, погруженных в питательный раствор, так же пропускали ток 5-7 мкА/см², был так же получен вывод о том, что работа корневой системы при электростимуляции улучшалась.

В Армянском НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства применяли электричество для стимуляции растений табака. Изучали широкий спектр плотностей тока, пропускаемого в поперечном сечении корнеобитаемого слоя. У переменного тока он был 0.1; 0.5; 1.0, 1.6; 2.0; 2.5; 3.2 и 4.0 А/м²; у постоянного - 0.005; 0.01; 0.03; 0.05; 0.075; 0.1; 0.125 и 0.15 А/м². В качестве питательного субстрата использовали смесь, состоящую на 50% из чернозема, на 25% из перегноя и на 25% из песка. Наиболее оптимальными оказались плотности тока 2.5 А/м² для переменного и 0.1 А/м² для постоянного при непрерывной подаче электричества в течение полутора месяцев.

Электризации подвергались и томаты. Экспериментаторы создавали в их корнеобитаемой зоне постоянное электрическое поле. Растения развивались намного быстрее контрольных, особенно в фазу бутонизации. У них была больше площадь листовой поверхности, повышена активность фермента пероксидазы, усиливалось дыхание. В результате прибавка урожая составила 52%, и произошло это в основном за счет увеличения размеров плодов и их количества на одном растении.

Подобные эксперименты, как уже говорилось, проводил и И.В. Мичурин. Он подметил, что постоянный ток, пропускаемый через почву, благотворно влияет и на плодовые деревья. В этом случае они быстрее проходят "детский" (ученью говорят "ювенильный") этап развития, повышается их холодостойкость и устойчивость к другим неблагоприятным факторам среды, в итоге увеличивается урожайность. Когда через почву, на которой росли молодые хвойные и лиственные деревца, непрерывно, в течение светлого периода суток пропускали постоянный ток, в их жизни происходил целый ряд примечательных явлений. В июне-июле опытные деревья отличались более интенсивным фотосинтезом, что явилось результатом стимулирования электричеством роста биологической активности почвы, повышения скорости движения почвенных ионов, лучшего поглощения их корневыми системами растений. Более того, ток, протекающий в почве, создавал большую разность потенциалов между растениями и атмосферой. А это, как уже говорилось, фактор сам по себе благоприятный для деревьев, особенно молодых.

В соответствующем опыте, проведенном под пленочным укрытием, при непрерывном пропускании постоянного тока фитомасса однолетних сеянцев сосны и лиственницы увеличилась на 40-42%. "Если бы такой темп прироста сохранить в течение нескольких лет, то нетрудно представить, какой огромной выгодой обернулось бы это для лесозаготовителей," - такой вывод делают авторы книги [3, стр.112].

Что же касается вопроса о причинах, благодаря которым повышается морозо- и засухоустойчивость растений, то по этому поводу можно привести следующие данные. Известно, что наиболее "морозоустойчивые растения откладывают в запас жиры, у других накапливаются в больших количествах сахара" [7, стр. 133]. Из приведенного факта можно сделать вывод о том, что электростимуляция растений способствует накоплению жиров, сахара в растениях, благодаря чему и повышается их морозоустойчивость. Накопление же данных веществ зависит от обмена веществ, от скорости его протекания в самом растении. Таким образом, эффект электростимуляции жизнедеятельности растений способствовал увеличению обмена веществ в растении, а следовательно, накоплению в растении жиров и сахара, тем самым повышая их морозоустойчивость.

Что же касается засухоустойчивости растений, то известно, что для повышения засухоустойчивости растений на сегодняшний день используют метод предпосевного закаливания растений (Метод заключается в однократном намачивании семян в воде, после чего их выдерживают в течение двух суток, а затем подсушивают на воздухе до воздушно-сухого состояния) [7, стр. 129]. Для семян пшеницы дается 45% воды от их массы, для подсолнечника - 60% и т. д.). Прошедшие процесс закаливания семена не теряют своей всхожести, и из них вырастают более засухоустойчивые растения. Закаленные растения отличаются повышенной вязкостью и оводненностью цитоплазмы, имеют более интенсивный обмен веществ (дыхание, фотосинтез, активность ферментов), сохраняют на более высоком уровне синтетические реакции, отличаются повышенным содержанием рибонуклеиновой кислоты, быстрее восстанавливают нормальный ход физиологических процессов после засухи. Они имеют меньший водный дефицит и большее содержание воды во время засухи. Клетки их мельче, но площадь листа больше, чем у незакаленных растений. Закаленные растения в условиях засухи приносят больший урожай. У многих закаленных растений наблюдается стимуляционный эффект, то есть даже при отсутствии засухи их рост и продуктивность выше.

Подобное наблюдение позволяет сделать вывод о том, что в процессе электростимуляции растений данное растение приобретает свойства такие, какие приобретает растение, прошедшее метод предпосевного закаливания. В результате данное растение отличается повышенной вязкостью и оводненностью цитоплазмы, имеет более интенсивный обмен веществ (дыхание, фотосинтез, активность ферментов), сохраняет на более высоком уровне синтетические реакции, отличается повышенным содержанием рибонуклеиновой кислоты, быстрым восстановлением нормального хода физиологических процессов после засухи.

Подтверждением такого факта могут послужить данные о том, что площадь листьев растений, находящихся под воздействием электростимуляции, как показали эксперименты, так же больше площади листьев растений контрольных образцов.

Перечень фигур, чертежей и иных материалов.

На фиг.1 схематически изображены результаты эксперимента, проведенного с комнатным растением типа "Узамбарская фиалка" в течение 7 месяцев с апреля по октябрь 1997 г. При этом под пунктом "А" изображен вид опытного (2) и контрольного (1) образцов до эксперимента. Вид данных растений практически не отличался. Под пунктом "Б" изображен вид опытного (2) и контрольного растения (1) через семь месяцев после того, как в почву опытного растения были помещены частицы металлов: стружки меди и алюминиевой фольги. Как видно из приведенных наблюдений, вид опытного растения изменился. Вид же контрольного растения практически остался без изменений.

На фиг.2 схематически изображены виды, различные типы вносимых в почву металлических частиц, пластин, используемых автором при проведении экспериментов по электростимуляции растений. При этом под пунктом "А" изображен тип вносимых металлов в виде пластин: 20 см длиной, 1 см шириной, 0.5 мм толщиной. Под пунктом ″Б" изображен тип вносимых металлов в виде пластин 3×2 см, 3×4 см. Под пунктом "В" изображен тип вносимых металлов в виде "звездочек" 2×3 см, 2×2 см, толщиной 0.25 мм. Под пунктом "Г" изображен тип вносимых металлов в форме кружков диаметром 2 см, толщиной 0.25 мм. Под пунктом "Д" изображен тип вносимых металлов в виде порошка.

Для практического использования типы вносимых в почву металлических пластин, частиц могут быть самой различной конфигурации и размеров.

На фиг.3 изображен вид саженца лимона и вид его листового покрытия (его возраст составлял к моменту подведения итогов эксперимента 2 года). В почву данного саженца примерно через 9 месяцев после его посадки помещались металлические частицы: медные пластины формы "звездочек" (форма "В", фиг.2) и алюминиевые пластины типа "А", "Б" (фиг.2). После этого через 11 месяцев после его посадки, иногда через 14 месяцев после его посадки (то есть незадолго перед зарисовкой данного лимона, за месяц до подведения итогов эксперимента), регулярно в почву лимона при поливе добавлялась сода пищевая (30 грамм соды на 1 литр воды).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Данный способ электростимуляции растений был проверен на практике - использовался для электростимуляции комнатного растения "Узамбарская фиалка".

Так, имелись два растения, две "Узамбарские фиалки" одного типа, которые росли в одних условиях на подоконнике в комнате. Затем в одно из них, в почву одного из них, были помещены небольшие частицы металлов - стружки меди и алюминиевой фольги. Через полгода после этого, а именно через семь месяцев (эксперимент проводился с апреля по октябрь 1997 г.). различие в развитии этих растений, комнатных цветов, стало заметно. Если у контрольного образца структура листьев и стебля остались практически без изменения, то у опытного образца стебли листьев стали толще, сами листья стали крупнее и сочнее, они более стремились вверх, в то время как у контрольного образца такого ярко выраженного стремления листьев вверх не наблюдалось. Листья у опытного образца были упругие и приподняты над землей. Растение выглядело более здоровым. У контрольного растения листья были практически около земли. Разница в развитии этих растений наблюдалась уже в первые месяцы. При этом удобрения в почву опытного растения не добавлялись. На фиг.1 изображены вид опытного (2) и контрольного (1) растений до (пункт "А") и после (пункт "Б") эксперимента.

Подобный же эксперимент проводился с другим растением - плодоносящим инжиром (смоковницей), произрастающим в комнате. Данное растение имело высоту около 70 см. Росло оно в пластмассовом ведре объемом 5 литров, на подоконнике, при температуре 18-20°С. После цветения оно приносило плоды и эти плоды состояния зрелости не достигали, они опадали незрелыми - были они зеленоватого цвета.

В качестве эксперимента в почву произрастания данного растения были внесены следующие металлические частицы, металлические пластины:

- алюминиевые пластины 20 см длиной, 1 см шириной, 0.5 мм толщиной, (тип "А", фиг.2) в количестве 5 штук. Они располагались равномерно по всей длине окружности горшка и помещались на всю его глубину;

- небольшие медные, железные пластины (3×2 см, 3×4 см) в количестве 5 штук (тип "Б", фиг.2), которые помещались на небольшую глубину недалеко от поверхности;

- небольшое количество медного порошка в количестве около 6 грамм (форма "Д", фиг.2), равномерно внесенного в приповерхностный слой почвы.

После внесения в почву произрастания инжира перечисленных металлических частиц, пластин данное дерево, находящееся в том же пластмассовом ведре, в той же почве, при плодоношении стало давать вполне спелые плоды зрелого бордового цвета, с определенными вкусовыми качествами. При этом удобрения в почву не вносились. Наблюдения проводились в течение 6 месяцев.

Подобный эксперимент проводился также с саженцем лимона примерно в течение 2 лет с момента его высадки в почву (Эксперимент проводился с лета 1999 года по осень 2001 года).

В начале своего развития, когда лимон в виде черенка был посажен в глиняный горшок и развивался, в его почву не вносились металлические частицы, удобрения. Затем примерно через 9 месяцев после его посадки в почву данного саженца помещались металлические частицы, медные пластаны формы "В" (фиг.2) и алюминиевый, железные пластины типа "А", "Б" (фиг.2).

После этого через 11 месяцев после его посадки, иногда через 14 месяцев после посадки (то есть незадолго перед зарисовкой данного лимона, за месяц до подведения итогов эксперимента), регулярно в почву лимона при поливе добавлялась сода пищевая (с учетом 30 грамм соды на 1 литр воды). Кроме этого, сода вносилась непосредственно в почву. При этом в почве произрастания лимона по-прежнему находились металлические частицы: алюминиевые, железные, медные пластины. Находились они в самом различном порядке, равномерно заполняя весь объем почвы.

Подобные действия, эффект нахождения металлических частиц в почве и вызванный в этом случае эффект электростимуляции, получаемый в результате взаимодействия металлических частиц с почвенным раствором, а также внесение в почву соды и полив растения водой с растворенной содой, можно было наблюдать непосредственно по внешнему виду развивающегося лимона.

Так, листья, находящиеся на ветви лимона, соответствующей его начальному развитию (фиг.3, правая ветвь лимона), когда в процессе его развитая и роста металлические частицы в почву не добавлялись, имели размеры от основания листа до его кончика 7.2, 10 см. Листья же, развивающиеся на другом конце ветви лимона, соответствующие его настоящему развитию, то есть такому периоду, когда в почве лимона находились металлические частицы и он поливался водой с растворенной содой, имели размеры от основания листа до его кончика 16.2 см (фиг.3, крайний верхний лист на левой ветви), 15 см, 13 см (фиг.3, предпоследние листы на левой ветви). Последние данные размеров листьев (15 и 13 см) соответствуют такому периоду его развития, когда лимон поливался обычной водой, а иногда, периодически, и водой с растворенной содой, с находящимися в почве металлическими пластинами. Отмеченные листья отличались от листьев первой правой ветви начального развития лимона размерами не только по длине - они были шире. Кроме этого, они имели своеобразный блеск, в то время как листья первой ветви, правой ветви начального развития лимона имели матовый оттенок. Особенно данный блеск был проявлен у листа с размером 16.2 см, то есть у того листа, соответствующего периоду развития лимона, когда он постоянно в течение месяца поливался водой с растворенной содой при содержащихся в почве металлических частицах.

Изображение данного лимона помещено на фиг.3.

Подобные наблюдения позволяют сделать вывод о возможном проявлении подобных эффектов в природных условиях. Так, по состоянию растительности, произрастающей на данном участке местности, можно определить состояние ближайших слоев почвы. Если в данной местности лес растет густой и более высокий, чем в остальных местах, или трава в данном месте более сочная и густая, то тогда в этом случае можно сделать вывод о том, что возможно на данном участке местности имеются залежи металлосодержащих руд, находящиеся недалеко от поверхности. Создаваемый ими электрический эффект благотворно сказывается на развитии растений в данном районе.

Источники информации

1. Заявление на открытие № ОТ ОВ 6 от 07.03.1997 г. "Свойство изменения водородного показателя воды при соприкосновении ее с металлами", - 31 л.

2. Дополнительные материалы к описанию открытия № ОТ 0В 6 от 07.03.1997 г., к разделу III "Область научного и практического использования открытия.", - март, 2001 г., 31 л.

3. Гордеев A.M., Шешнев В.Б. Электричество в жизни растений. - М.: Наука, 1991. - 160 с.

4. Ходаков Ю.В., Эпштейн Д.А., Глориозов П.А. Неорганическая химия: Учеб. для 9 кл. сред. шк. - М.: Просвещение, 1988 - 176 с.

5. Беркинблиг М.Б., Глаголева Е.Г. Электричество в живых организмах. - М.: Наука. Гл. ред - физ. - мат. лит., 1988. - 288 с. (Б-чка "Квант"; вып.69).

6. Скулачев В.П. Рассказы о биоэнергетике. - М.: Молодая гвардия, 1982.

7. Генкель П.А. Физиология растений: Учеб. пособие по факультатив. курсу для IX кл. - 3-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1985. - 175 с.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при электростимуляции жизнедеятельности растений. Способ включает внесение в почву, на глубину, удобную при дальнейших обработках, с определенным интервалом, в соответствующих пропорциях металлических частиц в виде порошка, стержней, пластин различной формы и конфигурации, выполненных из металлов различных типов и их сплавов, отличающихся своим отношением к водороду в электрохимическом ряду напряжений металлов, чередуя внесение металлических частиц одного типа металлов с внесением металлических частиц другого типа, учитывая состав почвы и тип растения. При этом значение возникающих токов будет находиться в пределах параметров электрического тока, оптимального для электростимуляции растений. Для увеличения токов электоростимуляции растений и ее эффективности, при соответствующих помещенных в почву металлах, перед поливом посевы растений посыпают пищевой содой 150-200 гр/м² или непосредственно поливают посевы водой с растворенной содой в пропорциях 25-30 гр/л воды. Изобретение позволяет эффективно использовать электростимуляцию на различные растения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ электростимуляции жизнедеятельности растений, включающий внесение в почву металлов, отличающийся тем, что в почву на глубину, удобную при дальнейших обработках, с определенным интервалом, в соответствующих пропорциях, вносят металлические частицы в виде порошка, стержней, пластин различной формы и конфигурации, выполненных из металлов различных типов и их сплавов, отличающихся своим отношением к водороду в электрохимическом ряду напряжений металлов, чередуя внесение металлических частиц одного типа металлов с внесением металлических частиц другого типа, учитывая состав почвы и тип растения, при этом значение возникающих токов будет находиться в пределах параметров электрического тока, оптимального для электростимуляции растений.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для увеличения токов электоростимуляции растений и ее эффективности, при соответствующих помещенных в почву металлах, перед поливом посевы растений посыпают пищевой содой 150-200 г/м² или непосредственно поливают посевы водой с растворенной содой в пропорциях 25-30 г/л воды.