Использование постоянного тока в выращивании растений. Опыт стимуляции растений электричеством и прибор для него. Устройство для стимуляции роста растений
26.04.2018
Электрические явления играют важную роль в жизни растений. Ещё более двухсот лет назад французский аббат, позже академик, П. Берталон заметил, что возле громоотвода растительность пышнее и сочнее, чем на некотором расстоянии от него. Позднее его соотечественник, учёный А. Грандо, в 1848 году 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, благодаря чему Грандо сделал заключение, что для нормального роста и развития растениям необходим постоянный контакт с внешним электрическим полем.
Через сто с лишним лет немецкий учёный С. Леместр и его соотечественник О. Принсгейм провели серию опытов, в результате чего пришли к выводу, что искусственно созданное электростатическое поле способно компенсировать нехватку природного электричества, а если оно будет мощнее естественного, то рост растений даже ускоряется, помогая тем самым в выращивании сельскохозяйственных культур.
Почему же растения лучше растут в электрическом поле? Учёные Института физиологии растений им. К. А. Тимирязева АН СССР установили, что фотосинтез идёт тем быстрее, чем больше разность потенциалов между растениями и атмосферой. Так, например, если около растения держать отрицательный электрод и постепенно увеличивать напряжение, то интенсивность фотосинтеза будет возрастать. Если же потенциалы растения и атмосферы близки, то растение перестаёт поглощать углекислый газ. 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 дружные всходы.
Понимая высокую эффективность использования электрической стимуляции растений в сельском и приусадебном хозяйстве, был разработан автономный, не требующий подзарядки долговременный источник низкопотенциального электричества для стимуляции роста растений .
Устройство для стимуляции роста растений получило название «ЭЛЕКТРОГРЯДКА», является продуктом высоких технологий (не имеет аналогов в мире) и представляет собой самовосстанавливающийся источник питания, преобразующий свободное электричество в электрический ток в результате применения электроположительных и электроотрицательных материалов, разделённых проницаемой мембраной и помещённых в газовую среду без применения электролитов в присутствии катализатора. Указанное низкопотенциальное электричество практически идентично электрическим процессам, происходящим под воздействием фотосинтеза в растениях и может использоваться для стимуляции их роста.
Устройство "ЭЛЕКТРОГРЯДКА" изобретено в Межрегиональном Объединении Ветеранов Войны Органов Государственной Безопасности "ЭФА-ВЫМПЕЛ", является его интеллектуальной собственностью и охраняется законом РФ. Автор изобретения В.Н. Почеевский.
«ЭЛЕКТРОГРЯДКА» позволяет существенно повысить урожай, ускорить рост растений, при этом они обильнее плодоносят, так как становится более активным сокодвижение.
«ЭЛЕКТРОГРЯДКА» помогает расти растениям как на открытом грунте и в теплицах, так и в закрытых помещениях. Радиус действия одного устройства «ЭЛЕКТРОГРЯДКА» зависит от длины проводов. При необходимости радиус действия устройства можно увеличить используя обычную токопроводящую проволоку.
В случае неблагоприятных погодных условий растения на грядке с устройством «ЭЛЕКТРОГРЯДКА» развиваются намного лучше, чем без него, что хорошо видно на приведённых ниже фотографиях, взятых из видеоролика «ЭЛЕКТРОГРЯДКА 2017 ».
Подробная информация об устройстве «ЭЛЕКТРОГРЯДКА» и принципе его работы представлена на сайте Межрегиональной народной программы «Возрождение родников России» .
Устройство «ЭЛЕКТРОГРЯДКА» является простым и удобным в применении. Подробная инструкция по установке устройства приведена на упаковке и не требует каких-либо специальных знаний или подготовки.
Если вы хотите всегда вовремя узнавать о новых публикациях на сайте, то подпишитесь на
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?
Рост растения
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.
Рис. 3
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.
Автореферат диссертации по теме "Стимуляция корнеобразования черенков винограда электрическим током"
На правах рукописи
КУДРЖОВ АЛЕКСАНДР ГЕОРГИЕВИЧ
СТИМУЛЯЦИЯ КОРНЕОБРАЗОВАНИЯ ЧЕРЕНКОВ ВИНОГРАДА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
Специальность 05.20.02- электрификация сельскохозяйственного производства
Краснодар -1999
Работа выполнена в Кубанском государственном аграрном университете.
Научные руководители: кандидат технических наук, профессор ПЕРЕКОТИЙ Г.П. кандвдат сельскохозяйственных наук, доцент РАДЧЕВСКИЙ П.П.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Гайтов Б.Х. кандидат технических наук, доцент Эвентов С.З.
Ведущее предприятие:
Крымская селекционно-опытная станция.
Защита диссертации состоится " /■? " 999 г. в " час. на
заседании диссертационного совета К 120,23.07 Кубанского государственно-го.аграрного университета по адресу 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, факультет электрификации, зал заседаний совета.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГАУ.
Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент * ¿/И.г. Стрижков
рм -Ш ЗЛ о ясУ-С.^ 0
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Перспективы дальнейшего развития виноградарства нашей страны требуют резкого увеличен:« производства посадочного материала, как основного фактора, задерживающего освоение новых площадей под виноградники. Несмотря на применение рада биологических и агротехнических мероприятий по увеличению выхода первосортных корнесобст-венных саженцев, до настоящего времени их выход в некоторых хозяйствах крайне низок, что сдерживает расширение площадей виноградников.
Современное состояние науки даёт возможность управлять этими факторами посредством разного рода стимуляторов, в го.м числе и электрических, с помощью которых оказывается возможным активно вмешиваться в жизненный процесс растения и ориентировать его в нужном направлении.
Исследованиями советских и зарубежных учёных, среди которых следует отметить работы В.И. Мичурина, A.M. Басова, И.И. Гунара, Б.Р. Лазарен-ко, И:Ф. Бородина, установлено, что электрофизические методы и способы воздействия на биологические объекты, в том числе и на растительные организмы, в ряде случаев дают не только количественные, но и качественные положительные результаты, недостижимые с помощью других методов.
Несмотря на большие перспективы применения электрофизических методов управления жизненными процессами растительных организмов, внедрение этих способов в растениеводстве задерживается так как до сего времени ещё недостаточно изучены механизм стимуляции и вопросы расчёта и конструирования соответствующих электроустановок.
В связи с вышесказанным разрабатываемая тема является весьма актуальной для виноградного питомниководства.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является сюоснование режимных и конструктивных параметров установки для стимуляции корнеобразования черенков винограда электрическим током.
Для достижения этой цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:
1. Исследовать токопроводящие свойства виноградных черенков.
2. Определить интенсивность стимуляции корнеобразования виноградных черенков от параметров электрического тока, воздействующего на них.
3. Исследовать влияние режимных и конструктивных параметров цепи подвода электрического тока к черенкам на результативность и энергетические показатели процесса стимуляции.
4. Обосновать оптимальные конструктивные и режимные параметры электродных систем и источника питания установки для стимуляций корнеобразования виноградных черенков электрическим током.
Объект исследования. Исследования проводились на черенках вино-| рлда сорта Периенец Магарача.
Научная новизна работы. Выявлена зависимость плотности тока, проникающего по черенку винограда как объекту электрообработки, от напря-, жённости электрического поля и экспозиции. Установлены режимы электрообработки (напряжённость электрического поля, экспозиция), соответст-нующие минимальным затратам энергии при максимальной эффективности стимуляции. Обоснованы параметры электродных систем и источника питания для электростимуляции черенков винограда.
Практическая ценность. Практическая ценность работы заключается в обосновании возможности улучшения корнеобразования черенков винограда
посредством стимуляции их электрическим током. Полученные зависимости и разработанная методика расчёта позволяют определить параметры установки и энергетически выгодные режимы электрообработки черенков винсьг-града.
Реализация результатов исследований. На основании проведённых исследований разработаны рекомендации по обоснованию режимов работы и параметров установки для предпосадочной обработки черенков винограда электрическим током, которые использованы при разработке опытного образца установки.
Установка для предпосадочной обработки черенков винограда внедрена в 1998 г. в АОЗТ «Родина» Крымского района Краснодарского края. Изготовление установки для предпосадочной электрообработки черенков произведено на кафедре «Применение электрической энергии» факультета электрификации Кубанского госагроуниверситета.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на:
1. Ежегодных научных конференциях Кубанского ГАУ, г. Краснодар, 1992-1999 г.
2. Краевой конференции по вопросам научного обеспечения сельскохозяйственного производства в рамках «Второй школы-семинара молодых учёных», Кубанский ВНИИ риса, г. Краснодар, 1997 г.
3. Международной научно-технической конференции «Энергосбережение в сельском хозяйстве», ВИЭСХ, Москва, 1998г.
4. Научно-практической конференции «Ресурсосбережение в АПК Кубани», Кубанский ГАУ, Краснодар, 1998 г.
Объём и структура работы. Диссертация изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунков, 3 таблицы и состоит из введе-
ния, пяти глав, выводов, списка использованной литературы из 109 наименований, в том числе 7 на иностранных языках, приложений.
В первой главе рассмотрены способы стимуляции корнеобразования черенков винограда; проведён анализ современного состояния процесса обработки растительных объектов электрофизическими методами.
Результаты анализа литературных источников показывают, что виноградарство и его составная часть - питомниководство нуждается в повышении выхода и качества посадочного материала винограда. Для получения первосортных саженцев винограда требуется предварительная подготовка черенков перед посадкой. Среди ряда известных способов предварительной подготовки виноградных черенков, в основе которых лежит стимуляция обмена веществ и выделения ауксинов, наиболее перспективным является обработка их электрическим током.
Вопросами использования электрического тока для обработки растительных объектов посвящены работы таких учёных как И.Ф. Бородина, В.И. Баева, Б.Р. Лазаренко, И.И. Мартыненко и других.
Протекание электрического тока по растительным тканям вызывает различные последействия, специфичность которых определяется дозой обработки. В настоящее время установлена принципиальная возможность осуществления электрообработки растительных объектов с целью стимуляции развития и роста растений, стимуляции прорастания семян, интенсификации сушки, уничтожения нежелательной растительности, прореживания всходов, ускорения созревания листьев табака, подсолнечника, стерилизации корней и стеблей хлопчатника.
Однако имеющиеся в известных литературных источниках результаты ранее
проведённых исследований недостаточны для обоснования режимных и конструктивных параметров установки для предпосадочной электростимуляции черенков винограда по ряду причин, главными из которых являются:
Исследование черенков винограда, как объектов электрообоработки, проведено без учета специфичности их анатомического строения при условиях, отличающихся от реальных условий электрообоработки;
Недостаточно полно раскрыт механизм воздействия стимулирующих факторов электрического тока на растительную ткань и отсутствуют сведения об определяемых этим механизмом оптимальных условий обработки;
Рабочие органы, для которых исследованы и обоснованы режимные и конструктивные параметры, или предназначены для электрообработки растительных объектов, существенно отличающихся от черенков винограда, или имеют особенности, исключающие их применение для предпосадочной электрообработки черенков винограда.
Всё это позволило определить задачи, решаемые в диссертационной работе.
Во второй главе на основании известных зависимостей воздействия электрического тока на растительные объекты проведено теоретическое исследование П1 зцесса обработки черенков винограда электрическим током.
Растительные ткани обладают активно-ёмкостной проводимостью только при малых уровнях напряжённости электрического поля. При увеличении напряжённости до значения, необходимого для проявления стимулирующего действия электрического тока, поляризационные свойства растительной ткани исчезают и её можно рассматривать как элемент электрической цепи, обладающей активной проводимостью.
Снижение энергетических и материальных затрат при электрообработке растительных тканей может быть достигнуто воздействием на них как постоянного так и переменного тока. Применительно к предпосадочной электро-
обработке виноградных черенков при выборе рода тока следует остановиться на обработке черенков переменным током промышленной частоты (50 Гц), реализация которой достигается простыми техническими средствами.
Для предпосадочной электрообработки черенков винограда наиболее приемлемым является подвод электрической энергии к черенку через токо-подводящую жидкость (рис.1), так как данный способ не требует сложного
Рис.1. Схема подвода электрической энергии к черенку винограда.
1 - электроды; 2 - черенок; 3 - токоподводящая жидкость.
технологического оборудования и совмещает электрообработку чсргнкос с" такой операцией, как замачивание. Ёмкость для электрообработки черенков выполняется из не токопроводящего материала.
В этом случае схему замещения можно представить в виде последовательно и параллельно соединённых резисторов (рис.2).
Мощность, поглощаемая черенком, расходуется на стимуляцию жизнедеятельности и используется полезно для технологического процесса электрообработки. Мощность, поглощаемая остальными элементами цепи обработки, не используется для прямого целенаправленного действия в совершаемом технологическом процессе и является в данном случае потерянной мощностью, снижающей энергетическую эффективность процесса.
В этом случае коэффициент полезного действия цепи обработки т) определяется отношением:
2Р, + Р2 + Р3
где Р[, Рг, Рз - количество мощности, поглощаемое резисторами Яь К2,
Рис.2. Схема замещения электрической цепи обработки. Бч - суммарное сопротивление токоподводящей жидкости между электродами и срезами черенка; Кг - сопротивление черенка; Яз - сопротивление токоподводящей жидкости шунтирующей черенок; Яп - сумма переходных сопротивлений контактов «электрод - токоподводящая жидкость» и «токоподводящая жидкость - черенок».
В рассматриваемом случае значениями переходных сопротивлений пренебрегаем.
Преобразуя мощность Р через произведение квадрата тока на сопротивление Я и проведя соответствующие преобразования, получим
2-11,-Кз-ьЯ;,-1*3+ (211,+112)2
Величины резисторов Яь Из, 11з определяются соотношениями К]=1^ж; К2=Ь_Рч. (3)
где 1) - расстояние между электродом и срезом черенка, м; Ь - длина черенка, м; Ь - расстояние между электродами, м;
Рж - удельное сопротивление токоподводящей жидкости, Ом-м; Рч - удельное сопротивление черенка, Ом-м;
Площадь электрода, которую перекрывает токоподводящая Жидкость, м2; 82 - сечение черенка, м2.
Подставляя (3) во (2), получим
12-P4-i3-Px"S?-S2
21i-Pac-b-S,-Sl + l2-p4-l3-pÄ-S?-S2+4lf-p|c-Sl-(S1-S2) +
41, Рж h ■ Рч" S, S2 (S, - S2) + \\ ■ р2ч Sf ■ (S, - S2)
Введём коэффициенты A = l2-13-S?-S2; B = 21j-13-S1-S2; C = 41?-S2-(S,-S2); D=41rl2-SrS2-(S1-S2); E = ll-S?-(S,-S2).
Приняв, что = k и проведя соответствующие преобразования, получим Рч
F ■ k + Q k + Е
где, F=B+C; Q=D+A. Для определения величины соотношения к соответствующего максимальному значению г) выражение (5) продифференцируем
А (Е - F к2)
(Р-к +(}-к+Е)
Находим критическую точку
Отсюда следует, что одним из путей достижения максимального коэффициента полезного действия установки для электрообработки черенков винограда, является подбор оптимального соотношения между удельными сопротивлениями токоподводящей жидкости и обрабатываемых черенков.
Для того, чтобы электроэнергия расходовалась с максимальным коэффициентом полезного действия необходимо произвести расчёт оптимального соотношения между объёмом токоподводящей жидкости и суммарным объёмом обрабатываемых черенков.
Формула для расчета электропроводности системы из двух компонентов (жидкость-черенки) представляется в виде
Уср = 71-Х1+у2-Х2, " (8)
где у| -электропроводность черенков; X] -объемная концентрация черенков; у 2-электропроводность жидкости; Х2 -объемная концентрация жидкости.
Отсюда следует
¿(Yi-YcpVX^O. .(10)
Примем Х-ф <Х|,тогда
2>1-Уср)-ХГ*=0 (11)
где Yi -электропроводность i-того компонента системы; Yep - электропроводность системы; X;-объемная концентрация i-того компонента системы;
Х?* - эффективная объемная концентрация i-того компонента системы. Отсюда
Х-ф = Х" , (12)
где f(y) > 1 и limf(y) = 1. (13)
Представляя функцию f(y) в виде ряда, получим
t(Yi-Vcp)-=0. (14)
Решив уравнение (для нашего случая i=2) и приняв d; = i, получим _(3Xi-l)-Yl+(2-3X,)-Y2
[(ЗХ,-1)-71+(2-ЗХ])-у2]2 у,.у2
При большой концентрации жидкости часть электроэнергии тратится на ее нагрев. Необходимо оптимизировать процесс для повышения эффективности.
Дня вычисления энергозатрат \У5 воспользуемся формулой Джоуля-Ленца
Уср и2, (16)
где Ws - энергия, потребляемая установкой. Пользуясь законом сохранения энергии, запишем
М^ТУ.-ТУ, (17)
где \\"„- полезная энергия, идущая на электрообработку черенков; У/- энергия, расходующаяся на электронагрев жидкости.
Для оптимизации необходимо решить уравнение ёХ,
Решая (18), получим /
Y Х: Z2 ■y2(l-X1)-U2. (19)
Зададим в виде
Х, -у, +(1 -X,)-у2
где X, - оптимальное значение концентрации черенков. Используя (15), (16), (17), (20) из (18) получим уравнение
Х5:+А1-Х, + В] =0,
2 2у2 - 7| . 1 ~ -->
(2у2 "У.) . 1 (У2~У\)
У! "(А-уг + ЗУ!)^
здесь А = 4К-3
Решение данного уравнения определяет оптимальное значение концен-эации черенков и имеет вид
" _ 1 2У2~У1 1 А"У2+3У1
з У2-У, 9 72-71 ,9-А2 ЗА + 9
I--У 2 + --У 2
В случае у2 >у[ уравнение (25) упрощается 1 3
Таким образом, оптимальное с энергетической точки зрения отношение:идкость-черенки для рассмотренного случая имеет вид
В третьей главе описывается методика и техника экспериментального
исследования процесса предпосадочной электрообработки черенков винограда.
Определение удельных сопротивлений проводилось для каждого из трёх слоёв черенка винограда. В качестве объектов исследования использовались свежесрезанные черенки.
С целью выявления граничных условий проведения полномасштабного эксперимента по исследованию воздействия электрического тока на корнеоб-разование черенков винограда был проведён эксперимент на одиночных
Рис.3. План проведения эксперимента, виноградных черенках по плану (рис.3).
По результатам проведения эксперимента на одиночных черенках проведено планирование эксперимента по обработке черенков в токоподводящей жидкости. При этом уровни напряжения, были выбраны с учётом результатов эксперимента на одиночных черенках и составили 5,10,15,30 вольт.
Разработана установка и исследованы параметры электрической цепи обработки виноградных черенков. Определён максимальный коэффициент полезного действия и оптимальное соотношение к.
Определение, удельного сопротивления токоподводящей жидкости и виноградных черенков проводилось по стандартной методике.
Наблюдение за побего- и корнеобразованием черенков винограда и проведение учётов проводилось по общепринятой методике.
В четвёртой главе приводятся результаты экспериментальных исследований процесса предпосадочной электрообработки виноградных черенков и обоснование режимных и конструктивных параметров установки для обработки черенков электрическим током.
Величина полного сопротивления зависит от вида растительной ткани. Полные сопротивления флоэмы и ксилемы одинаковы, но отличаются, от полного сопротивления сердцевины.
При воздействии на черенок, помещённый в токоподводящую жидкость, переменным током и постоянным (различной полярности подключения) с течением времени и при различной напряжённости электрического поля значение плотности тока не изменяется.
Экспериментальные исследования подтвердили теоретические выкладки о подборе оптимального соотношения между удельными сопротивлениями токоподводящей жидкости и обрабатываемых черенков. Установлено, что коэффициент полезного действия достигнет максимального значения в том случае, когда отношение удельного сопротивления токоподводящей жидкости к удельному сопротивлению черенков (к) будет находиться в пределе 2...3.
Исследуя результаты корнеобразования видно, что количество окоренившихся одиночных черенков, обработанных электрическим током с напряжённостью.электрического поля от14 до 33 В/м возросло на 20 процентов по сравнению с контролем. Предпочтительный режим обработки - переменным током (рис. 4).
При обработке черенков, помещённых в токоподводящую жидкость, переменным током промышленной частоты максимальное корнеобразование наблюдается при экспозиции 24 часа и напряжённости электрического поля в
Рис. 4. Зависимость корнеобразоваиия одиночных черенков винограда от напряжённости электрического поля и рода тока подводимого к черенкам. "
14 В"м 28 В-"м 43В"м 86В"м контроль
Рис.5. Зависимость степени корнеобразования черенков винограда от напряжённости электрического поля и экспозиции обработки. Обработка переменным током (50 Гц).
14 В/м. В данном режиме произошло стопроцентное укоренение черенков. В контрольной партии черенков укоренение составило 47,5% (рис.5).
Таким образом для стимуляции корнеобразования черенков винограда наиболее приемлемым является обработка черенков переменным током промышленной частоты с напряжённостью электрического поля 14 В/м и экспозицией обработки 24 часа.
В пятой главе рассмотрены вопросы разработки и испытания установки для предпосадочной обработки виноградных черенков электрическим током, приведены результаты производственных испытаний, дана агротехническая и экономическая оценка результатов её использования в хозяйстве.
Рис.6. Ёмкость для электрообработки виноградных черенков.
1 - боковые стенки; 2 - рёбра жёсткости; 3 - торцовые стенки; 4 - ярмо; 5 - прижимная планк<3; 6 - регулировочный винт; 7 - сливное отверстие.
На основании сформулированных по результатам исследований требо-аний разработана конструкция электродной системы (ёмкости) для электро-"бработки черенков винограда в токоподводящей жидкости (рис.6).
Разработана структурная схема стабилизированного блока питания ус-ановки для электрообработки черенков винограда (рис.7).
Рис.7 Структурная схема стабилизированного блока питания установки для электрообработки черенков винограда. "ПН - устройство повышения напряжения; УРН - устройство регулирования [апряжения; УП„Н - устройство понижения напряжения; БУ - блок управле-[ия; Н - нагрузка.
УПН повышает напряжение сети, а У^Н, включенный последовательно нагрузкой, гасит излишек напряжения. БУ, представляющий собой цепь от-шцателыюй обратной связи, вырабатывает сигнал, несущий информацию об ровне выходного напряжения.
Разработана и изготовлена схема электрическая принципиальная (рис.8).
Проведены производственные испытания установки для электростиму-яции корнеобразования черенков винограда. Обработке подверглись 5000 ¡еренков сорта Первенец Магарача. После выкопки, на 30 саженцах кон-рольного и опытного вариантов были сделаны соответствующие ззмеры.
Они показали, что обработка черенков винограда переменным элек-рическим током сказала положительное влияние на выход и качество вино-
Рис.8. Схема электрическая принципиальная стабилизированного блока питания установки для электрообработки черенков винограда.
рздных саженцев. Так, выход стандартных саженцев в опытном варианте казался на 12% больше, чем в контрольном.
По результатам производственных испытаний рассчитан экономиче-кий эффект применения установки для электростимуляции корнеобразова-;ия черенков винограда. Расчёты показывают, что сезонный экономический ффект состазляет 68,5 тыс. рублей с 1 га.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Исследованиями и производственными испытаниями установлено, что гред-соадачная электростимуляция черенков винограда улучшает корнеоб-!азование черенков, что способствует более высокому выходу стандартных аженцев из школки.
2. Для осуществления электростимуляции черенков винограда целесо-»бразно применять переменный ток частотой 50 Гц, подводя его к черенкам ¡ерез токоподводящую жидкость.
3. Обоснованы оптимальные режимные параметры установки для элек-ростимулящш черенков винограда. Напряжённость электрического поля в юне обработки составляет 14 В/м, экспозиция обработки -24 "часа.
4. Производственные испытания, проведённые в АОЗТ "Родина" Крым-:кого района показали, что разработанная установка работоспособна и погоняет повысить выход стандартных саженцев на 12%.
5. Экономический эффект от применения установки для электростиму-1яции корнеобразования черенков винограда составляет 68,5 тыс. рублей с 1 ~а.
1. Перекотий Г,П., Кудряков А.Г., Винников A.B. Стимулирующее действие электрического тока на корнеобразование посадочного материала ви-нограда.//Электрификация сельскохозяйственного производства. - (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 346 (374). - Краснодар, 1995. с.153 - 158.
2. Кудряков А.Г., Перекотий Г.П. Электростимуляция корнесбразовання виноградных черенков.// Новое в электротехнологии и электрооборудовании сельскохозяйственного производства. - (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 354 (382). -Краснодар, 1996. - с.18 - 24.
3. Перекотий Г.П., Кудряков А.Г. Винников A.B. Электрифицированная полуавтоматическая установка для бандажирования виноградных прививок.// Новое в электротехнологии и электрооборудовании сельскохозяйственного производства. - (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 354 (382). - Краснодар, 1996. - с.68 -75.
4. Перекотий Г.П., Кудряков А.Г. Винников A.B. и др. О механизме воздействия электрического тока на растительные объекты.// Научное обеспечение АПК Кубани. - (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 357 (385). - Краснодар, 1997. - с. 145 - 147.
5. Перекотий Г. П., Кудряков А. Г., Хамула А. А. К вопросу о механизме воздействия электрического тока на растительные объекты.// Вопросы электрификации сельского хозяйства. - (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 370 (298). - Краснодар, 1998.
6. Кудряков А.Г., Перекотий Г.П. Поиск оптимальных энергетических характеристик электрической цепи обработки черенков винограда.// Вопросы электрификации сельского хозяйства. - (ТрЖуб. ГАУ; Вып. 370 (298). -Краснодар, 1998.
7. Перекотий Г.П., Кудряков А.Г. Исследование энергетических характеристик цепи электрообработки черенков винограда.// Энергосберегающие
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Состояние и перспективы развития виноградарства.
1.2. Технология производства корнесобственного посадочного материала винограда.
1.3. Способы стимуляции корне- и побегообразования черенков винограда.
1.4. Стимулирующее действие на растительные объекты электрофизических факторов.
1.5. Обоснование способа стимуляции черенков винограда электрическим током.
1.6. Состояние вопроса конструктивных разработок устройств для электростимуляции растительного материала.
1.7. Выводы по обзору литературных источников. Задачи исследования.
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Механизм стимулирующего действия электрического тока на растительные объекты.
2.2. Схема замещения черенка винограда.
2.3. Исследование энергетических характеристик электрической цепи обработки черенков винограда.
2.4. Теоретическое обоснование оптимального соотношения между объёмом токоподводящей жидкости и суммарного объёма обрабатываемых черенков.
Глава 3. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Исследование черенка винограда как проводника электрического тока.
3.2. Методика проведения экспериментов по исследованию воздействия электрического тока на корнеобра-зование черенков винограда.
3.3 Методика проведения эксперимента по выявлению электрических параметров электрической цепи обработки.
3.4. Методика проведения учётов и наблюдений за побеге- и корнеобразованием черенков винограда.
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ВИНОГРАДА
4.1. Исследование электрофизических свойств виноградной лозы.
4.2. Стимуляция корнеобразования черенков винограда.
4.3. Исследование и обоснование параметров установки для электростимуляции корнеобразования черенков винограда.
4.4. Результаты исследования корнеобразования черенков винограда.
Глава 5. РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ВИНОГРАДА, ТЕХНОЛО
ГИЧЕСКАЯ, АГРОТЕХНИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ХОЗЯЙСТВАХ
5.1. Конструктивная разработка установки.
5.2. Результаты производственных испытаний установки для электростимуляции корнеобразования черенков винограда.
5.3. Агротехническая оценка.
5.4. Экономическая эффективность использования установки для электростимуляции корнеобразования черенков винограда.
Введение 1999 год, диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем, Кудряков, Александр Георгиевич
В настоящее время выращиванием товарного винограда в Российской Федерации занимаются 195 специализированных виноградарских хозяйств, в 97 из которых имеются заводы по первичной переработке винограда.
Разнообразие почвенно-климатических условий выращивания винограда в России позволяет производить широкую гамму сухих, десертных, крепких и игристых вин, высококачественные коньяки.
Кроме того, виноделие следует рассматривать не только как средство производства алкогольной продукции, но и как основной источник финансирования развития виноградарства России, дающий потребительскому рынку столовые сорта винограда, виноградные соки, детское питание, сухие вина и другие экологически чистые продукты, жизненно необходимые населению страны (достаточно вспомнить Чернобыль и поставку туда красных столовых вин - единственного продукта, выводящего из человеческого организма радиоактивные элементы).
Использование винограда в свежем виде в эти годы не превышало 13 тыс. т, то есть его потребление на душу населения равнялось 0,1 кг вместо 7 - 12 кг по медицинским нормам.
В 1996 году было недобрано более 100 тыс. т винограда из-за гибели насаждении от вредителей и болезней, недополучено около 8 млн. дал виноградного вина на общую сумму 560-600 млрд. руб. (на приобретение же средств защиты урожая требовалось всего 25-30 млрд. руб.). Виноградарям нет никакого смысла расширять насаждения ценных технических сортов, так как при существующем ценообразовании и налогах все это просто убыточно. У виноделов потерян смысл в приготовлении высокоценных вин, так как у населения нет свободных денег на покупку натуральных виноградных вин, а бесчисленные коммерческие ларьки завалены десятками сортов дешёвой, неизвестно кем и как приготовленной водки.
Стабилизация отрасли в настоящее время зависит решения проблем на федеральном уровне: нельзя допустить дальнейшего ее разрушения, необходимо укрепить производственную базу и улучшить финансовое стояние предприятий. Поэтому уже с 1997 года особое внимание уделяется мерам, направленным на сохранение существующих насаждений и их продуктивности за счёт проведения всех работ по уходу за виноградниками на высоком агротехническом уровне. Одновременно в хозяйствах постоянно проводятся замена низкорентабельных, потерявших хозяйственную ценность насаждений, сортообновление и улучшение их структуры.
Перспективы дальнейшего развития виноградарства нашей страны требуют резкого увеличения производства посадочного материала, как основного фактора, задерживающего освоение новых площадей под виноградники. Несмотря на применение ряда биологических и агротехнических мероприятий по увеличению выхода первосортных корнесобственных саженцев, до настоящего времени их выход в некоторых хозяйствах крайне низок, что сдерживает расширение площадей виноградников.
Выращивание корнесобственных саженцев является сложным биологическим процессом, зависящем как от внутренних, так и внешних факторов произрастания растения.
Современное состояние науки даёт возможность управлять этими факторами посредством разного рода стимуляторов, в том числе и электрических, с помощью которых оказывается возможным активно вмешиваться в жизненный процесс растения и ориентировать его в нужном направлении.
Исследованиями советских и зарубежных учёных, среди которых следует отметить работы В.И. Мичурина, A.M. Басова, И.И. Гунара, Б.Р. Ла-заренко, И.Ф. Бородина установлено, что электрофизические методы и способы воздействия на биологические объекты, в том числе и на растительные организмы, в ряде случаев дают не только количественные, но и качественные положительные результаты, не достижимые с помощью других методов.
Несмотря на большие перспективы применения электрофизических методов управления жизненными процессами растительных организмов, внедрение этих способов в растениеводстве задерживается, так как до сего времени ещё недостаточно изучены механизм стимуляции и вопросы расчёта и конструирования соответствующих электроустановок.
В связи с вышесказанным разрабатываемая тема является весьма актуальной для виноградного питомниководетва.
Научная новизна проведённой работы заключается в следующем: выявлена зависимость плотности тока, протекающего по черенку винограда как объекту электрообработки, от напряжённости электрического поля и экспозиции. Установлены режимы электрообработки (напряжённость электрического поля, экспозиция), соответствующие минимальным затратам энергии. Обоснованы параметры электродных систем и источника питания для электростимуляции черенков винограда.
Основные положения, которые выносятся на защиту:
1. Обработка виноградных черенков электрическим током стимулирует корнеобразование, за счёт чего на 12 % увеличивается выход из школки стандартных саженцев.
2. Электростимуляцию виноградных черенков следует проводить переменным током промышленной частоты (50 гц) с подводом электроэнергии к ним через токоподводяшую жидкость. 8
3. Максимальный коэффициент полезного действия при электростимуляции виноградных черенков с подводом электроэнергии к ним через токоподводящую жидкость достигается при соотношении объёма жидкости к суммарному объёму обрабатываемых черенков как 1:2; при этом соотношение между удельными сопротивлениями токоподводящей жидкости и обрабатываемых черенков должно находится в пределе от 2 до 3.
4. Электростимуляция виноградных черенков должна производится при напряжённости электрического поля 14 В/м и экспозиции обработки 24 часа.
Заключение диссертация на тему "Стимуляция корнеобразования черенков винограда электрическим током"
105 ВЫВОДЫ
1. Исследованиями и производственными испытаниями установлено, что предпосадачная электростимуляция черенков винограда улучшает кор-необразование черенков, что способствует более высокому выходу стандартных саженцев из школки.
2. Для осуществления электростимуляции черенков винограда целесообразно применять переменный ток частотой 50 Гц, подводя его к черенкам через токоподводящую жидкость.
3. Обоснованы оптимальные режимные параметры установки для электростимуляции черенков винограда. Напряжённость электрического поля в зоне обработки составляет 14 В/м, экспозиция обработки - 24 часа.
4. Производственные испытания, проведённые в АОЗТ "Родина" Крымского района показали, что разработанная установка работоспособна и позволяет повысить выход стандартных саженцев на 12%.
5. Экономический эффект от применения установки для электростимуляции корнеобразования черенков винограда составляет 68,5 тыс. рублей с 1 га.
Библиография Кудряков, Александр Георгиевич, диссертация по теме Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве
1. A.C. 1135457 (СССР). Устройство для стимулирования прививок электрическим током. С.Ю. Дженеев, A.A. Лучинкин, А.Н. Сербаев. Опубл. в Б. И., 1985, №3.
2. A.C. 1407447 (СССР). Устройство для стимуляции развития и роста растений. Пятницкий И.И. Опубл. в Б. И. 1988, № 25.
3. A.C. 1665952 (СССР). Способ выращивания растений.
4. A.C. 348177 (СССР). Устройство для стимуляции черенкового материала. Северский Б.С. Опубл. в Б. И. 1972, № 25.
5. A.C. 401302 (СССР). Устройство для прореживания растений./ Б.М. Скороход, A.C. Кащурко. Опубл. в Б. И, 1973, № 41.
6. A.C. 697096 (СССР). Способ стимулирования прививок. A.A. Лучинкин, С.Ю. Джанеев, М.И. Таукчи. Опубл. в Б. И., 1979, № 42.
7. A.C. 869680 (СССР). Способ обработки виноградных прививок./ Жген-ти Т.Г., Когорашвили B.C., Нишнианидзе К.А., Бабиашвили Ш.Л., Хо-мерики Р.В., Якобашвили В.В., Датуашвили В.Л. Опубл. в Б. И., 1981, №37.
8. A.C. 971167 СССР. Способ кильчевания виноградных черенков / Л.М. Малтабар, П.П. Радчевский. опубл. 07.11.82. // Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. - 1982. - № 41.
9. A.C. 171217 (СССР). Устройство для стимуляции черенкового материала. Кучава Г.Д. и др.
10. Ю.Алкиперов P.A. Применение электричества для борьбы с сорняками. -В кн.: труды Туркменского с. х. института. Ашхабад, 1975, вып. 18, №1, с. 46-51.11 .Ампелография СССР: Отечественные сорта винограда. М.: Лёг. и пищ. пром-сть, 1984.
11. Баев В.И. Оптимальные параметры и режимы работы разрядного контура при электроискровой предуборочной обработке подсолнечника. -Дисс. . канд. техн. наук. Волгоград, 1970. - 220 с.
12. Баран А.Н. К вопросу о механизме воздействия электрического тока на процесс электротермохимической обработки. В кн.: Вопросы механизации и электрификации с. х.: Тезисы докладов Всесоюзной школы учёных и специалистов. Минск, 1981, с. 176- 177.
13. Басов A.M. и др. Влияние электрического поля на корнеобразование у черенков. Сад и огород. 1959. № 2.
14. Басов A.M. и др. Стимуляция прививок яблони электрическим полем. Труды ЧИМЭСХ, Челябинск, 1963, вып. 15.
15. Басов A.M., Быков В.Г., и др. Электротехнология. М.: Агропромиз-дат,1985.
16. Басов A.M., Изаков Ф.Я. и др. Электрозерноочистительные машины (теория, конструкция, расчёт). М.: Машиностроение, 1968.
17. Батыгин Н.Ф., Потапова С.М. и др. Перспективы использования факторов воздействия в растиниеводстве. М.: 1978.
18. Беженарь Г.С. Исследование процесса электрообработки массы растений переменным током на косилках плющилках. Дисс. . канд. техн. наук. - Киев, 1980. - 206 с.
19. Блонская А.П., Окулова В.А. Предпосевная обработка семян сельскохозяйственных культур в электрическом поле постоянного тока в сравнении с другими физическими методами воздействия. Э.О.М., 1982, № 3.
20. Бойко A.A. Интенсификация механического обезвоживания зеленой массы. Механизация и электрификация соц. сел. хозяйства, 1995, № 12, с. 38-39.
21. Болгарев П.Т. Виноградарство. Симферополь, Крымиздат, 1960.
22. Бурлакова Е.В. и др. Малый практикум по биофизике. М.: Высшая школа, 1964.-408 с.
23. Виноградное питомниководство Молдавии. К., 1979.
24. Воднев В.Т., Наумович А.Ф., Наумович Н.Ф. Основные математические формулы. Минск, Вышэйшая школа, 1995.
25. Войтович К.А. Новые комплексно-устойчивые сорта винограда и методы их получения. Кишинёв: Картя Молдовеняске, 1981.
26. Гайдук В.Н. Исследование электротепловых свойств соломенной резки и расчёт электродных запарников: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. -Киев, 1959, 17 с.
27. Гартман Х.Т., Кестер Д.Е. Размножение садовых растений. М.: 1963.
28. Гасюк Г.Н.,Матов Б.М. Обработка винограда электрическим током повышенной частоты перед прессованием. Консервная и овощесушильная промышленность, 1960, № 1, с. 9 11.31 .Голинкевич Г.А. Прикладная теория надёжности. М.: Высшая школа, 1977.- 160 с.
29. Грабовский Р.И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1974.
30. Гузун Н.И. Новые сорта винограда Молдавии. Листок / МСХ СССР. -Москва: Колос, 1980.
31. Гунар И.И. Проблема раздражимости растений и дальнейшее развитие физиологии растений. Извест. Тимирязевской с. х. академии, вып. 2, 1953.
32. Дудник H.A., Щигловская В.И. Ультразвук в виноградном питомнико-водстве. В сб.: Виноградарство. - Одесса: Одесск. с. - х. ин-т, 1973, с. 138- 144.
33. Живописцев E.H. Электротехнология в сельскохозяйственном производстве. М.: ВНИИТЭИСХ, 1978.
34. Живописцев E.H., Косицин O.A. Электротехнология и электроосвещение. М.: ВО Агропромиздат, 1990.
35. Заявка № 2644976 (Франция). Способ стимулирования роста растений и/или деревьев и постоянные магниты для их осуществления.
36. Заявка № 920220 (Япония). Способ повышения продуктивности растительного и животного мира. Хаясихара Такэси.
37. Калинин Р.Ф. Повышение выхода черенков винограда и активация образования каллуса при прививке. В сб.: Уровни организации процессов у растений. - Киев: Наукова думка, 1981.
38. Каляцкий И.И., Синебрюхов А.Г. Энергетические характеристики канала искрового разряда импульсного пробоя различных диэлектрических сред. Э.О.М.,1966, № 4, с. 14 - 16.
39. Карпов Р.Г., Карпов Н.Р. Элктрорадиоизмерения. М.: Высшая школа, 1978.-272 с.
40. Киселёва P.A. Янтарная кислота как стимулятор роста привитых саженцев винограда. Агрономия, 1976, №5, с.133 - 134.
41. Коберидзе A.B. Выход в питомнике прививок виноградной лозы, обработанных стимуляторами роста. В сб.: Рост растений, Львов: Львовск. ун-т, 1959, с. 211-214.
42. Колесник JI.B. Виноградарство. К., 1968.
43. Кострикин И.А. Ещё раз о питомниководетве. "Виноград и вино России", №1, 1999, с. 10-11.
44. Кравцов A.B. Электрические измерения. М. ВО Агропромиздат, 1988. - 240 с.
45. Кудряков А.Г, Перекотий Г.П. Поиск оптимальных энергетических характеристик электрической цепи обработки черенков винограда. .// Вопросы электрификации сельского хозяйства. (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 370 (298). - Краснодар, 1998.
46. Кудряков А.Г, Перекотий Г.П. Электростимуляция корнеобразования виноградных черенков.// Новое в электротехнологии и электрооборудовании сельскохозяйственного производства. - (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 354 (382). Краснодар, 1996. - с. 18 - 24.
47. Куликова Т.И., Касаткин H.A., Данилов Ю.П. О возможности использования импульсного напряжения для предпосадочной электростимуляции картофеля. Э.О.М., 1989,№ 5, с. 62 63.
48. Лазаренко Б.Р. Интенсификация процесса извлечения сока электрическими импульсами. Консервная и овощесушильная промышленность, 1968, № 8, с. 9 - 11.
49. Лазаренко Б.Р., Решетько Э.В. Исследование влияния электрических импульсов на сокоотдачу растительного сырья. Э.О.М., 1968, № 5, с. 85-91.
50. Луткова И.Н., Олешко П.М., Быченко Д.М. Влияние токов высокого напряжения на укоренение черенков винограда. В и ВСССРД962, № 3.
51. Лучинкин A.A. О стимулирующем действии электрического тока на виноградные прививки. УСХА. Научные труды. Киев, 1980, вып. 247.
52. Макаров В.Н. и др. О влиянии СВЧ-облучения на рост плодовоягодных культур. ЭОМ. № 4. 1986.
53. Малтабар JI.M., Радчевский П.П. Руководство по производству прививок винограда на месте, Краснодар, 1989.
54. Малтабар Л.М., Радчевский П.П., Кострикин И.А. Ускоренное создание маточников интенсивного и суперинтенсивного типа. Виноделие и виноградарство СССР. 1987. - №2.
55. Малых Г.П. Состояние и перспективы развития питомниководства в России. "Виноград и вино России", №1, 1999, с. 8 10.
56. Мартыненко ИИ. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматики. М.: Колос. 1981. - 304 с.
57. Матов Б.М., Решетько Э.В. Электрофизические методы в пищевой промышленности. Кишинёв.: Картя Молдавеняскэ,1968, - 126 с.
58. Мельник С.А. Производство виноградного посадочного материала. -Кишинев: Госиздат Молдавии, 1948.
59. Мержаниан A.C. Виноградарство: 3-е изд. М., 1968.
60. Мичурин И.В. Избранные сочинения. М.: Сельхозгиз,1955.
61. Мишуренко А.Г. Виноградный питомник. 3-е изд. - М., 1977.
62. Павлов И.В. и др. Электрофизические методы предпосевной обработки семян. Механиз. и электрификация с. х. 1983. № 12.
63. Панченко А.Я., Щеглов ЮА. Электрическая обработка свекловичной стружки переменным электрическим током. Э.О.М., 1981,№ 5, с. 76 -80.
64. Пелих М.А. Справочник виноградаря. 2-е изд. - М., 1982.
65. Перекотий Г. П., Кудряков А. Г., Хамула А. А. К вопросу о механизме воздействия электрического тока на растительные объекты.// Вопросы электрификации сельского хозяйства. (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 370 (298). -Краснодар, 1998.
66. Перекотий Г.П. Исследование процесса предуборочной обработки растений табака электрическим током. Дис. . канд. техн. наук. - Киев, 1982.
67. Перекотий Г.П., Кудряков А.Г. Винников A.B. и др. О механизме воздействия электрического тока на растительные объекты.// Научное обеспечение АПК Кубани. (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 357 (385). - Краснодар, 1997.-с. 145- 147.
68. Перекотий Г.П., Кудряков А.Г. Исследование энергетических характеристик цепи электрообработки черенков винограда.// Энергосберегающие технологии и процессы в АПК (тезисы докладов научной конференции по итогам 1998 г.). КГАУ, Краснодар, 1999.
69. Пилюгина В.В. Электротехнологические способы стимуляции укоренения черенков, ВНИИЭСХ, НТБ по электрификации с. х., вып. 2 (46), Москва, 1982.
70. Пилюгина В.В., Регуш A.B. Электромагнитная стимуляция в растениеводстве. М.: ВНИИТЭИСХ, 1980.
71. Писаревский В.Н. и др. Электроимпульсное стимулирование семян кукурузы. ЭОМ. № 4, 1985.
72. Потебня A.A. Руководство по виноградарству. СПб, 1906.
73. Производство винограда и вина в России и перспективы его развития. "Виноград и вино России", №6, 1997, с. 2 5.
74. Радчевский П.П. Способ электрокильчевания виноградных черенков. Информ. Листок №603-85, Ростов, ЦНТИД985.
75. Радчевский П.П., Трошин Л.П. Методическое пособие по изучению сортов винограда. Краснодар, 1995.
76. Решетько Э.В. Использование электроплазмолиза. Механизация и электрификация соц. с. х., 1977, № 12, с. 11 - 13.
77. Савчук В.Н. Исследование электрической искры как рабочего органа предуборочной обработки подсолнечника. Дис. . канд. техн. наук. -Волгоград, 1970, - 215 с.
78. Саркисова М.М. Значение регуляторов роста в процессе вегетативного размножения, роста и плодоношения виноградной лозы и плодовых растений.: Автореф. дис. . доктора биолог, наук. Ереван, 1973- 45 с.
79. Свиталка Г.И. Исследование и выбор оптимальных параметров электроискрового прореживания всходов сахарной свеклы: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Киев, 1975, - 25 с.
80. Серёгина М.Т. Электрическое поле как фактор воздействия обеспечивающий снятие периода покоя и активизацию ростовых процессов у растений лука репчатого на П3 этапе органогенеза. ЭОМ, № 4, 1983.
81. Серёгина М.Т. Эффективность использования физических факторов при предпосадочной обработке клубней картофеля. ЭОМ., № 1, 1988.
82. Соколовский A.B. Разработка и исследование основных элементов агрегата для предуборочной электроискровой обработки подсолнечника. Дис. . канд. техн. наук. - Волгоград, 1975, - 190 с.
83. Сорочану Н.С. Исследование электроплазмолиза растительных материалов с целью интенсификации процесса их сушки: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Челябинск, 1979, - 21 с.
84. Тавадзе П.Г. Влияние стимуляторов роста на выход первосортных прививок у виноградной лозы. Докл. АН УССР, сер. Биол. науки, 1950, №5, с. 953-955.
85. Тарьян И. Физика для врачей и биологов. Будапешт, Медицинский университет, 1969.
86. Тихвинский И.Н., Кайсын Ф.В., Ланда Л.С. Влияние электрического тока на процессы регенерации черенков винограда. СВ и ВМ, 1975, № 3
87. Трошин Л.П., Свириденко H.A. Устойчивые сорта винограда: Справ, изд. Симферополь: Таврия, 1988.
88. Турецкая Р.Х. Физиология корнеобразования у черенков и стимуляторы роста. М.: Изд-во АН СССР, 1961.
89. Тутаюк В.Х. Анатомия и морфология растений. М.: Высшая школа, 1980.
90. Фоэкс Г. Полный курс виноградарства. СПб, 1904.
91. Фурсов С.П., Бордиян В.В. Некоторые особенности электроплазмолиза растительной ткани при повышенной частоте. Э.О.М., 1974, № 6, с. 70 -73.
92. Чайлахян М.Х., Саркисова М.М. Регуляторы роста у виноградной лозы и плодовых культур. Ереван: Изд-во АН Арм.ССР, 1980.
93. Червяков Д.М. Исследование электрического и механического воздействия на интенсивность сушки травы: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Челябинск, 1978, 17 с.
94. Шерер В.А., Гадиев Р.Ш. Применение регуляторов роста в виноградарстве и питомниководстве. Киев: Урожай, 1991.
95. Энциклопедия виноградарства в 3 т., том 1. Кишинёв, 1986.
96. Энциклопедия виноградарства в 3 т., том 2. Кишинёв, 1986.
97. Энциклопедия виноградарства в 3 т., том 3. Кишинёв, 1987.
98. Пупко В.Б. Реакщя виноградно1 лози на дно електромагштного поля. В зб.: Виноградарство i виноробство. - Киев: Урожай, 1974,№ 17.
99. Aktivace prerozenych elektickych proudu typu geo-fyto u sazenic revy virnie. Zahradnicfvi, 1986, 13.
100. Bobiloff W., Stekken van Hevea braziliensis, Meded. Alg. Proefst. Avros. Rubberserie, 94,123 126, 1934.
101. Christensen E., Root production in plants following localized stem irradiation, Science,119, 127-128, 1954.
102. Hunter R. E. The vegetative propagation of citrus, Trop. Agr., 9, 135 - 140, 1932.
103. Thakurta A. G., Dutt В. K. Vegetative propagation on mango from gootes (marcotte) and cuttings by treatment of high concentration auxin, Cur. Sci., 10, 297, 1941.
104. Seeliger R. Der neue Wienbau Crundlangen des Anbaues von Pfropfreben. -Berlin, 1933.-74p.рЩ^УТВЕРЖДАЮр по научной работе о ГАУ, профессор Ю.Д. Северин ^1999г.116
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»
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.
Рекомендуем также
Возможна ли беременность без маточных труб, с одним или двумя удаленными яичниками
Беременность без фаллопиевых труб
Непроходимость маточных труб — лечение, симптомы, причины, народное лечение, диагностика
Основные анализы перед ЭКО
Мировое христианство. Православные христиане. Сколько в мире христиан? Статистические данные и исследования христианства Самая большая церковь в мире по численности
Митрополиты в истории русской православной церкви Архиепископ в древней руси определение
Loading...