Електризація ґрунту та врожаю - Сади Сибіру
З метою підвищення продуктивності сільськогосподарських рослин людство з давніх-давен звертається до ґрунту. Те, що електрика може підвищити родючість верхнього орного шару землі, тобто посилити його здатність формувати великий урожай, дослідами вчених та практиків уже доведено давно. Але як це зробити краще, як ув'язати електризацію ґрунту з існуючими технологіями його обробітку? Ось ті проблеми, які не вирішені до кінця й досі. При цьому не можна забувати, що ґрунт – об'єкт біологічний. І при невмілому втручанні в цей сформований організм, особливо таким потужним засобом, яким є електрика, можна завдати йому непоправної шкоди.
При електризації ґрунту бачать, перш за все, спосіб впливу на кореневу систему рослин. Наразі накопичено багато даних, що показують, що слабкий електричний струм, пропущений через ґрунт, стимулює в рослинах ростові процеси. Але чи результат це прямої дії електрики на кореневу систему, і через неї і на всю рослину, чи підсумок фізико-хімічних змін у ґрунті? Певний крок до розуміння проблеми зробили свого часу ленінградські вчені.
Проведені ними досліди були дуже витонченими, адже треба було з'ясувати глибоко заховану істину. Брали невеликі поліетиленові трубки-камери з отворами, які висаджували проростки кукурудзи. Трубки заповнювали живильним розчином з повним набором необхідних проростків хімічних елементів. І через нього за допомогою інертних хімічно платинових електродів пропускали постійний електричний струм величиною 5-7 мкА/кв. див. Об'єм розчину в камерах підтримували на одному рівні, додаючи дистильовану воду. Повітря, а воно вкрай потрібне корінням, систематично подавали (у виглядібульбашок) із спеціальної газокамери. За складом живильного розчину безперервно стежили датчики того чи іншого елемента – іоноселективні електроди. І щодо зареєстрованих змін робили висновок, що і в якій кількості поглинено корінням. Усі інші канали витоку хімічних елементів було перекрито. Паралельно працював контрольний варіант, у якому все було абсолютно таким самим, за винятком одного – через розчин електричний струм не пропускали. І що ж?
Не минуло й 3 години з початку експерименту, а різниця між контрольним та електричним варіантами вже виявилася. В останньому елементи живлення поглиналися корінням активніше. Але, можливо, справа не в корінні, а в іонах, які під дією зовнішнього струму стали швидше пересуватися в розчині? Для відповіді на це питання в одному з дослідів передбачили вимірювання біопотенціалів проростків і певний час включали в роботу гормони росту. Чому? Та тому, що вони без будь-якої додаткової електростимуляції змінюють активність поглинання корінням іонів та біоелектричну характеристику рослин.
Тим часом дослідження ефективності електризації ґрунту розширювалися та поглиблювалися. Сьогодні їх зазвичай проводять у теплицях або в умовах вегетаційних дослідів. Це і зрозуміло, оскільки тільки так можна уникнути помилок, які мимоволі допускаються тоді, коли експерименти ставилися в польових умовах, в яких неможливо налагодити контроль за кожним окремим фактором.
Дуже ґрунтовні досліди з електризацією ґрунту свого часу в Ленінграді провів науковець В. А. Шустов. У слабо підзолистий суглинистий грунт він додав 30% перегною і 10% піску і через цю масу перпендикулярно до кореневої системи між двома сталевими або вугільними електродами (краще себе показали останні).пропускав струм промислової частоти густиною 0,5 мА/кв. див. Урожай редьки зріс на 40-50%. А ось постійний струм такої ж густини знизив збір цих коренеплодів у порівнянні з контролем. І лише зниження його густини до 0,01-0,13 мА/кв. см викликало підвищення врожаю рівня, отриманого під час використання змінного струму. У чому причина?
Використовуючи мічений фосфор, встановили, що змінний струм вище зазначених параметрів сприятливо впливає на поглинання рослинами цього важливого електричного елемента. Виявилося також і позитивну дію постійного струму. За його щільності 0,01 мА/кв. см отримано врожай приблизно рівний з того, що був отриманий при застосуванні змінного струму щільністю 0,5 мА/кв. див. До речі, з чотирьох частот змінного струму (25, 50, 100 і 200 Гц), що випробовуються, кращою виявилася частота в 50 Гц. Якщо ж рослини прикривали заземленими сітками, що екранують, то врожай овочевих культур значно знижувався.
В Вірменській НДІ механізації та електрифікації сільського господарства застосовували електрику для стимуляції рослин тютюну. Вивчали широкий спектр щільностей струму, що пропускається в поперечному перерізі коренеживаного шару. У змінного струму він був 0,1; 0,5; 1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2 та 4,0 а/кв. м, у постійного – 0,005; 0,01; 0,03; 0,05; 0,075; 0,1; 0,125 та 0,15 а/кв. м. Як живильний субстрат використовували суміш, що складається на 50% з чорнозему, на 25% з перегною і на 25% з піску. Найбільш оптимальними виявились щільності струму 2,5 а/кв. м для змінного та 0,1 а/кв. м для постійного при безперервній подачі електрики протягом півтора місяця. При цьому вихід сухої маси тютюну у першому випадку перевищував контроль на 20, а у другому – на 36%.
Або ось томати. Експериментатори створювали в їхній коренежитній зоні постійнеелектричне поле. Рослини розвивалися набагато швидше за контрольні, особливо у фазу бутонізації. У них була більша площа листової поверхні, підвищилася активність ферменту пероксидази, посилювалося дихання. В результаті збільшення урожаю склало 52%, і сталося це в основному за рахунок збільшення розмірів плодів та їх кількості на одній рослині.
Цікавий досвід щодо впливу електричного поля між рослинами та атмосферою провели вчені Інституту фізіології рослин АН СРСР. Вони встановили, що фотосинтез йде тим швидше, чим більша різниця потенціалів між рослинами та атмосферою. Так, наприклад, якщо біля рослини тримати негативний електрод і поступово збільшувати напругу (500, 1000, 1500, 2500), то інтенсивність фотосинтезу зростатиме. Якщо ж потенціали рослини та атмосфери близькі, то рослина перестає поглинати вуглекислий газ.
Внаслідок цих та інших причин електризація грунту, хоч і сприяє підвищенню врожайності сільськогосподарських рослин, і нерідко досить значному, але широкого практичного застосування поки що не набула. Розуміючи це, вчені шукають нових підходів до цієї проблеми. Так, запропоновано обробіток ґрунту електричним розрядом для фіксації в ньому азоту – однієї з головних «страв» для рослин. Для цього у ґрунті та в атмосфері створюють високовольтний малопотужний безперервний дуговий розряд змінного струму. І там, де він «працює», частина атмосферного азоту перетворюється на нітратні форми, засвоювані рослинами. Однак відбувається це, звісно, на невеликій ділянці поля та досить затратно.
Більш ефективний інший спосіб збільшення кількості засвоюваних форм азоту у ґрунті. Він полягає у застосуванні кистьового електричного розряду, створюваного безпосередньо в орному шарі. Кістовий розряд -це одна з форм газового розряду, що виникає при атмосферному тиску на металевому вістря, до якого підведено високий потенціал. Величина потенціалу залежить від положення іншого електрода та від радіусу кривизни вістря. Але в будь-якому випадку він має вимірюватися десятком кіловольт. Тоді на кінчику вістря виникає кистеподібний пучок переміжних електричних іскор, що швидко змішуються. Такий розряд викликає утворення у ґрунті великої кількості каналів, в які проходить значна кількість енергії та, як показали лабораторні та польові експерименти, сприяє збільшенню у ґрунті засвоюваних рослинами форм азоту та, як наслідок, підвищенню врожаю.
Ще ефективніше використання при обробці ґрунту електрогідравлічного ефекту, що полягає у створенні електричного розряду (електричної блискавки) у воді. Якщо помістити в посудину з водою порцію ґрунту і зробити в цій посудині електричний розряд, то відбудеться дроблення частинок ґрунту з вивільненням великої кількості необхідних рослин елементів і зв'язування атмосферного азоту. Такий вплив електрики на властивості ґрунту та на воду дуже благотворно позначається на зростанні рослин та їх урожайності. З огляду на велику перспективу цього способу електризації ґрунту, я спробую розповісти про нього докладніше в окремій статті.
Дуже цікавий інший спосіб електризації ґрунту – без зовнішнього джерела струму. Цей напрямок розвиває кіровоградський дослідник І. П. Іванько. Він розглядає грунтову вологу як своєрідний електроліт, що під впливом електромагнітного поля Землі. На межі розділу метал-електроліт, в даному випадку металоґрунтовий розчин, виникає гальвано-електричний ефект. Зокрема, при знаходженні в ґрунті сталевого дроту на йогоповерхні в результаті окислювально-відновних реакцій утворюються катодні та анодні зони, відбувається поступове розчинення металу. У результаті міжфазних межах виникає різницю потенціалів, що досягає 40-50 мВ. Утворюється вона між двома проводами, покладеними у грунті. Якщо дроти знаходяться, наприклад, на відстані 4 м, то різниця потенціалів становить 20-40 мВ, але сильно змінюється в залежності від вологості та температури ґрунту, його механічного складу, кількості добрив та інших факторів.
Експериментами встановлено, що за такого способу на електродах наводиться «агро-ЕРС» величиною 23-35 мВ. Оскільки електроди мають різну полярність, між ними через вологий грунт виникає замкнутий електричний ланцюг, яким тече постійний струм щільністю від 4 до 6 мкА/кв. див анода. Проходячи через ґрунтовий розчин як через електроліт, цей струм підтримує в родючому шарі процеси електрофорезу та електролізу, завдяки чому необхідні рослинам хімічні речовини ґрунту переходять із труднозасвоюваних у легкозасвоювані форми. Крім того, під впливом електричного струму всі рослинні рештки, насіння бур'янів, відмерлі тварини організми швидше гумифікуються, що веде до зростання родючості ґрунту.
Як видно, в даному варіанті електризація ґрунту виникає без штучного джерела енергії, лише внаслідок дії електромагнітних сил нашої планети.
Даною статтею я спробував зацікавити садівників-аматорів у застосуванні у процесі обробітку різних рослин крім відомих технологій догляду за ґрунтом електротехнології. Відносна простота більшості способів електризації ґрунту, доступна для осіб, які отримали знання з фізики навіть в обсязі програми середньої школи, уможливлює їх застосування та перевірку.практично на кожній садовій ділянці при вирощуванні овочів, плодових та ягідних, квітково-декоративних, лікарських та інших рослин. Я теж експериментував з електризацією ґрунту постійним струмом у 60-ті роки минулого століття при вирощуванні сіянців та саджанців плодових та ягідних культур. У більшості дослідів спостерігалася стимуляція росту, причому іноді дуже значна, особливо при вирощуванні сіянців вишні та сливи. Так що, шановні садівники-аматори, спробуйте перевірити якийсь спосіб електризації ґрунту в наступному сезоні на будь-якій культурі. А раптом у вас все вийде добре, і все це може виявитися однією із золотих жил?
Ст. Н. Шаламов