Elektros panaudojimas žemdirbystėje    

Pastaba: Istoriniai bandymai (iki 20 a.) su elektros poveikiu augalams bus pristatyti vėliau...

19 a. pabaigoje galėjo atrodyti, kad bandymai su elektra laukuose yra tapę pamėgtu agronomų ir daržininkų užsiėmimu. Juk viskas atrodė taip paprasta: įsmeigi elektrodus į žemę arba pakabini laidus virš lysvių – ir lauk didesnio derliaus. Tik kai kurie pranešimai, tokie, kaip 200% derlingumo padidėjimas, turėjo stiprų šarlatanizmo kvapelį.

Ir ką atnešė 20 a.?

Pamaskvės Kuzminkų kaime, kur buvo Jonifikacijos laboratorijos filialas, nuo 1932 m. vadovaujant A. Čiževskiui tirta elektrinio lauko poveikis daržovių sėkloms. Viršutiniu (neigiamu) elektrodu buvo naudojama „Čiževskio liustra“, o apatinį (teigiamą) elektrodą tvirtino po stalu, ant kurio buvo sėklos. Čiževskis nustatė, kad 5-20 min. elekrostatiniame lauke pabuvę agurkų sėklos tampa 14-16% daigesnės. Nuo tada TSRS ir imta sėklas prieš sėją paveikti elektros lauku.

Po sėklų A. Čiževskis perėjo prie augalų šiltnamiuose, tačiau karas sustabdė tyrinėjimus, kuriuos tik po 20 m. pratęsė Čeliabinsko Žemės ūkio mechanizacijos ir elektrifikacijos ins-te, kuriame sukūrė visą eilę mašinų sėklų elektriniam apdorojimui. Gana sėkmingi bandymai buvo atlikinėjami ir Maskvos K.A. Timiriazevo vardo Žemės ūkio akademijoje, ypač prof. N. Tretjakovo1) laboratorijoje. Čia buvo sukurtas ir dirvos elektrostimuliacijos metodas nenaudojant išorinio energijos Mineralinių trąšų juostos šaltinio. Tam lauke paeiliui į žemę buvo įterpiamos mineralinių trąšų juostos, skleidžiančios neigiamus ir teigiamus jonus. Potencialų skirtumas tarp juostų stimuliavo augalų augimą ir vystymąsi. Ypač efektyvu tai buvo šiltnamiuose.

Kitu ten sukurtu metodu buvo į žemę kiekviename kv. metre įkasti 150-200 g vario lydinių plokšteles ir 400 g plokšteles iš cinko, aliuminio, magnio ir geležies lydinių, bei granules su natrio ir kalio junginiais. Tos 40-50 cm ilgio, 2 cm pločio ir 3 mm storio plokšteles pakasamos 10-30 cm žemiau ariamo sluoksnio.

Tokie tyrimai buvo nesvetimi ir Lietuvoje. Pvz., VDU Gamtos mokslų fakulteto laboratorijoje vykdomi itin intensyvūs tyrimai, veikiant sėklas elektromagnetiniu lauku ir šalta plazma. Vienas svarbiausių VDU tyrėjų atradimų – nors kai kurios paveiktos sėklos pasižymi mažesniu daigumu, tačiau išlikę augalai tai kompensuoja geresniu augimu. VDU tyrinėtojai kruopščiai stebėjo ir tyrė tokių paveiktų sėklų pokyčius ir molekuliniame lygmenyje.

Elektros poveikis augalams tiriamas ne tik Žemėje. 8-me dešimtm. bandė padėti augalams įveikti nepalankias nesvarumo sąlygas ilgalaikių kosminių skrydžių metu. „Saliut-6“ stotyje (1976-82) buvo „Elektropotencialas“, skirtas elektrinio lauko, artimo esančiam prie Žemės paviršiaus, sukūrimui. O stočiai „Saliut-7“ buvo sukurta oranžerėja „Oazė-1“, kurioje elektra buvo stimuliuojamos žirnių ir kviečių šaknys. Tam indo dugne ir substrato paviršiuje buvo išdėstyti elektrodai iš perforuotų anglies audinio juostelių. Išdygus sėkloms, elektra buvo paveikiamos ir ūglių viršūnėlės. Rezultatai teikė vilčių, tačiau nebuvo pratęsti (o vėliau Rusijos kosmoso programa visai sutriko). [dar galite paskaitinėti Augalai nesvarumo sąlygomis ] http://www.nso.lt/cosmos/z-gravity.htm

Dabar elektrokultūrą plačiausiai taiko Kinija. 2018 m. gale buvo pristatyta ataskaita apie 30 m. trukusius tyrimus po visą šalį išsidėsčiusių šiltnamių 3600 ha plote. Juose maždaug 3 m aukštyje virš lysvių buvo įrengti variniai elektrodai, kuriais tekėjo 50 tūkst. voltų įtampa. Jie buvo įkrauti teigiamai, o prie žemės prijungti elektrodai – neigiamai. Ataskaitoje nurodoma, kad per dieną suvartojant 15 kWh derlingumas pakyla 20-30%.

Kodėl elektrinis laukas veikia augalus?

Aišku, iki galo tai dar neišsiaiškinta. Bet jau senai žinoma, kad augalams reikia išorinio elektrinio lauko, kas nestebina, nes prie žemės paviršiaus įprastinėmis sąlygomis būna 130 V/m2 įtampa. Tačiau lyjant (ir ypač žaibuojant) lauko įtampa gali pasiekti ir 16 tūkst. V/m2. Tad augalai, išdygę ir vystęsi nuolatiniame elektriniame lauke prisitaikė prie jo ir jį laiko „normalia“ egzistavimo sąlyga. Dar 1848 m. prancūzų mokslininkas A. Grando ekranuodavo augalus metaliniu tinkleliu (jį vadina „Faradėjaus narvu“). Jis tyrė du vienodus augalus, kurių vienas buvo ekranuotas, o kitas ne – ir nustatė, kad „apsaugotas“ augalas vystosi prasčiau. Po to tokie bandymai buvo vykdomi dažnai, ir kaip juokavo A. Čiževskis, „gausiai, ties epidemijai prilygstančiu įsitraukimu“.

Šiuolaikiniu supratimu ląstelės lygmenyje elektrinio lauko poveikis gali būti susijęs su tuo, kad veikia kalcio patekimą į ląsteles. Ląstelės vidus turi mažą varžą lyginant su jos sienele – membrana, tad didesnė įtampos dalis susidaro ties Lemputė membranomis. Esant tinkamai krypčiai, ji gali paskatinti kalcio jonų pranikimą – ir nežymus jos padidėjimas bus didelis veiksnys kalcio koncentracijos ląstelėje padidėjimui. Gali būti, kad tai paskatina metabolizmą, nes kalcio jonai dažnai sudaro neatskiriamą fermentinių kaskadų dalį, - šios valdo daugelį ląstelės signalinių procesų.

Įdomu, kad nesimetrinis kalcio patekimas į ląsteles dėl kryptingo eletrinio lauko sukelia poliarinį augimą - ką 1923-ais pirmąkart aptiko E.J. Lundas2) fukuso dumbliams (dar vadinamiems „jūros ąžuolais“ arba „jūros vynuogėmis“). Paprastai jų augimo kryptį nusprendžia krintanti šviesa, tačiau E. Lundas pastebėjo ir silpnos elektros srovės poveikį ja veikdamas dumblius tamsoje.

Atrodo, kad augalai stiprius elektrostatinius laukus, susijusius su lietumi ir žaibais, išnaudoja kaip signalą persitvarkymui, kad geriausiai išnaudotų lietų. Juk jiems reikia sureaguoti greitai, kol nenutekėjo vanduo. Pirmasis to įrodymą pateikė S. Lemstriomas3), pastebėjęs, kad sausas oras trukdo elekrokultūros taikymui. Tai matyt susiję su tuo, kad po elektrinio poveikio vanduo nepasirodo ir augalo resursai švaistyti veltui.

Kita užuomina atėjo iš V. Blekmano4), kuris pastebėjo, kad vieną valandą elektros lauku paveikus grūdinių ūglius stimuliuojamas jų augimas, be to augimo spartėjimas vyksta bent 4 val. išjungus srovę. Tai rodo tam tikrą augimo skatinimo mechanizmą, išliekantį tik tam tikrą laiką. Tas reiškinys gali paaiškinti paplitusį įsitikinimą, kad augmenija dažnai atrodo neįprastai žaliai po žaibavimo. Įdomiai šiuo aspektu atrodo 1926 m. L. Brigso5) ir kolegų eksperimentas, atjunginėjusiems srovę visąlaik prieš prasidedant audrai tam, kad išvengtume kibirkščiavimo įrangoje.

A. Čiževskis ir daugelis kitų laikė, kad elektrinis laukas veikia teigiamų aerojonų (oro dujų jonų) pasisavinimą lapuose, - juos kaip tik ir pritraukia prie žemės neigiamas krūvis. Taip būtinas fotosintezei anglies dioksidas sugeriamas būtent kaip teigiamas jonas. Tam jiems padeda neigiamas iš žemės paviršiaus lapų ir stiebo viršūnių krūvis. O kitą augalo „polių“, šaknis, palankiai veikia neigiami jonai. Aerojonų šaltiniu apatiniuose atmosferos sluoksniuose daugiausia yra kosminiai spinduliai, žaibo iškrovos ir radioaktyvus spinduliavimas. 1 cm3 oro prie paviršiaus yra iki 750 teigiamų ir 650 neigiamų aerojonų.

Be poveikio elektrostatiniu lauku ir nuolatine srove atsirado ir kiti būdai: tai ir lazerio spinduliu (ypač infraraudonuoju diapazonu), radijo bangomis, kintama srove, radioaktyviąja spinduliuote ir net garsu, o taip pat, kaip VDU – plazma.


Trumpos biografijos

1) Nikolajus Tretjakovas (1930-2017) – tarybinis biologas, augalų, augalininkystės ir pašaro ruošimo specialistas; MA narys-korespondentas (nuo 2014 m.). Svariai prisidėjo prie kukurūzų ir kitų augalų tyrinėjimo, fotosintetinio dujų apsikeitimo ir kvėpavimo, bioelektrinio augalų aktyvumo ir jų elektrostimuliacijos, augalų pritaikymo nepalankioms sąlygoms tyrimų. Yra parašęs vadovėlių apie augalininkystę ir augalų fiziologiją.

2) Elmeris Lundas (Elmer Julius Lund, 1884-1969) – amerikiečių fiziologas ir eksperimentatorius, Teksaso jūrų tyrimų inst-to (1941) įkūrėjas, Teksaso un-top profesorius (1926-49). 1935 m. susidomėjo masine žuvų žūtimi Port Aransase, nustatęs, kad jį sukėlė „raudonasis potvynis“, t.y. tam tikrų dumblių „žydėjimas“, sukrlaintis deguonies sumažėjimą arba toksinų pagausėjimą. Tyrė Teksaso žuvis bei austrių fiziologiją.

3) Karlas Lemstriomas (Karl Selim Lemström , 1838-1904) – suomių geofizikas, geroiausia žinomas šiaurės pašvaistės tyrinėjimais. 1870 m. Suominoje įvedė metrinę matų sistemą. Vėliau užmetė šiaurės pašvaistės tyrinėjimus ir užsiėmė elektrinių laukų poveikio grūdinėms ir kitoms kultūroms tyrimais, kurių rezultatus pristatė knygoje „Elektrokultūra...“ (1902).

4) Vernonas Herbertas Blekmanas (Vernon Herbert Blackman,1872-1967) – anglų botanikas, citologas ir augalų fiziologas. Tyrinėjo druskų cirkuliaciją ląstelėse, taip pat augalų elektrokultūrą.

5) Laimanas Brigsas (Lyman James Briggs, 1874-1963) – amerikiečių inžinierius, fizikas, Standartų biuro direktorius Didžiosios depresijos laikais. Karjerą pradėjo Žemės ūkio departamente, tyrinėjęs vandens išsilaikymą dirvožemyje; buvo dirvožemio fizikos pradininku; prie šių tyrinėjimų grįžo po Antrojo pasaulinio karo. 1906 m. pasiūlė dirvų klasifikavimo sistemą. Buvo Urano komiteto nariu (1939-41).

Musė cėcė
Lietuvos drugiai
Ugnies ekologija
Žygiuojam į Saulės amžių
Galvaninės teorijos pradžia
Rajos - plokščios ir trankosi
Elektra, kol dar nebuvo vartotojų
Kas sieja vabzdžius ir krumpliaračius?
Kodėl jūra ardo Palangos kopas?
Neversti: tylioji revoliucija
Matematika ir biologija
Saulė sukelia čiaudulį
Žmogus prieš miestą
Laivai iš ledo
Geodinamika
Žiedadulkės
Vartiklis