Электромагнитные технологии в растениеводстве. Часть 1. Электромагнитная обработка семян и посадочного материала

Связь электромагнитных технологий

с космическим растениеводством

Наши работы по использованию слабых физических факторов для стимуляции урожайности сельскохозяйственных растений и повышения качества урожая имеют более чем 35-ти летнюю историю и непосредственно связаны с развитием советской (ныне российской) космонавтики.

И в частности, с использованием растений в качестве биологического звена системы жизнеобеспечения – биологического поставщика кислорода для дыхания космонавтов, растительной пищи, а также для переработки твердых и жидких отходов жизнедеятельности космонавтов. Поэтому, будет уместно сообщить Вам некоторые исторические факты, касающиеся нашей работы и как она связана с настоящими событиями сегодняшней жизни в области сельскохозяйственной магнитобиологии.

Наши работы проводились в период 1978—1986 годов в Специальной научно-исследовательской лаборатории по усвоению атмосферного азота живыми организмами (СНИЛУА при Горьковском, ныне Нижегородском государственном Университете). Руководитель лаборатории – профессор Михаил Иванович Волский, один из главных экспертов по составу атмосферы космических кораблей академика Сергея Королева – главного конструктора советской ракетно-космической техники.

На фото 1979 г. сотрудников СНИЛУА при ГГУ профессор М.И.Волский в первом ряду третий справа, авторы материала во втором ряду (крайний справа С.Д.Кутис) и третьем ряду (крайняя слева Т.Л.Кутис).

Благодаря работам лаборатории профессора Михаила Волского, научно установившей факт необходимости молекулярного азота для нормальной жизнедеятельности человека и растений, атмосфера советских пилотируемых космических кораблей состоит из азота и кислорода. Позже американские ученые и конструкторы NASA также признали этот факт и сменили атмосферу своих пилотируемых космических аппаратов с гелий-кислородной на азотно-кислородную. Это позволило им догнать советские космические корабли по длительности пилотируемых полетов.

В средствах массовой информации широко освещался масштабный российский эксперимент по имитации полета на Марс длительностью 500 дней с международным экипажем в замкнутом «космическом корабле» на Земле. Его цель – имитировать поведение и самочувствие экипажа космического корабля в условиях полной изоляции от внешнего мира.

При этом основное внимание журналистов направлено на психологические аспекты поведения космонавтов в условиях длительной изоляции от всего мира. Однако, еще большую значимость имеет то, что остается за кадром и фокусом журналистского внимания: как реагирует на условия жизни в полностью замкнутом объеме космического корабля организм человека как биологического существа. Как он дышит, как питается, как перерабатываются отходы его жизнедеятельности, как в дальнейшем они используются в замкнутом объеме? Это имеет не менее важное значение, чем психологическое самочувствие космонавтов.

Нужно сказать, что этот масштабный проект 500-дней имитации полета на Марс, далеко не первый эксперимент такого рода в российской космонавтике Подобный эксперимент, длительностью 365 дней, проведенный в СССР более 40 лет назад описали в своей книге Божко А., Городинская В. «Год в звездолете». Москва, Издательство «Молодая Гвардия», 1975 г. Эта книга рассказывает о первом эксперименте, когда трое испытателей провели год в помещении, имитирующем кабину космического корабля.

Была сделала и сейчас делается работа колоссальной важности для длительных пилотируемых межпланетных полетов. Однако, что хорошо на Земле и околоземной орбите, совсем не так хорошо в дальнем космосе, где обитаемый космический корабль не защищен мощным магнитным полем Земли от действия космической радиации.

Всё усложняется еще и тем, что в атмосфере космического корабля, состоящей из азота и кислорода придется бороться с радиоактивным углеродом С

, который хоть и в малых дозах, но постоянно образуется при бомбардировке молекулярного азота атмосферы космического корабля солнечной радиацией из межпланетного пространства.

Опасность радиоактивного изотопа С

 обусловлена тем, что он встраивается во все биологические молекулы вместо стабильного изотопа С

, включая самые главные – молекулы ДНК, ответственные за хранение, использование и перенос в поколениях генетической информации.

Атмосфера из гелия и кислорода не имеет таких недостатков и не создает радиоактивный изотоп С

. Однако, как выяснилось исследованиями как американских, так и советских ученых гелий-кислородная атмосфера слабо пригодна для длительных космических полетов. При длительности свыше 14 суток в такой атмосфере космонавты испытывали серьезные отклонения в жизнедеятельности основных систем организма, вплоть до обмороков, что совершенно недопустимо для здоровья космонавтов и самого принципа пилотируемых полетов. Это была одна из причин, почему специалисты NASA пришли к выводу о замене гелий-кислородной атмосферы на азотно-кислородную, как в космических кораблях русских.

Кроме исследований влияния искусственных атмосфер с инертными газами (в основном с гелием и частично аргоном) на человека, также проводились эксперименты на животных, растениях и микроорганизмах.

Наша научная группа проводила именно эти исследования. В итоге выяснилось, что гелий-кислородная и гелий-аргон-кислородная атмосфера, эквивалентная по теплопроводности азотно-кислородной атмосфере действуют угнетающе на организм, системы органов, ткани и клетки животных и растений. Эти исследования также подтвердили, что молекулярный азот необходим для нормальной жизнедеятельности. Однако, детальные молекулярные механизмы этого явления неизвестны до сих пор, даже спустя 45 лет после проведения этих исследований.

Мы выяснили, что искусственные газовые атмосферы с инертными газами, имитирующие атмосферу космических кораблей для межпланетных (а в будущем и межзвездных полетов) угнетающе действуют на важное звено системы жизнеобеспечения космического корабля – высшие растения.

Посмотрите, например, как выглядят молодые проростки тыквы Cucurbito pepo, выросшие из семян в 20 л проточной камере с воздухом (контроль) и в 20 л проточной камере с гелий-аргоно-кислородной смесью, заменяющей по теплопроводности обычный воздух (опыт) после 138 часов эксперимента (декабрь 1981 г). Даже визуально отчетливо видно, что опытные растения имеют меньшую массу.

История создания установок серии «Циклон» для предпосевной обработки семян

Мы сразу отказались от применения химических стимуляторов роста и развития растений, хотя их реальное действие было доказано в земных условиях в азотно-кислородной атмосфере. Действие химических стимуляторов прямо или косвенно затрагивает молекулярно-генетические механизмы жизнедеятельности растений.

Было принято решение искать физические факторы, способные стимулировать процессы роста и развития растений. По научной литературе мы знали, что в СССР в интересах сельского хозяйства такие исследования проводятся с середины 1950-х годов.

Среди физических факторов, влияющих на скорость роста и развития высших растений, к моменту начала наших исследований в 1978 г были известны: гравитационное поле, электромагнитное поле различных диапазонов от гамма-излучения до радиочастотного дециметрового диапазона (гамма-радиация, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое излучение, видимое оптическое излучение, особенно лазерное красное излучение с длиной волны 632,8 нм, концентрированное солнечное излучение полного спектра, инфракрасное излучение, радио-излучение от долей миллиметра до десятков сантиметров), электрическое поле коронного разряда, градиентное магнитное поле.

Оказалось, что в независимости от действующего физического фактора стимуляция роста и развития высших растений находилась в диапазоне +10%…+30% по отношению к контрольным растениям без обработки физическими факторами. То есть, наблюдается неспецифическая биологическая реакция стимуляции роста и развития высших растений на действие слабых физических факторов.

Этот уровень стимулирующего действия нас удовлетворял, ибо угнетающее воздействие атмосфер с инертными газами, которое мы зафиксировали в 14-ти экспериментах длительностью до 6—14 суток каждый выявили статистически достоверное угнетающее воздействие в диапазоне -10%…12%.

Для уточняющих исследований по причинам прикладной пригодности и относительной безопасности для персонала, отсутствию влияния на генетический код растений, мы выбрали лазерное излучение с длиной волны 632,8 нм, поле электрокоронного разряда с напряженностью 1—5 киловольт на сантиметр и градиентное магнитное поле с магнитной индукцией 2—20 миллитесл на сантиметр.

Проведенные нами лабораторные исследования выявили, что применение этих физических факторов полностью устраняет негативное влияние атмосфер с инертными газами на рост и развитие высших растений. Таким образом, наша прикладная задача была успешно выполнена. В ходе исследований мы приобрели значительный опыт конструирования и испытания техники для стимулирующего воздействия на сельскохозяйственные растения. Оказалось, что наши образцы техники по эффективности превышали все существующие на тот момент.

Производственные испытания установок «Циклон»

По согласованию с руководителем лаборатории профессором Михаилом Волским и его заместителем Евгением Волским (его сын) было принято решение испытать сконструированную нами технику в условиях реального сельскохозяйственного производства в средней полосе России – в Горьковской (ныне Нижегородской) области. Для проведения этих работ была изготовлена первая опытно-экспериментальная установка, схема которой приведена на (рис.1), которая позволяла проводить полевые исследования при действии на семена растений перед посевом: магнитным полем, электрокоронным полем, красным поляризованным и лазерным излучением как отдельно каждым физическим фактором, так и в комбинации друг с другом.

Вот фотография нашей самой первой комплексной установки, весьма неказистой на внешний вид, которую мы сделали непосредственно в совхозе «Краснобаковский», Краснобаковского района Горьковской области в апреле 1986 года, привезя из лаборатории необходимые комплектующие узлы и детали. В это время мы сами были сварщиками металлоконструкции установки, слесарями-сборщиками, электриками и операторами по обслуживанию этой установки. Всего весной 1986 г мы обработали на этой установке в разных режимах практически 150 тонн семян зерновых культур – ячменя, ржи и овса.

Оказалось, что наиболее эффективными и в тоже время недорогими являются магнитное поле и электрическое поле коронного разряда. На рис.2 и 3 Вы можете видеть изменение структуры урожая ячменя сорта Абава, под действием магнитного поля и электрокоронного разряда.

Рис.2 – при действии магнитного поля урожайность увеличилась на +33%, за счет увеличения количества продуктивных стеблей, несущих колос с наполненными зернами (+15%). Также увеличилась масса 1000 зерен (+7%), количество наполненных зерен в колосе (+9%).

Рис. 3 – при действии электрического поля коронного разряда урожайность увеличилась на +28%, в основном за счет увеличения количества продуктивных стеблей, несущих колос с наполненными зернами (+24%). Также увеличилась масса 1000 зерен (+6%), а количество наполненных зерен в колосе несколько уменьшилось (-2%), что однако не является статистически достоверным.