Плазмологи оптимизируют рост и урожай растений
С тех пор, как ученые обнаружили, что плазменная обработка приводит к более быстрому росту и повышению урожайности некоторых сельскохозяйственных культур, физики, химики и биологи работают вместе, чтобы выявить механизмы, управляющие этим явлением.
Сегодня исследователи отлаживают применение плазмы в сельском хозяйстве, чтобы пожинать плоды хорошего урожая, не вызывая нежелательных побочных эффектов. По словам биохимика Александра Волкова: «Если нанести плазму на слишком короткое время, мы не получим положительного эффекта. Если ее продержать слишком долго, это может изменить или вызвать повреждение ДНК».
Волков, профессор Оквудского университета в Хантсвилле, штат Алабама, изучал пересечение растений и плазмы с момента появления этого поля. На этой неделе на конференции по газовой электронике Американского физического общества он рассказал о результатах недавних экспериментов по сравнению способов доставки плазмы. Обработка семян путем воздействия на них плазменного шара — стеклянной сферы, часто продаваемой как игрушка, которая генерирует нити светящегося газа, — улучшила смачивающие свойства поверхности семян. Высокочастотные электромагнитные поля и фотоны, генерируемые шаром, эффективно гофрировали поверхность семян и, как следствие, ускоряли прорастание.
В целом, по его словам, плазма, доставляемая любым способом — струей, шаром или пластиной, по-видимому, ускоряет поглощение или впитывание воды и прорастание за счет изменения поверхностных свойств семян. На соответствующей стендовой сессии он сообщил, что обработка семян бобов струями гелиевой плазмы вызывает шероховатость, гофрирование и открытие пор на оболочке семян. Волков пояснил: «Тогда вода может легко проникать сквозь споры и ускорять прорастание».
Однако плазма не влияет на все виды семян одинаково. Исследователи из Университета Джазан в Королевстве Саудовская Аравия описали недавнюю работу по измерению воздействия плазменной обработки на семена винограда, акации, пшеницы и сорго. Во всех случаях казалось, что плазма «травит» поверхность семени, что усиливает впитывание. Они наблюдали более быстрое прорастание у всех видов, но эффекты были наиболее выражены в семенах винограда, затем следовали акация, замыкает список пшеница и сорго.
Катерина Стапельманн, инженер из Университета штата Северная Каролина, которая вела лекции по плазменной медицине и сельскому хозяйству, сказала, что исследование предлагает способы повышения урожайности с помощью плазмы в странах, где нет суровых зим.
«Виноградным растениям нужна низкая температура, чтобы выйти из состояния покоя и вернуться к весеннему циклу», — сказал Стапельманн. «Прямая обработка плазмой может выполнять эту функцию и способствовать росту виноградных растений».
Стапельманн предсказывает, что плазма будет наиболее полезной для улучшения необычных или ценных культур, а не таких культур, как кукуруза, которые уже были оптимизированы с помощью генной инженерии. «Для специальных культур и других, которые трудно выращивать, это действительно может помочь улучшить рост и урожайность семян».
Другие исследователи из Университета Нагои в Японии сообщили о многообещающих результатах исследования, в котором изучалось влияние прямой обработки рисовых растений плазмой, а не только обработки семян. Другая группа из Японии из Университета Кюсю представила данные экспериментов с редисом, предполагающие, что цвет и возраст семян могут влиять на реакцию растения на плазму.
Волков проводил это исследование рядом с домом. Во время пандемии он заполнил свой сад исключительно растениями, обработанными плазмой. Сейчас он работает над уборкой урожая.
«У нас фантастическое количество огурцов, помидоров и всего остального».
Источник: Американское физическое общество
