Качественное описание процесса прирастания прививок растений при электрической стимуляции

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 634.1:631.541.12:621.3.014

КАЧЕСТВЕННОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ПРИРАСТАНИЯ ПРИВИВОК РАСТЕНИЙ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ

В.И. Баев, доктор технических наук, профессор В.А. Петрухин, инженер, старший преподаватель

Волгоградский государственный аграрный университет

Приведены качественные описания процесса прирастания прививок растений при воздействии на них электрического тока, которые не противоречат действительному срастанию привоя и подвоя растения.

Ключевые слова: прививка, привой, подвой, электростимуляция. Экспериментальными исследованиями показана высокая эффективность электрической стимуляции процесса прирастания прививок растений [1, 3]. Для отыскания оптимального режима стимуляции необходимо выявить сущность этого процесса.

Цель статьи - качественное описание прирастания прививок растений при электрической стимуляции.

Описание процесса срастания привоя и подвоя без стимуляции и при электрическом воздействии вытекает из следующих рассуждений.

Развитие и рост, накопление массы растений происходит по относительно простой схеме.

В живых растениях осуществляется непрерывное движение воды, минеральных и органических питательных веществ. Основной поток воды и минеральных веществ из корневой системы движется в надземную листостебельную часть растений по специализированной ткани, называемой ксилеммой. В листьях растений под воздействием квантов солнечного излучения протекает процесс фотосинтеза, при котором из простых неорганических соединений углекислого газа и воды строятся органические вещества. Отток этих веществ из листьев ко всем точкам роста растения происходит также по специализированной ткани, называемой флоэмой. Движение веществ по ксилемме называют восходящим потоком, а по флоэме - нисходящим. «Распространяясь в радиальном направлении из проводящих элементов флоэмы, питательные вещества переходят вновь в сосуды ксилеммы и с восходящим током направляются к более молодым органам и листьям» [4].

Доставляемые восходящими и нисходящими потоками к молодым органам и листьям вода, минеральные вещества и продукты фотосинтеза играют роль «строительных материалов» в ростовых процессов. Это приводит к образованию новых клеток, росту их размеров и числа, к увеличению размера и массы растения.

Очевидно, что перемещение веществ по растению является энергетическим процессом. По современным представлениям биологов [4], основными транспортными механизмами являются: перетекание растворов веществ под давлением, передвижение от перистальтического сокращения белковых нитей (тяжей), электроосмотические процессы. Считается, что каждый из этих механизмов может осуществляться и усиливаться при отсутствии условий для других.

Кроме этого, растение постоянно находится в гравитационном поле Земли и в электрическом поле воздушной атмосферы. Силы гравитации в дальнейшем не рассматриваем, поскольку они препятствуют вертикальному подъёму любых предметов и

веществ, в том числе и веществ по стеблям растений. Электрическое же поле не учитывать нельзя. В приземном слое воздуха, в зоне произрастания растений, напряжённость электрического поля достигает 130 В/м [2]. При этом с вертикальным подъёмом от поверхности земли отрицательный потенциал воздуха возрастает. Под действием сил этого электрического поля молекулы воды, ионы растворённых в ней минеральных веществ, их молекулы и молекулы органических питательных веществ ориентируются и движутся в соответствие со своей полярностью и направлением сил поля, преимущественно, вверх по стеблю. Это движение и обеспечивает доставку «строительных материалов» к месту роста листостебельной массы растений.

Таким образом, перемещение веществ по растению, в общем случае, происходит четырьмя механизмами, включая движение под действием электрического поля надземной воздушной среды. При проведении прививки целостность специализированных тканей ксилеммы и флоэмы нарушается разрезом, и нарушаются механизмы перемещения веществ по растению. Особенно нарушаются первые три общепризнанные механизмы из-за расстройства их энергетических основ внутри стебля растения.

Само действие предложенного четвёртого механизма перемещения веществ не нарушается, поскольку электрическое поле как источник энергии находится вне стебля растения. Но результат его действия существенно изменится, точнее уменьшится. На пути движения «строительных материалов» создано препятствие - плоскость П соприкосновения привоя и подвоя (рис. 1).

Рисунок 1 - Представление электрической схемы замещения участка АВ стебля растения

Между двумя любыми точками А и В на стебле растения под действием внешнего электрического поля существует разность потенциалов ДИАВ

* ,

1 и

КЛБ

При прививке (рис. 1,в) схема замещения изменится (рис. 1,г), добавится переходное сопротивление места прививки Значение тока по стеблю уменьшится и станет

ли

12 = ,

КЛВ + КП

В летнее время температура среды возрастает, увеличивается количество испаряющейся влаги с поверхности почвы, листьев и стеблей растений. Это приводит к снижению интенсивности движения веществ по стеблю, уменьшению электрического тока, т.е. уменьшению количества «строительных материалов», доставляемых к точкам роста. Рост растений сокращается и даже прекращается совсем.

В привитых растениях всё описанное происходит аналогично, но в более усиленном режиме. Срастание прививки прекращается. Поэтому летние прививки совсем не дают результата.

Рисунок 2 - Представление электрической схемы замещения участка АВ стебля растения (а и б) при прививке с наложением стимулирующего напряжения

Из сказанного следует, что процесс срастания прививки будет происходить, если через место прививки будет протекать ток значением не меньше ¡1, т.е.

2 к,

Поскольку по (2) значение тока меньше, чем по (1) из-за переходного сопротивления Яп, то для достижения неравенства (3) разность потенциалов между точками А и В на рисунке необходимо увеличить так, чтобы соблюдалось это неравенство:

ЛиЛВ + иПР > лиАВ

&ЛЕ + &П &АВ

Отсюда „ ПР„ > кх -к2 и иПр > (к - 12)(&ав + Яп) •

ЯЛВ + ЯП

Однако включить последовательно с разностью потенциалов ДиАВ источник с напряжение иПР физически нельзя. Поэтому увеличить ток через прививку можно только параллельным подключением к участку АВ стебля источника напряжением

и = (Лиав + Цпр ) •

Результаты экспериментов показали, что такое подключение источника оказывает стимулирующее воздействие на прививку: независимо от климатических факторов способствует более свободному переходу «строительных материалов» для сращивания места контактирования привоя с подвоем, тем самым позволяет осуществлять прививки древесных культур в течение всего весеннего и летнего периода с увеличением поло-

жительной результативности не менее чем в два раза; более быстрому протеканию процесса срастания.

Таким образом, приведённое гипотетическое качественное описание процесса электрической стимуляции прививки не противоречит действительному срастанию привоя и подвоя растения.

Библиографический список

1. Баев, В.И. Стимуляция приживаемости привоев древесных растений электрическим воздействием [Текст] / В.И. Баев, В.А. Петрухин // Известия Нижневолжского агроуниверси-тетского комплекса: наук и высшее профессиональное образование. - 2008. - №4 (12). - С. 171175.

2. Ехнович, А.С. Справочник по физике [Текст]: справочное издание / А.С. Ехнович. -3-е изд. исп. - М.: Просвещение, 1990. - 380 с.

3. Способ электрического стимулирования приживаемости прививок растений [Текст]: пат. 2366159 Рос. Федерация: МПК A01G 7/04 (2006.01)/ Баев В.И., Петрухин В.А. ; заявитель и патентообладатель Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия (РФ). -№ 2007145142/12; заявл. 04.12.2007; опубл. 10.09.2009, Бюл. № 25. - 4 с.

4. Якушкина, Н.И. Физиология растений [Текст]: учеб. для студентов вузов, обучающихся по специальности 032400 «Биология» / Н.И. Якушкина, Е.Ю. Бахтенко. — М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2005. — 463 с.: ил.

E-mail: flit@land.ru