Проведение исследований по влиянию ЭГ обработанной воды на рост и развитие растений

Введение . На данный момент во всем мире увеличилась тенденция потребления экопродуктов (экологических чистых продуктов). Экопродукты ещё называют органическими – это продукты, выращенные без применения консервантов, пестицидов, облучений, искусственных компонентов [1].

Рост потребления экопродуктов увеличился и в России: граждане стали тщательнее следить за своим здоровьем, отдавая предпочтение овощам и фруктам, выращенным органическим способом. У России есть потенциал для развития сельского хозяйства: огромные территории земель, которые не обрабатывались пестицидами более 3 лет, большие запасы пресной воды, лесные массивы [2].

В Российской Федерации площадь под органическое сельское хозяйство составляет 50–75 тыс. га. Свыше 70% состоит в трёх федеральных округах: Центральном, Приволжском, Южном. Формирующийся рынок экологически чистой продукции в России пока не обеспечивает своих граждан доступными продуктами. Это связано с тем, что ещё не полностью сформировались требования (сертификации) и нормативные документы (законы, постановления). Но правительство Российской Федерации прорабатывает данную проблему и в будущем будет принят документ, который будет регулировать нормы производства, хранения, транспортиров- ку, маркировку и реализацию органической продукции.

Также Правительство РФ подписывает правовые акты, направленные на улучшение здоровья и жизни граждан. Известен документ, «№ 1873-р о принятии основ государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 г.», в котором ставится задача снизить внесение химических элементов в закрытом и открытом грунте.

В последнее время увеличился интерес к применению электрогидравлических технологий в сельском, а также народном хозяйстве [3, 4]. В области строительства используют при формировании фундаментов, сжатия грунта. В сельском хозяйстве – при обработке зерна для получения биоэтанола, при воздействии на творожную сыворотку для повышения белка [5], при обработке воды для активации, при воздействии на почву с целью увеличения азота.

Электрогидравлический удар – трансформация электрической энергии в механическую, сопровождающаяся тепловой и химической реакцией. Для появления разряда нужен импульс тока 250 кА, энергия 106 Дж, с мощностью 100 МВт. Выделяющаяся энергия за считанные секунды вызывает химическую реакцию. Давление может возрастать до 1∙103 МПа, вещество в канале нагревается до 10∙103 К. Первым, кто открыл данный эффект, был Л.А. Ют- кин. Во всех установках с ЭГ эффектом заложен один принцип, когда переменный ток движется на трансформатор (повышающий) для увеличения его в несколько раз. Ток выпрямляется за счет диодов, и заряд идёт на конденсатор, тем самым происходит накопление энергии до необходимого значения. После этого происходит разряд на формирующемся промежутке (воздухе) и переходит на разряд в ёмкости (в воде). Электрогидроудар сопровождается громким хлопком и движением воды [6, 7].

Экспериментальные исследования осуществлялись для того чтобы проверить теоретические гипотезы влияния ЭГ обработанной воды (активированной) на рост и развитие растений. Вода, взятая из водоёма и обработанная электрогидравлическими ударами, повышает содержание азота до 300 раз. Вода превращается в азотное удобрение и растворяет химические элементы в усвояемую форму и может служить питательным раствором [8, 9].

Проведенный аналитический обзор показал: есть данные, что ЭГ удар в воде сопровождается обеззараживающим эффектом [11, 12, 13]. А данных, доказывающих, что электрогид-равлический удар в воде приводит к активации воды (увеличению нитратов, нитритов, микро- и макроэлементов, либо других элементов), приведено в незначительном количестве [14, 15]. Также в российской и зарубежной литературе не имеется данных, поясняющих, как влияет ЭГ обработанная вода на рост и развитие расте- ний. Поэтому авторы подчеркивают актуальность данного исследования.

Методика исследования. В программу по экспериментальным исследованиям входили:

– разработка схемы блока управления и осуществление его сборки;

– разработка лабораторного стеллажа для проведения исследований;

– проведение эксперимента по влиянию ЭГ обработанной воды на рост и развитие редиса сорта Кольчуга.

В качестве эксперимента был выбран редис сорта Кольчуга с периодом вегетации от 25–30 дней. Для эксперимента был разработан и изготовлен блок управления по схеме (рисунки 1, 2). Он необходим для поддержания оптимальных условий.

Результаты исследований и их обсуждение. Лабораторный стеллаж имеет 3 яруса, на которые подводилась прудовая вода из г. Люберцы (контрольного образца, с обработкой 1000 разрядами и с обработкой 3000 разрядами). В качестве источника света были выбраны светодиодные светильники Wolta 4000K (8 штук) со световым потоком 1500 лм (рисунок 3).

За контролем температуры в воздухе, был установлен датчик TO-92 IC, в качестве вентиляции были взяты вентиляторы марки Deepcool CFM 6, для обогрева применялась инфракрасная пленка. Преимущество – в быстром монтаже и минимальном ЭМ излучении.

Рисунок 1 – Схема сборки блока управления

Рисунок 2 – Блок управления с дифференциальным автоматом

Уровень влажности субстрата и воздуха измерялся за счет двух датчиков YL-39 и щупа YL-70. С помощью реле времени 1CH и платформы Arduino (программируемого контроллера) был осуществлен автоматический режим работы благодаря блоку управления. Преимущество платформы Arduino состоит в том, что она очень дешевая и проста в программировании, с большими функциональными возможностями. В качестве аппарата защиты от несчастных случаев установлен дифференциальный автомат.

В каждом ярусе было посажено 16 образцов для снижения погрешности измерений, получения наивысшей объективности во время эксперимента. Эксперимент проходил 15 дней. Первые 5 дней световой день составлял 17 часов, с дневной температурой 24 °C и ночной 20 °C, дневной влажностью воздуха 45% и ночной 33–35%, влажностью грунта 55%. В последующие дни световой день составлял 15 часов, с дневной температурой 20 °C и ночной 16 °C, дневной влажностью воздуха 44% и ночной 35%, влажностью грунта 55%.

Рисунок 3 – Лабораторный стеллаж для проведения эксперимента

Влияние ЭГ обработанной воды на рост и развитие редиса сорта Кольчуга

Влияние ЭГ обработанной воды на рост и развитие растений на 5-й день
№	Исследуемое растение	Длина стебля, см	Длина корней, см	Ширина листа, см	Длина листа, см
1	Редис при поливе водой без обработки	1,3	1,6	0,18	0,23
2	Редис при поливе водой с 1000 разрядами	1,45	1,81	0,18	0,24
3	Редис при поливе водой с 4000 разрядами	1,56	1,94	0,19	0,24
Влияние ЭГ обработанной воды на рост и развитие растений на 10-й день
№	Исследуемое растение	Длина стебля	Длина корней	Ширина листа	Длина листа
1	Редис при поливе водой без обработки	4	5,16	1,58	1
2	Редис при поливе водой с 1000 разрядами	4,29	5,61	1,7	1
3	Редис при поливе водой с 4000 разрядами	5	5,5	1,76	1
Влияние ЭГ обработанной воды на рост и развитие растений на 15-й день
№	Исследуемое растение	Длина стебля	Длина корней	Ширина листа	Длина листа
1	Редис при поливе водой без обработки	4	5,5	1,58	1
2	Редис при поливе водой с 1000 разрядами	4,29	6,5	1,7	1
3	Редис при поливе водой с 4000 разрядами	5	8,5	1,76	1

Автоматический капельный полив включался по датчику влажности грунта, когда влажность снижалась до 40%, и не превышал порог полива 55%. Обработку воды осуществляли с помощью ранее разработанной установки [10]. Выявлен режим, при котором наблюдается ЭГ эффект: напряжение 24 кВ, расстояние между формирующим промежутком 11 см, рабочий промежуток 10 см, ёмкость 0,05 мкФ, индуктивность 2 мкГн. При обработке воды изменяется состав воды, поэтому можно сказать, что вода превращается в питательный раствор.

С помощью миллиметровой бумаги, на 5-й и 10-й день было установлено, что при поливе ЭГ обработанной воды наблюдались изменения, кратность повтора эксперимента 2, с выборкой растений 5 шт. (в таблице приведены средние значения). На 20-й день наблюдалось только развитие корней в длину. Содержание нитратов в воде контрольного образца составляло 2,1 мг/л, образца с 1000 разрядами – 3,5 мг/л и образца с 4000 разрядами – 5,7 мг/л и Ph 5,8. Из таблицы видно, что рост и развитие растений связаны с количеством нитратов в воде. Нитратами являются соли азотной кислоты. Азот необходим растениям постоянно, особенно в нем нуждаются молодые растения в процессе активного роста листьев и стеблей, так как он повышает обмен веществ.

Выводы. Полив ЭГ обработанной водой влияет на рост и развитие растений. Эффект был обнаружен при поливе водой с 4000 и 1000 разрядами (см. таблицу). В данном примере ЭГ эффект относится к сельскому хозяйству – для приготовления питательного раствора с целью полива растений. Данный эффект актуален тем, что он полностью экологичен и не оказывает воздействия на живые организмы. Электрогид-равлический удар является органическим способом, который может в будущем заменить химические элементы (гранулы, порошки и т.д.), применяемые в тепличных комплексах. Исследования будут продолжены. Мы будем изучать влияние ЭГ обработанной воды на вес продукта и его вкусовые качества.