— В советское время, занимаясь физикой плазмы, мы, честно говоря, не особенно смотрели по сторонам, кто там и что делает в других науках, — признается ведущий научный сотрудник Института физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси Виктор Ажаронок. — Наша лаборатория физики плазменных процессов хорошо финансировалась и оснащалась благодаря участию в космических и оборонных программах, и когда все это в одночасье закончилось с развалом Советского Союза, то возникла проблема, как использовать свой потенциал в каких-то других областях. Выяснилось, что накопленные нами знания оказались полезными при исследовании воздействия мощных лазеров на различные материалы, в частности позволили отработать технологии сварки и резки металлов. Но самой интересной областью приложения наших возможностей стала биофизика. Уже были известны первые опыты по воздействию физических полей на растения, поэтому мы решили поэкспериментировать с семенами сельскохозяйственных культур, рассчитывая добиться прироста продуктивности и повышения качества урожая.
Для этого у физиков был уникальный стенд, генерирующий электромагнитные поля радиоволнового диапазона, а также источники низкотемпературной плазмы, что они и использовали в экспериментах, поставленных в сотрудничестве с учеными Центрального ботанического сада НАН Беларуси. Ботаников, правда, больше интересовал не рост урожайности, а проблема «твердокаменных» семян, которые при длительном хранении в коллекциях теряют энергию прорастания. Особенно большое беспокойство им доставляла порча посадочного материала при хранении корневищ и клубней, потери которых из-за вирусных инфекций достигали порой 20 процентов при самом бережном обхождении. Учитывая важность темы, работу включили в Государственную программу ориентированных фундаментальных исследований «Ресурсы растительного и животного мира». Кроме этого, средства на ее выполнение выделил Белорусский республиканский фонд фундаментальных исследований.
Наука еще до конца не разобралась, что же происходит с семенами, когда на них воздействует слабоинтенсивное электромагнитное поле или «холодная» плазма, обрушивающая на биологические структуры ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, потоки ионов, электронов, атомов и молекул. Некоторые данные говорят, что, возможно, при этом изменяется проницаемость клеточных мембран, в результате чего ускоряется обмен питательных веществ и вывод шлаков. Не исключено, что реструктурированию подвергается вода, содержащаяся в клетках, что также влияет на обмен веществ. Есть и свидетельства того, что на уровне ДНК семена воспринимают наведенные физические поля как информацию, которая изменяет алгоритм процессов жизнедеятельности, что оказывается полезным для развития.
И если все эти и другие наблюдения и догадки верны по отдельности, то, стало быть, речь идет о мощном комплексном воздействии, которое вводит биологические структуры в состояние стресса. Благодаря такому шоку растение мобилизует защитные реакции и лучше переносит болезни, нашествие вредителей, потерю влаги и неблагоприятные погодные условия.
Именно все эти эффекты и удалось продемонстрировать в опытах, поставленных белорусскими физиками и ботаниками на семенах ржи, пшеницы, ячменя, гороха, некоторых пряноароматических культур. Стало ясно, что в результате облучения посадочного материала в течение всего нескольких минут электромагнитным полем значительно увеличивается всхожесть семян, жизненная сила растений, повышается их сопротивляемость вирусной инфекции, достигается более высокая продуктивность.
Эксперименты решено было расширить, поэтому работа при финансовой поддержке Брестского облисполкома продолжилась на опытных делянках Полесского аграрно-экологического института НАН Беларуси и полях племзавода «Мухавец» Брестского района. Набор сельскохозяйственных растений, в число которых включили основные зерновые, овощные и многие кормовые культуры, а также засеваемые площади были значительно увеличены, что позволило ученым более уверенно оценить производственные перспективы нового метода. Но выводы о влиянии электромагнитной и плазменной обработки на физиологические процессы растений, сделанные учеными Центрального ботанического сада, полностью подтвердились.
Оказалось, что продуктивность растений действительно в среднем увеличивается на 30—50 процентов, при этом они на 10—15 процентов больше накапливают белков, на 30—70 процентов – сахаров, на 15—40 процентов – азота, фосфора и калия. Выяснилось, что одновременно резко подавляется развитие патогенных микроорганизмов, которые вызывают развитие болезней растений. Как подсчитали ученые-аграрии, экономический эффект от использования такого приема достигает от 22 долларов на гектар на люпине до 43 долларов на сое.
Разумеется, испытание метода практикой еще продолжится, но уже сейчас очевидно, что оно будет успешным, и за экологически безопасной технологией, позволяющей сократить использование химических средств подготовки семян, большое будущее уже хотя бы потому, что она дешевле и позволяет экономить средства, например, на закупке элитных семян. Очень показательно поэтому, что руководство Белорусского государственного аграрного технического университета, проявив прозорливость, включило не до конца апробированную методику в учебный процесс и в вузе уже готовит специалистов, способных использовать новую технологию.
Тем не менее физики не считают свою задачу выполненной и намерены развивать перспективное направление, так как до сих пор они были ограничены в выборе диапазона частот и только недавно приобрели новое оборудование с более широкими возможностями. Это позволит окончательно определиться с оптимальными характеристиками излучения и точнее сформулировать техническое задание для конструкторов технологической линии по обработке семян. Возможно, для этого не придется даже создавать что-то принципиально новое, а лишь модернизировать какую-либо из выпускаемых установок по химической обработке посевного материала.
Публикации и доклады на научных конференциях об удачных экспериментах белорусских физиков и ботаников привлекли внимание и зарубежных коллег, и не исключено, что работа, к которой уже подключается Научно-практический центр НАН Беларуси по земледелию, продолжится с участием ученых Чехии, Литвы и Бельгии.
На снимке: ведущие научные сотрудники лаборатории физики плазменных процессов Виктор Ажаронок и Ирина Филатова готовят образцы семян к обработке.
Фото: Юрий МОЗОЛЕВСКИЙ, «Р»
