ПРОСПЕКТ КНИГИ

БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГО-АДАПТИВНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

(Введение в агробиофизику)

© 1999 г. А. М. Гордеев

Смоленск: Смядынь, 1999. - 316 с. Илл.56. Табл.55. Библ. 273.

В монографии обобщены данные по агрономической биофизике и электрокультуре, изложена биофизическая модель механизма ответа корневых клеток растений на неблагоприятные факторы среды с формированием на плазмалемме протонного барьера, препятствующего энерго- и массообмену. Рассмотрены экологически безопасные физические и физико-химические приёмы повышения устойчивости растений к неблагоприятным факторам, обеспечивающие сильное снижение степени зависимости величины и качества урожая от погодных условий. Показано, что данные приёмы лежат в основе космического растениеводства.

Книга представляет интерес для экологов, биологов, агрономов, агрохимиков, почвоведов, электрофизиологов, студентов биологических и сельскохозяйственных специальностей.

Gordeev A.M. Biological Aspects Of Ecoadaptic Agricultural (Introdution into agrobiophysics). - Smolensk: Smjadin, 1999. - 316 s. - P. 316. Ill. 56, Tabl. 55. bidl. 273.

In the monograph some data on agronomical biophysics and electroculture are summarized. There is also presented a biophysical model of reflective mechanism of plant root cells to unfavorable environmental factors by means of forming a proton barrier on a plasmalemm laying obstacles to power and mass exchange.

Ecologically safe physical and chemical methods of rising resistance of plant to unfavorable factors in agriculture were considered. The methods provide great lowering of the level of dependence of the bulk and quality of crop yields upon climatic conditions.

These methods are at the bases of space crop growing.

The book may be of great interest for ecologists, biologists, agronomists, soil sientists and students, studying biology and agriculture.

содержание

Предисловие

Введение

Глава I. Биофизика в приложении к земледелию

I.1. Сущность и история вопроса

Глава II. Источники физического воздействия на растения

II.1. Общие сведения. II.2. Гравитационные поля. II.3. Электромагнитные силы. II.3.1. Электрическое поле. II.3.2. Электрический ток (понятия и определения). II.3.3. Магнитное поле.

Глава III. Электромагнитные поля биосферы

III.1. Солнечные излучения. III.2. Электромагнитные свойства планеты Земля

Глава IV. Физические поля в почве

IV.1. Причины формирования и значимость почвенного электричества. IV.2. Строение и свойства коллоидных мицелл. IV.3. Определение электрических свойств почвы. IV.4. Почвенная энергетика

Глава V. Электрические явления в растениях

V.1. Теоретические основы. V.2. Фотосинтез. V.3. Биологические мембраны и биофизические основы транспорта веществ. V.3.1. Электрические и электрохимические процессы на мембране. V.3.2. Мембранные потенциалы. V.3.3. Потенциалы действия. V.3.4. Активный транспорт. V.4. Функциональная роль биопотенциалов. V.4.1. Тропизмы и биоэлектропотенциалы. V.4.2. Электротропизм. V.5. Электромагнитные свойства воды. V.5.1. О роли воды в первичных механизмах воздействия физических факторов на простейшие модели живых систем

Глава VI. Биофизические основы оптимизации минерального питания растений

VI.1. Гипотеза о формировании в неблагоприятных условиях протонного барьера на плазмалемме корневых клеток. VI.1.1. Роль трансмембранного переноса ионов в повышении адаптивного потенциала растений. VI.1.2. Экспериментальная проверка гипотезы. VI.1.2.1. Поступление ионов в корень при дефиците влаги. VI.1.2.2. Особенности питания растений в условиях гипогравитации. VI.1.2.3. Проверка гипотезы при возделывании сельскохозяйственных культур на переувлажнённых и переуплотнённых почвах

Глава VII. Роль протонного барьера в поглощении питательных веществ

VII.1. Поглощение питательных веществ при неблагоприятных факторах среды. VII.2. Влияние концентрации и соотношения ионов на поглотительную активность корней. VII.3. Регуляторная роль протонного барьера. VII.4. Участие протонного барьера в поглощении калия. VII.5. Участие протонного барьера в поглощении азота. VII.6. Участие протонного барьера в поглощении других элементов. VII.7. Влияние внешнего электрического поля на корневое питание растений в экстремальных условиях

Глава VIII. Регулирование электрохимических процессов в почве

VIII.1. Электрохимические и концентрационные поля в почве как фактор плодородия и экологической стабилизации. VIII.2. Создание биологически эффективных величин РЭП. VIII.3. Эффективность локализации удобрений при переуплотнении почв. VIII.4. Применение электромагнитного поля для улучшения агрохимических показателей почв. VIII.5. Электронейтрализация кислых почв

Глава IX. Биофизические технологии в агрономии

IX.1. История электрокультуры. IX.2. Действие электромагнитных полей на биосистемы. IX.3. Ответ растений на слабые магнитные поля. IX.4. Ответ растений на слабые электрические поля. IX.5. Практическое применение в агрономии электромагнитных излучений. IX.5.1. Использование ультрафиолетовых излучений. IX.5.2. Практическое использование СВЧ-излучений. IX.5.3. Практическое применение лазерного излучения. IX.5.4. Применение электрических полей в растениеводческой практике. IX.5.5. Практическое применение магнитных полей. IX.5.6. Эффективность предпосевной обработки семян плазмой инертных газов. IX.5.7. Электризация почвы. IX.5.7.1. Традиционные способы. IX.5.7.2. Электрофизические способы повышения урожайности и качества овощей закрытого грунта. IX.5.7.3. Эффективность применения слабых полей в борьбе с галловой нематодой. IX.5.7.4. Гальванические эффекты в почве.

Глава X. Биофизические основы космического растениеводства

Глава XI. Оптимизация физико-химических свойств корнеобитаемой зоны

XI.1. Дерново-подзолистые почвы. XI.2. Изменение плодородия мелиорируемых земель при ускоренном окультуривании. XI.3. Пути снижения действия неблагоприятных факторов на эродированных почвах. XI.3.1. Нечернозёмная зона. XI.3.2. Лесостепь Украины

Заключение

Conclusion

Литература

Conclusion

The book considers the significance and perspective use of the achievements in physics and first of all electricity in agronomy and space biology which also ensure a stable development of agriculture as inseparable part of biosphere.

The results of the author's investigations of biophysical base of root feeding are widely presented. It is shown that under unfavorable environmental conditions on plasmalemm of root cells a proton barrier is formed as a result of intensification of intracell and membrane bioenergetic processes ensuring resistance of plants to negative influences. The essence of the phenomena consists in the fact that for example under the drought or hypogravitation the work of ATP-depending proton pump becomes very active in root cells. It leads to accumulation of ions H+ on the outside part of plasmalemm and forms a double diffusion electric layer on the bases of them.

Depending on the level and duration of stress the participation of this layer in membrane penetrability may vary from partial to full control of ion penetration into a cell. In this connection some peculiarities of nitrogen. phosphorus, potassium and some other elements' absorption were considered and some models of their transmembrane transportation in stress conditions were suggested.

Some methods of deforming proton barrier by external electromagnetic fields the value of which is close to natural values of soil and plants were described. The action of electricity on the root-living zone promotes plant growing normalization on infertile and supercompressed soils under conditions of drought, hypoxia and imponderability, including space stations.

Perspective ways of creating biologically active values of electro-chemical potential differences in soil by means of corresponding accommodation of chemical elements of fertilizers were suggested. It allows to increase the mass of plants, for example corn in 7,2 times and pear - 4,5 times in case the humidity of the soil is double less then an optimal one. The most accessible way of application mineral fertilizers is a local one in the form of a plait. Due to this method the yields of barley on the supercompressed soils were increased as much as 75 % and dry corn mass - 62 %. The method of electrochemical compensation of hypogravitation was worked out.

The possibility to regulate the process of instillation of heavy metals into plant tissue was prognosticated.

For the first time it was proved the effectiveness of short-time (5-10 sec.) influence on a root-living zone by electric field with tension equal to 40-80 V/sm with special facilities on soil-cultivating and sowing aggregates as well as the effectiveness of seed treatment with helium plasma before planting.

The considered methods of stimulating adaptive reactions of plants by means of deforming proton barrier. as well as optimization of mineral feeding of plants, physical properties of soil and some other links of agricultural system were put in the basis of worked out antistressable ecologically safe technologies in crop-growing industry.

Смоленский сельскохозяйственный институт

Поступила в редакцию 7.06.99.