доктор биологических наук,
профессор, академик ЛАН РФ.
Казахский национальный университет
имени аль-Фараби,
Республика Казахстан, г. Алматы
Биофизические лазерные технологии в сельском хозяйстве
(история вопроса)
Интенсивная химизация сельского хозяйства, которая проводилась в 60-70 годы прошлого века, привела к очень сильному ухудшению качества сельскохозяйственной продукции и снижению плодородия почвы. Другой причиной, которая значительно ухудшила качество сельхозпродукции, особенно в Казахстане, явились ядерные испытания с 1949 по 1989 годы. В результате в биологическую пищевую цепь попали опасные «долгоживущие» изотопы (плутоний, цезий, стронций), которые нарушают метаболизм, как у растений, так и у животных, формируют агрессивные свободные радикалы. Можно также указать менее изученные техногенные токсины как, например, гептил после запуска баллистических ракет, который опыляет большие пространства фитоценоза после падения фрагментов ракеты на территории Центрального Казахстана и Алтайского края России.
Все это явилось причиной поиска новых технологий без применения химических веществ, с помощью которых можно было бы увеличить продуктивность сельхозугодий и уменьшить токсичность агрессивных химических веществ, радиоактивных изотопов. А также повысить качество производимой продукции (увеличение процента сахара в корнеплодах сахарной свеклы, процент белка в зернах пшеницы, увеличение процента выхода масла из подсолнечника и т. п.).
Основой для начала исследований стали научно-практические разработки доцента (1935-1965) из Казахского государственного университета им. , который разработал метод воздействия концентрированным солнечным светом на живые объекты: семена, куриные яйца, организм человека, животных. Такие работы проводились в комплексе с Казахским сельскохозяйственным и медицинским институтами. Научно-практические работы были поддержаны профессором (Институт физиологии растений АН СССР), которым была сформулирована концепция существования нефотосинтетических путей ассимиляции световой энергии клетками растений, т. е. способность растений запасать световую энергию.
На кафедре биофизики казахского госуниверситета им. с 1968 года были начаты работы по использованию высокоинтенсивного монохроматического излучения лазера вместо импульсного концентрированного солнечного света для повышения продуктивности овощных, зерновых культур и сахарной свеклы. Следовательно, впервые в мировой науке и практике в Казахстане были получены экспериментальные данные о возможности использования биорезонансных эффектов для активации клеточных мембран растений, фитогормонов, изменения качественных характеристик водных структур.
Биофизические эксперименты позволили доказать наличие вторичного излучения семян растений по их взаимодействию с монохроматическим красным светом (л=632 нм, гелий-неоновый лазер). Вторичное излучение регистрировалось от семян с максимум в области (л=280-316 нм, ультрафиолет). На основе феномена вторичного излучения была построена биофизическая технология для стерилизации семян растений, жидких сред, ран животных без применения фармакологических и химических веществ. Доказано ингибирующее влияние на активность вирусов лазерного изучения (л=632 нм). Разработана биофизическая технология активации лазерным излучением больших масс семян в зерноскладах перед посевом за счет использования вторичного и групповых эффектов семян.
На опытно-экспериментальном заводе казахского университета были созданы первые лазерные агротехнические установки. А затем начаты масштабные полевые испытания в Восточно-Казахстанской и Алматинской областях на зерновых и овощных культурах. Лазерной активации были подвергнуты более 1000 гектар посевов зерновых и овощных культур. Полученные результаты оптимистичны: урожайность пшеницы в среднем повысилась на 20-25%, содержание клейковины (белка) на 1-2%, отмечена устойчивость к заморозкам озимой пшеницы. По овощным культурам в теплицах и на открытом грунте отмечены рост урожайности огурцов и томатов на 15-20%, а также увеличение концентрации аскорбиновой кислоты (Витамин С) на 10-15% и содержания сахара в плодах на 5-7%.
О достижениях лазерной агротехники в Казахстане тогда стало известно не только в различных почвенно-климатических зонах СССР, но и за рубежом (Польша, Югославия, Канада и т. п.).
Одна из первых установок, собранная в Казахстане, была предназначена для обработки семян сельскохозяйственных культур с целью повышения урожайности. В основе механизма стимуляции лежит метод резонансного взаимодействия поляризованного монохроматического красного света с фитохромами (гормонами роста) семян. По данным Восточно-Казахстанской сельскохозяйственной опытной станции прибавка урожая на яровой пшенице «Саратовская-29» за 1972-1976 годы составила не менее 15%. Экономический эффект от обработки семян зерновых культур на установках серии КЛ в совхозе «Софиевский» Целиноградской области на площади 4896 га за 1976 год составил 83794 рубля.
Обработка семян огурцов на установках серии КЛ в колхозе «Алма-Ата» Алма-Атинской области в тепличных условиях дала прибавку урожая до 34,9%, а в условиях открытого грунта 22%. Экономический эффект с одного квадратного метра за зимне-весенний оборот составил 7,5 рублей.
Установка надежна в работе и совершенно безвредна для обслуживающего персонала. Она может комплектоваться с блоком окрашивания сенсибилизирующим красителем и использоваться для борьбы с наружными головневыми заболеваниями культурных растений. Производительность установки не более 20 т/час.
На Львовском заводе электронных приборов в 1973 году был налажен выпуск малых лазерных агроустановок «Львов-электроника» с производительностью до 2 т/час. Затем лицензия на их производство была продана в Югославию, аналогичные запросы поступали из Австралии и Канады. Однако переговоры не были закончены в связи с распадом СССР.
Причем, конструкции и ноу-хау лазерной установки были защищены не только авторскими свидетельствами СССР, но и патентами 30 стран мира (Канада, Индия, Германия, Франция, Австралия, Мексика и др.).
Ныне в Казахстане создана высокоэффективная лазерная агротехническая установка «ЛАУ-2», которая надежна в работе в различных почвенно-климатических условиях. Лазерная активация успешно применяется в Узбекистане для производства хлопка и кенафа
Несомненно, что биофизические лазерные технологии в сельском хозяйстве будут иметь большое значение в будущем в связи с ухудшением экологической ситуации в мире.
