Plasmaforskere optimerer plantevækst og udbytte

Lige siden videnskabsmænd opdagede, at plasmabehandling fører til hurtigere vækst og højere udbytte af nogle landbrugsafgrøder, fysikere, kemikere, og biologer har arbejdet sammen for at pirre de mekanismer, der driver dette fænomen.

I dag finjusterer forskere anvendelsen af ​​plasma til landbruget for at høste fordelene ved en robust høst uden at udløse uønskede bivirkninger. Påfør et plasma i for kort tid, sagde biokemiker Alexander Volkov, "og vi får ikke den positive effekt. Hvis det behandles for længe, det kan ændre eller forårsage skade på DNA'et."

Volkov, en professor ved Oakwood University i Huntsville, Alabama, har studeret skæringspunktet mellem planter og plasma siden feltets fremkomst. Ved American Physical Society's Gaseous Electronics Conference i denne uge, han beskrev resultater fra nylige eksperimenter, der sammenlignede plasmaleveringsmåder. Behandling af frø ved at udsætte dem for en plasmakugle - en glaskugle, sælges ofte som legetøj, der genererer filamenter af glødende gas - forbedrede frøoverfladens befugtningsegenskaber. De højfrekvente elektromagnetiske felter og fotoner genereret af bolden bølgede effektivt frøoverfladen og, som resultat, fremskyndede spiring.

Generelt, han sagde, plasma leveret ved enhver metode - hvad enten det sker med jet, bold, eller ark - syntes at accelerere vandoptagelsen, eller imbibition, og spiring ved at ændre frøets overfladeegenskaber. I en relateret postersession, han rapporterede, at behandling af bønnefrø med heliumplasmastråler inducerede ruhed, korrugering, og åbning af porer på frøskal. Volkov forklarede:"Vand kan let trænge gennem sporer og fremskynde spiring."

Imidlertid, plasma påvirker ikke alle slags frø lige meget. Forskere fra Jazan University i Kongeriget Saudi-Arabien beskrev nyligt arbejde med at måle effekten af ​​plasmabehandling på druer, akacie, hvede, og sorghum frø. I alle tilfælde, plasmaet syntes at "ætse" overfladen af ​​frøet, hvilket øgede imbibition. De observerede hurtigere spiring hos alle arter, men virkningerne var mest udtalte i vindruekerner, efterfulgt af akacie, efterfulgt af hvede og sorghum.

Katherina Stapelmann, en ingeniør ved North Carolina State University, der var formand for sessionen om plasmamedicin og landbrug, sagde undersøgelsen foreslår måder, plasma kan øge udbyttet i lande, der ikke har hårde vintre.

"Drueplanter har brug for dårlig temperatur for at bryde deres dvale og gå tilbage i deres forårscyklusser, " sagde Stapelmann. Direkte behandling med plasma kan tjene den funktion og sætte drueplanter i stand til at vokse.

Stapelmann forudsiger, at plasma vil være mest nyttig til at forbedre usædvanlige eller højværdiafgrøder, frem for afgrøder som majs, der allerede er optimeret gennem genteknologi. "For specialafgrøder og andre, der er svære at dyrke, dette kan virkelig forbedre væksten og udbyttet af frøene."

Andre forskere ved Nagoya University, i Japan, rapporterede lovende resultater fra en undersøgelse, der så på virkningerne af at behandle risplanter med plasma direkte, i stedet for udelukkende at behandle frøene. En anden gruppe i Japan, fra Kyushu University, præsenterede data fra forsøg på radiser, der tyder på, at frøfarve og frøalder kan påvirke en plantes reaktion på plasma.

For Volkov, denne forskning rammer tæt på hjemmet. Under pandemien, han har udelukkende fyldt sin have med planter behandlet med plasma som tørre frø. Han arbejder sig nu gennem høsten.

"Vi har en fantastisk mængde agurker, og tomater, og det hele."