Глава III
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ КАЗАХСТАНА
3.1. Использование импульсного концентрированного солнечного света (ИКСС)
Главной задачей, стоящей перед сельским хозяйством, является интенсификация сельскохозяйственного производства. Одним из путей в решении этого вопроса является повышение урожайности сельскохозяйственных культур, которое может быть достигнуто, наряду с агротехническими мероприятиями, химизацией и т.д., свето-импульсным облучением семян и растений.
Это направление в использовании солнечной энергии отмечено научным советом "Энергетики и электрификации" Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике как одно из важнейших.
Таблица 3
Региональные условия для внедрения средств гелиотехники в Казахской ССР
Продолжение
Продолжение
Полтора десятилетия назад в Советском Союзе возникло научное направление, названное фотоэнергетикой растений. Развитие этого направления связано с деятельностью советской школы, основателем которой является профессор А.А. Шахов.
Основанием для выделения фотоэнергетики растений в качестве самостоятельного направления послужили следующие факторы:
- Данные о том, что фотосинтез не охватывает и не исчерпывает необходимых знаний о зависимости жизни растений от солнечной энергии. Это показано фотобиологией.
- В растениях существуют процессы, или нефотосинтетические реакции, зависящие от света, имеющие в жизнедеятельности растений существенное значение, в разной форме и степени, влияющие на фотосинтез, изменяя его количественно и качественно.
- Нефотосинтетические ультрафиолетовые и инфракрасные лучи (последних в солнечном излучении, достигающем Земли, около 46%) имеют физиологическое значение.
- Возможность повышать продуктивность растений освещением нефотосинтезирующих органов (семена, клубни, пыльца).
- Возможность влиять на биосинтез и жизнедеятельность растений и, по-видимому, обеспечивать нефотосинтетический запас энергии в них.
- Недостаточное внимание к зависимости фотосинтетических и световых нефотосинтетических реакций от длины волны света (спектр действия).
Фотоэнергетика растений изучает зависимость процессов жизнедеятельности, особенно энергетических и световых нефотосингетических, от энергии участков оптического спектра.
Многолетние исследования показали, что использование света нефотосинтезирующими органами заслуживает внимания, а солнечный свет в вице концентрированного импульсного излучения является эффективным средством изменения растений и повышения их продуктивности.
В настоящее время фотоэнергетика растений развивается как наука о преобразовании и использовании растениями световой энергии и улучшении их светом.
Вопрос о светоимпульсном облучении растений был поставлен А.А. Шаховым в 1959 г. в связи с изучением фотоадаптации растений к условиям круглосуточного солнечного освещения в Заполярье (Кольский полуостров). Исследователями были использованы концентрирующие светоустройства для усиления интенсивности солнечного света в ночные часы низкого солнцестояния с целью повышения продуктивности растений. Тогда было высказано предположение, что дополнительное прерывистое освещение растений концентрированным солнечным светом должно благоприятно повлиять на их продуктивность [363]. Это предположение было подтверждено первыми опытами, проведенными в 1960-1961 гг. и показавшими, что облучение ячменя концентрированным светом невысокой дозы способствует более полному поглощению растениями лучистой энергии, повышая фотосинтез, а облучение семян, и растений концентрированным солнечным светом, затрагивая многие процессы жизнедеятельности организма, сокращает вегетационный период и увеличивает урожай. Из этого было сделано заключение, что изучению действия концентрированного солнечного света на семена, рассаду, клубни, почки, листья и т.д. должно быть уделено большое внимание [356].
Импульсный концентрированный солнечный свет (ИКСС) представляет собой прерывистый поток солнечного излучения, отраженного и усиленного поверхностью концентратора. Для облучения биологических объектов применяются концентраторы различных систем, которые могут давать концентрированный солнечный свет в получаемом отражении (фокальном пятне). Для предохранения биологического объекта от ожога концентрированный солнечный свет подают прерывисто, импульсами, с постоянной частотой от нескольких десятков до тысячи в минуту. Время облучения определяется биологическим объектом, концентрированностью света, интервалом между импульсами, энергией импульса.
В опытах по светоимпульсной стимуляции оно бывает от нескольких минут до 1 часа, а в работах по получению мутантов в результате облучения семян - до 5-6 часов.
В большинстве опытов при концентрированности света в 2060 раз объект получает за время опыта несколько тысяч импульсов, что составляет в сумме около 2-3 минут интенсивного светового действия. Оказывается, что такого кратковременного действия интенсивного света в виде нескольких тысяч импульсов достаточно для получения светоимпульсного эффекта.
Применение ИКСС открыло три перспективных направления повышения продуктивности растений: 1) фотоимпульсную стимуляцию физиологических процессов; 2) фотоиндуцированную направленность биосинтеза полезных продуктов обмена веществ; 3) фотоиндуцированный мутагенез (изменение наследственности растений в результате действия солнечного света) [363]. Первое и третье направления отражаются и в исследованиях ученых Казахстана, которые внесли большой вклад в дело развития фотоэнергетики растений.
