V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Использование космических технологий для стимуляции роста растений

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Чехов В.С. 1

---

1МБОУ СОШ №2 с.п. "Село Хурба"

Гуменюк Н.В. 1

---

1МБОУ СОШ №2

Работа в формате PDF

8.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

4 октября 1957 года Советский Союз вывел искусственный спутник на орбиту вокруг Земли, тем самым положил начало космической Эре, которая к настоящему времени достигла небывалых масштабов. В настоящее время космической деятельностью в той или иной степени занимаются все ведущие страны мира и многие развивающиеся страны. При этом следует учитывать, что диапазон степени участия в космической деятельности различных стран очень велик - от использования отдельных каналов связи до полномасштабного и всестороннего применения космических средств для решения широкого круга гражданских и военных задач. Причем если единичные задачи (в частности, связь) решаются большим числом государств (до 170... 180), то многосторонней космической деятельностью, охватывающей военные, хозяйственные, научные, социальные и другие сферы жизни, имеют возможность заниматься лишь несколько государств. В настоящее время мы имеем возможность использовать в своей жизни и быте многие достижения космоса и его технологий. Сферы применения космических технологий постоянно расширяются, появляются новые, более интересные и захватывающие. Как правило, мы создаем для каждого вида деятельности наиболее походящие условия, инструменты, одежду, это касается и космоса. Очень часто в своей жизни мы часто используем тот или иной «продукт», «предмет», мы не задумываемся, как он был изобретен, когда, кем, и при каких условиях. А между тем многие вещи, используемые нами даже в повседневной жизни, имеют вовсе не обычное происхождение, а космическое, были разработаны учёными специально для космоса.

Людей всегда интересовал космос, изучая его, мы добивались определенных успехов, поднимая уровень знаний о нем все выше и выше. Для освоения космоса начали требоваться новые технологии и приспособления. Естественно, их создавали. Позже, люди поняли, что некоторые предметы, сделанные для космических нужд, отлично служат человеку и на Земле: с успехом заменяют или дополняют привычные вещи. Часто после испытаний в космической промышленности, созданное учеными творение переходит в наш быт, и мы до сих пор пользуемся этими вещами, даже не подозревая об их космическом происхождении.

Какими «космическими» предметами мы пользуемся? В различных источниках, ресурсах интернет сети описываются разнообразные космические технологии, которые мы используем в своей жизни, они очень разнообразны. Поскольку мы занимаемся активно туризмом по родному краю, в своей туристической деятельности часто используемся такой предмет как солнечная батарея. Это один из космических приборов, создавался первоначально для космоса и работы космических аппаратов, сегодня прочно вошедших в нашу жизнь. Раньше только это словосочетание «солнечная батарея» вызывало удивление в сознание каждого человека, а сейчас фотоэлементы, работающие на солнечном свете, часть нашей практической жизни, производства. Мы используем их в быту, для подзарядки приборов, когда нет источников постоянного тока. Сегодня в некоторых странах существует целая индустрия получения электроэнергии с использованием энергии Солнца. Даже в нашем поселении «Село Хурба» появился стационарный источник по накоплению и преобразованию солнечного света на автобусной установке, обеспечивающий работу светофора пешеходного перехода электроэнергией.

Проблема: низкий уровень осведомленности населения о роли космических технологий в нашей жизни.

Гипотеза: с помощью космических технологий /приборов (фотоэлементов солнечной батареи) можно улучшить рост, развитие растений.

Цель работы - показать практическое применение фотоэлементов солнечной батареи, как возможного варианта использования электростимуляции роста растений.

Решение данной цели предполагает реализацию следующих задач:

1. Изучить вопрос «Космические технологии в быту и в нашей жизни» в литературе;

2. Провести социологический опрос среди сверстников по выявлению уровня осведомленности по данной проблеме, его анализ выводы;

3. Исследовать строение, принцип работы, применение фотоэлементов солнечной батареи, как космической технологии нашедшей широкое применение в нашей жизни;

4. На основе фотоэлементов солнечной батареи разработать прибордля стимуляции роста комнатных растений;

5. Провести ряд экспериментальных опытов доказывающих эффективность применения фотоэлементов солнечной батареи для роста комнатных растений, на примере Хлоро́фитум, лат. Chlorophytum, а так же прорастания семян растений;

Объект исследования: космические технологии, фотоэлементы солнечной батареи, рост и развитие комнатных растений (Хлоро́фитум (лат. Chlorophytum));

Предмет исследования: исследование принципа работы солнечной батареи её устройство; результаты исследования использования фотоэлементов солнечной батареи в процессе роста и развития комнатных растений, на примере: (Хлоро́фитум (лат. Chlorophytum));

Методы исследования: анкетирование, наблюдение и эксперимент, обобщение литературных источников по данной теме исследования.

Солнечные элементы действительно поражают воображение, как только вспоминаешь о необыкновенном множестве их применения. Они могут быть, как миниатюрные солнечные элементы, питающие часы, так и сравнительно мощная солнечная батарея для системы электроснабжения высокоинтенсивных ламп накаливания. Область применения солнечных элементов достаточно широка. В нашем проекте мы исследуем применение солнечных батарей в быту, при выращивании комнатных растений. На основе солнечной батареи, которая продается в обычном магазине, сконструируем свою модель прибора стимулирующего рост и развитие растений. Для этого необходимо более детально изучить вопрос устройства и принципа работы солнечной батареи. Этому вопросу посвящена теоретическая часть основного раздела данного проекта.

Глава 1. Теоретические аспекты изучения темы

1.1 Солнечные батареи, космический прибор, используемый в быту

1.1.1 Устройство, принципы работы солнечных батарей

Растения улавливают энергию солнечного света и используют её для превращения воды и углекислого газа в простой сахар (глюкозу). Это топливо для растений, полученное с помощью солнца. Преобразовывать солнечный свет в энергию могут не только растения, лучи солнца можно превращать в электричество с помощью солнечных батарей. Солнечная батарея является полупроводниковым источником тока, непосредственно преобразующим энергию солнечного излучения в электрическую. Действие солнечных элементов основано на использовании явления внутреннего фотоэффекта в области p-nперехода двух полупроводников. Внутренний фотоэффект - увеличение под действием света электропроводности полупроводников. Из чего собственно сделана эта батарея?

Основа солнечной батареи кристалл чистого кремния, в природе кремний встречается только в виде песка, поэтому цилиндры из кремния выращивают искусственно, затем придают форму куба и режут на пластины толщиной всего в 180 микрон ─ это примерно 3 человеческих волоса. На кремниевую пластину наносят небольшое количество бора и фосфора. Добавленные атомы фосфора называют донорной примесью. В слое кремния с добавками фосфора возникают свободные электроны (полупроводникn-типа). Донорные примеси - атомы химических элементов, внедренные в кристаллическую решетку полупроводника и создающие дополнительную концентрацию электронов. Донорными примесями являются химические элементы, внедренные в полупроводник с меньшей, чем у примеси, валентностью. Добавленные атомы бора называют акцепторной примесью. В слое кремния с добавками бора возникают отсутствующие электроны, так называемые "дырки" (полупроводник p-типа).

Акцепторные примеси - атомы химических элементов, внедренные в кристаллическую решетку полупроводника и создающие дополнительную концентрацию дырок. Акцепторными примесями являются химические элементы, внедренные в полупроводник с большей, чем у примеси, валентностью.

Полупроводники - вещества, в которых концентрация подвижных носителей заряда значительно ниже, чем концентрация атомов, и может изменяться под влиянием температуры, освещения или относительно малого кол-ва примесей, Это значит, что в полупроводниках ток возникает, в отличие от проводников, только под влияние определённых факторов). Под действием света по обе стороны от p-nперехода растёт концентрация электронов и дырок. При этом электрическое поле в области p-nперехода перемещает электроны из полупроводника p-типа в полупроводник n-типа, а дырки – в противоположном направлении. В результате, увеличивается разность потенциалов между этими полупроводниками, и в цепи появляется ток.

При направленном солнечном свете электричество собирается в каждой точке кремниевой пластинки. Чтобы вывести ток с пластины, нужны дорожки "каналы", по ним и бежит электричество, одной маленькой пластины хватит на работу небольшого карманного фонарика. Когда пластины соединяются, мощность батареи увеличивается, чем больше батарея, тем она мощнее[2].

Таким образом, солнечная батарея состоит из параллельно-последовательно соединенных солнечных элементов. Величина максимально возможного тока, отдаваемого батареей, прямо пропорциональна числу параллельно включенных, а э.д.с. - последовательно включенных солнечных элементов. Фотоэлементы солнечной батареи могут работать от любого источника света, не только от солнечного. Солнечные батареи можно установить где угодно. Солнечный свет есть всегда, даже если на улице пасмурно, батареи все равно получают энергию, пусть и не в полную силу.

Например, для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи 12 В необходимо иметь солнечную батарею состоящую из 36 элементов.

Преимущества и недостатки солнечных батарей

Преимущества:

Общедоступность и неисчерпаемость источника энергии

Экологическая безопасность

Длительный срок службы

Независимость от цен на топливо

Бесшумность

Генерируемая энергия фактически является бесплатной (после того, как солнечная энергосистема окупится)

Модульность

Недостатки:

Высокая стоимость (= длительный срок окупаемости)

Недостаточный КПД

Зависимость от погодных условий

Неприменимость для приборов, потребляющих большую мощность

Использование дополнительного оборудования (аккумуляторов, инверторов и т. д.)

Наличие ядовитых веществ в составе фотоэлементов (свинца, кадмия, галлия, мышьяка и т. д.) + применение токсичных веществ при их производстве → проблема утилизации

1.1.2 Область применения солнечных батарей

Областей применения солнечных батарей становится все больше с каждым днем. Эти устройства с успехом проявляют себя в сфере промышленности, сельского хозяйства, военно-космических отраслях и даже в быту.

Аргументов в пользу солнечных электростанций не счесть, но основным из них является экологичность. Примером, где отсутствие вредных выбросов солнечными батареями в окружающую среду сделало их альтернативой традиционными источникам электроэнергии, стала солнечная электростанция, расположенная недалеко от испанского местечка Севильи. Солнечные батареи водрузили на башню, на которую направили зеркала, отражающие и фокусирующие свет. Довольными остались около 10 тысяч близлежащих домохозяйств, которые снабжаются электроэнергией, преобразованной из света от солнца.

Солнечные батареи оказались практически единственным источником электроэнергии за пределами Земли. Ими оснащаются все космические аппараты. Когда Солнце освещает их, они вырабатывают электроэнергию, которая аккумулируется бортовыми батареями и используется для питания оборудования в тех местах, где свет недосягаем. В отличие от атомных электрогенераторов они не выделяют вредных веществ [5].

Солнечные батареи нашли применение и в наземном транспорте. Не так давно компания Toyota стартовала продажи своей модели Prius, оборудованной гибридным двигателем. На крыше автомобиля нового поколения располагаются солнечные батареи, от которых тот при внезапно закончившемся топливе сможет проехать ещё километров 5.

Встретить солнечные батареи в рознице по разумной цене становится всё проще. На глаза они попадаются, как в виде отдельных, работающих в качестве резервного источника питания устройств, так и встраиваются в различные приборы. Например, многие помнят, как в нашу жизнь вторглись калькуляторы, практически сразу получившие небольшие панели, позволяющие им работать без батареек, лишь попав на свет.

Разработчики устройств, которые могут работать от альтернативных источников электроэнергии пошли ещё дальше. На свет появились аккумуляторные фонарики, которые днем можно зарядить, просто положив встроенной солнечной батареей на свет, а в темное время суток пользоваться как обычно. Получается, по сути, универсальный спутник для путешествий, способный придти на помощь там, куда не добрался электрический ток. Не менее интересным оказался проект корейской компании Samsung, представившей на свет свой недорогой мобильник E1107 Crest Solar, задняя стенка которого получила небольшую солнечную панель, которой достаточно, чтобы пополнять заряд аккумулятора без подключения к сети. При положительном балансе на счету и в зоне действия операторов без связи с этим телефоном остаться просто невозможно [5].

Сегодня продаются внешние солнечные панели, многие из которых могут накапливать электроэнергию во встроенных или входящих в комплект поставки аккумуляторах, а затем отдавать её подключаемым устройствам. Такими переносными солнечными электростанциями очень часто оснащаются походные сумки и рюкзаки, а стоят они не намного дороже обычных моделей, без которых не обходится ни один туристический поход [5].

1.2 Стимуляторы роста растений

Стимуляторы роста растений применяются сейчас повсеместно, их применение обусловлено тем, что не всегда существуют идеальные условия для развития растений как в помещении, так в условиях сельскохозяйственного производства. Широкое применение сегодня имеют синтетические стимуляторы роста растений. Синтетические создаются специализированными предприятиями на основе бактерий, растений, водорослей, грибов, торфа, угля. Эти стимуляторы роста и развития растений могут содержать также химические вещества, похожие по своим свойствам на природные, но полученные в лабораторных условиях из штучных компонентов. Типов данных средств существует достаточное количество. Синтетические стимуляторы роста для растений. Данные фитогормоны получают путем вытяжек из различных растений, грибов, водорослей, а также из торфа и угля. В их состав также входят полезные микроэлементы, белки, полисахариды, витамины, аминокислоты. Существует несколько групп стимуляторов роста, такие как: брассинолиды, гуминовые, абсцизины, ауксины, гиббереллины, цитокинины, арахидоновая кислота. Это далеко не полный перечень стимуляторов имеющих сложный химический состав и получение[3]. В своей работе мы не ставим целью исследовать результат их применения. Наоборот, мы хотим показать, что существуют альтернативный путь замены синтетических стимуляторов на более «безопасный» с точки зрения их химического состава и его влияния на организм растения, это электростимуляция растений, на основе применения фотоэлементов солнечной батареи. Наш метод основывается на свойстве воды изменять свой водородный показатель при соприкосновении её с металлами.

Применение данного способа основывается на свойстве изменения водородного показателя воды при соприкосновении ее с металлами/электродами солнечной батареи. Результаты экспериментального исследования представлены в практической части нашей работы.

Глава 2. Социологический опрос

С целью выявления уровня осведомлённости учеников школы по вопросу: роли космических технологий в нашей жизни, был проведён социологический опрос учащихся МБОУ СОШ№2 с.п. «Село Хурба».

Цель опроса - изучить уровень осведомленности учащихся школы МБОУ СОШ№2 с.п. «Село Хурба» по вопросу использования космических технологий в быту.

Просим Вас принять участие в опросе и ответить на вопросы предлагаемой анкеты. Мы гарантируем полную конфиденциальность Ваших ответов, которые впоследствии будут использованы только в совокупности с ответами других респондентов в нашем проекте.

АНКЕТА СОЦИОЛОГИЧЕСКОГО ОПРОСА:

- Ваш пол (подчеркнуть)

Мужской Женский

- Ваш возраст (полных лет)__________ лет

- Место жительства________________________________________________

Вопрос №1

Используете ли в жизни космические технологии?

Да 2) Нет 3) не уверен

Вопрос №2

Выбрать из перечня космические технологии и запишите известные вам:

1. Мембрана TEX

2. Фильтр для воды

3. Солнечная батарея

4. Молнии и липучки

5. Сублимированные продукты питания

6. Тефлон

7. Термобелье

8. GPS – карты

9. Цифровые камеры

10. WI-FI

Мой вариант ответа:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вопрос № 3

Используете ли вы в быту солнечную батарею (если да, то приведите пример использования)?

Да; 2) Нет; 3) затрудняюсь ответить

Вопрос № 4

Предложите другие варианты использования солнечной батареи в быту:

Результаты социологического опроса:

Социологический опрос проводился 15.09.2017 года на базе МБОУ СОШ№2 с.п. «Село Хурба», в опросе приняло участие 96 учащихся школы 10-18 лет

Почти все респонденты отметили, что космические технологии активно внедряются в нашу жизнь. Но в целом многие не знают, что обязаны космосу появлению многих предметов быта, которые мы сегодня используем в своей жизни.

Для 56 человек (58,333%) опрошенных космические технологии что-то далекое от повседневной жизни, 25 человек (26,04%) - знают, что активно используют космические технологии в быту, 4 человека (4,16%) считают, что некультурен тот, кто не имеет религиозного опыта, для 11 людей (11,5%) вне культуры находится человек, не знакомый с высшими достижениями науки. Приложение №4.

Полученные результаты подтверждают обозначенную проблему в нашем проекте.

Глава 3. Практические исследования использования солнечной батареи в качестве стимулятора роста растений

3.1 Экспериментальные исследования использования фотоэлементов солнечной батареи в качестве стимулятора роста и развития растений

3.1.1 Обоснование эксперимента

Всем хорошо известно такое явление как фотосинтез, который является основной движущей силой в жизни растений. Фотосинтез представляет собой процесс, благодаря которому солнечный свет позволяет осуществить питание растений. Упрощенная модель фотосинтеза выглядит так: лист каждого зеленого растения состоит из тысяч отдельных клеток содержащих вещество, называемое хлорофиллом. Каждая такая клеточка является химическим заводом в миниатюре. Когда частица света, называемая фотоном, попадает в клетку, она поглощается хлорофиллом. Высвобождаемая при этом энергия фотона активизирует хлорофилл и дает начало ряду превращений, приводящих в конечном итоге к образованию сахара и крахмала, которые усваиваются растениями и стимулируют рост. Эти вещества хранятся в клетке, пока не понадобятся растению. С уверенностью можно предположить, что количество питательных веществ, которыми лист может обеспечить растение, прямо пропорционально количеству солнечного света, падающего на его поверхность. Это явление похоже на преобразование энергии солнечным элементом. Однако растению одного солнечного света недостаточно. Чтобы вырабатывать питательные вещества, лист должен иметь исходное сырье. Поставщиком таких веществ является развитая корневая система, через которую они всасываются из почвы 1). Корни, представляющие собой сложную структуру, так же важны для развития растения, как и солнечный свет. Обычно корневая система столь же обширна и разветвлена, как и растение, которое она питает. Например, может оказаться, что здоровое растение высотой 10 см имеет корневую систему, уходящую в землю на глубину 10 см. Конечно, так бывает не всегда и не у всех растений, но, как правило, это так. Следовательно, было бы логично ожидать, что если бы удалось каким-либо образом усилить рост корневой системы, то верхняя часть растения последовала бы ее примеру и на столько же выросла бы. В действительности так оно и происходит. Было обнаружено, что благодаря непонятному еще до конца действию слабый электрический ток действительно способствует развитию корневой системы, а следовательно, и росту растения. Мы предполагаем, что подобная стимуляция электрическим током, в самом деле, дополняет энергию, получаемую обычным путем при фотосинтезе. Солнечный элемент, как и клетки листа при фотосинтезе, поглощает фотон света и преобразует его энергию в электрическую. Однако солнечный элемент в отличие от листа растения выполняет функцию преобразования намного лучше.

3.1.2 Экспериментальные исследования использования фотоэлементов солнечной батареи в качестве стимулятора роста и развития растений

Цель эксперимента: экспериментальным путём доказать эффективность применения стимулятора роста растений на солнечных элементах.

Оборудование: солнечный элемент диаметром (солнечная батарея),

2 стержня из нержавеющей стали длиной около 20 см., растения Хлорофитум.

Этапы эксперимента:

1. Укоренить два саженца Хлорофитума высокого (Chlorophytumelatum(Aiton)R. Br.)

. Для эксперимента выбраны саженцы растения Хлорофитум длиной 7-10 сантиметров. Они росли при слабом освещении в кабинете №35 (окна ориентированы на север).

2. Продолжительность эксперимента 3 месяца (с декабря 2017 по февраль 2018 год).

3. Собрать прибор Приложение 1: К фотоэлементу присоединить два стержня из нержавеющей стали.

4. Поместить прибор рядом с опытным образцом растения Хлорофитум, воткнув стержни в землю, рядом с корнем растения.

5. Наблюдение за ростом растений (опытный образец, контрольный образец) Приложение №2.

Результаты наблюдений:

Эксперимент продолжался приблизительно 3 месяца. Анализ визуальных данных (наземной части) двух растений (опытный и контрольный образец Хлорофитума) показал поразительные различия между растениями, что, несмотря на одинаковый возраст, идентичные условия произрастания в помещении и режим полива, исследуемые образцы существенно отличаются, друг от друга по размеру наземной части. У опытного образца, у которого в прикорневой части располагался стимулятор роста корневой системы заметнее наземная, зеленая часть (растение выше), на нём больше листьев по сравнению с контрольным образцом.

3.1.3 Экспериментальные исследования использования фотоэлементов солнечной батареи в качестве стимулятора прорастания семян яровой пшеницы Фаворит, гороха овощного Вега, фасоли овощная сахарная лопатка

Цель эксперимента: экспериментальным путём доказать эффективность применения стимулятора прорастания семян яровой пшеницы Фаворит, гороха овощного Вега, фасоли овощная сахарная лопатка, гороха, фасоли (технические характеристики в Приложении №3).

Оборудование: солнечный элемент диаметром (солнечная батарея),

2 стержня из нержавеющей стали длиной около 20 см., пшеницы, гороха, фасоли.

Этапы эксперимента:

1. Намочить водой исследуемые образцы семян пшеницы, гороха, фасоли.

2. Продолжительность эксперимента 1 неделя.

3. Собрать прибор Приложение 1: К фотоэлементу присоединить два стержня из нержавеющей стали.

4. С помощью прибора обработать семена, пропустив через семена пшеницы, гороха, фасоли слабый электрический ток.

5. Наблюдение за прорастанием семян пшеницы, гороха, фасоли растений (опытный образец, контрольный образец) Приложение №3.

Результаты наблюдений: Эксперимент продолжался приблизительно через неделю образцы опытные образцы семян яровой пшеницы Фаворит, гороха овощного Вега, фасоли овощная сахарная лопатка проросли значительно быстрее контрольных образцов. Таким, образом, опыты также показывают, что у семян, подвергшихся воздействию слабого электрического тока, ускоряется прорастание и увеличивается число побегов, в конечном счете - урожайность. В нашем эксперименте семена пшеницы, как контрольный образец, так и экспериментальный, не проросли из-за качества семян.

3.2 Выводы и рекомендации, сравнительный анализ различных способов электростимуляции растений

Таким образом, солнечная панель, изготовленная самостоятельно из фотоэлементов солнечной батареи преобразует свет в электричество, а через присоединенные к солнечной панели два медных электрода (от + к -) течет ток. Ток протекает через грунт, стимулирует рост корней растения, это благоприятно влияет на их рост.

Представленный в работе тип электростимулятора с использованием фотоэлемента солнечной батареи можно изготовить самостоятельно в домашних условиях, а так же использовать для комнатных растений, поддерживая их в здоровом состоянии. Садовод или человек, занимающийся разведением цветов, может использовать его для ускоренного прорастания семян или улучшения корневой системы растений. Фотоэлектростимуляция на солнечных батареях: эффективный способ электризации почвы, который используют внешние источники энергии - энергию солнца. Если задаться целью, то можно определить опытным путём диапазон данных электрического тока оказывающих наиболее эффективное воздействие на растения. Преимущество данного способа от электростимуляции заключается в том, что этот способ не зависит от электромагнитного поля Земли, не влияет на химический состав почв при внесении химических стимуляторов (а это может загрязнять грунтовые и подземные воды в местах использования).

Влияние электростимуляции жизнедеятельности растений было подтверждено многими исследователями, как в нашей стране, так и за рубежом.

Имеются исследования, свидетельствующие, что искусственное повышение отрицательного заряда корня усиливает поступление в него катионов из почвенного раствора [9]. В литературе представлены различные способы стимуляции роста растений: с помощью магнитного поля Земли, химическим путем. Другой способ электростимуляции был предложен сотрудниками Московской сельскохозяйственной академии им. Тимирязева. Он состоит в том, что в пределах пахотного слоя располагаются полосы, в одних из которых преобладают элементы минерального питания в виде анионов, в других - катионов. Создаваемая при этом разность потенциалов стимулирует рост и развитие растений, повышает их продуктивность [10].

Данный способ также может применяться как для больших посевных площадей, так и для небольших земельных участков в закрытом грунте (теплице), особенно в зимнее время.

Следует отметить, что представленный способ электризации почвы является современной модификацией способа, предложенного Е. Пилсудским [10]. Он для создания электролизуемых агрономических полей предложил использовать электромагнитное поле Земли, а для этого укладывать на небольшой глубине, такой, чтобы не мешать проведению обычных агрономических работ, вдоль грядок, между ними, через определенный интервал стальной провод [10]. Однако предложенный способ электростимуляции не позволяет получать токи различных значений. Данный способ зависит от электромагнитного поля Земли: стальной провод необходимо укладывать строго вдоль грядок, ориентируя его согласно расположению магнитного поля Земли. Предложенный Е. Пилсудским способ сложно применять для электростимуляции жизнедеятельности отдельно растущих растений, комнатных растений, а так же растений, находящихся в теплицах, на небольших участках.

Ещё один вариант электростимуляции удостоенный патента на изобретение предложил Ларцев Вадим Викторович. Суть этого способа в том, что в почву посева сельскохозяйственных культур на небольшую глубину, такую, которая удобна при дальнейшей обработке и снятии урожая данной сельскохозяйственной культуры, помещаются в различном порядке небольшие частицы металлов, небольшие металлические пластины различной формы и конфигурации, сделанные из металлов различных типов. При этом тип металла определяется по его расположению в электрохимическом ряду напряжений металлов. Ток электростимуляции жизнедеятельности растений можно менять, изменяя вносимые типы металлов. Можно менять и заряд самой почвы, делая ее положительно электрически заряженной (в ней будет больше положительно заряженных ионов) или отрицательно электрически заряженной (в ней будет больше отрицательно заряженных ионов), если вносить в почву посева сельскохозяйственных культур металлические частицы одного типа металлов. Так, если вносить в почву металлические частицы металлов, находящихся в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода (так как натрий, кальций очень активные металлы и в свободном состоянии присутствуют в основном в виде соединений, то в этом случае предлагается вносить такие металлы как алюминий, магний, цинк, железо и их сплавы, а металлы натрий, кальций в виде соединений), то в этом случае, можно получать почвенный состав положительно электрически заряженным относительно вносимых в почву металлов. Между внесенными металлами и почвенным влажным раствором будут течь токи в различных направлениях, которые будут электрически стимулировать жизнедеятельность растений. Металлические частицы зарядятся при этом отрицательно, а почвенный раствор положительно. Максимальная величина тока электростимуляции растений будет зависеть от состава почвы, влажности, температуры и от местонахождения металла в электрохимическом ряду напряжений металлов. Чем левее данный металл находится относительно водорода, тем ток электростимуляции будет больше (магний, соединения магния, натрия, кальция, алюминий, цинк). У железа, свинца он будет минимальным (однако свинец вносить в почву не рекомендуется). В чистой воде значение тока при температуре 20°С между данными металлами и водой равно 0.011-0.033 мА, напряжение: 0.32-0.6 В. [10].

3.3 Прикладная ценность проекта, экономическая эффективность

для народного хозяйства страны

Преимущество нашего способа электростимуляции в том что, в перспективе такой способ, возможно, применять в более широком аспекте, наш способ электростимуляции можно применять в теплицах, на дачных участках, особенно в зимнее время, когда изменяется характер естественной солнечной инсоляции. Он удобен для применения в космических оранжереях, применяемых на орбитальных станциях, так как не зависит от электромагнитного поля Земли. Он прост для реализации, так как не нуждается в особом питании почвы, использовании каких-либо сложных компонентов, удобрений, специальных металлических частиц.

Применение данного способа позволит повысить урожайность сельскохозяйственных культур, морозо - и засухоустойчивость растений, сократить применение химических удобрений, ядохимикатов, использовать обычные, не генетически измененные сельскохозяйственные посевные материалы.

Данный способ позволит исключить внесение химических удобрений, различных ядохимикатов, так как возникающие токи позволят разлагать ряд трудноусвояемых для растений веществ, а следовательно, позволят растению легче усваивать эти вещества.

При этом подбирать токи для определенных растений необходимо опытным путем, так как электропроводность даже для одной и той же почвы в зависимости от ее сиюминутного состояния может изменяться в миллионы раз , а так же с учетом особенностей питания данного растения и большей важности для него тех или иных микро- и макроэлементов.

Известно, что "наземную часть травы, кустарников и деревьев можно считать потребителями атмосферных зарядов. Что же касается другого полюса растений - его корневой системы, то на нее благотворно влияют отрицательные аэроионы. Известно, что в почве с высоким содержанием органических веществ больше накапливается отрицательных зарядов. В этом также видят одну из причин роста урожаев [3].

Существенным стимулирующим действием обладают слабые постоянные токи, когда их непосредственно пропускают через растения, в зону корней. Линейный рост стеблей при этом увеличивается на 5-30%, это подтвердил наш эксперимент продолжавшийся 16 недель. Такой способ очень эффективен с точки зрения энергозатрат, безопасности и экологии. Ведь мощные поля могут отрицательно влиять на микрофлору почвы. К сожалению, эффективность слабых полей исследована совершенно недостаточно". Этому аспекту необходимо уделить дальнейшее исследование.

Создаваемые токи электростимуляции позволят повысить морозо- и засухоустойчивость растений. Как сказано в источнике [4], "Совсем недавно стало известно: электричество, подаваемое непосредственно в корнеобитаемую зону растений, способно облегчить их участь при засухе за счет пока не выясненного физиологического эффекта. В 1983 г. в США. Польсон и К. Верви опубликовали статью, посвященную транспорту воды у растений при стрессе. Тут же они описали опыт, когда к фасоли, подвергавшейся воздушной засухе, прикладывали градиент электрических потенциалов в 1 В/см. При этом, если положительный полюс находился на растении, а отрицательный на почве, то растения завядали, причем сильнее, чем в контроле. Если полярность была обратной, завядания не наблюдалось. Кроме того, растения, находившиеся в состоянии покоя, выходили из него быстрее, если их потенциал был отрицательным, а потенциал почвы положительным. При обратной полярности растения из покоя вообще не выходили, так как погибали от обезвоживания, ведь растения фасоли находились в условиях воздушной засухи. В этой же книге рассматривается другой аспект «дефицит влаги». Примерно в те же годы в Смоленском филиале ТСХА, в лаборатории, занимавшейся вопросами эффективности электростимуляции, обратили внимание, что при воздействии током растения лучше произрастают при дефиците влаги, но специальные опыты тогда не были поставлены, решались другие задачи.

В нашем опыте слабый ток, проходя через почвенный раствор как через электролит, этот ток поддерживает в плодородном слое процессы электрофореза и электролиза, благодаря чему необходимые растениям химические вещества почвы переходят из трудноусвояемых в легкоусвояемые формы. Кроме того, под воздействием электрического тока все растительные остатки, семена сорняков, отмершие животные организмы быстрее гумифицируются, что ведет к росту плодородия почвы.

3.3.1 Экономический эффект проекта для школы

Уже сейчас мы можем задуматься о применении данного способа для выращивания растений/рассады для нужд нашего пришкольного участка. Наша школа ежегодно тратит от 10-15 тысяч рублей для закупки рассады цветов. Опыт школы по «самостоятельному» выращиванию рассады, не давал результатов, саженцы цветов, как правило, были слабыми, плохо приживались, погибали в открытом грунте. Использование данного метода стимуляции роста растений позволит нашему учебному заведению решить конкретную проблему «Озеленения школьного двора», сэкономить денежные средства школы, вырастить качественную, крепкую рассаду, без значительных экономических затрат.

Заключение

С каждым днем все более расширяется сфера прикладного использования космонавтики, космонавтика нужна науке - она грандиозный и могучий инструмент изучения не только Вселенной, Земли, самого человека. Изучая данную тему, мы пришли к выводу, что в нашей повседневной жизни уже невозможно обойтись без космических разработок, что эти вещи по своим функциям и свойствам намного превосходят своих «земных» предшественников. Мы поняли, что космос много отдает земле! Вкладывая сегодня (денежные средства) в космические технологии, в их разработку мы обеспечим свое будущее, потому что рано или поздно они придут к нам в жизнь, а это будет, имеет двойной экономический эффект и успех.

В своей работе мы рассмотрели лишь один вариант возможного применения космических технологий в нашей жизни. Опытным, экспериментальным путём показали эффективность применения фотоэлементов солнечной батареи для роста и развития растений, наглядно продемонстрировав значение космических технологий в нашей жизни. Мы предполагаем, провести дальнейшие исследования в тепличных условиях во время весеннее - летнего огородного периода. Кроме того, в ходе выполнения проекта детально изучены солнечные батареи, как средство преобразования солнечной энергии в электрическую, а так же рассмотрены области применения солнечных батарей. Провели эксперименты с солнечными батареями, создав на их основе элетростимуляторы роста растений.

Целью настоящего изобретения является получение способа электростимуляции жизнедеятельности растений, простого в своей реализации, недорогого, обладающего отсутствием указанных недостатков рассмотренных способов электростимуляции для более эффективного использования электростимуляции жизнедеятельности растений, как для различных сельскохозяйственных культур, так и для отдельных растений, для более широкого применения электростимуляции как в сельском и приусадебном хозяйстве, так и в быту: на частных участках, в теплицах, для электростимуляции отдельных комнатных растений. Наш проект реализован, обладает значительной прикладной ценностью не только для школы, но и сельскохозяйственного производства, решения продовольственных задач. Представленный протип /модель электростимулятора, позволил успешно провести намеченный эксперимент, доказать справедливость выдвинутой гипотезы исследования, так как в результате исследования успешно собраны данные, которые позволили проверить гипотезу исследования. Проект реализован и обладает значительной прикладной ценностью, результаты могут быть внедрены в народное хозяйство страны, так например, в нашей школе с использованием данного прототипа проекта выращивают рассаду для озеленения пришкольного участка школы.

В заключение справедливо будет сказать, что двадцатое столетие по праву называют "веком электричества", "атомным веком", "веком химии", "веком биологии". Но также справедливое его название - "космический век". Космическое будущее человечества - залог его непрерывного развития на пути прогресса и процветания, о котором мечтали и которое создают те, кто работал и работает сегодня в области космонавтики и других отраслях народного хозяйства.

Список использованной литературы

1. Беркинблиг М.Б., Глаголева Е.Г. Электричество в живых организмах. - М.: Наука. Гл. ред - физ. - мат. лит., 1988. - 288 с. ("Квант"; вып.69).

2. Байерс Т. 20 конструкций с солнечными элементами: Пер. с англ.- М.: Мир, 1988 год.

3. Генкель П.А. Физиология растений: Учеб. пособие по факультатив. курсу для IX кл. - 3-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1985. - 175 с.

4. Гордеев A.M., Шешнев В.Б. Электричество в жизни растений. - М.: Наука, 1991.

5. "Космическая техника" / под ред. К. Гэтланда, М.: Мир, 2013 г.

6. Лебедев В. В. Космическая география // Наука и жизнь, 1998, № 8.

7. Лебедев В. В., Заболоцкий В. Р. Космос и экологически безопасное земледелие // Экология и жизнь, 1999, № 2.

8. Лебедев В. В. Материалы научных исследований бортинженера 1-й основной экспедиции орбитального комплекса "Союз-Т-5" - "Салют" - "Прогресс". - М.: Наука, 2001.

9. Скулачев В.П. Рассказы о биоэнергетике. - М.: Молодая гвардия, 1982.

10. Способ электростимуляции жизнедеятельности растений. ИЗОБРЕТЕНИЕ. Патент Российской Федерации RU2261588

11. Ходаков Ю.В., Эпштейн Д.А., Глориозов П.А. Неорганическая химия: Учеб. для 9 кл. сред. шк. - М.: Просвещение, 1988.

П Р И Л О Ж Е Н И Е

Приложение №1

Схема сборки прибора электростимулятора роста растений на основе фотоэлемента солнечной батареи

Солнечная батарея

Приложение №2

Результаты экспериментальных исследований использования фотоэлементов солнечной батареи в качестве стимулятора роста и развития растений Хлорофитум высокий (Chlorophytum elatum (Aiton) R. Br.)

Через 16 недель эксперимента

Количественный подсчёт данных по результатам проведенного эксперимента с Хлорофитум высокий

(Chlorophytum elatum (Aiton) R. Br.)

Результаты наблюдений:

Эксперимент продолжался приблизительно 3 месяца. Анализ визуальных данных (наземной части) двух растений (опытного и контрольногообразца Хлорофитум высокий(Chlorophytum elatum (Aiton) R. Br.) показал поразительные различия между растениями, что, несмотря на одинаковый возраст, идентичные условия произрастания в помещении и режим полива, исследуемые образцы существенно отличаются, друг от друга по размеру наземной части. У опытного образца, у которого в прикорневой части располагался стимулятор роста корневой системы заметнее наземная, зеленая часть (растение выше), на нём больше листьев по сравнению с контрольным образцом.

Приложение №3

Результаты экспериментальных исследований использования фотоэлементов солнечной батареи в качестве стимулятора прорастания семян пшеницы, гороха, фасоли

Характеристика экспериментальных семян растений

1. Фасоль овощная сахарная лопатка

Среднеранний (60-65 дней) сорт. Растение кустовое, компактное, высотой 30-40см. Бобы зеленые, плоские, слегка изогнутые, длиной 14-16см, шириной до 2см, с белыми зернами, без пергаментного слоя и волокон. Ценность сорта: устойчивость к вирусу мозаики, бактериозу, высокие вкусовые качества. Для кулинарной переработки, консервирования, замораживания используют недозрелые плоды в фазе молочно-восковой спелости.

2. Горох овощной ВЕГА

Лущильный. Среднеранний. Период от полных всходов до технической спелости горошка 48-73 дня, до созревания семян 73-90 дней. Стебель зеленый, обычной формы, высотой 65 см, с укороченными междоузлиями, облиственность средняя. До первого соцветия 12-13 междоузлий, общее число их на растении 13-16. Лист обычного типа, с 2-3 парами средних, яйцевидных, сизо-зеленых листочков. Цветки пазушные, белые, средние по величине, по 1-2 на цветоносе. Цветоносы средней длины. Бобы лущильные, прямые с заостренной верхушкой, длиной 7-9 см, шириной 1.3-1.5 см, темно-зеленые. На растении 6-11 бобов, в бобе 7-10 зерен. Семена мозговые, морщинистые, среднекрупные, зеленовато-желтые, рубчик светлый. Вкусовые качества зеленого горошка в свежем и консервированном виде хорошие. Товарная урожайность 3.9 т/га. Относительно устойчив к аскохитозу. Ценность сорта: устойчивость к полеганию, дружное созревание бобов. Допущен к использованию по Северо-Кавказскому и Нижневолжскому регионам в 1982 г. Рекомендуется для потребления в свежем виде и консервной промышленности. 9002340

3. ЯРОВАЯ МЯГКАЯ ПШЕНИЦА ФАВОРИТ

Сорт яровой мягкой пшеницы Фаворит создан в ГНУ Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Юго-Востока. Авторы: д.б.н. С.Н. Сибикеев, В.А. Крупнов, к.б.н. С.А.Воронина, к. с.-х. н. А.Е. Дружин, Т.Д. Голубева, Т.В. Калинцева. Правовые параметры: Сорт находится под патентной охраной. Патент № 3547 от 4.04.2007 г. Сорт занесен в реестр с 2007 года по Нижневолжскому региону, с 2009 года районирован по Уральскому, Центрально-Черноземному и Средневолжскому региону. Родословная сорта и генетические особенности: Сорт получен путем сочетания в одном генотипе хозяйственно-ценных признаков от твердой пшеницы (от сортов Краснокутка 10 и Гизик), полбы (Вернал) с положительными признаками саратовских сортов яровой мягкой пшеницы, включая сорта Л503 и Белянка: Л2033 / Белянка. Он имеет хромосомное замещение 6D/6Agi. Ботаническая разновидность. Разновидность лютесценс: колос белый, неопушенный, с остевидными отростками на верхушке колоса, зерно красное. Колос цилиндрический, средней плотности, с восковым налетом. Лист зеленый, со слабым восковым налетом, опушение среднее. Зерно удлиненно-яйцевидное с длинным хохолком, бороздка средняя. Масса 1000 семян колеблется от 31 до 37 г, натура зерна 799 г/л. Биологические особенности. В среднем за 3 года сорт в основном конкурсном испытании (ОКИ) в Экспериментальном хозяйстве Института превысил стандарт Саратовскую 58 на 7,2 ц зерна с 1 га, при урожае 38,6 ц/га. По данным ОКИ, главная отличительная особенность сорта - стабильно (ежегодно) достоверно более высокий урожай зерна по отношению к стандарту (на 4,1- 9,8 ц/га). Наибольший урожай зерна сорт дал в благоприятном 2003 году - 48,9 ц/га, что свидетельствует о высокой потенциальной продуктивности сорта, которая сочетается с высокой устойчивостью к листовой ржавчине - ни при естественных эпифитотиях ни при искусственном инфицировании не наблюдалось пустул патогена, при этом тип реакции 0-0; против 20 -50 % поражения, при типе реакции 3-4 у Саратовской 58 и Саратовской 29, он также проявляет высокую устойчивость к мучнистой росе и пыльной головне. Большая, в сравнении со стандартом, продуктивность этого сорта в условиях эпифитотий листовой ржавчины и мучнистой росы подтверждается результатами экологического испытания на опытном поле ГНУ НИИСХ Юго-Востока, где урожай зерна и прибавка к стандарту у Фаворита составили соответственно 27,9 ц/га и 9,8 ц/га. Сорт в условиях Саратова созревает в среднем за 96 дней, что на 2 дня позже Саратовской 58. Фаворит при одинаковой со стандартом высоте растений (в среднем 93 см) имеет большую устойчивость к полеганию, что обеспечивает ему лучшую механизированную уборку. Фаворит превосходит стандарт по натуре (на 22 г) при практически одинаковым выходе зерна. Сорт устойчив к предуборочному прорастанию, что проявилось во влажных условиях уборки. Фаворит имеет число падения в среднем - 313 сек. Устойчивость к полеганию 3,7 балла. По данным лаборатории технологии зерна, Фаворит имеет хорошие технологические свойства зерна. В среднем содержание клейковины по сорту составило 35,4%, сырого протеина - 15,7%, сила муки - 155 е.а., валориметрическое число - 59%, качество клейковины - 75 ед. ИДК-1, объем хлеба - 830 мл, пористость мякиша - 4,9 балла. Сочетание большей в сравнении со стандартами продуктивности с высоким содержанием сырой клейковины и протеина - еще одна отличительная особенность нового сорта.

Этапы эксперимента с прорастанием семян растений фасоли, гороха, пшеницы:

1. Закладка семян пшеницы, гороха, фасоли:

Технические условия:

T= +16…20,5 градусов

Освещенность = 275 ЛК

Технические условия:

T= +16…20,5 градусов

Освещенность = 275 ЛК

3. Проверка мощности солнечного элемента с помощью прибора вольтметра (мощность солнечной батареи=4-6 вольт)

Технические условия:

T= +16…20,5 градусов

Освещенность = 275 ЛК

. Подведение тока к экспериментальным образцам семян пшеницы, гороха, фасоли

Технические условия:

T= +16…20,5 градусов

Освещенность = 275 ЛК

6. Результаты эксперимента

Фото эксперимента с семенами фасоли

Фото эксперимента с семенами гороха

Технические условия:

T= +16…20,5 градусов

Освещенность = 275-300 ЛК

Лабдиск / мультимедийная

сенсорная лаборатория

(определение температуры воздуха и уровня освещенности в помещении)

Фото эксперимента с семенами пшеницы

Результаты наблюдений: Эксперимент продолжался приблизительно через неделю образцы опытные образцы семян пшеницы, фасоли, гороха проросли значительно быстрее контрольных образцов. Таким, образом, опыты также доказывают, что у семян, подвергшихся воздействию слабого электрического тока, ускоряется прорастание и увеличивается число побегов, в конечном счете - урожайность. В нашем эксперименте семена пшеницы, как контрольный образец, так и экспериментальный не проросли.

Приложение №4

Социологический опрос

Цель опроса - изучить уровень осведомленности учащихся школы МБОУ СОШ№2 с.п. «Село Хурба» по вопросу использования космических технологий в быту.

Просим Вас принять участие в опросе и ответить на вопросы предлагаемой анкеты. Мы гарантируем полную конфиденциальность Ваших ответов, которые впоследствии будут использованы только в совокупности с ответами других респондентов в нашем проекте.

АНКЕТА СОЦИОЛОГИЧЕСКОГО ОПРОСА:

Дата проведения опроса 15.09.2017г.

- Ваш пол (подчеркнуть)

Мужской Женский

- Ваш возраст (полных лет)__________ лет

- Место жительства________________________________________________

Количество опрошенных – 96 человек

Возрастная категория опрошенных в ходе

социологического опроса 15.09.17 г.

Вопрос №1

Используете ли Вы в жизни космические технологии?

Да 2) Нет 3) не уверен

Вопрос №2

Выбрать из перечня космические технологии и запишите известные вам:

1. Мембрана TEX, 2. Фильтр для воды, 3. Солнечная батарея,4. Молнии и липучки, 5. Сублимированные продукты питания, 6. Тефлон, 7. Термобелье

8. GPS – карты, 9. Цифровые камеры, 10. WI-FI

Вопрос № 3

Используете ли вы в быту солнечную батарею, если да, то приведите пример использования?

Да; 2) Нет; 3) затрудняюсь ответить 4)__________________________

Вопрос № 4

Предложите другие варианты использования солнечной батареи в быту:

Наиболее встречались ответы: для подзарядки сотового телефона, электроприборов.

Результаты социологического опроса:

Социологический опрос проводился 15.09.2017 года на базе МБОУ СОШ№2 с.п. «Село Хурба», в опросе приняло участие 96 учащихся школы (возраст 10-18 лет).

Почти все респонденты отметили, что космические технологии активно внедряются в нашу жизнь. Но в целом многие не знают, что обязаны космосу появлению многих предметов быта, которые мы сегодня используем в своей жизни.

Для 56 человек (58,3%) опрошенных космические технологии что-то далекое от повседневной жизни, 25 человек (26,04%) - знают, что активно используют космические технологии в быту, 4 человека (4,16%) считают, что космические технологии прочно вошли в нашу жизнь, а 11 людей (11,5%) считают, что вообще не пользуются космическими технологиями.

Полученные результаты подтверждают обозначенную проблему в нашем проекте.