Опанування квантового землеробства сприятиме суттєвим перевагам у вирощуванні сільгоспкультур

29 декабря, 2018

Коли ми чуємо словосполучення «квантові технології», нам здається, що це дуже складне, нереальне, дуже вже наукове. В голові з’являються картинки людей, що ходять по стінах, які подорожують у часі. Але насправді результати розвитку квантових технологій вже присутні у повсякденному житті. Кожен день ми користуємося смартфонами, надплоскими телевізорами та взагалі всією сучасною технікою. Це й атомні електростанції, і кремнієва електроніка, і сонячні панелі, і всілякі наукові й промислові прилади. За останні пару десятиліть в арсеналі вчених з’явилась безліч способів спостереження за мікросвітом і управління окремими квантовими об’єктами з небувалою точністю. А як можна застосовувати квантові технології у сільському господарстві й чим вони можуть стати корисними саме для Півдня України?

Квантове землеробство враховує цілісний погляд при діагностуванні проблеми з ґрунтом або рослинами. Воно охоплює погляд на мікробне життя в ґрунті, життя комах і загальний вигляд листя, швидкість, з якою мульча входить в ґрунт, плетіння міцелію в ґрунті та складність кореневих структур рослин. Всі живі істоти можна вважати електромагнітними біологічними об’єктами. Це означає, що вони мають біологічну фізіологію з потоком електромагнітної енергії. Рослини не є винятком. Що стосується біологічної частини – вона очевидна, а ось електромагнітна частина не так очевидна. Саме це враховують квантові технології. Потік енергії безпосередньо пов’язаний зі здоров’ям і біологією ґрунту, але, що більш важливо, з парамагнітним потоком енергії в ґрунті. З цієї причини традиційне сільське господарство, гідропоніка і навіть аквапоніка не вирощують енергетично збалансовані культури. Парамагнетика може бути порушена багатьма способами, включаючи, наприклад, оранку (перетягування  залізних знарядь через ґрунт), що призводить до позитивного заряду частинок ґрунту. У результаті руйнується полярна вимога північ-південь, у свою чергу блокуючи енергію.  Обробіток ґрунту, з точки зору квантової фізики, руйнує здатність переносити енергію, не кажучи вже про ущільнення ґрунту або зменшення його пористості, які мають свої шкідливі наслідки. Використання водорозчинних добрив також створює неорганізовану енергію. Говорячи простими словами, квантові технології за прогнозуваннями вчених, зможуть позбавити фермерів від необхідності використовувати добрива, максимально збільшувати врожайність культур витрачаючи при цьому найменшу кількість ресурсів. При цьому зберігати цілісність та продуктивність ґрунту, як живого організму, не порушуючи його структуру та родючість. В результаті з’явиться можливість отримувати якісні харчові продукти незалежно від умови вирощування.

Американський підприємець  Чак Халлберг і вчений в області плазми Джордж Паскаль запустили проект Applied Quantum Energies (AQE) з метою поліпшення здоров’я насіння і загального стану рослин. Дослідники виявили, що їх плазмова технологія може бути використана для того, щоб допомогти фермерам підвищити врожайність і водночас зменшити негативний вплив добрив та хімічних препаратів на навколишнє середовище. Плазмою було оброблено понад 20 видів сільськогосподарських культур. В описі вчених, їх плазма є подібною до наелектризованого повітря або іонізованого газу. Коли насіння обробляють за цією технологією, його поміщають в камеру приблизно на одну хвилину. Ця камера створює середовище газів, яка робить насіння більш гідрофільним, тому вони здатні поглинати більше води. Це також дезінфікує зовнішні шари насіння, що призводить до більш здорового і більш міцного рослинного матеріалу. У AQE спостерігалося поліпшення загальної продуктивності насіння порівнюючи з необробленим, в тому числі збільшення схожості насіння на 10%, збільшення схожості насіння на 20% і ріст плодів на 50%. На даний час обладнання дозволяє обробляти невеликі обсяги насіння (понад 20 видів сільськогосподарських культур). Зараз дослідники працюють над створенням обладнання, яке може обробляти насіння у великих обсягах. Фермери не єдині, хто отримає вигоду від цієї технології. Таке обладнання можна застосовувати для санітарної обробки харчових продуктів і овочів, стерилізації обладнання.

Квантові точки

Ще однією унікальною технологією є технологія квантових точок. Квантові точки – це мікроскопічні молекули, які випромінюють видимі довжини хвиль світла, знаходяться в діапазоні від 2 до 10 нанометрів. Всім фермерам, які займаються вирощуванням продукції в штучних умовах, відомо, що найбільші витрати йдуть на освітлення. До того ж, деякі довжини хвиль (кольорів) видимого світла значно корисніше для рослин, ніж інші. У результаті досліджень з’ясовано, що найбільш корисним кольором для рослини є пурпуровий. Такій колір дозволяє вирощувати продукцію швидше і у меншому просторі. Якщо змішати з таким світлом квантові точки, тоді рослина починає швидше зростати. Довжина хвиль залежить й від віку рослини. Таку технологію квантового світла розробила компанія Nanoco. Її фахівці стверджують, що в деяких випадках рослини можуть рости у два рази швидше, ніж при використанні стандартних світлодіодних ліхтарів. Наприклад, для Півдня України така технологія може стати дуже корисною. Несприятливі кліматичні умови, дефіцит вологи – все це можуть вирішити квантові точки. Така технологія дозволить фермерам маленьких господарств вирощувати набагато більше продукції на невеличких площах незалежно від природно-кліматичних умов. Прикладом використання цієї технології є одна з найменших країн у світі – Нідерланди. За обсягами експорту харчових продуктів ця країна на другому місці після США. Завдяки сучасним теплицям, що використовують пурпурові світлодіодні ліхтарі, нідерландські фермери можуть вирощувати більше їжі, швидше і в меншому просторі.

Не залишив без уваги такі технології й брат Ілона Маска, Кимбал Маск. Його проект «Квадратні корені», який навчає молодих фермерів вирощувати зелень для продажу, використовуючи тільки світлодіоди і поліпшену воду в транспортних контейнерах Брукліна, дає приблизно стільки ж продукції на 1 контейнер, скільки два акри ґрунту. Маск хоче запустити подібну програму в кожному великому американському місті. Цікаво, що квантові точки, люмінісцируючі у видимій області від фіолетового до червоного, виробляються в кілограмових масштабах на PlasmaChem GmbH (Німеччина).

Кимбал Маск

Вчені в Китаї створили наночастинки з пилку ріпаку, які підвищують урожайність салату майже на 50 відсотків. Дослідження було опубліковане в журналі ACS Omega. Вчені з Китаю описують метод отримання недорогого біосумісного добрива з вуглецевими квантовими точками, отриманими з пилку ріпаку. Команда дослідників з Університету Гуанчжоу в Китаї синтезували вуглецеві точки, розбиваючи їх і нагріваючи пилок ріпаку. Процес з високим виходом був відносно недорогим, вартість 3 центи за грам. Потім дослідники перевірили матеріал, як добриво для вирощування салату. Вони виявили, що при концентрації 30 міліграмів на літр поживного розчину вуглецеві точки збільшували рослинну біомасу майже на 50 відсотків у порівнянні з рослинами, які не отримували вуглецеві точки. Крім того, оскільки вуглецеві точки є флуоресцентними, дослідники могли відстежувати матеріали в ультрафіолетовому світлі, і вони виявили, що точки накопичуються в основному в листі. Подальший аналіз показав, що склад вітаміну С, розчинних цукрів і білків в салаті не був змінений. Отже, це дослідження підкреслює недорогий і безпечний метод збільшення врожайності.

У світлі останніх відкриттів нанотехнологій очікується позитивний вплив наномагнію на збільшення продуктивності у рослин. Вивчена біологічна роль нанокремнію в живих організмах і біологічна активність його органічних і неорганічних сполук. Застосування нанокремнієорганічних біостимуляторів в рослинництві дозволяє підвищити холодостійкість, витривалість до спеки та посухи, допомагає без величезних втрат вийти зі стресових погодних ситуацій. Підсилюються захисні функції рослини до хвороб і шкідників. Нанотехнології застосовуються при післязбиральної обробки соняшнику, тютюну і картоплі, зберіганні яблук в регульованих середовищах, озонування повітря.

Південь України не є «легким» регіоном за умовами вирощування сільськогосподарських культур. Проблем багато, але з огляду на неймовірний потенціал квантових технологій, потрібно сказати, що ті, хто опанує ці технологій в майбутньому, будуть мати суттєву перевагу перед тими, хто не опанує. Стосується це в більшій мірі саме сільського господарства.

Текст: Євгенія Ткачова