植物與電的不解之緣

畢麗特

大家的辦公桌上幾乎都有這兩件東西：小盆栽和電腦。盆栽據說有減少輻射的作用，但是就算沒有，看著綠油油的植物，心情也會變得美好。但是電腦旁邊纏成一團的電線就很讓人心煩了，人們不禁遐想，要是盆栽植物有充電的功能就好了。

不過人們聽說過水培植物、霧培植物，但有沒有聽說過電培植物呢？你別說，憑借著植物和電力的“秘密關系”，這些事還真有人在做呢。

植物身上也有電

在印度的森林里，有一種“電樹”。當人們不小心碰到它的枝條時，就有觸電的感覺，甚至會渾身發(fā)麻。這種樹體內有硅元素，其原理與我們制造的硅太陽能電池類似，能將光能轉換成電能。人們曾測量過電樹的電壓，發(fā)現(xiàn)它在一天的不同時間產生的電壓會有變化。中午陽光強，它的電壓就高；傍晚太陽快要落山，它的電壓也跟著降低；到了晚上，它就完全不放電了。

這種現(xiàn)象叫生物電現(xiàn)象，生物電現(xiàn)象是指生物的器官、組織和細胞在生命活動過程中產生電壓和電壓發(fā)生變化的現(xiàn)象。不止植物，人類、動物甚至細菌都有這種現(xiàn)象，比如我們體檢時常做的心電圖、腦電圖、肌電圖等，都是在檢測我們體內的生物電。當然，我們的生物電遠沒有電樹的電壓變化那么大。

關于植物產電的原因，科學家也有不同的猜想。首先可能是因為植物的根細胞吸收大量的礦物質元素，當這些元素的離子（或者帶正電或者帶負電）分布不平衡時，就會引起植物帶電。其次，當植物在進行光合作用，把光能轉換成化學能時，光能把氫氧分解為帶正負電荷的離子，當離子交換運動時就會產生電流。還有一種猜想是，大氣帶正電，大地帶負電，植物與大地相連，于是，植物便成了特殊的天線，從空氣中收集到無數的帶電粒子，最終自身也“通電”了。

既然植物是帶電的，如果給它通電，兩種電流的“碰撞”會產生什么現(xiàn)象呢？美國攝影師羅伯特·布爾特曼花費了十年時間拍攝了一組植物通電后的美麗的照片，他將植物放置在通了8萬伏特電壓的金屬板上，然后進行拍攝。

他用到的植物并不特別，有玫瑰、牽?；?。當植物通上電流后，植物周圍的空氣分子會發(fā)生電離（在強電場作用下，分子失去電子變成離子的現(xiàn)象），在完全黑暗的條件下拍攝的照片上，可以看到這些電離氣體像藍色的煙霧，環(huán)繞著葉子、花瓣和莖稈。每一張照片都是藝術品，最終被收藏家以上萬元的價格購買。

植物電池的誕生

能不能將植物身上的電提取出來利用呢？植物電池的想法其實由來已久，1981年，就有一位英國的鐘表匠做了一個簡單的實驗：他在檸檬上插入兩個電極，然后將電極與小型鐘表發(fā)電機的電路連接在一起，結果鐘表就像連接上電源一樣，開始正常走動了，這就是植物電池的最初雛形了。當然，檸檬電池的電能非常微弱，還需要更多的研究才能應用到實際生活中。

科學家們首先著手于尋找更適合用來發(fā)電的植物，他們認為，對生長環(huán)境要求不高且生長迅速的蕨類植物、藻類植物以及苔蘚植物更適合用來發(fā)電，因為它們長得多且快，作為電源成本更低、效率更高。

荷蘭名校瓦赫寧根大學曾經出資為植物發(fā)電項目的學生組建了一個叫Plant-e的小型創(chuàng)業(yè)公司，目前已經開發(fā)出了幾件小產品，基本上都是運用苔蘚和蕨類植物發(fā)電的，有可用于家居照明的發(fā)電創(chuàng)意小盆栽、鋪設在屋頂的可發(fā)電綠植模塊和安裝在濕地、農田等大型綠地中的管式植物發(fā)電系統(tǒng)，把這些電能匯集起來，甚至可供應路燈照明。

日本科學家將從菠菜葉內提取的葉綠素與卵磷脂涂在透明的氧化錫結晶片上，作為電池的正極，當它被太陽光照射時，就會產生電流。這個電池能把太陽能的30%轉換成電能，而現(xiàn)有的多數太陽能電池的轉換率僅為10%～20%。遺憾的是這款電池不能持久發(fā)電，因為葉綠素與卵磷脂離開植物后，很容易分解，這樣就失去了吸收太陽能的作用。

英國劍橋大學的研究人員改進了日本人的技術，他們直接在植物盆栽中安裝電極，來收集植物在進行光合作用時產生的電量。實驗結果表明，一盆直徑1米的蕨類植物在陽光燦爛的日子一天可以產生將近1度電。

科學家們都對植物發(fā)電充滿著信心，因為這樣更加環(huán)保節(jié)能，是真正的可持續(xù)發(fā)展。

2016年，一款植物充電器已經正式上市了，研究者引進了細菌來“幫助”植物轉化電能。

這款名叫Bioo Lite的充電器看起來跟一盆普通盆栽一模一樣，它也確實是一盆活生生的植物。當Bioo Lite 頂部的植物在生長過程中進行光合作用時，它會排出一些有機物，這些物質通過泥土傳送到盆栽底部的生物電池里，電池內的厭氧細菌利用這些物質進行呼吸作用并產生電力，這些電力會儲存在電池內。我們要充電時只要找到插口，連接手機即可。

廠商的實驗數據顯示，Bioo Lite每日所產生的電量足夠為三部智能手機充電，且它的使用壽命長達5年。Bioo Lite不像我們現(xiàn)在用的移動電源，放完電后要充電，我們只要像平時養(yǎng)花一樣，將花盆放在陽光下，定時澆水和施肥，讓植物蓬勃生長就好了。

電培植物更高產

俗話說，有借有還，再借不難。我們想制造植物電池，從植物身上“借走”電能，能不能也“還給”它們一些電能呢？也許我們給予植物一些電能，它們會給我們更多回報呢。

于是科學家嘗試給植物通電。利用給植物通電的辦法，不僅能檢測植物的疾病，還能給它們“治療”疾病。美國人就采用了電技術診斷農作物病蟲害。研究員把針管狀電極插入植物，可以檢測到不同大小的電流，根據電流的變化情況，可以診斷出病蟲害的類型、病變部位和感染程度。當電流通過導線時，導線周圍會輻射能量，還會在空氣中產生自由基（可以殺菌的化學活性基團），輻射和自由基都能殺死空氣中的細菌。國外實驗表明，用直流電場處理過的小麥種子，黑穗病的發(fā)病率幾乎為零，產量可增加10%。

植物在電場中可以長得更好，這個發(fā)現(xiàn)源于偶然。1902年，芬蘭物理學家萊姆斯特倫前往北極地區(qū)考察，發(fā)現(xiàn)北極光覆蓋地區(qū)的一些樹木比南邊氣候溫和地區(qū)的樹木生長得更快，當時他就想到了這是極光產生的自然電場的作用。后來，英國物理學家奧利弗·洛奇——無線電技術的主要發(fā)明者了解到了這個理論，他種了8公頃小麥并讓它們全部被電場覆蓋，最后發(fā)現(xiàn)小麥產量增加了24%～39%。

這個發(fā)現(xiàn)引起了各國科學家的興趣，美英的農學家都紛紛進行了實驗。20世紀80年代，中國農學家們開始試驗電培作物，內蒙古農業(yè)大學的研究員劉濱疆是研究者之一。劉濱疆首創(chuàng)了“空間電場”方法，就是在空間構造一個電壓逐漸遞增的電場。在溫室大棚的不同高度架設電線，每增高1米，電壓就增加100伏，給作物提供了一個高度不同電壓不同的電場。當電流通過電線時，會在周圍空氣激發(fā)電場。實驗結果讓人欣喜，萵苣和黃瓜增產了40%，土豆、蘿卜和茴香也增產很多。

在電力作用下，作物為什么更高產？科學家們對此作了一些猜想。我們已經發(fā)現(xiàn)，在雷雨閃電的天氣中，空氣中的氧和氮會合成二氧化氮，二氧化氮遇水溶解成硝酸，硝酸在土壤里形成的硝酸鹽就是植物喜愛的氮肥，那在電場作用下土壤里氮肥的含量會不會也增加了？

還有一個想法是，在電的作用下，植物體內會產生更多的高能離子和化學性能非?；顫姷墓δ芑鶊F，加速了植物體內的生化反應，比如光合作用和信號傳遞等，這將使植物生長得更好。

無論如何，植物電培具有巨大的潛力，因為比起施加農藥和化肥，電培更加經濟和環(huán)保。北京最大的蔬菜生產商之一的榆垡京南蔬菜產銷公司自2014年以來就一直在使用電培技術，僅在兩年內，電培蔬菜就使該公司收入增長了近120萬元。

植物體內有電，它可以放電也可以“吸電”，植物與電真是有千絲萬縷的聯(lián)系，好好運用這些聯(lián)系，能使人類生活更美好。

（摘自《大科技》）