The biophysics of plant growth in a reversed electrostatic field: A comparison with conventional electrostatic and electrokinetic field growth responses

Abstract

The growth of corn and bean plants in a reversed electrostatic field (soil positive) was investigated with reference to previous data for growth in a conventional electrostatic field (soil negative) and an electrokinetic (a.c.) field. Plant and leaf tip damage was observed for high potential gradients in the reversed field. Spectroscopic analyses of the damaged plant sections revealed micro-chemical activity essentially identical to that observed for conventional electrostatic and electrokinetic field growth.While the plant and leaf polarities for all three modes of electrification were found to be essentially consistent,the severity of leaf damage for identical field conditions was less for plants grown in the reversed electrostatic field as compared with conventional field growth. Leakage currents were also higher in the reversed field environments.It appears that plant growth responses are influenced, to a large extent, by the magnitude of active current flow. A summarization of all existing data indicated that plant growth in an electric field, regardless of mode (static or dynamic) is generally retarded at leakage currents in excess of 10⁻⁵ amp, and may be stimulated for currents of 10⁻⁸ amp. Current levels of 10⁻¹⁶ amp and lower appeared to have no measurable effect on plant physiology.

Zusammenfassung

Das Wachstum von Mais- und Bohnenpflanzen im umgekehrten elektrostatischen Feld wurde mit Bezug auf frühere Ergebnisse über das Wachstum in einem konventionellen elektrostatischen Feld (Boden neg.)und einem elektrokinetischen(~) Feld untersucht. Pflanzen- und Blattspitzenschäden wurden bei hohen Potentialgradienten im umgekehrten Feld beobachtet. Spektroskopische Analysen der geschädigten Pflanzenabschnitte ergaben gleiche mikrochemische Aktivität wie beim Wachstum im konventionellen elektrostatischen und elektrokinetischen Feld.Während die Pflanzen-und Blattpolaritäten für alle 3 Arten der Elektrifizierung gleich beständig gefunden wurden, war das Ausmass des Blattschadens bei identischen Feldbedingungen geringer bei Pflanzen, die im umgekehrten elektrostatischen Feld wuchsen, bezogen auf das Wachstum bei konventionellen Feldbedingungen.Verlustströme waren grösser im umgekehrten Feld. Es scheint, dass Pflanzenwachstumsreaktionen in starkem Masse von der Grösse des aktiven Stromflusses beeinflusst werden. Eine Zusammenfassung aller Ergebnisse zeigt, dass Pflanzenwachstum im elektrischen Feld unabhängig von der Art (statisch oder dynamisch) im allgemeinen verzögert wird bei Verlustströmen über 10⁻⁵ amp und angeregt werden kann durch Ströme von 10⁻⁸ amp. Stromstärken von 10⁻¹⁶ amp und weniger scheinen keinen messbaren Effekt auf das Pflanzenwachstum zu haben.

Resume

On a examiné les conditions de croissance de plants de pois et de maïs dans un champ électrostatique renversé (sol positif)en les comparant à des valeurs antérieures, acquises dans un champ électrostatique conventionnel (sol négatif) et un champ électro-cinétique (alternatif). On a constaté des dégâts aux plantes et à la pointe des feuilles dans le cas de gradients potentiels élevés par champ renversé. L'analyse spectroscopique des parties endommagées a révélé une activité micro-chimique identique dans son ensemble à celle observée dans le cas de champs électrostatiques conventionnels ou électro-cinétiques. Alors que la polarité des plantes et des feuilles restait constante dans les trois cas, le degré de dommage aux feuilles était, pour des conditions de champ identiques,plus faible chez les plantes soumises à un champ renversé que pour celles qui poussaient dans un champ électrostatique conventionnel. Les fuites de charge furent par contre plus importantes dans un champ renversé. Il semble que les réactions de croissance des plantes sont influencées dans une large mesure par l'intensité du "courant actif".Une récapitulation de tous les résultats obtenus montre que la croissance des plantes dans un champ électrique, quel qu'en soit le genre (statique ou dynamique) est généralement ralentie par des fuites de charge de plus de 10⁻⁵ amp et stimulée par des courants de 10⁻⁸ amp. Des courants de 10⁻¹⁶ amp et moins ne semblent pas avoir de conséquences mesurables sur la croissance des plantes.