Ända sedan forskare upptäckte att plasmabehandling leder till snabbare tillväxt och högre skörd av vissa jordbruksgrödor, fysiker, apotek, och biologer har arbetat tillsammans för att reta ut mekanismerna som driver detta fenomen.

Idag finjusterar forskare tillämpningen av plasma på jordbruket för att dra nytta av en robust skörd utan att utlösa oönskade biverkningar. Applicera en plasma för kort tid, sa biokemisten Alexander Volkov, "och vi får inte den positiva effekten. Om det behandlas för länge, det kan modifiera eller skada DNA:t. "

Volkov, professor vid Oakwood University i Huntsville, Alabama, har studerat skärningspunkten mellan växter och plasma sedan fältets tillkomst. Vid American Physical Society's Gaseous Electronics Conference i veckan, han beskrev fynd från de senaste experimenten med jämförelse av plasmatillförsel. Behandla frön genom att utsätta dem för en plasmakula - en glaskula, säljs ofta som en leksak, som genererar glödtrådar - förbättrar vätningsegenskaperna hos utsädesytan. De högfrekventa elektromagnetiska fälten och fotonerna som genereras av bollen korrugerade effektivt fröytan och, som ett resultat, påskyndade groning.

I allmänhet, han sa, plasma som levereras med vilken metod som helst - vare sig med jet, boll, eller ark - tycktes påskynda vattenupptagningen, eller imbibition, och groning genom att ändra utsädes ytaegenskaper. I en relaterad affischsession, han rapporterade att behandling av bönfrön med heliumplasmastrålar orsakade grovhet, korrugering, och öppning av porer på fröskikt. Volkov förklarade:"Vatten kan enkelt tränga in genom sporer och påskynda groning."

Dock, plasma påverkar inte alla typer av utsäde lika. Forskare från Jazan University i kungariket Saudiarabien beskrev det senaste arbetet med att mäta effekterna av plasmabehandling på druvor, akacia, vete, och sorghumfrön. I samtliga fall, plasma tycktes "etsa" utsädets yta, vilket ökade imbibitionen. De observerade snabbare spiring hos alla arter, men effekterna var mest uttalade i vindruvskärnor, följt av akacia, följt av vete och sorghum.

Katherina Stapelmann, en ingenjör vid North Carolina State University som ledde sessionen om plasmamedicin och jordbruk, sade studien föreslår sätt plasma kan öka avkastningen i länder som inte har hårda vintrar.

"Druvplantor behöver dålig temperatur för att bryta viloläget och gå tillbaka till vårcyklerna, "sade Stapelmann. Direkt behandling med plasma kan tjäna den funktionen och göra det möjligt för växter att växa.

Stapelmann förutspår att plasma kommer att vara mest användbart för att förbättra ovanliga eller värdefulla grödor, snarare än grödor som majs som redan har optimerats genom genteknik. "För specialgrödor och andra som är svåra att odla, Detta kan verkligen förbättra tillväxten och utbytet av fröna. "

Andra forskare vid Nagoya University, i Japan, rapporterade lovande resultat från en studie som tittade på effekterna av att behandla risväxter med plasma direkt, istället för att enbart behandla fröna. En annan grupp i Japan, från Kyushu University, presenterade data från experiment med rädisor som tyder på att fröfärg och fröålder kan påverka plantans svar på plasma.

För Volkov, denna forskning träffar nära hemmet. Under pandemin, han har fyllt sin trädgård uteslutande med växter behandlade med plasma som torra frön. Han jobbar sig nu igenom skörden.

"Vi har en fantastisk mängd gurkor, och tomater, och allting."