Sinds wetenschappers ontdekten dat plasmabehandeling leidt tot snellere groei en hogere opbrengsten van sommige landbouwgewassen, natuurkundigen, chemici, en biologen hebben samengewerkt om de mechanismen achter dit fenomeen te achterhalen.

Tegenwoordig finetunen onderzoekers de toepassing van plasma in de landbouw om de vruchten te plukken van een robuuste oogst zonder ongewenste neveneffecten te veroorzaken. Te korte tijd een plasma aanbrengen, zei biochemicus Alexander Volkov, "en we krijgen het positieve effect niet. Als het te lang wordt behandeld, het kan het DNA wijzigen of beschadigen."

Volkov, een professor aan de Oakwood University in Huntsville, Alabama, bestudeert sinds de komst van het veld de kruising van planten en plasma. Op de Gaseous Electronics Conference van de American Physical Society deze week, hij beschreef bevindingen van recente experimenten waarin manieren van plasmatoediening werden vergeleken. Zaden behandelen door ze bloot te stellen aan een plasmabal - een glazen bol, vaak verkocht als speelgoed, dat filamenten van gloeiend gas genereert - verbeterde de bevochtigende eigenschappen van het zaadoppervlak. De hoogfrequente elektromagnetische velden en fotonen die door de bal worden gegenereerd, golfden effectief het zaadoppervlak en, als resultaat, de kieming versneld.

In het algemeen, hij zei, plasma geleverd door elke methode—of door jet, bal, of blad - leek de wateropname te versnellen, of imbibitie, en kieming door de oppervlakte-eigenschappen van het zaad te veranderen. In een gerelateerde postersessie, hij meldde dat het behandelen van bonenzaden met heliumplasmastralen ruwheid veroorzaakte, golf, en het openen van poriën op zaadhuiden. Volkov legde uit:"Water kan gemakkelijk door sporen dringen en de kieming versnellen."

Echter, plasma beïnvloedt niet elk soort zaad in gelijke mate. Onderzoekers van de Jazan-universiteit in het Koninkrijk Saoedi-Arabië beschreven recent werk dat de effecten van plasmabehandeling op druiven, acacia, tarwe, en sorghumzaden. In alle gevallen, het plasma leek het oppervlak van het zaad te "etsen", wat de imbibitie versterkte. Ze zagen een snellere kieming bij alle soorten, maar de effecten waren het meest uitgesproken in druivenpitten, gevolgd door acacia, gevolgd door tarwe en sorghum.

Katherina Stapelmann, een ingenieur aan de North Carolina State University die de sessie over plasmageneeskunde en landbouw voorzat, zei dat de studie suggereert hoe plasma de opbrengsten kan verhogen in landen die geen strenge winters hebben.

"Druivenplanten hebben een lage temperatuur nodig om hun kiemrust te doorbreken en terug te gaan naar hun lentecyclus, " zei Stapelmann. Directe behandeling met plasma kan die functie vervullen en druivenplanten in staat stellen te groeien.

Stapelmann voorspelt dat plasma het nuttigst zal zijn bij het verbeteren van ongebruikelijke of hoogwaardige gewassen, in plaats van gewassen zoals maïs die al zijn geoptimaliseerd door middel van genetische manipulatie. "Voor speciale gewassen en andere die moeilijk te telen zijn, dit kan de groei en opbrengst van de zaden echt verbeteren."

Andere onderzoekers van de Universiteit van Nagoya, in Japan, rapporteerde veelbelovende resultaten van een onderzoek waarin werd gekeken naar de effecten van het rechtstreeks behandelen van rijstplanten met plasma, in plaats van uitsluitend de zaden te behandelen. Een andere groep in Japan, van de Kyushu-universiteit, presenteerde gegevens van experimenten met radijs die suggereren dat zaadkleur en zaadleeftijd de reactie van een plant op plasma kunnen beïnvloeden.

Voor Volkov, dit onderzoek komt dicht bij huis. Tijdens de pandemie, hij heeft zijn tuin uitsluitend gevuld met planten die als droge zaden met plasma zijn behandeld. Hij werkt zich nu een weg door de oogst.

"We hebben een fantastische hoeveelheid komkommers, en tomaten, en alles."