植物与电有什么"不解"之缘?

大家的办公桌上几乎都有这两件东西：小盆栽和电脑。盆栽据说有减少辐射的作用，但是就算没有，看着绿油油的植物，心情也会变得美好。但是电脑旁边缠成一团的电线就很让人心烦了，人们不禁遐想，要是盆栽植物有充电的功能就好了。

不过人们听说过水培植物、雾培植物，但有没有听说过电培植物呢？你别说，凭借着植物和电力的“秘密关系”，这些事还都有人在做呢。

植物身上也有电

在印度的森林里，有一种“电树”。当人们不小心碰到它的枝条时，就有触电的感觉，甚至会浑身发麻。这种树体内有硅元素，其原理与我们制造的硅太阳能电池类似，能将光能转换成电能。人们曾测量过电树的电压，发现它在一天的不同时间产生的电压会有变化。中午阳光强，它的电压就高；傍晚太阳快要落山，它的电压也跟着降低；到了晚上，它就完全不放电了。

这种现象叫生物电现象，生物电现象是指生物的器官、组织和细胞在生命活动过程中产生电压和电压发生变化的现象。不止植物，人类、动物甚至细菌都有这种现象，比如我们体检时常做的心电图、脑电图、肌电图等，都是在检测我们体内的生物电。当然，我们的生物电远没有电树的电压变化那么大。

关于植物产电的原因，科学家也有不同的猜想。首先可能是因为植物的根细胞吸收大量的矿物质元素，当这些元素的离子（或者带正电或者带负电）分布不平衡时，就会引起植物带电。其二，当植物在进行光合作用，把光能转换成化学能时，光能把氢氧分解为带正负电荷的离子，当离子交换运动时就会产生电流。还有一种猜想是，大气带正电，大地带负电，植物与大地相连，于是，植物便成了特殊的天线，从空气中收集到无数的带电粒子，最终自身也“通电”了。

^{●布尔特 曼拍摄的植物通电照片}

既然植物是带电的，如果给它通电，两种电流的“碰撞”会产生什么现象呢？美国摄影师罗伯特·布尔特曼花费了十年时间拍摄了一组美丽的植物通电后的照片，他将植物放置在通了8万伏特电压的金属板上，然后进行拍摄。

他用到的植物并不特别，有玫瑰、牵牛花和大麻。当植物通上电流后，植物周围的空气分子会发生电离（在强电场作用下，分子失去电子变成离子的现象），在完全黑暗的条件下拍摄的照片上，可以看到这些电离气体像蓝色的烟雾，环绕着叶子、花瓣和茎杆。每一张照片都是美轮美奂的艺术品，最终被收藏家以上万元的价格购买。

植物电池的诞生

能不能将植物身上的电提取出来利用呢？植物电池的想法其实由来已久，1981年，就有一位英国的钟表匠做了一个简单的实验：他在柠檬上插入两个电极，然后将电极与小型钟表发电机的电路连接在一起，结果钟表就像连接上电源一样，开始正常走动了，这就是植物电池的最初雏形了。当然，柠檬电池的电能非常微弱，还需要更多的研究才能应用到实际生活中。

科学家们首先着手于寻找更适合用来发电的植物，他们认为，对生长环境要求不高且生长迅速的蕨类植物、藻类植物以及苔藓植物更适合用来发电，因为它们长得多且快，作为电源成本更低，效率更高。

荷兰名校瓦赫宁根大学曾经出资为植物发电项目的学生组建了一个叫Plant-e的小型创业公司，目前已经开发出了几件小产品，基本上都是运用苔藓和蕨类植物发电的，有可用于家具照明的发电创意小盆栽、铺设在屋顶的可发电绿植模块和安装在湿地、农田等大型绿地中的管式植物发电系统，把这些电能汇集起来，甚至可供应路灯照明。

日本科学家将从菠菜叶内提取的叶绿素与卵磷脂涂在透明的氧化锡结晶片上，作为电池的正极，当它被太阳光照射时，就会产生电流。这个电池能把太阳能的30%转换成电能，而现有的多数太阳能电池的转换率仅为10%～20%。遗憾的是这款电池不能持久发电，因为叶绿素与卵磷脂离开植物后，很容易分解，这样就失去了吸收太阳能的作用。

英国剑桥大学的研究人员改进了日本人的技术，他们直接在植物盆栽中安装电极，来收集植物在进行光合作用时产生的电量。实验结果表明，一盆直径1米的蕨类植物在阳光灿烂的日子一天可以产生将近1度电。

科学家们都对植物发电充满着信心，因为这样更加环保节能，是真正的可持续发展。

2016年，一款植物充电器已经正式上市了，研究者引进了细菌来“帮助”植物转化电能。

^{●Bioo Lite植物 充电器}

这款名叫Bioo Lite的充电器看起来跟一盆普通盆栽一模一样，它也确实是一盆活生生的植物。当 Bioo Lite 顶部的植物在生长过程中进行光合作用时，它会排出一些有机物，这些物质通过泥土传送到盆栽底部的生物电池里，电池内的厌氧细菌利用这些物质进行呼吸作用并产生电力，这些电力会储存在电池内。我们要充电时只要找到插口，连接手机即可。

厂商的实验数据显示，Bioo Lite每日所产生的电量足够为三台智能手机充电，且它的使用寿命长达5年。Bioo Lite不像我们现在用的移动电源，放完电后要充电，我们只要像平时养花一样，将花盆放在阳光下，定时浇水和施肥，让植物蓬勃生长就好了。

电培植物更高产

俗话说，有借有还，再借不难。我们想制造植物电池，从植物身上“借走”电能，能不能也“还给”它们一些电能呢？也许我们给予植物一些电能，它们会给我们更多回报呢。

于是科学家尝试给植物通电。利用给植物通电的办法，不仅能检测植物的疾病，还能给它们“治疗”疾病。美国人就采用了电技术诊断农作物病虫害。研究员把针管状电极插入植物体，可以检测到不同大小的电流，根据电流的变化情况，可以诊断出病虫害的类型、病变部位和感染程度。当电流通过导线时，导线周围会辐射能量，还会在空气中产生自由基（可以杀菌的化学活性基团），辐射和自由基都能杀死空气中的细菌。国外实验表明，用直流电场处理过的小麦种子，黑穗病的发病率几乎为零，产量可增加10%。

植物在电场中可以长得更好，这个发现源于偶然。1902年，芬兰物理学家莱姆斯特伦前往北极地区考察，发现北极光覆盖地区的一些树木比南边气候温和地区的树木生长得更快，当时他就想到了这是极光产生的自然电场的作用。后来，英国物理学家奥利弗·洛奇——无线电技术的主要发明者了解到了这个理论，他种了8公顷小麦并让它们全部被电场覆盖，最后发现小麦产量增加了24%~39%。

这个发现引起了各国科学家的兴趣，美英的农学家都纷纷进行了实验。20世纪80年代，中国农学家们开始试验电培作物，内蒙古农业大学的研究员刘滨疆是研究者之一。刘滨疆首创了“空间电场”方法，就是在空间构造一个电压逐渐递增的电场。在温室大棚的不同高度架设电线，每增高1米，电压就增加100伏，给作物提供了一个高度不同电压不同的电场。当电流通过电线时，会在周围空气激发电场。实验结果让人欣喜，莴苣和黄瓜增产了40%，土豆、萝卜和茴香也增产很多。

在电力作用下，作物为什么更高产？科学家们对此做了一些猜想。我们已经发现，在雷雨闪电的天气中，空气中的氧和氮会合成二氧化氮，二氧化氮遇水溶解成硝酸，硝酸在土壤里形成的硝酸盐就是植物喜爱的氮肥，那在电场作用下土壤里氮肥的含量会不会也增加了？

还有一个想法是，在电的作用下，植物体内会产生更多的高能离子和化学性能非常活泼的功能基团，加速了植物体内的生化反应，比如光合作用和信号传递等，这将使植物生长得更好。

无论如何，植物电培具有巨大的潜力，因为比起施加农药和化肥，电培更加经济和环保。北京最大的蔬菜生产商之一的榆垡京南蔬菜产销公司自2014年以来就一直在使用电培技术，仅在两年内，电培蔬菜就使该公司收入增长了近120万元。

植物体内有电，它可以放电也可以“吸电”，植物与电真是有千丝万缕的联系，好好运用这些联系，能使人类生活更美好。