Красноярский край, Россия
Россия
Цель исследования – анализ влияния электромагнитного поля низкой частоты линии электропередачи с электрическим напряжением 500 кВ на ростовые показатели проростков. Объектом исследования служила мягкая яровая пшеница сорта Красноярская 12. Полевые эксперименты проведены в районе пос. Дрокино Емельяновского района Красноярского края в течение июля-августа 2019 г. Повторность в каждом варианте 4-кратная. Опыты повторены 3 раза. Статистическую обработку полученных данных проводили общепринятыми методами с помощью стандартных компьютерных программ Microsoft Excel. Достоверность результатов оценивали, используя t-критерий Стьюдента при р ≤ 0,05. Семена пшеницы сорта Красноярская 12 раскладывали по 50 шт. в чашки Петри, в которые добавляли 10 мл воды. В полевых экспериментах замоченные семена размещали непосредственно под линией ЛЭП-500 (опыт) и на расстоянии около 100 м от нее (контроль). В возрасте 7 сут подсчитывали долю проросших семян, измеряли длину 1-го листа, свежую массу надземной части и корней. Вычисляли распределение проростков по длине 1-го листа в каждом варианте опыта. Согласно выполненным измерениям, величина магнитной индукции под ЛЭП-500 составляла около 50 мГс и снижалась почти до нуля на расстоянии от нее более 70 м. Влияние электромагнитного поля, имеющего такое значение магнитной индукции, на всхожесть семян, величину надземной части биомассы и корней, длину 1-го листа проростков статистически доказано не было. При этом под действием электромагнитного поля наблюдалась тенденция к снижению доли проростков, имеющих размеры выше средних, и повышение доли проростков, имеющих длину ниже средней. Предполагается, что на ранних этапах развития пшеницы низкочастотное электромагнитное поле, создаваемое ЛЭП-500, не является для растений существенным негативным фактором.
ЛЭП-500, электромагнитное поле, проростки пшеницы, всхожесть, масса побегов и корней, длина 1-го листа проростков.
Введение. Сегодня в окружающей среде существует множество искусственных источников электромагнитных полей, как высокочастотных, так и низкочастотных. Последние главным образом связаны с электроэнергетическими системами (линиями электропередачи и силовым оборудованием), которые в основном работают на частоте 50–60 Гц. Воздействие этого физического фактора на растения в общих чертах известно [1]. С одной стороны, электромагнитное загрязнение среды способно вызывать негативные изменения физиолого-биохимичес-ких и генетических характеристик растений [2, 3], повышать величину асимметрии листьев [4, 5], отрицательно воздействовать на урожайность зерновых культур [6]. С другой стороны, установлено, что применение переменного электромагнитного поля промышленной частоты может улучшить физиологические показатели растений [7].
Обычно высоковольтные линии электропередачи размещаются в условиях природных ландшафтов, в том числе они проходят по сельскохозяйственным полям. В настоящее время лишь единичные работы посвящены влиянию электромагнитного поля промышленной частоты на зерновые культуры в реальных полевых условиях [8].
Известно, что при воздействии электромагнитного поля на растения наблюдается весьма орщутимое влияние процессы их начального роста [9].
Цель исследования: анализ влияния электромагнитного поля низкой частоты на ростовые показатели проростков пшеницы.
Объект и методы исследования. Объектом исследования служила мягкая яровая пшеница сорта Красноярская 12, семена которой были предоставлены сотрудниками Института сельского хозяйства ФИЦ КНЦ СО РАН. Семена раскладывали по 50 шт. в чашки Петри, в которые добавляли 10 мл воды. В полевых условиях в опытном варианте чашки с замоченными семенами пшеницы размещали на земле непосредственно под высоковольтной линией электропередачи с электрическим напряжением 500 кВ (ЛЭП-500). В контроле они находились на расстоянии от нее около 100 м. Чашки помещали в небольшое углубление в земле на полиэтиленовую пленку, сверху их покрывали пленкой и 2–3 см слоем земли.
В возрасте 7 сут подсчитывали долю проросших семян, а также измеряли длину 1-го листа, свежую массу надземной части и корней. Вычисляли относительное распределение семян по длине 1-го листа по вариантам опыта. Для этого массив данных разбивали на 12 классов, в каждом из которых на длину 1-го листа приходилось 10 мм. Величину магнитной индукции на разных расстояниях от ЛЭП измеряли с помощью измерителя магнитной индукции электромагнитного поля в низкочастотном диапазоне TM-192D и строили соответствующую зависимость.
Полевые эксперименты проведены в районе пос. Дрокино Емельяновского района Красноярского края в течение июля-августа 2019 г. Повторность в каждом варианте – 4-кратная. Опыты повторены 3 раза.
Статистическую обработку полученных данных проводили общепринятыми методами с помощью стандартных компьютерных программ Microsoft Excel. Достоверность результатов оценивали, используя t-критерий Стьюдента при р ≤ 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение. На рисунке 1 представлена зависимость составляющих магнитной индукции (Вx, By и Bz) вдоль трех выделенных направлений относительно направления ОХ, как показано на верхней части рисунка 1. Можно видеть, что наименьшее значение имеет составляющая By. Составляющие Bx и Bz достигают экстремумов в области наименьших расстояний от проводов и резко уменьшаются с увеличением расстояния по оси ОХ. Суммарная величина индукции магнитного поля в каждой точке x – координаты будет определяться модулем В:
В = [(Вx)2 + (Вy)2 + (Вz)2]1/2.
Из полученных данных можно установить, что максимальная величина магнитной индукции достигает ~50 мГс под проводниками, а на расстояниях, превышающих 70–80 м от них, уменьшается практически до нулевых значений.
В таблице представлены характеристики 7-суточных проростков пшеницы при круглосуточном действии на них низкочастотного электромагнитного поля, создаваемого ЛЭП-500 (опыт), или без такового (контроль). Можно видеть отсутствие статистически доказанного влияния данного физического фактора на всхожесть семян, величину надземной части биомассы и корней, а также длину 1-го листа 7-суточных проростков. Следует тем не менее отметить тенденцию к снижению почти всех ростовых показателей пшеницы в рассматриваемом варианте опыта по сравнению с контролем.
Влияние электромагнитного поля ЛЭП 500 на ростовые показатели 7-суточных проростков пшеницы Красноярская 12
|
Вариант опыта** |
Доля проросших семян, % |
Длина 1-го листа, мм |
Свежая масса, мг |
|
|
надземной части |
корней |
|||
|
Контроль |
81,5±4,0 а* |
73,4±1,1 а |
44,9±1,8 а |
54,1±1,6 а |
|
Опыт |
81,2±2,2 а |
71,9±1,0 а |
45,5±2,2 а |
51,1±1,8 а |
*Средняя арифметическая величина и ошибка средней; значения в строках с одинаковыми буквами в пределах каждой колонки не различаются существенно между собой по t-критерию при р ≤ 0,05.
**Контроль – прорастающие семена находятся в 100 м от ЛЭП; опыт – прорастающие семена непосредственно под ЛЭП.
+
Рис. 1. Распределение составляющих магнитной индукции магнитного поля в области ЛЭП-500 (направления осей координат показаны на верхней части рисунка)
На рисунке 2 представлено относительное распределение проростков пшеницы по длине первого листа, находившихся в течение 7 сут в условиях рассмотренного выше опыта либо контроля. Можно видеть, что в контрольном варианте на кривой имеются два максимума, первый расположен в области ниже, а второй – в области выше средних размеров 1-го листа (соответственно, классы 4 и 9). Такой вид данной зависимости может означать неоднородность сорта пшеницы Красноярская 12 и существование в нем двух фенотипически (и, вероятно, генотипически) различающихся популяций. В опыте сохраняется наличие двух вершин на кривой, но указанные популяции реагируют на низкочастотное электромагнитное поле по-разному. С одной стороны, происходит снижение доли проростков, имеющих размеры выше средних (в основном переход из класса 9 в класс 6), с другой – повышение доли малоразмерных проростков (переход из класса 4 в класс 6). Другими словами, под действием рассматриваемого физического фактора у максимально развитых проростков наблюдается заметная тенденция к ингибированию ростовых процессов, а у слаборазвитых – тенденция к их стимуляции. Отметим, что при этом средняя длина 1-го листа у рассматриваемых вариантов между собой мало отличается (см. табл.).
Рис. 2. Относительное распределение 7-суточных проростков пшеницы Красноярская 12
по интервалам длин 1-го листа при нахождении под ЛЭП- 500 (опыт) или в 100 м от нее
(контроль). Интервалы длин 1-го листа проростков соответствуют классам: 1−10 мм (1 класс), 11−20 мм (2 класс), 21−30 мм (3 класс) и т. д. По оси ординат – доля проростков
в соответствующих классах, %
В противоположность полученным в настоящем исследовании результатам отсутствия существенного воздействия низкочастотного электромагнитного поля на средние ростовые показатели молодых растений пшеницы в литературе установлено как положительное, так и отрицательное влияние этого физического фактора. С одной стороны, найдено повышение всхожести, увеличение сырой массы корней и длины 7-дневных проростков ячменя [10, 11], с другой – продемонстрировано уменьшение роста корней у растений гороха и бобов [12, 13].
Выводы
1. Величина магнитной индукции под ЛЭП-500 составляет около 50 мГс и снижается почти до нуля на расстоянии от нее более 70–80 м.
2. Влияние электромагнитного поля, имеющего значение магнитной индукции 50 мГс, на всхожесть семян пшеницы, величину надземной части биомассы и корней, а также длину 1-го листа 7-суточных проростков статистически не доказано. При этом под действием электромагнитного поля наблюдается тенденция к снижению доли максимально развитых проростков и повышение доли слаборазвитых.
3. На ранних этапах развития пшеницы низкочастотное электромагнитное поле, создаваемое ЛЭП 500, не является для растений существенным негативным фактором.
1. Silva J.A.T., Dobránszki J. Magnetic fields: how is plant growth and development impacted? // Protoplasma. 2015. № 5. P. 1–18.
2. Шашурин М.М., Прокопьев И.А., Шеин А.А. и др. Ответная реакция подорожника среднего на действие электромагнитного поля промышленной частоты (50 Гц) // Физиология растений. 2014. Т. 61, № 4. С. 517–524.
3. Fatigoni C., Dominici L., Moretti M., Villarini M., Monarca S. Genotoxic effects of extremely low frequency (ELF) magnetic fields (MF) evaluated by the Tradescantia-micronucleus assay // Environmental Toxicology. 2005. Vol. 20, № 6. Р. 585–591.
4. Полонский В.И. Влияние линий электропередачи на флуктуирующую асимметрию ивы козьей // Вестник КрасГАУ. 2018. № 6. С. 234–238.
5. Полонский В.И., Сумина А.В. Влияние линий электропередачи на флуктуирующую асимметрию древесных растений // Вестник Российского ун-та дружбы народов. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. 2018. Т. 26, Вып. 4. С. 441–448.
6. Soja G., Kunsch B., Gerzabek M., Reiche-nauer T., Soja A.-M., Rippar G., Bolhàr-Nordenkampf H.R. Growth and yield of winter wheat (Triticum aestivum L.) and corn (Zea mays L.) near a high voltage transmission line // Bioelectromagnetics. 2003. Vol. 24. № 2. Р. 91–102.
7. Alemán E.I., Moreira R.O., Lima A.A., Silva S.C., González-Olmedo J.L., Chalfun A. Effects of 60 Hz sinusoidal magnetic field on in vitro establishment, multiplication, and acclimatization phases of Coffea arabica seedlings // Bioelectromagnetics. 2014. Vol. 35. № 6. Р. 414–425.
8. Сарокваша О.Ю. Эколого-биохимический мониторинг состава почвы в зоне размещения линии электропередачи города Безенчук Самарской области: дис. ... канд. биол. наук: 03.00.16, 03.00.04. Самара, 2007. 197 с.
9. Costanzo E. Influence of extremely low-frequency electric fields on the growth of Vigna radiata seedlings // Bioelectromagnetics. 2011. Vol. 32, № 7. P. 589–592.
10. Хиженков П.К., Нецветов М.В. Влияние низкоинтенсивных физических факторов на ростовые показатели растений. 1. Переменные электромагнитные поля и растворы солей // Электронная обработка материалов. 2009. № 2. С. 89−92.
11. Davies M.S. Effects of 60 Hz electromagnetic fields on early growth in three plant species and a replication of previous results // Bioelectromagnetics. 1996. Vol. 17. № 2. Р. 154–161.
12. Brulfert A., Miller M.W., Robertson D., Doo-ley D.A., Economou P. A cytohistological analysis of roots whose growth is affected by a 60-Hz electric field // Bioelectromagnetics. 1985. Vol. 6. № 3. Р. 283–291.
13. Morton I.M., Miller W., Cox C., Carstesen E.L. Growth rate and mitotic index analysis of Vicia faba L. Roots exposed to 60-Hz electric fields // Bioelectromagnetics. 1985. Vol. 6, № 3. Р. 293–303.
