× Аппарат ТОР агро

Урожайность картофеля после электромагнитной обработки слабыми неионизирующими импульсными полями

26. 04. 2023

Аннотация: Цель исследования — оценить эффективность электромагнитного воздействия слабыми неионизирующими импульсными полями на сорта картофеля селекции Института агробиотехнологий Коми НЦ УрО РАН на урожайность. Выявлено, что обработка картофеля в условиях вегетационного периода в 2021 г. и 2022 г. привела к значительному увеличению урожайности.

Ключевые слова: электромагнитное излучение крайне высоких частот, увеличение урожайности картофеля, аппарат «ТОР-АГРО», Республика Коми.

Информация об авторах: Зайнуллин Владимир Габдуллович, ведущий научный сотрудник, Институт агробиотехнологий ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар; Шульгина Екатерина Алексеевна – руководитель отдела волнового оборудования, АО «Концерн ГРАНИТ».

Для цитирования: Зайнуллин В. Г., Шульгина Е. А., Урожайность картофеля после электромагнитной обработки слабыми неионизирующими импульсными полями//Известия Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук. Серия «Сельскохозяйственные науки». – 2022.–No 6 (58). – С. 93–97. УДК 633.491:631.527: 57.04:53.047. DOI 10.19110/1994-5655-2022-6-93–97.

© 2023. Concern GRANIT JSC

 Moscow, Russia

Potato yield after electromagnetic treatment with weak non-ionizing pulse fields

Abstract: The purpose of the study is to evaluate the effectiveness of electromagnetic effects of weak non—ionizing pulsed fields on potato varieties of the Institute of Agrobiotechnologies of Komi NC Ural Branch of the Russian Academy of Sciences on yield. It was revealed that potato processing in the conditions of the growing season of 2021 and 2022 led to a significant increase in yield.

Keywords: electromagnetic radiation of extremely high frequencies, potato yield increase, TOR-AGRO apparatus, Komi Republic.

Information about the author: Zainullin Vladimir Gabdullovich, Leading Researcher, Institute of Agrobiotechnologies of the Komi National Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Syktyvkar; Shulgina Ekaterina Alekseevna – Head of the Wave Equipment Department, Concern GRANIT JSC.

For citation: V. G. Zainullin, E. A. Shulgina, Potato yield after electromagnetic treatment with weak non-ionizing pulsed fields//News of the Komi Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. The series “Agricultural sciences”. – 2022. – No. 6 (58). – pp. 93-97. UDC 633.491:631.527: 57.04:53.047. DOI 10.19110/1994-5655-2022-6-93-97.

         Изменение климата и нарушение экологического равновесия заставляют создавать  экологически пластичные генотипы картофеля, которые адаптированы к условиям выращивания и устойчивы к органическим и неорганическим факторам среды. Сорта картофеля проявляют свой генетический потенциал в определенных экологических нишах, обусловленных своеобразным сочетанием почвенно-климатических условий, что требует обеспечения почвы органическими и минеральными удобрениями. Без сомнения, использование удобрений является залогом повышения плодородия почв и получения высоких урожаев, но длительное применение некоторых видов минеральных удобрений плохо воздействует на качество почвы, что особенно негативно сказывается на выращивании на северных территориях.

         Электромагнитные излучения — еще один фактор, воздействующий на всхожесть и рост растений. Жизнь всех организмов зиждется на электромагнитных полях Земли, Солнца и различных астрономических процессов. Повышенное внимание привлекает необычная эффективность действия электромагнитного излучения миллиметрового диапазона нетепловой интенсивности крайне высоких частот (ЭМИ КВЧ) на живые организмы. Диапазон таких радиоволн — 1… 10 мм. [11, 3, 4] Использование таких природоподобных электромагнитных волн — перспективное направление  современных технологий.

         Действие ЭМИ КВЧ излучения активно исследуется последние 25 лет практически на всех биологических объектах — бактериях, тканях и органах человека, модельных системах и т.д. [3, 4, 1, 13] Основным результатом воздействия является влияние на физиологические процессы и свойства у микроорганизмов: клеточное деление, морфологические свойства, скорость роста, выход биомассы и др. Ряд исследований по влиянию ЭМИ КВЧ излучения на метаболизм фотосинтезирующих организмов, выявили его стимулирующее действие на важные физиологические процессы. [9, 15, 12] Эффекты от воздействия ЭМИ КВЧ излучения на растения различаются в зависимости от параметров ЭМИ, экспозиции и могут быть как стимулирующими, так и угнетающими. [10, 8, 7] ЭМИ КВЧ излучение оказывает существенное влияние на продолжительность жизни дрозофилы (D. melanogaster) и ширину листовой пластинки пшеницы (Т. aestivum). [16]

         Хоть ЭМИ КВЧ излучение и относится к сверхслабым воздействиям и при облучении объект поглощает ничтожно малое количество энергии, однако эффект воздействия на организмы оказывается впечатляющим. Например: стимуляция выхода биомассы у цианобактерий может достигать двух и более раз. [15]

В нашем исследовании мы оценили эффективность технологии дистанционной обработки сортов картофеля электромагнитным излучением крайне высоких частот.

Материалы и методы

         В работе были использованы 5 сортов картофеля (разных сроков созревания), из которых 3 — местной селекции (Зырянец,; Печорский — среднеранние сорта; Вычегодский — среднеспелый сорт) и 2 сорта из реестра сортов, рекомендованных для территорий Республики Коми (Аврора — среднеспелый сорт; Гала — среднеранний сорт). Контрольные растения (Печорский, Зырянец, Вычегодский) высаживали в качестве защитных полос экспериментального участка.

         Оценка эффективности облучения картофеля проводилась на поле Института агробиотехнологий ФИЦ Коми НЩ УрО РАН. Учетная площадь под опытом — 800 м2.

         Схема посадки — 0,7м х 0,З м, посадка (ручная) в предварительно нарезанные гребни, 26.05.2021г.

         Полевые наблюдения за сортами картофеля проведены по стандартной схеме. [15, 16] Агрохимические анализы почвы и химический состав клубней выполнены по общепринятым методикам в аналитических лабораториях института ФГБУ «Станция агрохимической службы «Сыктывкарская».

         Отобранные для эксперимента клубни картофеля сортов местной селекции были подвергнуты электромагнитному воздействию аппаратом «ТОР-АГРО» (АО «Концерн Гранит») в режиме 15/5 (15 минут — воздействие, 5 минут — перерыв в течение 1 часа перед посадкой) индивидуальным спектром воздействия (know how АО «Концерн ГРАНИТ»). Контрольные (необработанные) растения сорта Печорский, Зырянец и Вычегодский были высажены в качестве защитных полос экспериментального участка. Во время всего вегетационного периода посевы обрабатывали аппаратом «ТОР-АГРО» в режиме 15/60 (15 минут воздействия, 60 минут — перерыв). Необработанные сорта были высажены вне зоны действия устройства.

         Аппарат «ТОР-АГРО» размещался на расстоянии 15 м от участка на высоте 4 м. Для эксперимента 2022г. в качестве посевного материала были выбраны пасынки урожая 2021г. как с экспериментального, так и с контрольного участков. Во время хранения в овощехранилище семена сорта Печорский обучались ТОРом (в режиме 3 мин. в сутки) и опрыскивались физиологическим раствором, тоже предварительно обработанным ТОР–ом.

Результаты


         Из таблицы 1: обработка ЭМИ КВЧ привела к существенному увеличению площади листьев растений на всех изучаемых образцах (р </= 0,05). Можно отметить крупные листья ботвы у всходов сортов Печорский, Зырянец, оценка визуальная (рисунок). На некоторых кустах ширина листовой пластинки достигала 12–14 см. Увеличение площади листовой пластины можно объяснить изменением физиологических процессов. Есть сведения о том, что изменения в процессах растения происходят в момент его прорастания, они реагируют на различные электромагнитные волны не только изменением экспрессии генов, но и изменением своего фенотипа. В некоторых исследованиях выяснено, что использование ЭМИ КВЧ перед прорастанием семян улучшает весь их последующий рост, в то время как другие подходы провоцируют его замедление.

  Таблица 1 — Площадь листовой пластинки (10 кустов) (см2)

 ПечорскийВычегодскийЗырянец
ЭкспериментКонтрольЭкспериментКонтрольЭксперимент №4Контроль
29.06.2021934,7748, 3990,6648,61447,2758,1
06.07.20215897,033632,49527,44938,46546,43249,5

Pисунок 1. Экспериментальный учасmок. Bcxoды на 29.06.2021г. (Сорт Зырянец)

Образцы брались с 10 кустов каждого сорта от середины основного побега. Обрывались одиночные листья (ширина листа более 1 см) и взвешивались. С листьев брались «высечки». Площадь высечки — 2,01 см2. (20-30 листьев). S= [Р листьев х (2,01 х число высечек)]/Р высечек. Измерение площади листа проводили с отклонением от стандартной методики, согласно которой необходим отбор листьев всего куста. Для выполнения данной методики необходимо выкапывать весь куст, оценивать корневую систему (наличие клубней, их инвентаризация) и далее по схеме. [5] В нашем варианте не рассчитывали поправку густоты посева (S/га).

         Ранее было показано, что средняя урожайность сорта (по данным оригинаторов сорта) такая: Печорский — 42 т/га, Зырянец — 38 т/га, Вычегодский — 36 т/га, Аврора — 25 т/га, Гала — 22 — 26т/га. [6]

         У обработанных сортов величина урожайности была всегда выше, чем у необработанных. В 2021г. у обработанных сортов она увеличилась на 27%; в 2022г. урожайность пасынков этого же урожая увеличилась на 56%.

Агрохимические показатели почвы

         Органическое вещество: 4,7 — 6,2 %; pHKCI — 5,6-5,75; гидролитическая кислотность: 2,5-2,9 Ммоль/100г; подвижный фосфор: 1000-1500 мг/кг почвы; подвижный калий: 180-210 мг/кг почвы; подвижный бор — 0,25-1,0.

         Общая урожайность обработанных сортов —выше, чем в контроле на 4-32%. Всего общая прибавка в урожайности после обработки аппаратом «ТОР-АГРО» по базовым местным сортам составила 27%.

Вывод

         Обработка картофеля в условиях вегетационного периода в 2021 г. и 2022 г. привела к значительному увеличению урожайности. В условиях Республики Коми более чувствительными оказались сорта, полученные в условиях данной местности.

Полученные результаты необходимо оценить в условиях Арктического региона (Усть-Цилемский район РК), климатические условия которого отличаются от условий районов, относящихся к Крайнему Северу.

Список литературы:

  1. Adey, W.R. Tissue interactions with nonionizing electromagnetic fields. Physiol. Rev. 1981, 61, 435-514
  2. Андрюхина, Н. А. Методика исследований по культуре картофеля / Н.А. Андрюхина, Н С. Бацанов, Л.В. Будина. – М.: НИИКХ, 1967. – 262 с.
  3. Девятков Н.Д., Бецкий О.В. Особенности взаимодействия миллиметрового излучения низкой интенсивности с биологическими объектами // Сб. докл.: Применение миллиметрового излучения низкой интенсивности в биологии и медицине. М.: ИРЭ АН СССР. 1985. с.6-20
  4. Девятков Н. Д., Голант М. Б., Бецкий О. В. Миллиметровые волны я их роль в процессах жизнедеятельности. — М.: Радио и связь, 1991.— 168 с.
  5. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.
  6. Зайнуллин В.Г., Юдин А.А., Быков С.А. Картофель. Факторы урожайности. Сыктывкар. 2021. — 160 с.
  7. Калье М. И. Влияние КВЧ-излучения миллиметрового диапазона на физиологические процессы прорастания семян пивоваренного ячменя. // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2010, № 2 (2), с. 399-401.)
  8. К вопросу о механизмах взаимодействия низкоинтенсивного электромагнитного излучения с растительными объектами. // Ж. Э. Мазец, К. Я. Кайзинович, А. Г. Шутова // Весцi БДПУ Серыя 3. Фiзiка, матэматыка, iнфарматыка, бiялогiя, геаграфiя. — 2014. — N 1.— С. 26 — 31
  9. Ли Ю. В., Терехова Л.П., Алферова И.В., Галатенко О.А., Гапочка М.Г. Применение сукцессионного анализа в комбинации с КВЧ-излучением для селективного выделения актиномицетов из почвы // Микробиология. 2003. т.72, №1, с. 131-135;
  10. Мазец Ж. Э., Кайзинович К. Я., Пушкина Н. В., Родионова В. Н., Свиридович Е. В. Влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения на активность амилаза в пророках LUPINUS ANGUSTIFOLIUS L.// Труды БГУ 2013, том 8, часть 2 – с. 95-101.
  11. Нетепловые эффекты миллиметрового излучения / Под ред. Н.Д. Девяткова. – М.: ИЗЭ АН СССР. – 1981. – 186 с.
  12. Rosado M. M., Simko M., Mattsson M-O, Pioli C. Immune-modulating perspectives for low frequency electromagnetic fields in innate immunity// Frontiers in Public Health. 2018. 13 p. Dot 10.3389/fpubh.2018.0085
  13. Saliev, T,; Begimbetova, D.; Masoud, A.R; Matkarimov, B. Biological effects of non-ionizing electromagnetic fields: Two sides of a coin. Progress in BiophysicsandMolecularBiology 2019, 141, 25-36.
  14. Симаков, Е. А., Анисимов Б. В. Приоритеты развития селекции и семеноводства картофеля // Картофель и овощи. – 2006. — № 8. – С. 4-5.
  15. Тамбиев А.Х., Кирикова Н.Н., Бецкий О.В., Гуляев Ю.В. Миллиметровые волны и фотосинтезирующие организмы // М.: изд. Радиотехника. 2003.
  16. Эколого-биологические особенности динамики признаков drosophila melanogaster и triticum aestivum в зависимости от дозы КВЧ-излучения В. В. Бабкина, Е. А. Алленова, И. В. Матюхин, Г. В.Чернова, О. П. Эндебера// Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2013, № 4 (1), с. 162-168.

References

  1. Simakov, Ye. A., Anisimov B. V. Prioritety razvitiya sele- ktsii i semenovodstva kartofelya // Kartofel’ i ovoshchi. – 2006. – No 8. – S. 4–5.
  2. Zaynullin V.G., Yudin A.A., Bykov S.A. Kartofel’. Faktory urozhaynosti. Syktyvkar. 2021. – 160 s.
  3. Neteplovyye effekty millimetrovogo izlucheniya / Pod red. N.D. Devyatkova. – M.: IZE AN SSSR. – 1981. – 186 s.
  4. Devyatkov N.D., Betskiy O.V. Osobennosti vzaimodey- stviya millimetrovogo izlucheniya nizkoy intensivnosti s biologicheskimi ob»yektami // Sb. dokl.: Primeneniye millimetrovogo izlucheniya nizkoy intensivnosti v biologii i meditsine. M.: IRE AN SSSR. 1985. s.6-20
  5. Devyatkov N. D., Golant M. B., Betskiy O. V. Millimetrovyye volny ya ikh rol’ v protsessakh zhiznedeyatel’nosti. — M.: Radio i svyaz’, 1991.— 168 s.
  6. Adey, W.R. Tissue interactions with nonionizing electro- magnetic fields. Physiol. Rev. 1981, 61, 435-514
  7. Saliev, T.; Begimbetova, D.; Masoud, A.R.; Matkarimov, B. Biological effects of non-ionizing electromagnetic fields: Two sides of a coin. Progress in BiophysicsandMolecular- Biology 2019, 141, 25-36.
  8. Li YU.V., Terekhova L.P., Alferova I.V., Galatenko O.A., Gapochka M.G. Primeneniye suktsessionnogo analiza v kombinatsii s KVCH-izlucheniyem dlya selektivnogo vydeleniya aktinomitsetov iz pochvy // Mikrobiologiya. 2003. t.72, No1, s. 131-135;
  9. Tambiyev A.KH., Kirikova N.N. Nekotoryye novyye pred- stavleniya o prichinakh formirovaniya stimuliruyush- chikh effektov KVCH-izlucheniya // Biomeditsinskaya radioelektronika. 2000. No1, s.23-33
  10. Tambiyev A.KH., Kirikova N.N., Betskiy O.V., Gulyayev YU.V. Millimetrovyye volny i fotosinteziruyushchiye organizmy // M.: izd. Radiotekhnika. 2003.
  11. Mazets ZH.E., Kayzinovich K.YA., Pushkina N.V., Rodionova V.N., Spiridovich Ye.V. Vliyaniye nizkointensivnogo elek- tromagnitnogo izlucheniya na aktivnost’ amilazy v pro- rostkakh LUPINUS ANGUSTIFOLIUS L. // Trudy BGU 2013, tom 8, chast’ 2 – s. 95-101.
  12. K voprosu o mekhanizmakh vzaimodeystviya nizkoin- tensivnogo elektromagnitnogo izlucheniya s rastitel’ny- mi ob»yektami. // ZH. E. Mazets, K. YA. Kayzinovich, A. G. Shutova // Vestsi BDPU Seryya 3. Fizika, matematyka, infarmatyka, biyalogiya, geagrafiya. – 2014. – N 1. – S. 26–31
  13. Kal’ye M. I. Vliyaniye KVCH – izlucheniya millimetrovogo diapazona na fiziologicheskiye protsessy prorastaniya semyan pivovarennogo yachmenya. // Vestnik Nizhego- rodskogo universiteta im. N.I. Lobachevskogo, 2010, No 2 (2), s. 399–401.)
  14. Ekologo-biologicheskiye osobennosti dinamiki priznakov drosophila melanogaster i triticum aestivum v zavisi- mosti ot dozy kvch-izlucheniya V.V. Babkina, Ye.A. Allen- ova, I.V. Matyukhin, G.V. Chernova, O.P. Endebera// Vest- nik Nizhegorodskogo universiteta im. N.I. Lobachevskogo, 2013, No 4 (1), s. 162–168.
  15. Dospekhov, B. A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezul’tatov issledovaniy) / B. A. Dospekhov – M.: Agropromizdat, 1985. – 351 s.
  16. Andryukhina,N.A.Metodikaissledovaniypokul’turekar- tofelya / N.A. Andryukhina, N S. Batsanov, L.V. Budina. – M.: NIIKKH, 1967. – 262 s.
  17. Vian, A.; Davies, E.; Gendraud, M.; Bonnet, P. Plant Re- sponses to High Frequency Electromagnetic Fields. Bi- omed Res. Int. 2016, 2016, 1830262.
  18. Vian, A.; Faure, C.; Girard, S.; Davies, E.; Hallé, F.; Bonnet, P.; Ledoigt, G.; Paladian, F. Plants Respond to GSM-Like Radiation.Plant Signal. Behav. 2007, 2, 522–524.
  19. Efthimiadou,A.;Katsenios,N.;Karkanis,A.;Papastylianou, P.; Triantafyllidis, V.; Travlos, I.; Bilalis, D.J. Effects of presowing pulsed electromagnetic treatment of tomato seed on growth, yield, and lycopene content. Sci. World J. 2014, 2014, 369745.
  20. Mahajan, T.S.; Pandey, O.P. Magnetic-time model at
    off-season germination. Int. Agrophys. 2014, 28, 57–62.
  21. Menegatti, R.D.; de Oliveira, L.O.; Da Costa, Á.; Braga, E.; Bianchi, V.J. Magnetic field and gibberelic acid as pre-germination treatments of passion fruit seeds. Rev.
    Cien. Agr. 2019, 17, 15–22.
  22. Da Silva, J.A.T.; Dobránszki, J. Magnetic fields: How is
    plant growth and development impacted? Protoplasma 2016, 253, 231–248.
  23. Belyavskaya, N.A. Biological effects due to weak magnet- ic field on plants. Adv. Space Res. 2004, 34, 1566–1574. Int. J. Environ. Res. Public Health 2022, 19, 5144 18 of 19
  24. Shine, M.B.; Guruprasad, K.N.; Anand, A. Enhancement of germination, growth, and photosynthesis in soybean by pre-treatment of seeds with magnetic field. Bioelectro- magnetics 2011, 32, 474–484.
  25. Anand, A.; Kumari, A.; Thakur, M.; Koul, A. Hydrogen per- oxide signaling integrates with phytohormones during the germination of magnetoprimed tomato seeds. Sci. Rep. 2019, 9, 8814.

Благодарность (госзадание)

Исследования выполнены в рамках государственного задания по теме «Определение адаптивного потенциала ориги- нальных сортов и гибридов растений, устойчивости и повышения плодородия почв в системе сельскохозяйственного воспроизводства в условиях Севера» рег. No НИОКТР 1021051101608-8-4.4.1; гос. задание FUUU-2022-0052.

Смотреть оригинал статьи