Подсолнечник (Helianthus annuus L. ) как объект воздействия электромагнитного поля линий электропередачи Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 574.24

ПОДСОЛНЕЧНИК (ИЕЫШТИШ ANNUUS Ь.) КАК ОБЪЕКТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

© 2009 Е.А. Новичкова, В.Г. Подковкин

Самарский государственный университет, г. Самара Поступила 03.04.2009

В статье рассматриваются вопросы, связанные с анализом влияния электромагнитного поля высоковольтных линий электропередачи на развитие Helianthus annuus L. В работе содержатся результаты исследования морфометрических параметров подсолнечника в онтогенезе на разном расстоянии от источника излучения. Ключевые слова: подсолнечник, электромагнитное поле, линия электропередачи.

Изучение характера и последствий взаимодействия объектов живой природы с элементами и системами техногенной среды представляет как научный, так и практический интерес. Одной из наиболее значимых характеристик современной техносферы является высокая энергонасыщенность ее объектов [1]. Бурное развитие систем энергоснабжения привело к изменению облика многих территорий и возникновению «электросетевой среды» - одной из разновидностей техногенных ландшафтов. Более того, термин "глобальное электромагнитное загрязнение окружающей среды" официально введен в 1995 году ВОЗ, включившей эту проблему в перечень приоритетных для человечества [2]. Вместе с тем, многофакторное влияние линий электропередачи (ЛЭП) на природную среду изучено недостаточно.

Сооружения электрических линий и создание их разветвленной пространственно-сетевой структуры в ряде случаев сопряжено с физической трансформацией, деструкцией, загрязнением природной среды, выведением естественных экосистем из состояния динамического равновесия, ослаблением либо утратой ими свойств саморегуляции [3]. При воздействии ЭМП регистрируются реакции адаптивного характера, иногда, в зависимости от напряженности поля, эти реакции носят патологический характер [4]. Таким образом, ЭМП выступает в качестве стрессового агента.

Изучение молекулярных механизмов устойчивости растений к стрессовым воздействиям окружающей среды является одной из важнейших проблем в современном растениеводстве, знание которых может позволить целенаправленно и эффективно управлять защитными реакциями с целью повышения продуктивности сельскохозяйственных культур [5]. В настоящее время к группе высокодоходных полевых культур, играющих ключевую роль в укреплении экономики хозяйств, принадлежит Helianthus аппыш Ь. В Российской Федерации культурный подсолнечник ('НеНап^ш аппыш Ь.)

Новичкова Елена Анатольевна, аспирант кафедры биохимии. Подковкин Владимир Георгиевич, доктор биологических наук, профессор той же кафедры. E-mail:

biochemi stry.ssu.@rambler.ru.

является главной масличной культурой [6]. В Российской Федерации под подсолнечник отводится около 6 млн. га. Культурный подсолнечник (Helianthus annuus L.) относится к классу Dicotyledones (Двудольные), подклассу Asteridae (Астериды), порядку Asterales (Астроцветные), семейству Asteraceae (Астровые) [7].

Таким образом, несмотря на большое число данных об активном воздействии электромагнитных полей (ЭМП) на биологические процессы, эта проблема во многом остается дискуссионной. Особенно актуальна эта проблема в отношении сельскохозяйственных культур, устойчивость которых к факторам окружающей среды, а, следовательно, урожайность может во многом определяться действием ЭМП линий электропередачи (ЛЭП), пересекающих поля. Целью нашего исследования является изучение влияния электромагнитного поля линии электропередачи на развитие и урожайность подсолнечника (Helianthus annuus L.). Для этого нам необходимо решить следующие задачи: исследовать почвенные образцы на разном расстоянии от источника ЭМП; определить высоту и сухую массу подсолнечника в зависимости от расстояния до ЛЭП-110 кВ; изучить размеры семян H. annuus L. и его урожайность по сравнению с предыдущими годами.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В качестве объекта исследования был выбран ультраскороспелый высокомасличный сорт подсолнечника «Поволжский 8». Исследования проводились на территории Богатовского района Самарской области в мае-сентябре 2008 года. По данным сайта http://www.pogoda.ru.net/ среднегодовая температура воздуха за 2008 г. была равна +6,0 °С, сумма активных температур за период вегетации в 2008 году составила 2183,9°С, средняя температура воздуха за май была равна 14,4°С (отклонение от нормы -0,4°С), за сентябрь - 11,6°С (отклонение от нормы -1,3°С). Количество осадков за период вегетации в 2008 г. составило 215 мм: в мае - 21 мм (58% от месячной нормы), в сентябре - 45 мм (98% от месячной нормы). Среднегодовое количество осадков равно 427 мм. В целом 2008 г. отвечал требованиям данной сельскохозяйственной культуры по температуре и количеству осадков.

Эксперименты проводились на двух исследуемых площадях: ИП-1 располагалась перпендикулярно ЛЭП и направлялась вглубь поля, ИП-2 -также была перпендикулярна источнику излучения, но направлялась к автодороге местного значения. Таким образом, ИП-2 была подвержена действию двух стрессовых агентов: электромагнитного поля и автомобильной трассы. Для эксперимента отбирались здоровые растения H. annuus L., находящиеся на стадии четырех пар настоящих листьев (31 мая), а также на стадии созревания семян (20 сентября). Пробы брали с равноценных участков по освещенности, влажности, элементарному составу почвы в одно время для каждого объекта исследования. Забор растений производили через каждые 15 м на отрезке 0-210 м от источника излучения. Контрольными считали растения, растущие на расстоянии 1000 м от ЛЭП.

В процессе исследования проводили оценку почвы, для чего в районах проведения экспериментов делали химический и биологический почвенные анализы:

1. Химический анализ почвы [8]. Определяли гумусность, влажность, рН, механический состав и структуру почвенных образцов, концентрацию ионов Cl-, SO42-, Ca2+ полуколичественным методом.

2. Биотестирование почвы. Семена кресс-салата проращивали в течение двух суток в почве, взятой с экспериментальных точек, и в контрольных почвенных образцах. Условия прорастания (освещенность, влажность, температура) у опытной и контрольной групп были одинаковые. По истечении двух суток делали замеры проростков [9].

В качестве морфометрических показателей подсолнечника изучали общую высоту и сухую массу растений, для чего с каждого исследуемого участка брали образцы для замеров высоты и индивидуального взвешивания. На стадии созревания семян определяли их сухую массу. Повторность была равна 15. Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета анализа Microsoft Office Excel 2003.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

По результатам наблюдений было установлено, что почвенные образцы со всех исследуемых точек имели кубовидную комковато-зернистую структуру, по механическому составу - тяжелосуглинистые, из новообразований содержали лишь растительные остатки. Все исследуемые почвенные образцы имели нейтральную (область рН = 6,5-7,0) или слабощелочную среду (область рН = 7,0-7,5), не содержали ионы SO42-, но полуколичественный анализ показал наличие ионов Ca2+, Cl- (точность 1-0,1 мг/100 мл водной вытяжки) (табл. 1). Для исключения возможности влияния каких-либо почвенных факторов, исследование которых не представляется возможным, проведен биотест, результаты которого также приведены в табл. 1. Длина

проростков кресс-салата, выращенных на исследуемых почвенных образцах, практически не различалась. Статистически достоверные изменения отсутствовали. Следовательно, различия в росте и фотосинтетической активности подсолнечника на разном удалении от ЛЭП обусловлены не составом почвы, а интенсивностью электромагнитного поля, действующего на него в течение всего вегетационного периода.

Результаты исследования изменения высоты подсолнечника в зоне ЛЭП напряжением 110 кВ приведены в табл. 2. На обеих исследуемых площадях имело место значительное понижение высоты растений по сравнению с контролем. В то же время на ИП-2 подобная тенденция проявляется намного сильнее. Если на ИП-1 достоверное угнетение высоты было зафиксировано вблизи ЛЭП на отрезке 0-60 м, в точке 90 м и на отрезках 135-150, 180-210 м, то на ИП-2 во всех исследуемых точках высота подсолнечника достоверно превышала высоту контрольных экземпляров (Табл. 2). Непосредственно под источником высота подсолнечника снижалась на 24 и 27 % на ИП-1 и ИП-2 соответственно. Минимальный уровень высоты на ИП-1 был у растений в точке 150 м, он был меньше контроля на 32% (табл. 2). Тогда как на ИП-2 минимум высоты был зафиксирован при удалении от ЛЭП на 195 м и был понижен на 33% по сравнению с контролем. Видимо, угнетающее действие ЭМП усиливается при наличии автодороги как стрессового фактора.

Сухая масса растений в зоне действия линий электропередачи также изменялась с тенденцией к уменьшению. На ИП-1 достоверное снижение сухой массы подсолнечника имело место в 15 м от источника ЭМП на 46%, на отрезке 45-60 м - на 41%, в точке 90 м и на отрезке 135-150 м - на 40%, при удалении от ЛЭП на 195 м - на 41% (табл. 2). Минимальное значение массы подсолнечника наблюдалось в точке 150 м, здесь оно в 1,5 раза отличалось от контроля. В остальных точках ИП-1 величина сухой массы тоже была ниже контрольного уровня. На ИП-2 снижение сухой массы подсолнечника проявилось сильнее, так как помимо ЭМП имел место дополнительный фактор загрязнения окружающей среды - автомобильная дорога. На данной исследуемой площадке достоверное наблюдалось уменьшение сухой массы растений на расстоянии 15-30 м от источника и в точке 60 м на 36%, на отрезках 90-120, 195-210м и в точке 150 м - в среднем на 44% (табл. 2). Минимальное значение массы подсолнечника было в точке 105 м, здесь оно в 1,5 раза отличалось от контроля. Ни в одной точке ИП-2 величина сухой массы не превысила контрольный уровень. Стоит отметить, что между величиной сухой массы на ИП-1 и ИП-2 имела место средняя степень корреляции с коэффициентом г = 0,57. Кроме того, высота и сухая масса подсолнечника на ИП-1 коррелировали с г =

0,79 (сильная положительная связь), на ИП-2 - г = 0,50 (связь средней силы). Таким образом, и высота, и сухая масса подсолнечника на стадии четырех пар настоящих листьев в зоне ЛЭП-110 кВ изменяются в сторону значительного снижения. Причем снижение величины изучаемых параметров

Затем на стадии созревания нами была изучена сухая масса семян Н. аппыш Ь. в разных экологических условиях произрастания. Результаты показаны в табл. 2. На ИП-1 наряду с уменьшением массы семян происходило и достоверное ее увеличение в зоне действия ЛЭП-110 кВ. Значительный рост исследуемого параметра наблюдался вблизи ЛЭП на отрезке 0-30 м. Здесь масса семян выросла на 37% по сравнению с контролем, причем в точке 15 м был зафиксирован максимальный размер семян подсолнечника, более чем в 1,5 раза превышающий контрольный. Далее на отрезке 45-60 м и при удалении от линии электропередачи на 90 м был зафиксирован минимальный вес семян, меньше контроля на 14,5%. После такого спада в точке

происходит не только в непосредственной близости к источнику излучения, но и на удалении от него. Возможно, это связано с продолжительным воздействием ЭМП на растущий подсолнечник в течение всех предыдущих фаз его вегетации, так называемый эффект аккумуляции.

2+

ио-

мг

105 м, на отрезке 135-150 м и на расстоянии в 180 м от источника излучения вновь наступил рост сухой массы семян подсолнечника в среднем на 32%. И еще одно снижение величины исследуемого параметра имело место в 210 м от ЛЭП-110 кВ. Таким образом, на ИП-1 сухая масса семян изменялась волнообразно, то поднимаясь выше, то опускаясь ниже контрольного уровня.

В то же время на ИП-2 (перпендикулярно автодороге) сухая масса семечек изменялась волнообразно с тенденцией к росту по сравнению с контролем. Можно выделить три области, в которых было зафиксировано достоверное увеличение размера семян подсолнечника: 0-45 м - на 31,3%, 75135 м - на 28% и 180-210 м - на 38,4%. При этом

Таблица 1. Почвенные показатели и результаты биотестирования

ЛЬ, м

Высота проростков кресс-салата, мм

Влажность, %

РН

Гумус, %

С1-

Ионы

80/

Са

16,50±0,26

24,20±0,40

6,95±0,15

6,18±0,06

15

16,35±0,31

23,20±0,40

6,90±0,20

6,08±0,07

30

16,40±0,19

23,40±0,60

6,75±0,10

6,20±0,10

45

16,30±0,24

24,00±0,30

6,80±0,10

6,14±0,11

60

16,15±0,53

23,50±0<

6,90±0,20

6,05±0,(

75

16,25±0,42

23,90±0,10

6,90±0,15

6,16±0,(

16,00±0,29

23,90±0,30

6,95±0,10

6,09±0,10

105

16,10±0,38

24,20±0,50

6,90±0,10

6,17±0,09

120

16,20±0,40

23,80±0,60

6,80±0,20

6,20±0,05

135

16,55±0,47

23,70±0,70

6,85±0,10

6,16±0,06

150

16,40±0,34

24,60±0,90

7,00±0,10

6,14±0,10

165

16,30±0,41

23,50±0,20

7,00±0,15

6,09±0,08

180

16,10±0,29

23,40±0,20

6,70±0,05

6,12±0,10

195

16,20±0,36

23,30±0,30

6,90±0,05

6,13±0,12

210

16,35±0,24

24,00±0,50

6,85±0,15

6,20±0,07

1000

16,20±0,30

23,20±0,70

6,85±0,20

6,11±0,11

Примечание: ДЬ - расстояние от ЛЭП; «+» - ионы присутствуют (с точностью 1-0,1 мг/100 мл водной вытяжки); ны отсутствуют.

Таблица 2. Морфометрические показатели подсолнечника в зоне действия ЛЭП-110 кВ

ЛЬ,

ИП-1

ИП-2

Высота, см

Сухая масса, г

Масса семян, мг

Высота, см

Сухая масса, г

Масса семян,

13,17±0,83*

1,00±0,20

!,53±2,72*

13,17±0,83*

1,00±0,20

76,87±3,48*

15

13,52±0,66*

0,78±0,08*

100,47±3,92*

12,62±0,68*

0,94±0,05*

82,33±3,94*

30

14,57±0,57*

1,13±0,16

73,20±2,52*

13,25±0,59*

0,93±0,13*

87,20±3,71*

45

13,97±0,49*

0,86±0,10*

54,73±1,39*

12,70±0,87*

1,00±0,16

87,60±4,72*

60

13,65±1,10*

0,85±0,10*

54,93±3,02*

12,85±0,67*

0,92±0,06*

70,00±2,(

75

15,92±1,16

1,06±0,14

61,27±2,09

14,53±1,32*

1,14±0,15

77,27±3,92*

14,22±0,40*

0,87±0,10*

53,40±2,01*

13,27±0,8

0,85±0,04*

87,87±4,70*

105

16,15±0,91

1,07±0,16

79,93±2,38*

14,52±1,14*

0,76±0,02*

83,60±3,40*

120

16,00±0,55

1,14±0,10

61,87±3,03

14,68±1,00*

0,78±0,05*

83,80±3,68*

135

14,08±0,41*

1,03±0,07*

83,33±2,95*

13,75±1,23*

1,01±0,13

74,47±3,33*

150

11,83±0,95*

0,74±0,09*

83,60±1,95*

13,73±0,95*

0,81±0,05*

64,73±2,35

165

17,45±1,02

1,42±0,31

66,40±1,30

13,13±0,84*

1,11±0,07

67,13±2,93

180

13,40±0,88*

1,02±0,20

89,07±3,68*

14,73±1,40*

1,09±0,12

79,67±2,72*

195

14,40±0,62*

0,86±0,05*

61,33±2,72

11,63±0,74*

0,86±0,08*

!,27±2,31*

210

13,28±0,37*

1,15±0,12

55,20±1,50*

14,93±0,45*

0,80±0,06*

!,07±5,64*

1000

17,35±0,35

1,46±0,12

63,60±2,54

17,35±0,35*

1,46±0,12

63,60±2,54

Примечание: * - отличие от контроля достоверно для р < 0,05; ДЬ - расстояние от ЛЭП.

0

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

«-» -

м

0

максимальный вес семена имели при удалении от источника излучения на 210 м, здесь их размер превышал контрольный более чем в 1,5 раза. Видимо, максимум сухой массы семян на ИП-2 связан с действием наряду с ЭМП ЛЭП автомобильной трассы. Таким образом, действие электромагнитного излучения от ЛЭП-110 кВ на подсолнечник в течение всего периода вегетации приводит к волнообразному колебанию веса семян с преобладанием достоверного роста параметра.

Стоит отметить, что урожай подсолнечника в 2008 г. (поле пересекали две линии мощностью 110 кВ) составил 11,3 ц/га. Для сравнения - в 2006 году (ЛЭП по полю не проходили, взят за контроль) урожай был 13 ц/га. Таким образом, в 2008 году урожай сократился на 1,7 ц/га по сравнению с 2006 г. Возможно, что одной из причин сокращения урожайности культуры H. annuus L. явилось стрессовое воздействие на растения ЭМП ЛЭП в течение всего вегетационного периода.

В результате проведенных исследований нами выявлено угнетающее действие электромагнитного поля ЛЭП на высоту и сухую массу H. annuus L. на стадии четырех пар настоящих листьев, причем более заметное снижение исследуемых параметров было отмечено под влиянием как электромагнитного поля ЛЭП-110 кВ, так и автомобильной дороги местного значения. Также было установлено волнообразное изменение веса семян на стадии созревания. Кроме того, нами зафиксировано снижение урожайности культуры на момент проведе-

ния исследования по сравнению с предыдущим годом на 1,7 ц/га, что также может являться следствием стрессового воздействия на подсолнечник излучения линий электропередачи. Таким образом, на примере H. annuus L. нами доказана возможность влияния ЭМП ЛЭП на урожайность сельскохозяйственных культур.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ильичев В.Д. и др. Технико-экологическая стратегия защиты от

биоповреждений. М.: Наука, 1995. 248 с.

2. Григорьев О.А., Меркулов А.В. Проблема экологических норма-

тивов в условиях электромагнитного загрязнения окружающей среды// Мат-лы 3-й междунар. конф. "Электромагнитные поля и здоровье человека. Фундаментальные и прикладные исследования", 17-24 сент. 2002 г. М., 2002. С. 25-27.

3. Салтыков А.В. Проблема гибели птиц от электрического тока на

ЛЭП в Среднем Поволжье и обоснование птицезащитных мероприятий: дис. ...канд. биол. наук. Тольятти, 2003. 136 с.

4. Григорьев Ю.Г. и др. Электромагнитная безопасность человека.

М.: Российский национальный комитет по защите от неиони-зирующего излучения, 1999. 146 с.

5. Масленникова Д.Р. Прооксидантная и антиоксидантная системы

в проявлении защитного действия салициловой кислоты на растения пшеницы к засолению: дис. .канд. биол. наук. Уфа, 2005. 139 с.

6. Яковлева Е.А. Морфолого-анатомические особенности побега

короткостебельного подсолнечника (Helianthus annuus L.): дис. . канд. биол. наук. Спб, 2006. 535 с.

7. Тахтаджян, А. Л. Систематика магнолиофитов. Л.: Наука, 1987.

439 с.

8. Кавеленова Л.М., Прохорова Н.В. Науки о Земле. Практикум по

курсу «Почвоведение с основами геологии»: учебное пособие. Самара, 2001. 64 с.

9. Овчинникова Т.А. и др. Практикум по физиологии растений.

Самара: Изд-во «Самарский Университет», 1999. 62 с.

SUNFLOWER (HELIANTHUS ANNUUS L.) AS THE OBJECT OF TRANSMISSION LINE'S

ELECTROMAGNETIC FIELD INFLUENCE

© 2009 E.A. Novitchkova, V.G. Podkovkin

Samara state university

In the article the questions connected with the analysis of high-voltage transmission line's electromagnetic field influence on development of Helianthus annuus L. are considered. There are results of sunflower's morphometric parameters research in the ontogenesis on a different distance from a radiation source in a paper. Key words: sunflower, electromagnetic field, transmission line.

Novichkova Elena Anatol'evna, graduate student of department biochemistry. Podkovkin Vladimir Georgievich, Doctor of Biology, professor of also department. E-mail: biochemi stry.ssu.@rambler.ru.