Урожайность картофеля после электромагнитной обработки слабыми неионизирующими импульсными полями

Действие КВЧ-излучения (электромагнитное излучение миллиметрового диапазона нетепловой интенсивности) интенсивно изучается в последние 25 лет на различных биологических объектах (от бактерий до тканей и органов человека) и модельных системах [4–7].

К настоящему времени имеется довольно большое число исследований о влиянии электромагнитного излучения миллиметрового диапазона низкой (нетепловой) интенсивности (КВЧ-излучения) на микроорганизмы, растительные организмы. Основным результатом воздействия является влияние на различные физиологические процессы и свойства у микроорганизмов: клеточное деление, морфологические свойства, скорость роста, выход биомассы и др. Ряд исследований по влиянию КВЧ-излучения на метаболизм фотосинтезирующих организмов выявил его стимулирующее действие на важные физиологические процессы [8–10].

Показано, что эффекты от воздействия ЭМИ КВЧ-диа-пазона на растения зависят от параметров ЭМИ, экспозиции и могут быть как стимулирующими, так и угнетающими [11-13]. Выявлено, что КВЧ-излучение оказывает существенное влияние на продолжительность жизни D. melanogaster и ширину листовой пластинки Т. aestivum [14].

Необходимо отметить, что КВЧ-излучение относится к сверхслабым воздействиям, но тем не менее обладает большим потенциалом: хотя при облучении количество поглощаемой объектом энергии ничтожно мало, эффект воздействия на живые объекты оказывается весьма впечатляющим, например, стимуляция выхода биомассы у цианобактерий может достигать двух и более раз [9]. Влияние КВЧ-излучения на биологические объекты имеет, как правило, резонансный характер, т.е. частотную, временную и мощностную зависимость.

В нашей работе мы оценили эффективность технологии дистанционной электромагнитной обработки сортов картофеля слабыми неионизирующими импульсными полями.

Материалы и методы

В работе использованы пять сортов картофеля разных сроков созревания, из которых три сорта местной селекции (Зырянец, Печорский – среднеранние, Вычегодский – среднеспелый) и два сорта из реестра, рекомендованных для территорий Республики Коми (Аврора - среднеспелый, Гала – среднеранний сорта).

Оценка эффективности ЭМИ картофеля проводилась на поле Института агробиотехнологий ФИЦ Коми НЦ УрО РАН. Ранее данный участок под возделывание сельхозкультур не использовался. Учетная площадь под опытом - 800 м2, схема посадки - 0,7 х 0,3 м, посадка (ручная) - в предварительно нарезанные гребни. 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 и ФГБУ «Станция агрохимической службы "Сыктывкарская"».

Отобранные для эксперимента клубни картофеля были подвергнуты электромагнитному воздействию аппаратом ТОР (АО «Концерн ГРАНИТ») в режиме 15/5 (15 мин воздействия, 5 мин перерыв в течение 1 ч) индивидуальным спектром воздействия – «предпосевное облучение». Во время всего вегетационного периода посевы обрабатывались аппаратом ТОР в режиме 15/60 (15 мин воздействия, 60 мин перерыв) индивидуальным спектром воздействия «иммунизация» (АО «Концерн ГРАНИТ»). Аппарат ТОР размещался на расстоянии 15 м от участка, на высоте 4 м. В эксперимент 2022 г. были взяты семена сортов картофеля урожая 2021 г. как с эксперимента 2021 г., так и с контрольного участка. В период хранения семена сорта Печорский обрабатывались ТОР–ом (обработка картофеля во время хранения в овощехранилище проводилась в режиме 3 мин

Таблица 1

Площадь листовой поверхности (см2) на куст картофеля сортов местной селекции в опыте и контроле

Table 1

Leaf surface area (cm2) per bush of locally selected potato varieties in experience and control

Дата наблюдения	Печорский		Вычегодский		Зырянец
	Опыт	Контроль	Опыт	Контроль	Опыт	Контроль
29.06.2021	934,7±98,1	748,3±101,8	990,6±69,1	648,6±54,9	1447,2±120,1	758,1±59,9
06.07.2021	5897,0±205,1	3632,4±102,4	9527,4±159,9	4938,4±201,0	6546,4±261,0	3249,5±105,9

в течение суток спектром «иммунизация»), физиологическим раствором, предварительно обработанным ТОР–ом, и одновременно ТОР–ом и физиологическим раствором.

Результаты и их обсуждение

Как видно из табл. 1, обработка ЭМИ привела к существенному увеличению площади листьев изучаемых образцов по всем исследуемым образцам (р ≤ 0,05). Можно отметить крупные листья ботвы у всходов сортов местной селекции Печорский, Зырянец (на некоторых кустах ширина листовой пластинки достигала 12–14 см). Увеличение площади листовой пластинки при всех равных прочих условиях можно объяснить только изменением физиологических процессов, например, величиной митотического индекса клеток эпидермиса листа, гормональной активности.

Действительно, воздействие ЭМИ, их постоянное изменение интенсивности могут подвергать растения сложным ситуациям, которые либо положительно, либо отрицательно влияют на их развитие. Взаимодействие растений с электромагнитным излучением зависит от таких параметров, как частота и амплитуда ЭМИ [17, 18]. В некоторых исследованиях было показано, что применение ЭМИ перед прорастанием семян способствует последующему росту растений [19-21], в то время как другие подходы показывают ингибирование роста [22, 23]. Есть сведения о том, что метаболические изменения в ответ на ЭМИ происходят в семенах во время прорастания [24]. Растения реагируют на различные ЭМИ изменением и не только экспрессии своих генов, но и даже изменением своего фенотипа [25].

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 надо выкапывать весь куст, оценивать корневую систему (наличие клубней, их инвентаризация) и далее по схеме [15]. В нашем варианте не рассчитывали поправку – густоту посева (S/ra).

Ранее показано, что средняя урожайность сорта, по данным оригинаторов сортов Печорский – 42 т/га, Зырянец – 38, Вычегодский – 36, Аврора – 25, Гала – 22–26 т/га [2].

Как видно из табл. 2, урожайность сортов, обработанных ТОР-ом, несколько ниже заявленных величин для сортов местной селекции.

Сопоставляя данные общей урожайности, следует отметить что для сортов, обработанных в 2021 и 2022 гг., величина урожая была выше, чем у сортов, не прошедших предпосевную обработку в 2022 г. (19,5±0,48 против 13,0±0,17 т/га соответственно, p ≤ 0,05). Средняя урожайность испытуемых сортов на контрольном

Таблица 2

Общая урожайность сортов картофеля в 2021 и 2022 гг., т/га

Table 2

Total yield of potato varieties in 2021 and 2022, t/ha

2021 г.			2022 г.
Сорт	Урожайность	С контролем, %	Сорт	Урожайность
Печорский (1)	35,8	132	1 К (Печорский)	16,3
–	–	–	1т	27,4
–	–	–	1тф	18,5
–	–	–	1ф	19,9
Вычегодский	28,2	104	2 (Вычегодский)	25,9
Аврора	24,9	92	3 (Аврора)	13,3
Зырянец	33,3	123	4 (Зырянец)	16,8
Гала	26,8	97	5 ( Гала)	17,5
Среднее	29,	110	Среднее ± ошибка	19,5 ± 0,48
Контроль	27,0		Вычегодский (2)	15,4
–	–	–	Аврора (3)	12,4
–	–	–	Зырянец (4)	11,7
–	–	–	Гала (5)	12,8
–	–	–	Среднее ±ошибка	13,0 ± 0,17

Примечание. Сорта: 1. Печорский, 2. Вычегодский, 3. Аврора, 4. Зырянец, 5. Гала - предпосевная и вегетационная обработки 2021 г. Варианты сорта Печорский: 1Т-обработка ТОР-ом, 1Ф-физраствор, 1 ТФ ТОР+физраствор (обработаны при хранении в хранилище); К – предпосевная и вегетационная обработки 2022 г., сорта: Вычегодский, Аврора, Зырянец, Гала – вегетационная обработка 2021 г., сорта Вычегодский (2), Аврора (3), Зырянец (4), Гала (5) – вегетационная обработка 2022 г.

Note. Varieties: 1. Печорский, 2. Вычегодский, 3. Аврора, 4. Зырянец, 5. Гала - pre-sowing and vegetation treatments in 2021. Variants of the variety Печорский: 1т-treatment with the TOR apparatus, 1ф- with normal saline solution, 1тф - TOR + normal saline solution (treated for storage); K - pre-sowing and vegetation treatments in 2022; the varieties Вычегодский, Аврора, Зырянец, Гала - vegetation treatment in 2021, the varieties Вычегодский (2), Аврора (3), Зырянец (4), Гала (5) - vegetation treatment in 2022.

участке (участок возделывания сельхозпродукции) составляла 23,6±1,4 т/га. Уже отмечалось, что эксперимент мы проводили на участке, который ранее не использовался для выращивания сельхозкультур, т.е. на неподготовленном для выращивания картофеля. В 2021 и в 2022 гг. на данный участок ничего не было внесено, что и отразилось на агрохимическом составе почвы.

В 2021 г. агрохимические показатели почвы, по данным САС «Сыктывкарская», на экспериментальном участке (две точки отбора проб) составляли: органическое вещество 4,7–6,2 %; pHKCl – 5,6–5,75; гидролитическая кислотность – 2,5–2,9 ммоль/100 г; подвижные: фосфор – 1000–1500 мг/кг почвы; калий – 180–210, бор – 0,25–1,0 мг/кг почвы (протокол испытаний № 3 от 16.07.2021). В 2022 г. агрохимические показатели почвы: органическое вещество 3,8–4.4 %; pHKCl – 5,6-5,75; гидролитическая кислотность – 2,3–3,7 ммоль/100г; подвижные: фосфор – 940–1300 мг/кг почвы; калий – 98–111, бор – 0,33–1,0 мг/кг почвы (протокол испытаний № 13 от 01.11.2022). Таким образом, показатели плодородия почвы на экспериментальном участке в 2022 г. существенно отличались от данных 2021 г., что и могло сказаться на величинах общей урожайности.

Заключая рассмотрение результатов, следует отметить, что в условиях Республики Коми более чувствительными к электромагнитной обработке оказались сорта местной селекции, т.е. сорта, полученные в условиях Республики Коми.