Влияние переменных электромагнитных полей на повышение ресурсного потенциала картофеля сорта Печорский в условиях Крайнего Севера

Сегодня, когда экосистема стремительно меняется, особую важность приобретает создание сортов культурных растений, включая картофель, способных противостоять неблагоприятным биологическим и физическим факторам внешней среды, хорошо приспособленных к местным условиям выращивания и обладающих экологической гибкостью [1, 2].

Метод предварительной подготовки семян – прай-минг – известен давно и позволяет улучшить всхожесть, ускорить появление ростков, повысить устойчивость рас- тений к стрессовым ситуациям и увеличить общую продуктивность сельского хозяйства. Традиционные методы обработки семян химикатами ограничиваются негативным влиянием на сохранность семян и окружающую среду. Именно поэтому особый интерес вызывает физическое воздействие на семена различными видами волн, таких как рентгеновское, гамма-, ультразвуковое, микроволновое и инфракрасное излучение, позволяющее значительно повысить урожайность и снизить риски загрязнения природы [3, 4].

Рост и развитие семян подвергаются различным внешним стрессам, которые могут быть преодолены применением предварительных физических воздействий на семенной материал [5]. Было доказано, что обработка семян перед посадкой способствует устойчивости растений к экстремальным условиям среды [6, 7].

Особое внимание привлекает изучение влияния низкоэнергетических физических факторов на повышение урожайности растений, что считается новым перспективным методом улучшения свойств семян [8, 9]. Технологии, основанные на применении магнитных полей, являются экологически чистыми и не требуют значительных энергозатрат, делая их востребованными в современной аграрной практике. Воздействие переменными магнитными полями способно существенно улучшать продуктивность культур благодаря изменениям на уровне физиологии и биохимии растений. Результаты исследований данного метода пока еще неоднородны и иногда противоречивы, вероятно, вследствие индивидуальных особенностей каждого вида растений и длительности либо силы воздействия электромагнитных полей.

Особенный интерес представляет технология переменных электромагнитных полей (ПЭМП). Например, особая роль отводится диапазону миллиметровых радиоволн (1–10 мм) [10–12], который показал высокую эффективность воздействия на биологические системы, начиная от микроорганизмов и заканчивая высшими растениями. Особенно активно исследуется влияние крайне высокочастотного (КВЧ) излучения малой мощности на фотобио-химические процессы, клеточную активность и другие параметры растительного организма [11–13].

Цель нашего исследования – оценка возможностей дистанционного ПЭМП на пасленовые культуры, в частности на картофель, путем применения слабоимпульсных полей определенных параметров.

Закладка делянок по оценке экологической пластичности картофеля выполнена согласно общепринятой методике. Схема посадки – 0,7х0,3 м, однорядковые делянки (100 клубней в рядке). Площадь однорядковой делянки 0,21 м ² х 100=21 м ² по общепринятой схеме [14]. Были выполнены исследования оценки реакции сортов картофеля после воздействия ПЭМП. Отобранные для эксперимента клубни картофеля были подвергнуты электромагнитному воздействию в режиме 15/5 (15 мин воздействия / 5 мин перерыв в течение 1 ч) индивидуальным спектром.

Выполнена оценка последствий обработки ПЭМП картофеля сорта Печорский (среднеранний сорт). Учет оценки эффективности воздействия ПЭМП на рост и развитие сортов картофеля, статистическую обработку проводили согласно методике [14-16].

Схема опыта: К – контроль (без обработки ПЭМП), Э – обработка ПЭМП в 2025 г., Т-обработка 2021–2023 гг., ТЭ – обработка 2021–2024 гг.

Обработку картофеля ПЭМП проводили в день посадки. Для оценки эффекта последействия были высажены клубни картофеля, обработанные в 2021, 2022, 2023 и 2024 гг.

Метеорологические условия в период вегетации представлены на рис. 1 и 2. Характеристика метеорологических условий выполнена на основании данных сайта по г. Сыктывкару. Погодные условия 2025 г. заметно отличались от условий в предыдущие года.

В целом за вегетационный период 2024 г. (май-август) средняя температура воздуха составила 14,0 ºС при норме 13,1 ºС, осадков выпало в количестве 257,9 мм при средней многолетней норме 252,0 мм.

Результаты анализа погодных условий вегетационного периода 2025 г. (рис. 2) свидетельствуют об отличиях в динамике температурного режима и влажности

Материалы и методы

Оценка эффективности воздействия слабых электромагнитных полей на сорте картофеля Печорский из коллекции Института агробиотехнологии началась в 2021 г. на экспериментальном поле м. Еля-Ты с. Выльгорт Сык-тывдинского района Республики Коми. Почва характеризуется следующими показателями: рНсол=5,7, гидролитическая кислотность – 2,57 ммоль/100 г, органическое вещество – 6,16 %, обменный кальций – 4,81 ммоль/100 г, обменный магний – 2,37 ммоль/100 г, подвижный фосфор – 774,0 мг/кг, обменный калий – 410 мг/кг, по механическому составу – супесчаная.

Рисунок 1. Динамика погодных условий (среднесуточная) вегетационного периода 2024 года.

Figure 1. The dynamics of weather conditions (average daily) of the growing season in 2024.

Рисунок 2. Динамика погодных условий вегетационного периода 2025 года.

Figure 2. The dynamics of weather conditions of the growing season in 2025.

в сравнении с 2024 г. Прежде всего высокие температуры в третьей декаде мая – более чем на 100 % превышают среднегодовую, обилие осадков в июне (270 % к норме), некоторое превышение уровня осадков в июле при относительно повышенной температуре сказалось на показателях урожайности.

Результаты и их обсуждение

На рис. 3 показано различие динамики появления всходов сорта Печорский, обработанного в 2024 г., относительно варианта Печорский Т, обработанного ранее в 20212023 гг. Однократная обработка оказалась эффективнее многолетнего воздействия. Аналогично можно заключить, что различия в динамике всхожести связаны именно с частотой воздействий электромагнитных импульсов. Мы провели сравнительный анализ генетического материала сорта Печорский в разных условиях - необработанном состоянии и при регулярной обработке в течение трех лет. Установлено, что генотипы опытных образцов заметно различаются. Это послужило основанием для дальнейшего исследования причин различной чувствительности данного сорта к воздействию импульсных электромагнитных полей. 120 — 100 80 60 40 20 — 0

26.05 (0)

lLHI

07.06(12)    09.06(14)    13.06(18)    16 06(21)   23.06(28)    29.06(34)

■Печорский ■ Печорский Т

Рисунок 3. Динамика всходов картофеля сорта Печорский, % (2024).

Figure 3. The dynamics of potato seedlings of the Pechorsky variety, % (2024).

Экспериментально доказано, что воздействие электромагнитных полей (особенно низкочастотных) способно оказывать значительное влияние на сопротивляемость растений негативным внешним условиям [17]. Помимо постоянного геомагнитного фона, растения подвергаются воздействию временных электромагнитных колебаний различной длины волны и частоты [18, 19].

Обработка ПЭМП стимулирует рост ряда сельскохозяйственных культур, среди которых картофель, ячмень, горох, сахарная свекла и пр. [20–24]. Большинство исследователей связывают полученные положительные эффекты с изменениями гормонального баланса (например, уровня индола, гиббереллинов или цитокинина зеатина) либо ферментативной активности (таких как α-β-амила-за), контролируемые генетическим профилем растения. Механизм влияния электромагнитных излучений на растение до конца еще не выяснен [25]. Определенные воздействия связаны с тепловым эффектом, возникающим вследствие поглощения энергии излучения растительной тканью, особенно при высоких уровнях мощности. Вместе с тем существует ряд свидетельств о наличии неклассических эффектов, когда воздействие электромагнитных полей вызывает биохимические и морфологические изменения, не сопровождающиеся нагревом тканей. Такие «нетермальные» реакции включают модификации мембранных потенциалов клеток, ионного транспорта, структурных изменений белков и взаимосвязи рецепторов с сигнальными молекулами, вызванных изменениями механизмов электронно-спинового резонанса.

Полученные данные о влиянии переменного электромагнитного поля на генетику картофеля позволяют предположить участие короткоживущих свободных радикальных частиц, обладающих определенной электронной корреляцией, часто образующихся в условиях нестабильного состояния электронных спинов [25, 26].

Также установлено, что активность ферментов, концентрация фитогормонов, стабильность работы ДНК-ме-таболических путей и транспортные процессы через клеточные мембраны могут варьировать под воздействием переменных магнитных полей [27]. Несколько исследований показали связь ПЭМП с ключевыми биологическими процессами, такими как деление клетки (митоз), баланс антиоксидантов и пр. [21].

Результаты наблюдений за динамикой фенологических признаков (всходы и цветение), отраженные в табл. 1 и 2, подтверждают ранее установленные закономерности – обработанные варианты сорта Печорский демонстрируют ускоренное прохождение этапов развития относительно контрольных образцов.

Таблица 1

Динамика всходов сорта Печорский разных вариантов обработки, %

Table 1 The dynamics of potato seedlings of the Pechorsky variety of different treatment options, %

Сорт	16 июня	19 июня	23 июня	26 июня
Печорский К	74	79	82	89
Печорский Э	71	87	97	97
Печорский 21-23	100	100	100	100
Печорский 21-24	100	100	100	100

Таблица 2

Динамика цветения сорта Печорский разных вариантов обработки, %

Table 2

The dynamics of potato flowering of the Pechorsky variety of different treatment options, %

Сорт	07 июля	10 июля	15 июля	18 июля
Печорский К	0	22	30	40
Печорский Э	3	8	26	39
Печорский 21-23	31	78	80	88
Печорский 21-24	4	52	58	70

Данные, представленные в табл. 2–5 и на рис. 4, показывают, что воздействие переменных электромагнитных полей на среднеранние сорта картофеля вызывает статистически значимое повышение количества клубней по сравнению с контрольными образцами без воздействия ПЭМП.

В табл. 3 и на рис. 4 указаны сведения о влиянии ПЭМП на биометрические показатели ранних урожаев сорта Печорский. Из анализа представленных данных видно, что обработка ПЭМП способствует росту количественных ха- рактеристик растений (число стеблей, высота надземной части и количество клубней) как в 2024, так и в 2025 гг., причем увеличение количества клубней является достоверным показателем эффективности обработки.

Таблица 3

Результаты учета биометрических показателей в разных вариантах обработки. Сорт Печорский, 65-й день (06.08.2024), 2025 (30.07.2025)

Table 3 The evaluation results of biometric indicators in different treatment options. The Pechorsky variety, day 65 (06.08.2024), 2025 (30.07.2025)

Вариант	Число стеблей, шт.	Высота ботвы, см	Число клубней, шт.
Печорский К 2024	3	81,7	9,7±2,0
Печорский К 2025	2	77,5	11.1 ±1,9
Печорский Э 2024	3	92,7*	13,7±1,5*
Печорский Э 2025	4	83	20,8±1,7*
Печорский ТК 2024	2,7	77,7	8,0±1,2
Печорский ТК 2025	3.5	90	8,7 ±1,2

Примечание. Здесь и в табл. 4, 5: * р≤ 0,05 в сравнении с необработанным контрольным вариантом.

Note. Here and in Tables 4, 5: * p ≤ 0.05 in comparison with the untreated control variant.

Рисунок 4. Биометрические показатели раннего урожая. Фракционный состав по трем кустам, 65-й день.

Figure 4. Biometric indicators of early yield. Fractional composition for three potato plants, day 65.

Таблица 5

Биометрические показатели общей урожайности (85-й день) (2025)

Table 5

Biometric indicators of total yield (day 85) (2025)

Сорт	Вес клубней с куста, кг	Число клубней с куста, шт.	Урожайность, т/га
Печорский К	0,38	6,7 ± 0,43	18,1± 1,2
Печорский Э	0,34	7,7 ± 0,47*	16,2 ± 1,2
Печорский 21-23	0,56	8,1 ± 0,58*	26,7 ± 1,7*
Печорский 21-24	0,26	7,0 ± 0 ,88	12,4 ± 1,8*

Обращает на себя внимание тот факт, что даже на этапе учета ранних урожаев обнаружены различия в массе картофеля среди контрольных образцов. Важно подчеркнуть, что данные различия связаны исключительно с крупными клубнями, вес которых превышает 80 г. Что касается мелких клубней (менее 40 г) и клубней второй фракции, то их общая масса у растений, клубни которых подвергались обработке ПЭМП в 2024 и 2025 гг., оказалась выше, нежели у тех, чьи клубни такой обработки не подвергались.

Анализируя итоги учета ранних сборов урожая, установлено, что применение органических удобрений повысило массу клубней относительно предыдущих лет (2021–2023), тогда как дополнительное использование ПЭМП способствовало росту числа клубней на растениях (с вероятностью р ≤ 0,05).

Таблица 4 содержит сведения о результатах биометрии общей урожайности за 2024 г. По ее данным, среднее число клубней на одном растении в группе обработанных образцов оказалось значительно выше (примерно на 12–13 %), нежели в контрольной группе без обработки ПЭМП. Следует подчеркнуть, что урожайность опытного участка «Печорский ТЭ» оказалась выше аналогичного показателя для варианта «Печорский Э», вероятно, это связано с модификациями генотипа вследствие воздействия ПЭМП.

Данные табл. 5 демонстрируют результаты измерения общей урожайности образца исследования 2025 г., повторяя тенденции прошлых сезонов: однократная обработка ПЭМП (Э) увеличивает количество клубней. Аналогичные изменения отмечены также для вариантов типа Печорский 21–23; наблюдалась схожая динамика увеличения числа клубней в варианте Печорский 21–24 (табл. 5). Итоговый вывод исследований показывает, что одноразовая обработка ПЭМП вызывает значительное увеличение числа клубней с вариативным изменением уровня общей урожайности, обусловленным преимущественно условиями

Таблица 4 роста культуры в конкретный период

Table 4

Биометрические показатели общей урожайности (85-й день) (2024)

Biometric indicators of total yield (day 85) (2024)

Сорт	Менее 40 г		40-80 г		Более 80 г		Всего клубней
	Вес	Число клубней	Вес	Число клубней	Вес	Число клубней
Печорский К	5,8	127	11,9	214	39,6	250	591
Печорский Э	10,8	425*	15,2	230	16,6	132	787*
Печорский ТК	8,6	144	22,1	340	36,4	222	706
Печорский ТЭ	9,5	408*	15,8	274	22,9	199	881*

вегетации.

Подводя итоги проведенного исследования, важно подчеркнуть, что в Республике Коми сорт Печорский демонстрирует повышенную восприимчивость к действию ПЭМП. Было выявлено, что предварительная обработка посевного материала способствует улучшению роста и развития

культуры картофеля. Полученные результаты подтвердили, что обработка клубней ПЭМП стимулирует образование большего количества новых клубней, что неизбежно повышает общую продуктивность посадок картофеля.

Заключение

• 1.    Экспериментально подтверждено, что обработка клубней картофеля ПЭМП в режиме 15/5 (по схеме: 15 мин воздействия / 5 мин перерыва в течение 1 ч) индивидуально подобранным спектром («предпосевное облучение») оказывает влияние на процессы роста и развития растений картофеля.

• 2.    Переменное электромагнитное поле стимулирует процессы формирования зеленой массы и клубнеобра-зование картофеля, демонстрируя свою эффективность в климатических условиях Севера.

• 3.    Показана эффективность переменного электромагнитного поля после однократной обработки. Предпосевная обработка картофельных клубней на протяжении нескольких вегетационных периодов (не менее трех) не приводит к повышению показателей урожайности картофеля, что может свидетельствовать об изменении генотипа исходного сорта.

• 4.    Данные экспериментов подтверждают целесообразность дальнейших исследований по уточнению наиболее эффективных режимов обработки клубней картофеля перед посадкой и методов воздействия ПЭМП для улучшения показателей сельскохозяйственной продукции.