Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ВЛИЯНИЕ НИЗКОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ ДИКОРАСТУЩЕЙ БРУСНИКИ (VACCINIUM VITIS-IDAEA L.) В ТАЕЖНОЙ ЗОНЕ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

Смирнов А.И. 1 Орлов Ф.С. 1 Беляев В.В. 2 Бойцова Т.А. 2 Аксенов П.А. 3 Неверов Н.А. 2
1 ООО «Разносервис»
2 Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. Н.П. Лаверова РАН
3 Мытищинский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана
В представленной работе показаны результаты совместного исследования Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики им. Н.П. Лаверова РАН, МФ МГТУ им. Н.Э. Баумана и ООО «Разносервис» (г. Москва), которое проводилось в 2017 г. на постоянных пробных площадях, заложенных в сосняке брусничном в 2014–2016 гг. в Устьянском районе Архангельской области на территории Вельско-Устьянского тектонического узла и за его пределами. Целью исследования было изучение влияния низкочастотного электромагнитного поля (ЭМП) на урожайность дикорастущей брусники (Vaccinium vitis-idaea L.). Объектами исследования были кустарнички брусники на опытных и контрольных площадках в фенофазе обильного цветения. Обработка опытных площадок ЭМП проводилась низкочастотным генератором «Рост-Актив» по технологии «ПОСЭП» (предпосевная обработка семян электромагнитным полем). Полученные результаты исследования говорят о положительном влиянии низкочастотного ЭМП на урожайность брусники, причем в разных вариантах опыта, различающихся положением пробных площадей относительно границ тектонического узла. Так же было отмечено, что кроме повышения урожайности, обработка низкочастотным ЭМП оказывает влияние и на качественные характеристики плодов брусники, так в опытных образцах отмечено значительное увеличение содержания аскорбиновой кислоты до 200 % относительно контроля. Выявлено значительное падение содержания влаги и увеличение зольности в плодах брусники, произрастающей на территории тектонического узла. С удалением от центра тектонического узла к периферии зольность плодов снижается. Достоверно установлено, что обработка низкочастотным ЭМП может изменить биохимические характеристики плодов брусники в сторону улучшения их потребительских свойств. В этой связи мы надеемся, что наше исследование будет иметь теоретическое и прикладное значение для лесного хозяйства.
низкочастотное электромагнитное поле
технология ПОСЭП
брусника (Vaccinium vitis-idaea)
урожайность
аскорбиновая кислота
1. Смирнов А.И., Орлов Ф.С. Способ предпосевной обработки семян и устройство для его осуществления // Патент России № 2591969. Патентообладатель ООО «Разносервис». 2014.
2. Рубцова Е.И., Хныкина А.Г. Влияние импульсного электрического поля на энергию прорастания семян сои // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2009. № 12. С. 26–27.
3. Старухин Р.С., Белицин И.В., Хомутов О.И. Метод предпосевной обработки семян с использованием эллиптического электромагнитного поля // Ползуновский вестник. 2009. № 4. С. 97–103.
4. Смирнов А.И. Влияние низкочастотного электромагнитного поля на всхожесть семян и рост сеянцев сосны обыкновенной в питомниках зоны смешанных лесов: дис. ... канд. с.-х. наук. Мытищи, 2016. 102 с.
5. Кутинов Ю.Г., Чистова З.Б. Комплексная модель процессов межгеосферного взаимодействия в тектонических узлах Севера Русской плиты // Электронное научное издание Альманах Пространство и Время. 2012. Т. 1. Вып. 1. [Электронный ресурс]. URL: http://www.j-spacetime.com/actual %20content/t1v1/1109.php (дата обращения: 20.02.2020).
6. Гофаров М.Ю., Кутинов Ю.Г., Болотов И.Н. Ландшафты Беломорско-Кулойского плато: тектоника, подстилающие породы, рельеф и растительный покров. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 167 с.
7. Кутинов Ю.Г., Чистова З.Б. Разломно-блоковая тектоника и ее роль в эволюции литосферы // Литосфера и гидросфера европейского Севера России. Геоэкологические проблемы / Под ред. Ф.Н. Юдахина. Екатеринбург: УрО РАН, 2001. С. 68–113.
Kutinov Yu.G., Chistova Z. B. Fault-block tectonics and its role in the evolution of the lithosphere // Lithosphere and hydrosphere of the European North of Russia. Geoecological problems / Pod red. F.N. Yudakhina. Yekaterinburg: UrO RAN, 2001. P. 68–113 (in Russian).
8. Кутинов Ю.Г., Чистова З.Б. Геоэкологическое районирование северных территорий земли для организации системы мониторинга // Электронное научное издание Альманах Пространство и время. 2011. № 4 (6). [Электронный ресурс]. URL: https://space-time.ru/space-time/article/view/2226-7271provr_st4-6.2011.86 (дата обращения: 20.02.2020).
9. Кутинов Ю.Г., Чистова З.Б., Бурлаков П.С. Влияние тектонических нарушений (дегазация, наведенные токи, вариации геомагнитного поля) севера Русской плиты на окружающую среду (на примере Архангельской области) // Вестник КРАУНЦ. Серия Науки о Земле. 2009. № 2(14). С. 77–89.
10. Беляев В.В., Кутинов Ю.Г., Чистова З.Б., Хмара К.А. Влияние узлов пересечения тектонических дислокаций на характер выпадения осадков в лесных экосистемах // Вестник Поморского государственного университета. Серия: Естественные и точные науки. 2009. № 2. С. 45–50.
11. Сывороткин В.Л. Глубинная дегазация Земли и глобальные катастрофы. М.: ООО «Геоинформцентр», 2002. 250 с.
12. Старицын В.В. Влияние отдельных геоэкологических факторов на популяции черники (Vaccinium myrtillus L.) и брусники (Vaccinium vitis-idaea L.) на территории Плесецкого тектонического узла // Ломоносова достойные потомки: Материалы X ежегодной региональной молодежной научно-практической конференции. Архангельск: ОАО «Северодвинская типография», 2012. С. 400–402.
13. Беляев В.В., Дурынин С.Н. О влиянии тектонических узлов на популяции некоторых в лекарственных растений Архангельской области // Вестник КРАСГАУ. 2015. № 5. С. 131–135.
14. Старицын В.В. Оценка влияния геоэкологических условий (на примере тектонических узлов) на состояние ресурсов лесных ягод Архангельской области: дис ... канд. с.-х. наук. Архангельск, 2013. 168 с.
15. Старицын В.В., Беляев В.В. Ресурсы основных видов ягод в наиболее распространённых условиях местопроизрастания // Вестник Архангельского областного отделения ПАНИ. Вып. 2. Архангельск, 2010. С. 11–15.
16. ГОСТ 16483.7-71 Древесина. Методы определения влажности. 1973. 4 с.
17. ГОСТ Р 56881-2016 Биомасса. Определение зольности стандартным методом. 2017. 8 с.
18. Воскресенская О.Л., Алябышева Е.А., Половникова М.Г. Большой практикум по биоэкологии: учеб. Пособие. Ч. 1. Йошкар-Ола: МарГУ, 2006. 107 с.
19. Старицын В.В., Беляев В.В. Урожайность и содержание витамина С в бруснике (Vaccinium vitis-idaeae L.) и чернике (Vaccinium myrtillus L.) в пределах Плесецкого тектонического узла // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2015. № 1 (343). С. 78–84.

Использование низкочастотного ЭМП в лесном хозяйстве России является мало изученным, но перспективным направлением. Так, в результате проведенных исследований в лабораториях и в лесных питомниках, авторами статьи была разработана простая и экологически безопасная технология предпосевной обработки семян и сеянцев электромагнитным полем (ПОСЭП) [1] и создан прибор «Рост-Актив» – генератор низкочастотного ЭМП.

Изначально технология ПОСЭП применялась для повышения урожайности различных сельскохозяйственных культур [1–3], но в процессе анализа полученных положительных результатов было отмечено, что обработка семян низкочастотным ЭМП оказывает влияние и на качественные характеристики выращиваемой сельхозпродукции. Так исследования показали, что обработка пшеницы ЭМП повышала основной показатель ее качества – клейковину, а при обработке картофеля и сахарной свеклы значительно повышалось содержание крахмала и сахара. С 2012 г. авторами технологии ПОСЭП ведутся исследовательские работы в лесном хозяйстве, результаты которых позволяют говорить об эффективности обработки семян и сеянцев низкочастотным ЭМП по технологии ПОСЭП [4].

Леса России необычайно богаты не только качественной древесиной, но и различными видами недревесных ресурсов, рациональное использование которых может способствовать росту экономического потенциала лесного хозяйства. И здесь особое место занимают пищевые ягодные растения, которые пользуются большим спросом, как на внутреннем, так и на внешнем рынках.

В связи с этим, учитывая положительный опыт применения технологии ПОСЭП в сельском хозяйстве, возникает предположение, что и дикорастущие ягодные кустарнички, обработанные низкочастотным ЭМП, могут увеличить урожайность и улучшить ряд биохимических характеристик плодов в зависимости от воздействия тектонических узлов.

Вместе с тем, в последнее время активно исследуются процессы межгеосферного взаимодействия, как одного из актуальных направлений комплексного изучения окружающей среды [5]. В результате этих исследований установлено, что именно тектонические разломы являются наиболее активным структурообразующим элементом геологической среды, а при увеличении числа пересекающихся разломов степень раздробленности, глубинности и проницаемости тектонического узла возрастает [6, 7]. Также тектонические узлы характеризуются аномальными параметрами окружающей среды [8], непосредственно над тектоническими узлами отмечается постоянный «дефицит» атмосферного давления (до 25 mb) [9, 10]. Что касается частоты выпадения осадков, то их количество в центре и на периферии тектонических узлов, существенно различаются, так в центре тектонических узлов осадки выпадали значительно реже, а их объем до 26 % меньше, чем на периферии. В результате такого распределения осадков гидросеть повторяет контуры тектонического узла, снежный покров на периферии устанавливается раньше и большей глубины, а стаивание происходит позже, чем на фоновых территориях. Данные получены при панхроматической съемке со спутника Монитор-Э. По периферии узлов отмечается глубинная дегазация и повышенная частота гроз, именно на этих участках зафиксировано повышенное количество лесных пожаров [10, 11].

Таким образом, в районах тектонических узлов все эти факторы влияют на свойства многих, если не всех, компонентов биогеоценозов.

Материалы и методы исследования

Исследования проводились на постоянных пробных площадях (ППП), заложенных в 2014–2016 гг. в основных типах леса, в том числе и в сосняках брусничных, на территории Вельско-Устьянского тектонического узла и за его пределами (рис. 1).

smir1.tif

Рис. 1. Карта-схема расположения пробных площадей. Обозначения: 1 – местоположения ППП в сосняке брусничнике; 2 – изолинии плотности тектонических нарушений (Вельско-Устьянский узел)

При проведении исследований использовались общепринятые методики ботанических и почвенных описаний, мониторинга и учетов урожайности ягод, отбор [12]. Детальное описание их подробно изложено в наших предыдущих работах [13–15]. Из данных табл. 1 видно, что насаждения на ППП имеют практические одинаковые таксационные показатели и различаются только расположением по отношению к тектоническому узлу (центр, узла и вне узла – контроль). Характеристика насаждений на пробных площадях представлена в табл. 1.

Таблица 1

Таксационные показатели насаждений на постоянных пробных площадях (Устьянский район)

3

Средние

Полнота

Состав

Возраст, лет

Бонитет

Запас, м3/га

Высота, м

Диаметр, см

Центр

18

18

0,7

8С2Б

80

III

220

Контроль

18

16-18

0,7

8С2Б

70

III

210

В июле 2017 г. в Устьянском районе Архангельской области, включая территорию Вельско-Устьянского тектонического узла в сосняке брусничнике, на указанных выше пробных площадях впервые проведена обработка кустарничков дикорастущей брусники в фенофазе обильного цветения низкочастотным ЭМП генератором «Рост-Актив» по технологии ПОСЭП. Воздействие осуществлялось ЭМП с частотой 16 Гц с возрастающим значением индукции магнитного поля от 0,4 до 2,0 мТл, время экспозиции 11 минут [4] (рис. 2).

smir2.tif

Рис. 2. Обработка дикорастущей брусники низкочастотным ЭМП

Методикой исследования определялось, что пробная площадь брусничника разделяется на две части, одну часть обрабатывают низкочастотным ЭМП по технологии ПОСЭП – это опыт, а вторая часть остается в качестве контроля. Это же правило соблюдалось на пробной площади в центре узла и на пробной площади за его пределами. Заложенные пробные площади имеют координатную привязку (GPS «Garmin Oregon 450») (табл. 2).

Таблица 2

Географические координаты постоянных пробных площадей (ППП)

п/п

Координаты ППП

Положение ППП относительно Вельско-Устьянского

тектонического узла

1

N 61 ° 13' 239''; E 042 ° 49' 568''

Территория тектонического узла (центр)

2

N 61 ° 07' 555''; Е 043 ° 30' 661''

Контроль (за границами территории узла)

В конце вегетационного сезона 2017 г. был проведен учет урожайности брусники. Методика определения урожайности брусники сводилась к сбору плодов на 20 учетных площадках, каждая размером 0,5×0,5 м., которые через равные расстояния закладывались по диагоналям обработанной и не обработанной части пробной площади (рис. 3). Собранные плоды с каждой площадки взвешивали и рассчитывали среднюю урожайность брусники в кг/га. Содержание влаги в ягодах определяли гравиметрическим методом [16], содержание минеральных веществ – после сухого озоления (500 °С) согласно методики [17]. Содержание аскорбиновой кислоты определяли спектральным методом на спектрофотометре UV-1800 (Shimadzu, Япония) с использованием 2,6-дихлорфенолиндофенола (краска Тильманса) согласно [18].

smir3.tif

Рис. 3. Учет урожайности брусники

Результаты исследования и их обсуждение

Урожайность брусники на ППП в зависимости от положения относительно Вельско-Устьянского тектонического узла в контроле и после обработки НЧ ЭМП в 2017 г. представлена в табл. 3.

Таблица 3

Урожайность брусники на ППП в зависимости от положения относительно тектонического узла в контроле и после обработки НЧ ЭМП в 2017 г.

Вариант опыта

Территория тектонического узла (центр), кг/га

Контроль (за границами территории узла), кг/га

1

Контроль

2 ± 0,08

26 ± 1,1

2

Обработка ЭМП

11 ± 0,6

35 ± 1,4

% к контролю

550

135

Tфакт. (tst при 0,001 = 3,85)

14,8

5,1

В результате, подтвердились, прежде всего, предыдущие данные о существенном различии в урожайности брусники между центром и периферией тектонического узла [19].

Предварительно, можно говорить о разном влиянии низкочастотного ЭМП на урожайность брусники произрастающей на территории тектонического узла и за его пределами. На всех участках, обработанных низкочастотным ЭМП урожайность брусники значительно увеличилась. Так, в центре узла при воздействии и без него урожайность различается в 5 раз, а на контроле, за территорией узла, на 35 % (табл. 3). Различия средних показателей опытов достоверны при Р < 0,001.

На этих же объектах в сентябре 2017 г. были отобраны образцы плодов брусники для последующих химических анализов на содержание витаминов и минеральных элементов.

Проведенные исследования показали увеличение зольности ягод от центра узла к контролю в 1,7–1,8 раза, это возможно обусловлено литохимическими особенностями осадочных пород, слагающих верхнюю часть разреза тектонического узла и аэрогенным переносом веществ с них в составе пылевых частиц на поверхность ягод брусники. Обработка низкочастотным ЭМП снижает содержание зольных элементов в опыте за границами тектонического узла (табл. 4). Данный факт также связан с увеличением урожайности, преимущественно за счёт увеличения размеров плодов брусники. Содержание влаги в плодах брусники на 13-15 % выше в контроле, чем в центре узла, возможно, эту зависимость можно объяснить значительным различием в количестве осадков, особенно в засушливые годы. Обработка ЭМП за границами территории узла повышает концентрацию аскорбиновой кислоты на 5 %. В центре узла концентрация повышается в 1,6 раза, а при дополнительной обработке низкочастотным ЭМП содержание аскорбиновой кислоты в ягодах превышает 200 % относительно контроля. Наблюдаемое увеличение содержания аскорбиновой кислоты в плодах брусники при воздействии низкочастотного ЭМП указывает на его стимулирующее действие, влияющее на скорость метаболических процессов растений и накопление биологически активных метаболитов.

Таблица 4

Средние показатели влажности, зольности и содержания аскорбиновой кислоты плодов брусники (tst (при a = 0,05) = 2,05)

Вариант опыта

Влажность, %

Зольность, %

Содержание аскорбиновой кислоты в 100 г, мг

1

Контроль (за границами территории узла)

87,5 ± 0,12

0,93 ± 0,01

309,0 ± 0,37

2

Обработка ЭМП (за границами территории узла)

87,6 ± 0,11

0,73 ± 0,01

326,9 ± 3,51

% к контролю

100,1

78,5

105,8

tрасчетное

0,6

14,1

5,1

3

Территория тектонического узла

76,2 ± 0,12

1,64 ± 0,01

486,7 ± 3,96

% к контролю

87,1

176,3

157,5

tрасчетное

66,5

50,2

44,7

4

Обработка ЭМП в центре тектонического узла

75,0 ± 0,15

1,69 ± 0,06

627,9 ± 6,75

% к контролю

85,7

181,7

203,2

tрасчетное

65,1

12,5

47,2

Заключение

Таким образом, влияние низкочастотного ЭМП повышает урожайность ягод брусники и может изменять биохимические характеристики плодов в сторону улучшения их потребительских свойств. Урожайность брусники, произрастающей в зоне тектонических узлов значительно ниже, при этом плоды имеют более высокую зольность и пониженное содержание влаги в сравнение с контрольными участками. Технологию ПОСЭП можно рассматривать как способ повышения продуктивности и качества недревесных ресурсов леса.

Для лесного хозяйства, использование низкочастотного ЭМП является принципиально новым и перспективным направлением, которое может способствовать развитию и повышению экономической эффективности лесного хозяйства РФ.

Исследования проведены в ходе выполнения государственного задания ФГБУН ФИЦКИА РАН № гос. регистрации АААА-А18-118012390305-7.


Библиографическая ссылка

Смирнов А.И., Орлов Ф.С., Беляев В.В., Бойцова Т.А., Аксенов П.А., Неверов Н.А. ВЛИЯНИЕ НИЗКОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ ДИКОРАСТУЩЕЙ БРУСНИКИ (VACCINIUM VITIS-IDAEA L.) В ТАЕЖНОЙ ЗОНЕ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ // Успехи современного естествознания. – 2020. – № 3. – С. 34-39;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37343 (дата обращения: 25.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074