WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Рост и развитие сельскохозяйственных культур в зоне влияния линий электропередачи на примере богатовского района самарской области

На правах рукописи

НОВИЧКОВА ЕЛЕНА АНАТОЛЬЕВНА

РОСТ И РАЗВИТИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

НА ПРИМЕРЕ БОГАТОВСКОГО РАЙОНА САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность: 03.02.08 – экология (биология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Тольятти – 2011

Работа выполнена на кафедре биологической химии

Государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

"Самарский государственный университет"

Научный руководитель: Доктор биологических наук, профессор
Подковкин Владимир Георгиевич

Доктор биологических наук, профессор

Языкова Марина Юрьевна

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук

Сюков Валерий Владимирович

Доктор биологических наук, профессор

Усманов Искандер Юсуфович

Ведущая организация:

Институт фундаментальных проблем биологии РАН (г. Пущино-на-Оке)

Защита состоится 25 октября 2011 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 002.251.01 при Институте экологии Волжского бассейна РАН по адресу: 445003, Самарская обл., г. Тольятти, ул. Комзина, 10.

Тел. (8482) 48-99-77. Факс: (8482) 48-95-04. Е-mail: ievbras2005@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии Волжского бассейна РАН, с авторефератом – в сети Интернет на сайте ИЭВБ РАН по адресу: http://www.ievbras.ru.

Автореферат разослан «____» сентября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук А.Л. Маленёв

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Интенсивное использование электрической энергии в современном информационном обществе привело к формированию нового фактора загрязнения окружающей среды электромагнитного (Шандала и др., 1990; Холодов, 1991; Григорьев и др., 1999; Сподобаев, Кубанов, 2000). В 1995 году Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) ввела термин «глобальное электромагнитное загрязнение окружающей среды» (Григорьев, Меркулов, 2002). Под действием электромагнитного излучения (ЭМИ) антропогенного происхождения происходят как функциональные, так и структурные изменения на молекулярном уровне, которые в свою очередь вызывают каскад реакций, нарушающий процессы роста и развития растений. За пределами урбанистических территорий основным источником электромагнитного загрязнения промышленной частоты являются линии электропередачи (ЛЭП). В частности, в Самарской области суммарная протяженность ЛЭП составляет более 32 тыс.км. Несмотря на принятые нормативы, большое количество сельскохозяйственных культур выращивается в непосредственной близости к ЛЭП. Так, для Богатовского района Самарской области, где культуры подсолнечника и озимой пшеницы занимают площадь 37 тыс.га, 15% от этих площадей находятся в пределах 60-ти метров от ЛЭП с напряжением 0,4-110 кВ. При этом проходящие через сельскохозяйственные угодья линии электропередачи, вероятно, способны влиять на продуктивность возделываемых культур (Старухин, Белицын, Хомутов, 2009) и изменять их устойчивость к другим факторам среды обитания (Новицкий, 1984; Плеханов, 1990). В связи с этим возникает необходимость изучения реализации защитно-приспособительных механизмов сельскохозяйственных культур к данному стрессовому воздействию.

Цель и задачи исследований. Целью работы явился анализ изменчивости морфометрических и биохимических показателей подсолнечника и озимой пшеницы в зоне влияния электромагнитного излучения линий электропередачи на примере Богатовского района Самарской области. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи.

1. Рассчитать напряженность электрического и магнитного полей в зоне расположения ЛЭП с напряжением 110 и 220 кВ.

2. Провести общий агрохимический анализ и биотестирование относительной фитотоксичности почвы.

3. Исследовать морфометрические параметры подсолнечника и озимой пшеницы в зоне действия электромагнитного излучения ЛЭП с напряжением 110 кВ и 220 кВ с учетом влияния дополнительных антропогенных факторов в онтогенезе.

4. Изучить изменения концентрации основных пигментов фотосинтеза в листьях подсолнечника и озимой пшеницы в зависимости от расстояния до линий электропередачи.

5. Определить характер изменений биохимических показателей перекисного окисления липидов (ПОЛ) и систем антиоксидантной защиты сельскохозяйственных культур в зоне влияния электромагнитного излучения ЛЭП.

Научная новизна. Впервые на примере Богатовского района Самарской области обнаружено снижение морфометрических показателей подсолнечника сорта «Поволжский 8» и озимой пшеницы сорта «Светоч» в зоне действия электромагнитного излучения ЛЭП с напряжением 110 кВ, а также интенсификация ростовых процессов подсолнечника под влиянием ЭМИ ЛЭП-220 кВ. Изменение концентрации основных пигментов фотосинтеза при этом зависело от сортовых особенностей возделываемой культуры и стадии ее вегетации. Действие электромагнитного излучения ЛЭП сопровождалось снижением активности систем антиоксидантной защиты растений и ростом интенсивности процессов перекисного окисления липидов в тканях сельскохозяйственных культур.

Теоретическая значимость. Отраженные в диссертационной работе материалы вносят вклад в развитие факториальной экологии, в частности, расширяют представления о действии неионизирующего излучения на растения.

Практическая значимость. Материалы диссертации, сформулированные в ней научные положения и выводы могут найти применение в работе природоохранных организаций и учреждений агропромышленного комплекса при обосновании рекомендаций по рациональному размещению и эксплуатации электротехнических сооружений в условиях природных экосистем и сельскохозяйственных предприятий, при разработке соответствующей нормативной документации, а также могут быть внедрены в учебный процесс.

Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Диссертация выполнена в соответствии с планом научно-исследовательской работы кафедры биологической химии Самарского государственного университета по теме «Действие физических и химических факторов на биологические системы».

Апробация работы. Результаты и научные положения диссертации были представлены на Международных научно-практических конференциях: «Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И. Вернадского» (Тамбов, 2007), «Наука на рубеже тысячелетий» (Тамбов, 2007); на Всероссийских научно-практических конференциях: «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2007, 2008); на втором Международном экологическом конгрессе «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов ELPIT-2009» (Тольятти, 2009) (работа получила диплом третьей степени и медаль за 3 место в номинации «Аспиранты»); на ежегодных научно-практических конференциях научно-педагогического состава Самарского государственного университета (2008-2011 гг.); на VI Съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2010); на III Молодежной научной конференции «Актуальные проблемы экологии Волжского бассейна» (Тольятти, 2011).

Декларация личного участия автора. Автором лично осуществлены полевые исследования, отбор растительных и почвенных образцов, их лабораторные анализы, математическая обработка цифровых данных. Написание текста диссертации, формулирование основных теоретических положений и выводов осуществлено по плану, согласованному с научным руководителем. Доля участия автора в написании работ, опубликованных в соавторстве, составляет 50-80%.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Изменения морфометрических и биохимических показателей сельскохозяйственных культур в зоне действия ЭМИ ЛЭП не связаны с почвенным плодородием.

2. На всех стадиях вегетации подсолнечника и озимой пшеницы происходит снижение морфометрических показателей растений в зоне действия источника электромагнитного излучения с напряжением 110 кВ. Вблизи ЛЭП-220 кВ происходит разнонаправленное изменение ростовых показателей подсолнечника, степень которых зависит от стадии онтогенеза возделываемой культуры. При этом дополнительные антропогенные факторы (автодорога, лесополоса) изменяют чувствительность растений к действию электромагнитного излучения.

3. В зоне влияния ЭМИ ЛЭП происходит изменение концентрации основных пигментов фотосинтеза в тканях растений, величина и направленность которого зависит от расстояния до источника излучения и стадии вегетации растения, имеет нелинейный характер.

4. В тканях сельскохозяйственных культур вблизи линий электропередачи развивается окислительный стресс, проявляющийся в форме роста интенсивности процессов перекисного окисления липидов на фоне снижения активности систем антиоксидантной защиты растений.

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованной литературы и приложения; содержит 47 рисунков и 28 таблиц. Объем работы составляет 169 страниц печатного текста. Библиографический список включает 230 источников, из которых 41 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Экологическая роль электромагнитного излучения

и его действие на растительные объекты

(обзор литературного материала)

На основании анализа научной литературы рассмотрено стрессовое действие электромагнитных полей на биологические объекты, в том числе растительные (Пресман, 1971, 2001; Холодов, 1993; Григорьев и др., 1998, 2003; Подковкин и др., 2000), показано значение линий электропередачи как антропогенного источника электромагнитного излучения (Шандала и др., 1990; Ревич, 2003; Сподобаев и др., 2005). Освещены современные представления о механизмах действия электромагнитного излучения (Пресман, 1968, 1977; Яковлева, 1973; Фролов, 1999, 2000; Григорьев, Васин, 2004, 2005), вопросы адаптации растений к стрессовым факторам (Веселова, 1993; Шакирова, 2001) и проблема электромагнитного загрязнения в целом. Проанализированы особенности развития и значение подсолнечника и озимой пшеницы как объектов исследования (Пустовойт, 1975; Борисоник, 1981; Куперман, 1982; Баранов, Устименко, 1994; Лухменев, 2004).

Глава 2. Материалы и методы исследований

Исследования проводили на территории Богатовского района Самарской области в 2007-2010 гг. Исследуемая территория относится к Предуральской провинции лесостепной зоны (Природно-сельскохозяйственное районирование…, 1983). Общей особенностью климата района исследований является его резко выраженная континентальность. Средняя температура воздуха за май-август 2007 и 2008 годов составила 19,1С и 18,4С соответственно. Сумма активных температур за период вегетации в 2007 году составила 2264,9С, в 2008 году – 2183,9С. Количество атмосферных осадков за вегетационный период 2007 и 2008 гг. – 182 и 170 мм соответственно.

Объектами исследования являлись подсолнечник сорта «Поволжский 8» и озимая пшеница сорта «Светоч». Для исследований были выбраны три посевных поля. Поле № 1 с культурой подсолнечника пересекала ЛЭП Комсомолец-Бузулук 2 с напряжением 110 кВ, поле № 2 с культурой озимой пшеницы – Комсомолец-Бузулук 1 с напряжением 110 кВ, поле № 3 с культурой подсолнечника – Комсомолец-Бузулук 1,2 – 220 кВ. Все пробные площади (ПП) располагались перпендикулярно ЛЭП. Экологические условия в местах расположения ПП различались (табл. 1).

Таблица 1

Общая характеристика пробных площадей

№ (ПП) Исследуемая культура Напряжение линии электропередачи, кВ Год исследования Дополнительный фактор, размещение относительно ПП
1 Подсолнечник 110 2007 г.
2 110 Автодорога, параллельно
3 110 Лесополоса, под углом
4 110 Автодорога, под углом
5 Озимая пшеница 110 2008 г. Автодорога, перпендикулярно
6 Подсолнечник 220
7 220 Автодорога, под углом

С одного конца поля № 1 на расстоянии 30 м располагалась автодорога, с другого конца находилась лесополоса на расстоянии 5 м от кромки сельскохозяйственных угодий (рис. 1). Перпендикулярно полю № 2 (ПП-5) на расстоянии 60 м от ЛЭП-110 кВ располагалась автодорога общего пользования. На ПП-7 автодорога находилась на расстоянии 350 м от ЛЭП-220 кВ.

 Схема расположения пробных площадей На каждой пробной площади-1

Рис. 1. Схема расположения пробных площадей

На каждой пробной площади собирали образцы с участков, расположенных под линией электропередачи, а также на расстоянии 15; 30; 45; 60; 75; 90 и 105 м от источника излучения. Контрольные образцы собирали в тех же условиях на всех пробных площадях на расстоянии 1000 м от линии электропередачи.

Отбор образцов почвы и растений, а также их первичную обработку и подготовку к дальнейшему анализу осуществляли по общепринятым методам (Страшинский и др., 1987; Минеев, 1989). В почвенных образцах определяли содержание гумуса по Никитину, общий азот по Кьельдалю, подвижные соединения фосфора и калия (Р2О5 и К2О) по методу Мачигина, рН ионометрическим способом, влажность, содержание ионов Cl-, SO42-, Ca2+ полуколичественным методом, анализировали структуру и механический состав почвенных образцов (Минеев, 1989; Кавеленова, Прохорова, 2001). Биотестирование почвы проводили с использованием семян кресс-салата.

Проводили замеры таких морфометрических показателей сельскохозяйственных культур, как высота, сухая биомасса целого растения и отдельных его частей (листьев, семян, колосьев), длина колосьев озимой пшеницы, размеры корзинок подсолнечника. С целью учета надземной фитомассы растения срезались на уровне почвы с последующим взвешиванием в воздушно-сухом виде на электронных весах SPU 202.

Концентрацию фотосинтетических пигментов в листьях растений определяли по методу Хольма-Веттштейна (Третьяков и др., 1990); пероксидазную активность – по методу Бояркина (Арасимович, Ярош, 1987); каталазную активность водной вытяжки – по методу М.А. Королюка, Л.И. Ивановой (Кленова, 1996); количественное определение аскорбиновой кислоты проводили с использованием гексацианоферрита калия (Полевой, Максимов, 1978); содержание первичных продуктов перекисного окисления липидов (диеновых коньюгатов ДКГ и диеновых кетонов ДКЕ) определяли согласно методу И.Д. Стальной в модификации В.А. Костюка; концентрацию малонового диальдегида (МДА) – по методу И.Д. Стальной, Т.Г. Гаришвили (Кленова, 1996). Статистическую обработку цифровых данных осуществляли общепринятыми методами с использованием специализированных компьютерных приложений Excel.

Глава 3. Расчет напряженности электрического и магнитного полей

ЛЭП-110 и ЛЭП-220 кВ

Расчет напряженности электрического (ЭП) и магнитного (МП) поля в зоне прохождения высоковольтных линий электропередачи с напряжением 110 и 220 кВ проведен на базе научно-исследовательской лаборатории электромагнитного мониторинга кафедры электродинамики и антенн Поволжского государственного университета телекоммуникации и информатики по методике, утвержденной министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды Самарской области (Довбыш, Сподобаев, Маслов и др., 2005). Расчет проводили на основе данных, предоставленных филиалом ОАО «МРСК ВОЛГИ» «Самарские распределительные сети». Влияние подстилающей поверхности (поверхности Земли) на структуру и уровни ЭМП при этом учитывали введением соответствующих зеркальных изображений первичных токов (Довбыш, Маслов, Сподобаев, 2009). При вычислении ЭП участок протяженной воздушной ЛЭП рассматривали, как систему распределенных вдоль отрезка прямой параллельных заряженных нитей, несущих некоторый эквивалентный заряд, определяемый из погонных параметров и класса напряжения линии. При вычислении МП линию рассматривали как систему параллельных линейных токов.

Величина напряженности МП и ЭП для ЛЭП-110 кВ и ЛЭП-220 кВ приведена в таблице 2. Магнитное поле, в отличие от электрического, менялось не только с ростом расстояния от ЛЭП, но и по месяцам исследуемого периода, так как напряженность МП (Н, А/м) зависит и от рабочей нагрузки в линиях электропередачи, и от напряжения в них. Электрическое поле ЛЭП практически не зависит от нагрузки и полностью определяется напряжением. Вследствие этого напряженность ЭП (Е, В/м) исследуемых линий электропередачи менялась только с расстоянием от источника излучения (табл. 2).

Таблица 2

Напряженность ЭП (Е) и МП (Н) в период вегетации культур

№ поля, показатель Расстояние от ЛЭП, м
0 15 30 45 60 75 90 105 К
Поле № 1: Е, В/м Н, А/м 750 1200 770 500 375 300 250 200 < 50
0,90-1,01 2,59-2,87 2,02-2,25 1,46-1,58 1,13-1,24 0,90-1,01 0,76-0,85 0,68-0,78 < 0,2

Поле № 2: Е, В/м Н, А/м 750 1200 770 500 375 300 250 200 < 50

1,00-1,40 2,85-3,95 2,20-3,05 1,60-2,20 1,20-1,70 1,00-1,40 0,85-1,15 0,75-1,05 < 0,3

Поле № 3: Е, В/м Н, А/м 1500 2400 1525 1025 760 575 480 420 < 100

2,20-2,40 6,00-6,50 4,70-5,10 3,40-3,60 2,60-2,80 2,10-2,30 1,80-2,00 1,60-1,80 < 0,4

Примечание. Здесь и далее К – контроль (1000 м от ЛЭП).

Таким образом, в период вегетации подсолнечник находился в зоне действия электромагнитного излучения частотой 50 Гц напряженностью 200-2400 В/м (ЭП) и 0,68-6,50 А/м (МП), а озимая пшеница подвергалась влиянию ЭМИ напряженностью 200-1200 В/м (ЭП) и 0,75-3,95 А/м (МП) (табл. 2). Данные характеристики, согласно концепции Плеханова (1990), свидетельствуют об информационном типе взаимодействия ЭМП с сельскохозяйственными культурами.

Глава 4. Общий агрохимический анализ и биотестирование

относительной фитотоксичности почвы

В районе исследования представлен подтип черноземов типичных. Предварительный агрохимический анализ пробных площадей показал, что влажность и состав почвы на разном расстоянии от источника ЭМП по таким показателям, как гумусность, рН, содержание общего азота, обменного фосфора и калия (P2O5 и K2O), концентрация ионов SO42-, Ca2+ и Cl- не имели статистически значимых отличий от контроля (табл. 3). Малогумусные почвенные образцы имели нейтральную и слабощелочную реакцию, кубовидную комковато–зернистую структуру, по механическому составу – тяжелосуглинистые, из новообразований содержали лишь растительные остатки, обеспеченность калием высокая, азотом и фосфором – средняя. Корреляционная связь между почвенными параметрами (влажность, рН, гумус) и ростовыми показателями культур оказалась слабой (диапазон изменения коэффициента корреляции r = -0,37…0,29).

Для исключения возможности влияния каких-либо почвенных факторов, исследование которых не представлялось возможным, провели биотестирование почвы (оценку относительной фитотоксичности). Взяли пробы почвы на расстояниях от ЛЭП, соответствующих экспериментальным условиям, и прорастили на этих образцах семяна кресс-салата. Длина корней проростков кресс-салата практически не различалась, статистически значимые изменения отсутствовали. Следовательно, различия в росте и биомассе культур на разном удалении от ЛЭП не связаны с почвенным плодородием.

Таблица 3

Результаты общего агрохимического анализа почвы пробных площадей (ПП)

№ ПП Влаж- ность, % рН Гумус, % Общий азот, мг/кг Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг Ионы
Cl- SO42- Ca2+
ПП-1 21,6-24,4 6,65-7,20 6,00-6,31 81-90 66-76 161-170 + +
ПП-2 21,5-23,9 6,72-6,98 5,94-6,28 80-90 68-77 163-172 + +
ПП-3 22,1-24,0 6,70-7,03 6,03-6,30 82-91 64-75 161-172 + +
ПП-4 21,7-23,8 6,75-7,07 6,05-6,27 83-91 66-75 160-169 + +
ПП-5 25,0-26,2 7,00-7,32 6,06-6,29 83-92 67-72 165-175 + +
ПП-6 23,2-24,6 6,75-7,00 6,05-6,20 81-90 65-72 164-172 + +
ПП-7 23,0-24,8 6,72-7,10 6,00-6,18 82-92 65-74 162-170 + +

Примечания: «+» – ионы присутствуют (с точностью 1-0,1 мг/100 мл водной вытяжки); «–» – ионы отсутствуют.

Глава 5. Экологический анализ изменения морфометрических и биохимических

показателей подсолнечника при воздействии электромагнитного излучения

линий электропередачи

Изучение изменения признаков подсолнечника сорта «Поволжский 8» в зоне влияния ЭМИ ЛЭП провели на разных стадиях вегетации с учетом действия дополнительных антропогенных факторов (лесополосы, автодороги). В ходе исследований установили, что под влиянием излучения ЛЭП-110 кВ (ПП-1) наблюдалось снижение величины морфометрических показателей подсолнечника. Величина этого эффекта зависела от расстояния до источника ЭМИ и менялась в онтогенезе. На стадии первой пары настоящих листьев на расстоянии 0-60 м от источника электромагнитного излучения было зафиксировано статистически значимое угнетение роста культуры в среднем на 17% по отношению к контролю (табл. 4). Минимальная высота растений наблюдалась на расстоянии 15 м от ЛЭП-110 кВ. При дальнейшем удалении от источника ЭМИ высота подсолнечника отличалась от контрольного уровня незначительно. На стадии трех пар настоящих листьев изменение высоты подсолнечника происходило с уменьшением показателя на расстоянии 0-30 м от ЛЭП-110 кВ (табл. 4).

Таблица 4

Изменение высоты подсолнечника в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110 кВ

на избранных стадиях онтогенеза (см), ПП-1

L, м Стадия I п.н.л. Стадия III п.н.л. Стадия цветения
0 1,82±0,09* 4,71±0,23* 133,80±2,59*
15 1,77±0,10* 4,55±0,17* 131,70±2,10*
30 1,90±0,06* 5,00±0,17* 137,90±1,89*
45 1,87±0,06* 5,85±0,20 147,80±2,04
60 1,83±0,08* 6,25±0,13 153,50±2,31
75 2,00±0,07 5,60±0,32 154,70±2,82
90 2,10±0,07 5,90±0,21 154,50±2,69
105 2,00±0,08 6,15±0,11 157,40±2,60
К 2,20±0,11 6,05±0,12 152,80±2,06

Примечания: L – расстояние от ЛЭП; * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05).

При этом высота подсолнечника была снижена по сравнению с контрольным уровнем в среднем на 21%, минимальная высота растений зафиксирована на расстоянии 15 м от источника ЭМИ (снижение по сравнению с контролем на 25%). На стадии цветения статистически значимое снижение высоты растений обнаружено непосредственно под линией электропередачи с напряжением 110 кВ и при удалении от нее до 30 м, отличие от контрольного уровня составило 12% (табл. 4). Таким образом, в процессе вегетации подсолнечника в зоне влияния ЛЭП-110 кВ имело место снижение высоты культуры, более значимое на ранних стадиях вегетации. В ходе эксперимента установлено, что минимальную высоту имели растения на участках с максимальной напряженностью магнитного и электрического полей ЛЭП (табл. 2). Между высотой культуры на указанных стадиях онтогенеза отмечена корреляция (коэффициент корреляции |r| > 0,5).

Результаты, полученные при изучении высоты подсолнечника в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110 кВ на пробных площадях, подверженных влиянию других антропогенных факторов (лесополоса, автодорога), показаны на рис. 2.

 Изменение высоты подсолнечника на стадии цветения в зоне действия ЭМИ-2 Рис. 2. Изменение высоты подсолнечника на стадии цветения в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110 кВ и дополнительных антропогенных факторов Примечание. * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05). На стадии цветения на пробной площади № 2 (ПП-2), где растения находились под влиянием как ЭМИ ЛЭП-110 кВ, так и автомобильной дороги, в ходе исследования было выявлено статистически значимое снижение высоты культуры на расстоянии 0-45 м от линии электропередачи (рис. 2). Отличие от контроля составило 8%. Изменение высоты подсолнечника на ПП-3, где растения находились под влиянием как ЛЭП-110 кВ, так и защитной лесополосы, сопровождалось статистически значимым снижением показателя на расстоянии 0-15 м от источника ЭМИ в среднем на 10% по сравнению с контролем (рис. 2). Исходя из полученных
 Изменение сухой биомассы подсолнечника в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110-3 Рис. 3. Изменение сухой биомассы подсолнечника в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110 кВ, ПП-1 Примечание. * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05). результатов, можно заключить, что дополнительные антропогенные факторы (автодорога, лесополоса) в разной степени изменяли чувствительность подсолнечника к действию электромагнитного излучения ЛЭП. В ходе исследований обнаружили снижение величины сухой биомассы подсолнечника в зоне влияния ЛЭП-110 кВ на избранных стадиях вегетации (рис. 3). На стадии первой пары настоящих листьев происходило статистически значимое снижение сухой биомассы подсолнечника на расстоянии 0-30 м от источника ЭМИ на 13% по сравнению с контрольным значением (рис. 3). На стадии трех пар настоящих листьев сухая биомасса культуры бы-

ла статистически значимо ниже контроля на отрезке 0-45 м на 23% (рис. 3). Прогрессирующее снижение сухой биомассы подсолнечника на данной стадии развития по сравнению с предыдущей фазой вегетации может быть обусловлено ростом продолжительности действия ЭМИ на сельскохозяйственную культуру (эффект аккумуляции).

При изучении сухой биомассы листьев подсолнечника на стадии цветения в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110 кВ с учетом влияния других антропогенных факторов установили статистически значимое снижение изучаемого показателя вблизи источника (табл. 5). На ПП-1 и ПП-3 (дополнительный антропогенный фактор – лесополоса) сухая биомасса листьев подсолнечника на расстоянии 0-15 м от ЛЭП была ниже контроля на 33 и 26% соответственно. Следовательно, внешне благоприятный экологический фактор (лесополоса) не оказывал положительного эффекта на величину сухой массы культуры, как и на высоту подсолнечника (рис. 3). Для ПП-2 и ПП-4, отличающихся расположением относительно автодороги, характерным было статистически значимое уменьшение массы листьев культуры на расстоянии 0-30 м от источника ЭМИ на 26 и 27% по сравнению с контролем соответственно (табл. 5). Подобные результаты исследования подтверждают вывод об изменении чувствительности сельскохозяйственной культуры к действию ЭМИ ЛЭП под влиянием лесополосы и автомобильной дороги. В литературе также упоминается, что болеечувствительны к влияниюЭМИ биосистемы, ослабленные под влиянием экзогенных причин (Плеханов, 1990).

Таблица 5

Изменение сухой биомассы (мг) листьев подсолнечника на стадии цветения

в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110 кВ и дополнительных антропогенных факторов

L, м ПП-1 ПП-2 ПП-3 ПП-4
0 0,33±0,02* 0,35±0,04* 0,40±0,02* 0,39±0,03*
15 0,31±0,03* 0,33±0,03* 0,42±0,03* 0,34±0,06*
30 0,46±0,03 0,36±0,02* 0,52±0,04 0,36±0,03*
45 0,40±0,04 0,55±0,04 0,50±0,03 0,47±0,02
60 0,44±0,05 0,44±0,03 0,56±0,03 0,48±0,02
75 0,42±0,02 0,51±0,04 0,57±0,07 0,58±0,09
90 0,50±0,04 0,49±0,03 0,51±0,01 0,55±0,04
105 0,46±0,03 0,55±0,05 0,53±0,02 0,60±0,03
К 0,48±0,05 0,47±0,06 0,52±0,02 0,50±0,06

Примечание. * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05).

Размер корзинок подсолнечника с пробных площадей в зоне влияния ЭМИ ЛЭП-110 кВ и дополнительных антропогенных факторов коррелировал с высотой растений с соответствующих ПП (коэффициент корреляции |r| > 0,7). Общим в характере изменения размера корзинок явилось уменьшение изучаемого показателя вблизи источника ЭМИ и в 15-30 м от него, то есть в области максимальной напряженности ЭП и МП (табл. 6). Отмечено, что у растений с ПП-1 и с ПП-3 статистически значимое уменьшение размера корзинок по сравнению с контролем составило 20 и 12% соответственно. Пробные площади № 2 и 4 помимо ЭМИ ЛЭП-110 кВ подвергались влиянию автомобильной дороги, при этом величина показателя менялась в меньшую сторону (табл. 6). На ПП-2 отмечено статистически значимое снижение исследуемого показателя в области максимальной напряженности ЭМИ в среднем на 19%, у растений с ПП-4 – на 20% (табл. 6). Таким образом, влияние антропогенных факторов (автодороги и лесополосы) изменило чувствительность культуры к действию ЭМИ ЛЭП-110 кВ на стадии цветения в разной степени. Снижение размера корзинок культуры под влиянием излучения ЛЭП-110 кВ, возможно, свидетельствует о наступлении третьей фазы растительного стресса  – истощения ресурсов надежности.

Таблица 6

Изменение размера корзинок подсолнечника (см) в зоне действия ЭМИ

ЛЭП-110 кВ с учетом экологических особенностей местности

L, м ПП-1 ПП-2 ПП-3 ПП-4
0 12,15±0,43* 11,65±0,61* 13,60±0,43* 12,46±0,90*
15 12,05±0,70* 13,15±0,74* 13,15±0,63* 10,24±0,38*
30 14,05±0,44 13,05±0,63* 15,85±0,47 12,03±0,62*
45 14,45±0,62 14,55±0,63 15,55±0,74 12,70±0,68*
60 15,50±0,81 14,30±0,79 15,05±0,71 14,05±0,82
75 15,10±0,74 14,15±0,30 14,95±0,46 14,19±0,80
90 14,25±0,80 16,10±0,65 14,25±0,54 14,60±0,73
105 15,20±0,80 15,00±0,97 14,50±0,54 14,20±0,73
К 15,20±0,50 15,60±0,85 15,20±0,51 14,80±0,57

Примечание. * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05).

Обнаруженный в ходе исследований угнетающий эффект ЭМИ ЛЭП-110 кВ на рост подсолнечника согласуется с многочисленными литературными данными о характере действия переменного электромагнитного поля низкой частоты (Muraji Masafumi et al., 1990; Balodis et al, 1996; Григорьев с соавт., 1998). Снижение морфометрических показателей культуры регистрировались преимущественно вблизи источника ЭМИ (на расстоянии 0-30 м для разных стадий онтогенеза), где была зафиксирована максимальная напряженность магнитного и электрического полей. Кроме того, биологические эффекты действия магнитного поля связаны и с изменением его напряженности в пространстве (Старухин, Белицын, Хомутов, 2009); а также МП малой интенсивности бывают более активными, чем МП высоких напряженностей (Плеханов, 1981). Возможно, с этими эффектами, а также с дополнительным влиянием на культуру других антропогенных факторов, связано наличие не совпадающих с максимумом напряженности ЭП и МП статистически значимых отличий морфометрических показателей от контроля.

В ходе исследований установили, что на стадии I пары настоящих листьев вблизи ЛЭП-220 кВ статистически значимые отличия высоты подсолнечника от контроля отсутствовали (рис. 4). Однако при последующей вегетации на стадии четырех пар настоя-

 (а) (б) Изменение высоты подсолнечника в зоне действия ЭМИ-4 (а)  (б) Изменение высоты подсолнечника в зоне действия ЭМИ ЛЭП-220 кВ-5 (б)
Рис. 4. Изменение высоты подсолнечника в зоне действия ЭМИ ЛЭП-220 кВ и дополнительных антропогенных факторов Примечания: (а) – стадия IV пары настоящих листьев; (б) – стадия цветения; * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05).

щих листьев как на ПП-6, так и на ПП-7, находящейся в зоне влияния автомобильной дороги, отметили значительное угнетение ростовых процессов (рис. 4а). Высота культуры была снижена в области 0-45 м и 0-60 м от источника излучения на 20 и 26% соответственно. При продолжительной вегетации в зоне влияния ЭМИ ЛЭП-220 кВ (ПП-6) (стадия цветения) высота культуры статистически значимо превысила контроль под источником ЭМИ и в 15 м от него на 11% (рис. 4б). У растений с ПП-7 высота также возросла на расстоянии 0-30 м от ЛЭП (в среднем отличие составило 15%), что совпало с максимумом напряженности ЭМП.

Размер соцветий подсолнечника в зоне влияния ЛЭП-220 кВ при совместном воздействии на культуру ЭМИ и автомобильной дороги (ПП-7) превысил контроль под источником излучения и в 15 м от него на 28% (рис. 5). На ПП-6 отмечено увеличение

размера корзинок в 15 м от источника излучения, то есть в области максимальной напряженности ЭМП, на 26% по сравнению с контролем (рис. 5). Опираясь на ранее полученные результаты, естественно предположить, что излучение ЛЭП влияет и на размеры, например, массу семян подсолнечника, что, в свою очередь, может повлиять на продуктивность культуры. Поэтому провели анализ сухой биомассы 1000 семян подсолнечника. В районе расположения ЛЭП-110 кВ на ПП-1 обнаружено статистически значимое снижение сухой массы 1000 семян подсолнечника непосредственно под источником излучения и в 15 м от него на 12,6% (табл. 7). Тогда как в зоне действия ЛЭП-220 кВ (ПП-6 и ПП-7) характерным было увеличение показателя (табл. 7). На ПП-6 и ПП-7 обнаружено статистически значимое увеличение массы семян на расстоянии 0-30 м от источника ЭМИ (в зоне максимальной напряженности ЭМП). Отличие от контроля составило 19% для обеих площадей. Таким образом, вегетация подсолнечника в зоне действия электромаг-  Изменение размера корзинок подсолнечника в зоне действия ЭМИ ЛЭП-220-6 Рис. 5. Изменение размера корзинок подсолнечника в зоне действия ЭМИ ЛЭП-220 кВ Примечание. * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05). Таблица 7 Сухая биомасса 1000 семян, г
L, м ПП-1 ПП-6 ПП-7
0 74,00±2,18* 78,53±2,72* 72,33±3,94*
15 73,40±4,21* 73,20±2,52* 76,87±3,48*
30 74,40±4,12 75,47±3,92* 77,20±3,71*
45 97,10±7,61 64,73±1,39 67,60±4,72
60 89,40±4,68 60,93±3,02 65,00±2,08
75 96,40±4,55 61,27±2,09 67,27±3,92
90 88,90±8,52 59,40±2,01 64,87±4,70
105 87,40±4,77 65,93±2,38 62,60±3,40
К 84,30±4,82 63,60±2,54 63,60±2,54

Примечания: * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05); L – расстояние от ЛЭП-110 кВ.

нитного излучения ЛЭП-110 кВ сопровождалась уменьшением ростовых показателей и снижением веса семян, тогда как в районе влияния ЭМИ ЛЭП-220 кВ наблюдался рост исследуемых показателей на поздних стадиях вегетации. Отмечено, что урожай подсолнечника с поля, находящегося в зоне действия ЛЭП-110 кВ, составил 10 ц/га, с поля в зоне действия ЛЭП-220 кВ – 11,3 ц/га. Следовательно, полученные данные (табл. 7) подтверждаются изменением урожайности культуры.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что ЭМИ ЛЭП с напряжением 220 кВ, в отличие от ЛЭП-110 кВ, стимулировало рост подсолнечника на стадии цветения, привело к росту размера корзинок культуры и увеличению массы семян, что сказалось на урожайности культуры. Некоторые отличия в действии ЛЭП-110 и ЛЭП-220 кВ на подсолнечник, скорее всего, возникли в результате разности величин напряженности ЭП и МП, действующих на культуру. Кроме того, в литературе показана неоднозначность реакции на излучение при действии ЭМП на семена и вегетирующие растения (Удинцев, 1982; Мухин, 1993).

По-видимому, механизмы биологического действия ЭМИ имеют, в основном, неспецифический характер и связаны с изменением активности регуляторных систем организма (Подковкин, Слободянюк, Углова, 2000). Согласно гипотезе резонансного механизма действия ЭМИ многократное усиление конечного результата взаимодействия самой системой рассматривается как следствие резонанса (Яковлева, 1973; Шишло, Кубли, 1978). Резонансные частоты многих биологически важных ионов (калий, кальций, натрий, магний, литий, ванадий, водород и т.д.) приходятся как раз на ультранизкочастотную и крайненизкочастотную области, в которые попадает излучение ЛЭП (Птицына, 1998).

Изменение концентрации основных пигментов фотосинтеза в листьях подсолнечника в зоне действия ЛЭП носило нелинейный характер. В зоне влияния ЭМИ ЛЭП-220 кВ (ПП-6) наблюдалось увеличение содержания хлорофилла а в 1,5-2,3 раза на расстоянии 0-15 м и 75-105 м от источника излучения (табл. 8).

Таблица 8

Концентрация основных пигментов фотосинтеза в тканях подсолнечника на стадии первой пары настоящих листьев в зоне действия ЭМИ ЛЭП-220 кВ, мг/г сухого вещества

L, м ПП-6 ПП-7
Хлор. а Хлор. b Каротин. Хлор. а Хлор. b Каротин.
0 9,635±1,175* 3,805±0,490* 2,778±0,333* 9,635±1,175* 3,805±0,490* 2,778±0,333*
15 7,285±2,250* 2,825±0,420* 2,158±0,036* 7,065±0,465* 2,405±0,305* 2,450±0,076*
30 4,890±0,225 2,915±0,420* 1,741±0,083 7,675±0,220* 4,735±0,420* 2,293±0,013*
45 4,180±0,065 2,730±0,125* 1,461±0,037* 6,280±0,710 4,735±0,185* 1,712±0,140
60 5,135±0,235 2,800±0,100* 1,758±0,053 8,240±0,230* 2,895±0,150* 2,150±0,097*
75 7,285±0,465* 2,825±0,305* 2,439±0,170* 8,215±0,220* 3,430±0,420* 2,193±0,060*
90 8,240±0,710* 2,895±0,185* 2,338±0,140* 6,820±0,220* 2,520±0,420* 2,504±0,154*
105 11,000±0,930* 5,250±0,121* 3,190±0,270* 5,890±0,235* 1,915±0,100* 1,882±0,076
К 4,745±0,235 1,525±0,100 1,787±0,076 4,745±0,235 0,890±0,100 1,787±0,076

Примечания: * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05); L – расстояние от ЛЭП-110 кВ.

В зоне совместного действия ЛЭП-220 кВ и автомобильной дороги (ПП-7) также выявили рост концентрации пигмента в 1,5-1,7 раза по сравнению с контролем на расстоянии 0-30 и 60-105 м от линии электропередачи (табл. 8). Изменение концентрации хлорофилла b в районе расположения ЛЭП-220 кВ носило сходный характер. Четко прослеживалась тенденция к значительному росту содержания пигмента (в 3,5 раза по сравнению с контрольным уровнем) на обеих пробных площадях. Также наблюдалось увеличение концентрации каротиноидов примерно в 1,5 раза как в зоне влияния ЛЭП-220 кВ, так и в районе совместного действия источника излучения и автодороги.

Полученные данные согласуются с данными литературы по интенсификации процесса фотосинтеза при действии антропогенных факторов, выражающейся в увеличении содержания фотосинтетических пигментов (Рубин и др., 1991). В основе действия на данный пигмент может лежать резонансный механизм, а также изменения конформации биомолекул. Рост концентрации каротиноидов может быть следствием способности хлоропластов к адаптивной активации синтеза этих пигментов для защиты фотосинтетических мембран (Гамбарова, 2010).

Действие на растения электромагнитного излучения как стрессового агента сопровождается липотропным эффектом в биомембранах (активация липаз, фосфолипаз, перекисного окисления липидов) (Владимиров, 2000; Григорьев, Васин, 2004; Пряхин и др., 2005). В то же время процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) подавляется антиоксидантами (Рогожин, 2004). В связи с этим исследовали концентрацию продуктов ПОЛ и активность антиоксидантных (АО) систем защиты растений в тканях подсолнечника (рис. 6). На стадии 4-х пар настоящих листьев обнаружили статистически значимый рост концентрации всех продуктов ПОЛ в тканях культуры под ЛЭП с напряжением 220 кВ (ДКГ – в 2 раза, ДКЕ – на 14%, МДА – на 7% по сравнению с контролем) при одновременном снижении пероксидазной и каталазной активности (рис. 6). Активность ферментов АО защиты была статистически значимо ниже контроля (в 3-7 раз по сравнению с контролем) на ПП-6 на расстоянии 0-45 м от ЛЭП-220 кВ.

 Изменение биохимических характеристик подсолнечника в зоне влияния-7

Рис. 6. Изменение биохимических характеристик подсолнечника в зоне влияния ЭМИ ЛЭП-220 кВ на стадии четырех пар настоящих листьев, ПП-6

Примечания: * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05); 100% – контроль.

Интенсификация процесса ПОЛ наблюдалась также при удалении от источника излучения на 45 м: содержание ДКГ повышалось на 60%, уровень МДА в тканях подсолнечника увеличивался на 4% по сравнению с контролем. Таким образом, увеличение интенсивности процесса ПОЛ, сопровождающееся ростом количества продуктов перекисного окисления липидов, является неспецифической реакцией подсолнечника на стресс (Шакирова, 2001; Карагезян, 2005).

В литературных источниках имеются данные о том, что активность каталазы и пероксидазы (основных ферментов антиоксидантной защиты) под действием ЭМП снижается. Предположительные механизмы подобного воздействия основаны на конформационных перестройках молекулы энзима, изменении проницаемости клеточных мембран, гипотезе резонанса (Музалевская, Шушков, 1978; Зебкус, Стаменкович, 1989; Видыбида, 1989; Птицына, 1998). Таким образом, действие ЭМП как стрессового фактора приводит к изменению активности растительных ферментов, что можно измерить и использовать в качестве индикатора электромагнитного воздействия.

Глава 6. Анализ изменения морфометрических и биохимических показателей

озимой пшеницы при воздействии электромагнитного излучения

линии электропередачи с напряжением 110 кВ

В ходе исследований установили, что в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110 кВ высота и сухая масса озимой пшеницы снижались (рис. 7). Величина этого эффекта зависела от расстояния до источника электромагнитного излучения и стадии вегетации культуры. На стадии трех листьев высота озимой пшеницы была статистически значимо ниже контроля на 24% непосредственно под источником ЭМИ и в 15 м от него (рис. 7а). При удалении от ЛЭП данный показатель статистически значимо от контрольных значений не отличался. В фазу трубкования рост культуры был статистически значимо ниже контроля на расстоянии 0-60 м на 15%, что включает область с максимальной напряженностью действующего ЭМИ (0-30 м) (рис. 7а). Следовательно, изменения роста озимой пшеницы проявляются в большей степени на поздних стадиях развития, что, вероятно, обусловлено эффектом аккумуляции.

И на стадии трех листьев, и в фазу трубкования сухая биомасса культуры снижалась в зоне максимальной напряженности поля на 27 и 25% по сравнению с контролем соответственно (рис. 7б). Таким образом, значения общей высоты и сухой биомассы озимой пшеницы свидетельствуют об угнетении ростовых показателей культуры в зоне действия излучения ЛЭП-110 кВ.

 (а) (б) Изменение высоты (а) и сухой биомассы (б) озимой-8 (а)  (б) Изменение высоты (а) и сухой биомассы (б) озимой пшеницы в-9 (б)
Рис. 7. Изменение высоты (а) и сухой биомассы (б) озимой пшеницы в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110 кВ, ПП-5 Примечания: * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05).

В результате анализа размеров колосьев озимой пшеницы, имеющих непосредственное отношение к качественным и количественным характеристикам урожая, установили снижение изучаемых показателей в зоне влияния на культуру ЭМИ ЛЭП-110 кВ, что, по-видимому, может быть связано с истощением ресурсов надежности растений. Длина колосьев озимой пшеницы оказалась ниже контрольных экземпляров на расстоянии 0-60 м от источника излучения на 14% по сравнению с контролем (рис. 8). Сухая масса созревших колосьев культуры была снижена по сравнению с контролем в среднем на 21% на расстоянии 0-90 м от ЛЭП-110 кВ (рис. 8).

Таким образом, постоянное пребывание озимой пшеницы сорта «Светоч» в зоне действия излучения ЛЭП-110 кВ в течение всего периода вегетации привело к сниже-

 Размеры колосьев озимой пшеницы в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110 кВ, ПП-5 -10 Рис. 8. Размеры колосьев озимой пшеницы в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110 кВ, ПП-5 Примечание. * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05). нию роста культуры и размера колосьев вблизи источника ЭМИ, то есть в области максимальной напряженности ЭП и МП. Полученные данные совпадают с результатами изменения морфометрических показателей подсолнечника, вегетирующего в зоне влияния излучения ЛЭП-110 кВ. В литературе также описывается угнетающее действие электромагнитного поля ЛЭП на рост и физиологические процессы у растений, в том числе злакового разнотравья (Рошко, Роман, 1997; Мичурина, 2005). Установили изменение содержания основных пигментов фото-

синтеза в тканях культуры в зоне расположения ЛЭП с напряжением 110 кВ (табл. 9).

Таблица 9 Пигменты фотосинтеза в листьях озимой пшеницы на стадии трубкования в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110 кВ, мг/г сухого вещества
L, м Стадия трубкования
Хлор. а Хлор. b Каротин.
0 3,463±0,132 0,837±0,084 0,654±0,060*
15 3,575±0,264 1,161±0,168* 1,025±0,143
30 3,085±0,391 0,308±0,020* 0,649±0,029*
45 2,950±0,402 0,524±0,084 0,584±0,060*
60 7,614±0,426* 0,994±0,037* 1,381±0,022*
75 3,258±0,132 0,322±0,084* 0,856±0,037
90 3,280±0,264 1,259±0,168* 1,251±0,049*
105 3,194±0,264 0,802±0,168 0,644±0,025*
К 3,639±0,294 0,681±0,075 0,932±0,049

Примечания: * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05); L – расстояние от ЛЭП-110 кВ.

Уровень хлорофилла а на стадии трубкования более чем в 2 раза превысил контроль в 60 м от источника излучения, что совпало с ростом концентрации хлорофилла b и каротиноидов в 1,5 раза (табл. 9). Общим в изменении уровня хлорофилла b и каротиноидов в зоне действия ЭМИ ЛЭП-110 кВ было статистически значимое снижение их концентрации в листьях пшеницы на расстоянии 30 м от источника излучения (в 2,2 раза и на 30 % соответственно), а также значительный рост исследуемых показателей по сравнению с контролем при удалении от ЛЭП на 60 и 90 м (на 46-80 % для хлорофилла b и на

48-34 % для каротиноидов соответственно) (табл. 9). Полученные результаты находят подтверждение в литературе, описывающей появление разнонаправленных изменений исследуемых показателей вследствие дестабилизирующего влияния поля на биосистемы (Новицкий, 1984; Плеханов, 1990).

Интенсификация процессов ПОЛ в фазе трубкования озимой пшеницы сопровождалась увеличением концентрации промежуточных и конечных продуктов непосредственно под источником ЭМИ и при удалении от ЛЭП-110 кВ на 45 м. Так, концентрация ДКГ превысила контрольный уровень на 20% и в 1,5 раза (под ЛЭП и в 45 м от нее соответственно); уровень ДКЕ – на 15% и в 2 раза соответственно; содержание МДА – в среднем на 24% по сравнению с контролем. Отметили сильную положительную корреляцию между содержанием промежуточных продуктов ПОЛ (r = 0,94). Состояние систем АО защиты характеризовалось снижением пероксидазной, каталазной активности и уровня аскорбиновой кислоты на расстоянии 0-45 м от ЛЭП-110 кВ (в 2 раза, на 20% и в 1,5-3 раза соответственно). Полученные результаты свидетельствуют об истощении антиоксидантных систем в тканях озимой пшеницы.

 Изменение биохимических характеристик озимой пшеницы в зоне влияния-11

Рис. 9. Изменение биохимических характеристик озимой пшеницы в зоне влияния ЭМИ ЛЭП-110 кВ в фазе трубкования, ПП-5

Примечания: * – отличие от контроля статистически значимо (р < 0,05); 100% – контроль.

Таким образом, действие ЭМИ ЛЭП на сельскохозяйственные культуры приводит к изменению морфометрических и биохимических показателей растений, сказывается на их росте и может привести к изменению урожайности. Поскольку характерной чертой биологического действия ЭМИ на организмы является кумуляция воздействий (Сарокваша, 2007), то для снижения негативного эффекта необходимо рационально размещать сельскохозяйственные культуры на полях, через которые проходят ЛЭП. Например, высевать на таких сельскохозяйственных угодьях культуры с коротким периодом вегетации, чтобы уменьшить время их экспозиции в области действия электромагнитного излучения.

Выводы

1. Изменения морфометрических и биохимических показателей сельскохозяйственных культур в зоне действия низкочастотного переменного электромагнитного поля ЛЭП с напряжением 110 и 220 кВ напряженностью 200-2400 В/м (ЭП) и 0,68-6,50 А/м (МП) не были обусловлены различием состава почвы. Общий агрохимический анализ и биотестирование почвы не выявили статистически значимых отличий от контрольных показателей.

2. В зоне влияния электромагнитного излучения ЛЭП-110 (0-30 м) обнаружено снижение высоты, сухой биомассы, размера корзинок и сухой биомассы семян подсолнечника сорта «Поволжский 8». Влияние ЭМИ зависело от стадии вегетации культуры. В то же время при действии излучения ЛЭП-220 на стадии цветения обнаружено увеличение высоты культуры, размера корзинок и сухой биомассы семян. Степень и направленность изменения морфометрических показателей подсолнечника зависели от действия дополнительных антропогенных факторов неэлектромагнитной природы.

3. Изменение концентрации основных пигментов фотосинтеза в тканях сельскохозяйственных культур в зоне влияния ЭМИ линий электропередачи носило нелинейный характер и зависело от стадии вегетации, четкой зависимости величины эффекта от параметров воздействующего поля не установлено. На начальных стадиях вегетации подсолнечника вблизи ЛЭП-110 и 220 кВ концентрация фотосинтетических пигментов в листьях растений увеличилась непосредственно вблизи источника (0-15 м) и при удалении от него на 75-90 м в 1,5-3,5 раза. На стадии цветения наблюлось разнонаправленное изменение содержания основных пигментов фотосинтеза в листьях подсолнечника сорта «Поволжский 8», зависящее от действия дополнительных антропогенных факторов неэлектромагнитной природы. В зоне действия линии электропередачи с напряжением 220 кВ (0-45 м) состояние систем антиоксидантной защиты подсолнечника характеризовалось резким снижением пероксидазной (в 2-5 раз) и каталазной (на 30%) активности. На расстоянии 0-45 м от ЛЭП-220 обнаружена интенсификация окислительных процессов в тканях подсолнечника, сопровождающаяся увеличением уровня продуктов ПОЛ (диеновых конъюгатов – в 1,5-2 раза, диеновых кетонов и малонового диальдегида – до 30%).

4. В зоне действия ЛЭП-110 (0-15 м) обнаружено значительное снижение высоты, сухой биомассы озимой пшеницы сорта «Светоч», а также длины и сухой биомассы ее колосьев (на 15-30%). Степень изменений зависела от стадии вегетации культуры.

5. На ранних стадиях развития озимой пшеницы уровень пигментов фотосинтеза в области влияния ЭМИ ЛЭП-110 кВ (15-30 м) снизился, на поздних стадиях вегетации установлена противоположная тенденция для хлорофилла b и каротиноидов. В тканях озимой пшеницы на расстоянии 0-45 м от линии электропередачи с напряжением 110 кВ отмечено снижение пероксидазной активности в 2 раза, каталазной активности – на 17% и уменьшение концентрации аскорбиновой кислоты в 1,5-3 раза. Интенсификация процессов ПОЛ сопровождалась ростом уровня диеновых кетонов, диеновых конъюгатов и малонового диальдегида на расстоянии 0-45 м от ЛЭП-110 в 1,5-2 раза.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

  1. Новичкова Е.А., Подковкин В.Г. Действие электромагнитного поля ЛЭП-110 кВ на концентрацию фотосинтетических пигментов в листьях подсолнечника // Вестник Оренбургского государственного университета. № 9 (91). Сентябрь. 2008. С. 139-141.
  2. Новичкова Е.А. Действие электромагнитного поля ЛЭП на ростовые показатели и содержание фотосинтетических пигментов в листьях озимой пшеницы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. № 1 (21). 2009. С. 261-264.
  3. Новичкова Е.А., Подковкин В.Г. Подсолнечник (Helianthus annuus L.) как объект воздействия электромагнитного поля линий электропередачи // Известия Самарского научного центра РАН. № 1(4). 2009. С. 800-803.
  4. Новичкова Е.А., Подковкин В.Г., Маслов М.Ю. Некоторые аспекты вегетации озимой пшеницы в зоне действия электромагнитного поля в условиях Самарской области // Вестник Самарского государственного университета – Естественнонаучная серия. 2010. № 2. Т. 76. С. 203-215.

Публикации в сборниках и материалах конференций

  1. Новичкова Е.А., Подковкин В.Г. Изменение сухой массы подсолнечника «Поволжский 8» в зоне действия высоковольтной линии электропередачи-110 кВ / Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И. Вернадского: Сборник материалов 2-й международной научно-практической конференции: 28-29 сентября 2007. Тамбов: Издательство ТАМБОВПРИНТ, 2007. С. 69-70.
  2. Новичкова Е.А., Подковкин В.Г. Влияние электромагнитного поля ЛЭП-110 кВ на фотосинтетическую активность подсолнечника «Поволжский 8» / Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития: Сб. материалов Всероссийской научно-практической конференции. Часть 1. (г. Киров, 27-29 ноября 2007 г.). Киров: Издательство ВятГГУ, 2007. С. 377-380.
  3. Новичкова Е.А., Подковкин В.Г. Изменение морфометрических параметров подсолнечника «Поволжский 8» в зоне действия электромагнитного поля ЛЭП-110 кВ / Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития: Сб. материалов Всероссийской научно-практической конференции. Часть 1. (г. Киров, 27-29 ноября 2007 г.). Киров: Издательство ВятГГУ, 2007. С. 374-377.
  4. Новичкова Е.А. Влияние электромагнитного поля ЛЭП-110 кВ на фотосинтетическую активность подсолнечника сорта «Поволжский 8» / Наука на рубеже тысячелетий: Сборник материалов 4-й международной научно-практической конференции: 30-31 октября 2007. Тамбов: Издательство ТАМБОВПРИНТ, 2007. С. 144-146.
  5. Новичкова Е.А. Действие электромагнитного поля ЛЭП на рост и каталазную активность подсолнечника в разных экологических условиях / Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития: Сб. материалов Всероссийской научно-практической конференции. Часть 1. (г. Киров, 25-27 ноября 2008 г.). Киров: Издательство ВятГГУ, 2008. С. 323-326.
  6. Новичкова Е.А., Подковкин В.Г. Анализ действия электромагнитного поля ЛЭП на активность ферментов антиоксидантной защиты в тканях подсолнечника на разных этапах вегетации // Вестник Самарского государственного университета – Естественнонаучная серия. 2009. № 4. Т. 70. С. 183-191.
  7. Новичкова Е.А. Сельскохозяйственные культуры Среднего Поволжья как объект воздействия электромагнитных полей промышленной частоты / Сборник трудов молодых II Международного экологического конгресса (IV Международной
    научно-технической конференции) "Экология и безопасность жизнедеятельности
    промышленно-транспортных комплексов". Тольятти, 2009. Т. 2. С. 108-115.
  8. Новичкова Е.А., Подковкин В.Г. Особенности вегетации сельскохозяйственных культур в зоне влияния линий электропередачи / VI Съезд по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность): Тезисы докладов. Том II (секции VIII-XIV). Москва, 25-28 октября 2010 г. – М.: РУДН, 2010. – С. 180.
  9. Новичкова Е.А. Изменения морфометрических и биохимических показателей озимой пшеницы, растущей в зоне расположения ЛЭП с напряжением 110 кВ, в условиях Богатовского района / Экологический сборник 3: Труды молодых ученых Поволжья / Под ред. проф. С.В. Саксонова. Тольятти: Кассандра, 2011. С. 171-176.

Благодарности. Автор выражает благодарность за ценные советы, критические замечания и содействие в работе над диссертацией моим научным руководителям проф., д.б.н. В.Г. Подковкину и проф., д.б.н. М.Ю. Языковой; коллективу кафедры ботаники, экологии и охраны окружающей среды Самарского госуниверситета; руководителю НИЛЭМ ПГУТИ д.т.н., профессору Ю.М. Сподобаеву и ведущему научному сотруднику НИЛЭМ к.т.н., доценту М.Ю. Маслову; главному инженеру Волжского производственного отделения ОАО «Волжские электрические сети» Н.В. Емельянову; инженеру ПСЛ 35 кВ и выше ПО «Западные электрические сети» Н.А. Кушнеренко; генеральному директору ОАО «ВолгоНИИгипрозем» Д.А. Ахматову; директору ГУ «Станция агрохимической службы «Самарская» В.Я. Обущенко.



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.