Актуальность

ovoshchi

Овощи России

Vegetable crops of Russia

2072-91462618-7132

Федеральный научный центр овощеводства

10.18619/2072-9146-2021-2-51-61

ovoshchi-1285

Research Article

ОВОЩЕВОДСТВО

VEGETABLE PRODUCTION

Влияние электромагнитного поля высоковольтной линии электропередач на рост и развитие растений фасоли овощной (Phaseolus vulgaris L.)

Effect of high-voltage power lines electromagnetic field on growth and development of green bean (Phaseolus vulgaris L.)

https://orcid.org/0000-0002-5048-8417

Кайгородова

И. М.

Kaigorodova

I. M.

старший научный сотрудник, кандидат с.-х. наук,

143072, Московская область, Одинцовский район, п. ВНИИССОК, ул. Селекционная, д.14

Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher,

14, Selektsionnaya str., Odintsovo district, Moscow region, 143072

kaigorodova-i@mail.ru

https://orcid.org/0000-0003-1803-9168

Голубкина

Н. А.

Golubkina

N. A.

главный научный сотрудник, доктор с-х. наук,

143072, Московская область, Одинцовский район, п. ВНИИССОК, ул. Селекционная, д.14

Doc. Sci. (Agriculture), Chief Researcher Laboratory Analytical Department,

14, Selektsionnaya str., Odintsovo district, Moscow region, 143072

segolubkina45@gmail.com

Плотникова

У. Д.

Plotnikova

U. D.

лаборант-исследователь,

143072, Московская область, Одинцовский район, п. ВНИИССОК, ул. Селекционная, д.14

Researcher-assistant, Laboratory Analytical Department,

14, Selektsionnaya str., Odintsovo district, Moscow region, 143072

ulyagulya3@gmail.com

https://orcid.org/0000-0001-8901-1424

Ушаков

В. А.

Ushakov

V. A.

заведующий лабораторией, кандидат с.-х. наук,

143072, Московская область, Одинцовский район, п. ВНИИССОК, ул. Селекционная, д.14

Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher,

14, Selektsionnaya str., Odintsovo district, Moscow region, 143072

goroh@vniissok.ru

https://orcid.org/0000-0002-3534-2727

Антошкин

А. А.

Antoshkin

A. A.

старший научный сотрудник, кандидат с.-х. наук,

143072, Московская область, Одинцовский район, п. ВНИИССОК, ул. Селекционная, д.14

Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher,

14, Selektsionnaya str., Odintsovo district, Moscow region, 143072

aa_antoshkin@mail.ru

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр овощеводства» (ФГБНУ ФНЦО)РоссияFederal State Budgetary Scientific Institution "Federal Scientific Vegetable Center" (FSBSI FSVС)Russian Federation

2021

19052021

025161

2021

Кайгородова И.М., Голубкина Н.А., Плотникова У.Д., Ушаков В.А., Антошкин А.А.

Kaigorodova I.M., Golubkina N.A., Plotnikova U.D., Ushakov V.A., Antoshkin A.A.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.vegetables.su/jour/article/view/1285

Актуальность

Актуальность. Во всем мире линии электропередач (ЛЭП) покрывают достаточно обширную территорию сельскохозяйственных угодий. Экспериментальные исследования по изучению влияния электромагнитного поля (ЭМП) на рост и развитие растений проводятся во многих странах. Реакция отдельных видов растений и даже разновидностей на электромагнитное поле проявляется по-разному. Сеть линий электропередач неуклонно растет и в нашем регионе. О влиянии электромагнитного поля на растения фасоли из литературных источников известно немного. Это обуславливает цель и задачи проводимой работы: установить влияние линий электропередач на рост и развитие растений фасоли овощной в зависимости от интенсивности электромагнитного поля.

Материалы и методы

Материалы и методы. Объект исследования – четыре сорта фасоли овощной (Phaseolus vulgaris L.) (Сакфит, Пагода, МБЗ 556, Аришка), выращенные в условиях разной интенсивности электромагнитного поля ЛЭП. Исследуемые показатели: морфометрические признаки, продуктивность растений, урожайность, содержание сухого вещества, фотосинтетические пигменты, аскорбиновая кислота, общая антиоксидантная активность и полифенолы.

Результаты

Результаты. В условиях изменения электрического поля от (5-10) до (400-440) В/м и магнитного от 0 до 0,53 мкТл выявлено положительное влияние электромагнитного поля на накопление фотосинтетических пигментов (15-65% – хлорофилл а; 6-52% – хлорофилл b), увеличение интенсивности биосинтеза и полифенолов (до 17%) и антиоксидантной активности (1-15%) в листьях, сухого вещества (2,5-11%) в листьях и аскорбиновой кислоты (12-28%) в бобах фасоли овощной, что благоприятно сказалось на росте, развитии и продуктивности растений и качестве зеленой продукции. Специфическими особенностями фасоли, выращенной в условиях воздействия ЛЭП, являются достоверное снижение уровня каротина в листьях при уровне электрического поля 60-100 В/м (70 м от ЛЭП), а также отсутствие корреляционных взаимосвязей между содержанием хлорофилла и каротина в листьях и общей антиоксидантной активностью жирорастворимых антиоксидантов и содержанием полифенолов в листьях в фазу технической спелости.

Relevance

Relevance. High voltage electric power transmission lines (HVEPTL) cover a fairly large area of agricultural land all over the world. Investigations of electromagnetic field effect on growth and development of plants are held in various countries. The reaction of individual plant species and even varieties to the electromagnetic field manifests itself in different ways. The network of HVEPTL is growing steadily in our region as well. Nevertheless, information about the effect of the electromagnetic field on bean plants is rather scares. The aim of the present work was to evaluate HVEPTL effect on the growth and development of vegetable beans, depending on the intensity of the electromagnetic field.

Material and Methods

Material and Methods. The work was achieved on green beans Phaseolus vulgaris L. (Sakfit, Pagoda, MBZ 556, Arishka cvs) grown in conditions of different electromagnetic field values under HVEPTL. Biometrical parameters, plant productivity, yield, dry matter, photosynthetic pigments content, ascorbic acid, total antioxidant activity and total phenolics were determined.

Results

Results. In the ranges of electric field values from (5-10) to (400-440) B/m and magnetic field from 0 to 0.53 μT a beneficial effect of electromagnetic field on accumulation of leaves photosynthetic pigments (15-65% increase of chlorophyll а and 6-52% increase of chlorophyll b), polyphenol content (increase up to 17%), antioxidant activity (1-15% increase), and dry matter content (2,5-11% increase) and beans ascorbic acid levels (12-28% increase) were registered. Accordingy, increased plants growth, development and productivity were demonstrated. Peculiarities of beans plants grown under HVEPTL included decrease leaves carotene levels at electric field level of 60-100 B/m (70 m form HVEPTL), and lack of correlation between chlorophyll and carotene in leaves and total antioxidant activity and phenolics content at the stage of technical ripening.

электромагнитное воздействиевысоковольтные линиифасоль овощная (Phaseolus vulgaris L.)вегетативный ростпродуктивностьантиоксидантыфотосинтетические пигменты

electromagnetic effectHVEPTLgreen beans (Phaseolus vulgaris L.)productivityantioxidantsphotosynthetic pigments

References1

Кудряшов, Ю.Б., Перов Ю.Ф., Рубин А.Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения. Учебник для вузов. М.: ФИЗМАТ ЛИТ. 2008. 184 с.

Kudryashov, Y.B., Petrov Y.F., Rubin A.B. Radiation biophysics: radio frequency and microwave electromagnetic radiation. Textbook for universities. M .: FIZMAT LIT. 2008:184. (In Russ.)

Сподобаев, Ю.М. Кубанов В.П. Основы электромагнитной экологии. М.: Радио и связь. 2000. 240 с.

Spodobaev, Y.M., Kubanov V.P. Fundamentals of electromagnetic ecology. M.: Radio and communication. 2000;240. (In Russ.)

Nyakane N.E., Markus E.D., Sedibe M.M. The effects of magnetic fields on plants growth: A Comprehensive Review. International Journal of food engineering. 2019;5(1):79-87. DOI: 10.18178/ijfe.5.1.79-87.

Фокин, А.Д., Лурье А.А., Торшин С.П. Сельскохозяйственная радиология. М.: Дрофа. 2005. 367 с.

Fokin, A.D., Lurie A.A., Torshin S.P. Agricultural radiology. M.: Drofa. 2005. 367 p. (In Russ.)

Pietruszewski S., Wоjcik S. Effect of magnetic field on yield and chemical composition of sugar beet roots. International Agrophysics. 2000;(14):89-92.

Rochalska M. Influence of frequent magnetic field on chlorophyll content in leaves of sugar beet plants. Nukleonika. 2005;(50):25-28.

Pietruszewski S., Martinez E. Magnetic field as a method of improving the quality of sowing material: a review. International Agrophysics. 2015;(29):377–389. DOI: 10.1515/intag-2015-0044.

Florez M., Carbonell M.V., Martinez E. Exposure of maize seeds to stationary magnetic fields: effects on germination and early growth. Environmental and experimental botany. 2007;(59):68-75. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2005.10.006.

Martinez E., Carbonell M.V., Florez H., Amaya J.M., Makoeda R. Germination of tomato seeds (Lycopersicon esculantum L.) under magnetic fields. International Agrophysics. 2009;(23):44-50.

Zepeda-Bautista R., Hernandez-Aguilar C., Suazo-Lopez F., DominguezPacheco A.F., Virgen-Vargas J., Perez-Reyes C., Peon-Escalante I. Electromagnetic field in corn grain production and health. African journal of biotechnology. 2014;13(1):76-83. DOI: 10.5897/AJB2013.13245.

Пивоваров В.Ф., Добруцкая Е.Г., Солдатенко А.В., Ушакова О.В., Сапрыкин А.Е., Кривенков Л.В. Метод снижения содержания радионуклидов и тяжелых металлов в растениеводческой продукции путем предпосевной обработки семян. Патент на изобретение RU № 2412576 C2. 2011. 6 c.

Pivovarov V.F., Dobrutskaya E.G., Soldatenko A.V., Ushakova O.V., Saprykin A.E., Krivenkov L.V. Method to reduce content of radionuclides and heavy metals in plant produce by means of pre-sowing treatment of seeds. Patent for invention RU No. 2412576 C2. 2011; 6. (In Russ.)

Soja G., Kunsch B., Gerzabek M., Reichenauer T., Soja A.-M., Rippar G., Bolhar Nordenkampf H.R. Growth and yield of winter wheat (Triticum aestivum) and corn (Zea mays) near a high voltage transmission line. Bioelectromagnetics. 2003;(24):91-102. DOI: 10.1002/bem.10069.

Dardeniz A., Tayyar S., Yalcin S. Influence of low - frequency electromagnetic field on the vegetative growth of grape CV. USLU. Central European Agriculture Journal. 2006;(7):389-396.

Demir Z. Proximity effects of high voltage electric power transmission lines on ornamental plant growth. African Journal Biotechnology. 2010;(9):6486-6491. DOI: 10.5897/AJB10.124.

Pandey S.K., Singh H., Hasan G.T. A simple сost-effective method for leaf area estimation. Journal of Botany. 2011;(17):1-6. DOI: 10.1155/2011/658240.

Bhattacharya R., Barman P. Application of magnetic field on the early growth of Cicer arietinum seeds. International journal of physics. 2011;(4):1-9.

Meliha M., Gemici H.D., Gemici, Y. Effects of electromagnetic fields produced by high voltage transmission on physiology of Juglans regia L. and Cerasus avium L. Journal of faculty of agriculture. 2013;50(2):129-135.

Majd A., Arbabian S., Dorranian D., Hashemi M. Study of effects of electromagnetic fields on seeds germination, seedlings ontogeny, changes in protein content and catalase enzyme in Valeriana officinalis L. Advances in Environmental Biology. 2013;(9):2235-2240.

Bhattacharya R., Barman P. 132 KV high voltage power transmission line and stress on brassica juncea. International journal of electronics and communication technology. 2013;4 (1):140-142.

Barman P., Bhattacharya R. Impact of 400 KV high tension line on Saccharum officinarum (sugarcane), A preliminary observation. International journal of innovative research in science and technology. 2014;3(2):296-299.

Новичкова, Е.А. Подковкин, В.Г., Маслов М.Ю. Некоторые аспекты вегетации озимой пшеницы в зоне действия электромагнитного поля в условиях Самарской области Вестник СамГУ, Естественнонаучная серия. 2010;2(76):203-215.

Novichkova, E.A. Podkovkin, V.G., Maslov M.Y. Some aspects of winter wheat vegetation in the area of electromagnetic field action in the Samara region. Bulletin of SamSU, Natural Science Series. 2010;2(76):203-215. (In Russ.)

Broughton W.J., Hernandez G., Blair M., Beebe S., Gepts P., Vanderleyden J. Beans (Phaseolus spp.) – model food legumes. Plant and Soil. 2003;(252):55-128. DOI: 10.1023/A:1024146710611.

Антошкин А.А., Мирошникова М.П., Пронина Е.П., Гончаров С.В. Агротехника и семеноводство фасоли овощной. Селекция и семеноводство овощных культур. 2009;(43):35-38.

Antoshkin A.A., Miroshnikova M.P., Pronina E.P., Goncharov S.V. Specifics of agricultural technology of green bean. Vegetables breeding and seed production. 2009;(43):35-38. (In Russ.)

Kiatgamjorn P., Tarateeraseth V., Khanngern W., Nitta S. The effect of electric field intensity on bean sprout growing. Conference: Environmental electromagnetics. Proceedings. Asia-Pacific Conference on. December. 2003;461-467. DOI: 10.1109/CEEM.2003.1282264.

Odhiambo O.J., Ndiritu G.F., Wagara N.I. The influence of AC electromagnetic fields on the initial radicle growth rate of Phaseolus vulgaris L. Journal of applied biosciences. 2009;(22):1350-1358.

Podlesna A., Bojarszczuk J, Podlesny J. Effect of pre-sowing magnetic field treatment on some biochemical and physiological processes in faba bean (Vicia faba L. spp. Minor). Journal of plant growth regulation. 2019;(38):153-1160. DOI: 10.1007/s00344-019-09920-1.

Vian A., Davies E., Gendraud M., Bonnet P. Plant responses to high frequency elec- tromagnetic fields. BioMed Research International, Hindawi Publishing Corporation. 2016;1-14. DOI: 10.1155/2016/1830262.

Schmiedchen К., Petri A., Driessen S., Bailey W. Systematic review of biological effects of exposure to static electric fields. Part II: Invertebrates and plants. Environmental Research. 2018;(160):60-76. DOI:10.1016/j.envres.2017.09.013.

Методические указания по селекции и первичному семеноводству овощных бобовых культур. М.: ВНИИССОК; ред. Е.В. Мамаева. 1985. 60 c.

Guidelines for selection and primary seed production of vegetable legumes. М.: VNIISSOK; ed. E.V. Mamaev. 1985. 60 p. (In Russ.)

Белик, В.Ф., В.Ф. Рубин, Д.Е. Лукьяненко. Методика полевого опыта в овощеводстве и бахчеводстве. М.: НИИОХ. 1979. 210 c.

Belik, V.F., Rubin V.F., Lukyanenko D.E. The method of field experiment in vegetable growing and melon growing. M.: NIIOH. 1979; 210 p. (In Russ.)

Lichtenthaler, H.K. Chlorophylls and Carotenoids: рigments of рhotosynthetic вiomembranes. Methods in еnzymology. 1987;(148):350-382.

Голубкина Н.А., Кекина Е.Г., Молчанова А.В., Антошкина М.С., Надежкин С.М., Солдатенко А.В. Антиоксиданты растений и методы их определения. М.: ИНФРА-М. 2020. 181 c. DOI: 10.12737/1045420.

Golubkina N.A., Kekina E.G., Molchanova A.V. Antoshkina M.S., Nadezkin S.M., Soldatenko A.V. Antioxidants of plants and methods of their definition. M.: INFRAM. 2020.181 p. (In Russ.)

Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат. 1985. 351 c.

Dospekhov, B.A. Field experiment technique. M.: Agropromizdat. 1985. 351 p. (In Russ.)

Barman P., Bhattacharya R. Survey on the potential impact of high voltage transmission lines on the growth characteristics of plants. International journal of environmental sciences. 2015;6(2):219-224. DOI: 10.6088/ijes.6024.

Домаш В.И., Канделинская О.Л., Иванов О.А., Грищенко Е.Р., Шарпио Т.П., Забрейко С.А. Роль системы протеолиза и лектинов в механизмах адаптации культурных и дикорастущих растений к действию электромагнитного излучения ЛЭП. Механизмы устойчивости растений и микроорганизмов к неблагоприятным условиям среды. Годичное собрание Общества физиологов растений России. 2018;(II):1052-1054. DOI: 10.31255/978-5-94797-319-8-1052-1054.

Domash V.I., Kandelinskaya O.L., Ivanov O.A., Grischenko E.R., Sharpio T.P., Zabreiko S.A. The role of the proteolysis system and lectins in the mechanisms of adaptation of cultivated and wild-growing plants to the action of electromagnetic radiation from power lines. Mechanisms of resistance of plants and microorganisms to unfavorable environmental conditions. Annual meeting of the Society of Plant Physiologists of Russia. 2018;(II):1052-1054. DOI: 10.31255/978-5-94797-319-8-1052-1054. (In Russ.)

Mahmood M., Bee O.B., Mohamed M.T., Subramaniam S. Effects of electromagnetic field on the nitrogen, protein and chlorophyll content and peroxidase enzyme activity in oil palm (Elaeis guineensis Jacq.). Emirates Journal of Food and Agriculture. 2012;25(6). DOI: 10.9755/ejfa.v25i6.15583.

Темичев А.В., Голубкина Н.А., Старцев В.И. Биохимическая характеристика восточно-азиатских видов капусты. Гавриш. 2004;(2):14-18.

Temichev A.V., Golubkina N.A., Startsev V.I. Biochemical characteristics of East-Asian species of Brassica L. Gavrish. 2004;(2):14-18. (In Russ.)

Мичурина Н.Ю. Эколого-биохимический анализ изменчивости озимой пшеницы в зоне влияния линий электропередачи в условиях Среднего Поволжья. Автореферат дис...канд. с.-х. наук. 03.00.16 и 03.00.04. 2005. 18 p.

Michurina N.Y. Ecological and biochemical analysis of winter wheat variability in the zone of influence of power transmission lines in the conditions of the Srednego Povolzhya. Abstract of the thesis diss. agr. sci. 03.00.16 and 03.00.04. 2005. 18 p. (In Russ.)

Golubkina N.A., Kharchenko V.A., Moldovan A.I., Koshevarov A.A., Zamana S., Nadezhkin S., Soldatenko A., Sekara A., Tallarita A., Caruso G. Yield, growth, quality, biochemical characteristics and elemental composition of plant parts of celery leafy, stalk and root types grown in the northern hemisphere. Plants. 2020;(9):484; DOI:10.3390/plants9040484.

http: //hdl.handle.net/11701/2237.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.