Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Космофизические корреляции влияния коронного разряда на жизнедеятельность семян зерновых культур

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Космофизические корреляции влияния коронного разряда на жизнедеятельность семян зерновых культур"

2 Ц ФЕЯ W97

Ka поаоак рукописи

КИРИЛЛОВ АНДРЕЯ КУЗЬМ!«

KOa-iOKO ИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯЦИИ ВЛИЯНИЯ КОРОННОГО РАЗРЯДА НА ШКЕДЕЯТЕЛЬНОСГЬ СН-1ЙН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

03.00.02 - Биофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата Физико-иатеиаткческик наук

Чзлябккск - 1SG7

Работа выполнена в Челябинском государственном педагогическом университете.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Ведущая организация - Институт земного магнетизма и •

распространения радиоволн РАН (ИЗМИРА^ г. Троицк. Московская обл.

Защита состоится "/2" МЯрТЯ 1997г. в /3 часов на заседании диссертационного совета Д200.22.01 в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН по адресу: 142292. Московская обл.. г. Пуыино. ИТЭЗ РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИТЭБ РАН

Каменир Э.А.

Социальные оппоненты - доктор биологических наук

Кондраиова М.Н.

- кандидат Физико-1.<атематических наук Владимирский Б.М.

Ученья секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

иш

П. А. Нелто!

ОЕШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ'-?

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЗЙ» Снстега подготовки сгмян ;: посеву предполагают использование ¡^зичгс:";;; воздействий для активирования прорастания семяи. Вез м:з:гчес:а:о воздействия - оптические излучения, тепловой нагрев, магнитное п электрическое поля обладают кеспецпфпческими эффектами, вызывахсзаи ускореш!е роста л развития растешь я приводят :: повышению продуктивности актпвировакшг семян. Названные физические факторы являются неотъемлемых;:! компонентами естественной среда обитания растений. Наклучзие результаты получают опытным путем, подбирая дозу воздействия и сроки "воздействие-посев" (латентный период). На протяжении многих лет в Проблемой лаборатории електронно-ионной технологии процессов сельскохозяйственного производства Челябинского агроинхенерного университета в процессе предпосевной подготовки семян применялся метод влектроактизирования полем коронного разряда, а результате которого семена подвергаются Бездействию аэроионов, ультф&фиолетого й низкочастотного электромагнитного излучения. Одййсб Повторяемость эффекта от воздействия при прочил: равных ло&Ш Не всегда является устойчивой. Отмечено изменешю йргрбей? уро»эя и варьирование оптимального рехиыа воздействия по •¡ЪдШ: Неизвестны причззш зависимости оффекта от энергии л его ЙЁриацяи на различных отрезках времени.

Семена, как и все другие биологические / системы включены в единую среду обитания, состояние которой определяется не только метеорологически;.!!! факторами, но и естествешшм электромагнитным фоном. Последний при определенных условиях может оказывать заметное влияние на жизнедеятельность биологических систем. Поэтому могно принять, что отклик семян активированных физическими воздействия}« зависит не только от почвенно-климати-ческих условия, но и от внешнего электромагнитного фона, на который оказывает влияние цикличность солнечной активности. Кроме того различные космогеофизические факторы внешней среда следует рассматривать как неконтролируемые, которые модифицируют эффект •

искусственно воспроизводимых физических воздействий. Исходя из етой гипотезы и выполнена ваша работа.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Выяснить причини варьирования аффекта воздействия корошшы разрядом на семена, оценить вклад естественного электрического поля атмосферы.определить уровень зависимости жизнедеятельности таких биологически систем как семяна от вариаций естественного електрического поля и других космогеофизических факторов.

ОБЪЕКТ ДОСЛЕДОВАНИЯ. Влияние космогеофизических факторов на жизнедеятельность семян и вариации естественного влектрического поля.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА Впервые получены результаты, позволяющие сделать вывод об уровне корреляционых зависимостей изменения жизнедеятельности, качества и урожайности электроактивированных семян о параметрами атмосферного электричества в приземном слое н солнечно® активностью.

Рассчитан диапазон 'энергетических . параметров спектра колебаний, временные вариации и периода колебаний возмущенна естественного влектрического поля, обусловленных изменениями солнечной активности. Установлены статистические связи между индексами солнечной активности и вариациями градиента потенциала естественного электрического поля на четырех геофизических станциях.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ Результаты исследования важны для понимания физических механизмов воздействия солнечной активности и других космогеофизических факторов на семена, позволяют выбирать периоды наиболее еф$ективного воздействия внешними физическими факторах« в предпосевной подготовке семян.

Энергетический подход оценки уровня воздействия дает возможность опреде тать биотропнооть параметров космофнзическях факторов. Устойчивость эффекта-. олектроактизкровакня мокно добиться, если учесть периодичность изменения космогеофизических

факторов.

Используемые» з работе метода анализа ..временных рядов и иепараметрическне статистические метода можно применять в научных .исследованиях и производственной деятельности агробиологических лабораторий наряду с традиционными методами обработки данных..

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные результаты работы докладывались на научно-практических конференциях Челябинского агроинженерного ■университета (1988, 1992, 1995), на Всесоюзной конференции "Ресурсосберегашке технологи! в с.х. поизводстве на основе електрофицкрованкых процессов" ( 'Челябинск, 1986 ), на научных конференциях Челябинского педагогического университета (19^5, 1996),на заседаниях Челябинского городского астрофизического семинара 0990, 1993 ), на конференции "Физика Галактики" (Астрономическая обсерватория УрГУ, Екатеринбург, 1993 ), на Всесоюзной ( 1990 ) и Международных ( 1993, 1996 ) симпозиумах в г.Пуцино.

ПУБЛИКАЦИИ По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ. ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 2.? рисунков, 23 таблицу, приложения, наименований в списке литературы. Объем

основного текста НА ЗАЩИТУ ЕЫКОСЯТСЯ

.-* результаты корреляционного и спектрального анализа' связей вариаций атмосферного электричества и солнечной активности;

- результаты'анализа связи урожайности и качества семян зерновых культур с солнечной активностью и атмосферным электричеством, корреляции космогеофизичееких факторов о изменением показателей качестве а жизнедеятельности семян пшеницы, подвергнутых воздействию поля коронного разряда;

- регрессионные зависимости урожайности в-'ектро активированных семян от среднегодовых чисел Вольфа, базовой урожайности и дозы воздействия, а также от возмущеннооти естественного ьлектрического поля в период вегетации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВО ВВЕДЕНИИ обосновывается актуальность выполненной работы и направлений исследования и дается краткое изложение ее основных . результатов.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ представлен обзор основных литературных источников, посвященных, изучению влияния магнитных и электрических полей в биологии. Описаны важнейаие результаты исследований влияния электромагнитного поля искусственного и естественного происхождения на живые организмы и растения. Дано представление о технологии и аффектах, связанных с применением коронного 'разряда для предпосевного влектро....гивирования семян.

В работах' A.M. Басова, Н.О. Батыгина, &.Я. Изакова, Э.А. Каменхра, А.Н. Мироновой, В.А. Окуловой, З.Ы. Хасановой, В.Н. Шпигеля и многих других обосновывается возможность использования физических воздействий для активирования прорастания семян сельскохозяйственных культур. При этом показан вероятностный характер реакции семян на физические воздействия, обусловленный не только состоянием фенотипа, но и соответствия ему модифицирую®«: факторов среда произростания. В по еле душем Э.А. Ка.ченнром было выдвинуто предположен!« о том, .что одним из таких модифицирующих факторов иохет бить естественное электрическое поле. Опыты З.И. Журбидаого, И.Л. Шидловской, А.П. Дуброва, Т.Г. Кояли и других показала значимость напряженности электрического и магнитного полей для скорости роста, созревания, а обаей жизнедеятельности растения. На основе ©тих и других работ сделан вывод о необходимости учета естественного, електрического поля в приземном слое атмосферы для семян, которые подвергаются предпосевному зоздействию шля коронного разряда.

В работе подробно рассмотрены гармоники.наблюдаемые в спектре колебаний возмущенного естественного електрического поля, их изменения на продолэительных отрезках времени.

В отдельном параграфе изложены известные в солнечно-земной физике процессы и механизмы воздействия солнечной активности а межпланетной среда» реализующие колебательные процессы

электромагнитного поля •Земли и приземном слое. Необходимо учитывать, что естественное олектромагнитное поле является составной частью окружающей среда л выступает как экологический .фактор, регулирующий жизнедеятельность биологических систем.

БО ВТОРОЙ ГЛАЗЕ представлены основные результаты первого этапа исследования зависимое«. еф^ектэ олектроакткзнрованпя семян полем коронного разряда от космофизическид факторов.

Изучалась зависгмость изменения урожайности семян гшэнкцы, выращенной в полевых условиях, от солнечной активности. При этом использовались метода инооофа.сторного регрессионного и корреляционного анализа для банка даны к; Проблемкой лаборатории плектрснно-полной технологии лроце-ссоз сельскохозяйственного прсизводсТЕ'1, охватызаьзздх период с 1958 по 1984- г.г., вклччаы^ий 240 знзчений. Рассмотрены изменения урожайности семян, подвергнутых воздействии электрическим полем перед посевом, в зависимости от их походной урок~йности, солнечной активности ' и лозы воздействия. Предварительный анализ показал, что а годы,' близкие к максимумам 11-летнего цикла солнечной активности, обработка семян электрическим полем давала незначительные изменения урожайности, Поотому был образован еце один ряд данных объемом К? значешй, который не содержал результаты, получешше в эта годы.

Для каждого зременно.-'о ряда получены статистические параметры и регрессионные уравнения зависимости абсолютного И относительного изменений урожайности от названных факторов. Регрессионные модели описывались уравнения!.«:

" V т 1' 1 !Г

ДУ1,2 = ао+£*А * ¿^к+П^ + ¿,аК+Ш+ПХр • ( 1 5 '

где' ЛУ| 2 ~ изменение урожайности (яндеко 1 относится к ¡¡бсолютксму, индекс 2 - к относительному изменении базовой урожайности); а0, а,;> а^+п+п Г ковф$кциенга уравнения

регрессии? Х^, -независимые переменные; п, и, I - степени

полинома для отих переменных. Построение моделей начиналось с однсфакторной модели о последующим усложнением методом пошаговой регрессии. При включении в уравнение новых переменных учитыгслзсь значимость соотзетсвуювдх коеффициентов на уровне а = 0.05. В результате из 40 возможна* уравнений после учета значимости по критерию Стьюдента осталось только 12 уравнений.

Регрессионные зависимости изменения урожайности от дозы •воздействия для рядов К = 147 и N = 240 значительно отличаются друг от друга (рлс.1). Если исключить из рассмотрения больше числа Вольфа (И = 147), то наилучшее описание данных даег полиномиальная модель.вида:

5 V "

. ДУ. = а+ 2 аЛ) . ( 2 )

1 °К=1 г

при коеф$здиенте "множественной корреляции 1^=0.53. Кривая на рис.1 для К = 147 имеют характерные максимум при И = 30, что соответствует наиболее оптимальному режиму електровоздейстаия на семена. При малых значениях дозы наблюдается область отрицательно значений ДУ. Крзшая (2) напоминает зависимость отклика Сиосисте;/ы 'на внешнее воздействие в соответствии о известным исследованном П.В. Симонова (1962).

При рассмотрении всего ряда данных (N=240) более адекватной является модель_с полиномом третьей степени:

3 , к

ДУ« = а_+ Е а .Л) ( 3 )

0 к=1 К

при коефгапиенте множественной корреляции й^ =» 0,33.Характер зависимости от дозы иней, чем при N = 147 (рис.1): на интервале значений Б < 80 среднее значение ДУ^ <* 2 ц/га, и только при 090 наблюдается заметный рост ДУ1. Эта зависимость показывает, что присутствие в донных значений ДУ1, соответствующих большим числам Вольфа, уменьшает влияние предпосевного воздействия на урожайность семян. Это означает, что солнечная активность в года, близкие х максимумам 11-летлего цикла значительно модифицирует &4фзкт предпосевного активирования семян полем коронного разряда.

б

Зависимость от фазы цикла солнечной активности, входит в линейном виде в уравнение однофакторной модели»

ДУ2 = а^Д, , 0, ( 4 )

где Й,- среднегодовое число Вольфа. Согласно ( 4 ) изменение прибавки урожайности активированных семян в зависимости от фазы 11-летнего шасла солнечной активности может значительно варьироваться: от 1555 при 10 до 5{5 при й„= 180 (Рис.2). После подстановки в уравнение (4.) значений Н_ з отдельные года можно получить прогноз эффективности предпосевного воздействия в зависимости от уровня солнечной активности. Из Рис.2 следует, что нзименьсие значения ДУ2 получаются вблизи максимумов 11-летнего цикла..

Среди двухфакторных моделей получено две, которые значимы на уровне а « 0.05, В одной из них влияние и урожайности аппроксимируется линейным уравнением

Д?2 = У а1*У"а2У • ( 5 )

из которого следует, что при большее 150-семена сортов пиеници с высокой урожайностью практически ' не дают прибавки после електровоэдействия,

Среди всех трехфахторных моделей только одна, линейная (№=240), оказалась статистически значимой:

ДУ2 = а0 + а^У + а2й2 + а30 , Р^ = 0.44 ( 6 )

Кз уравнения (6) следует, что при Н„> 150 &ф$сх? олектрсвоздействия почти не проявляется для урожайности У > 4 т/га, если их обрабатывать в режиме малых значений дозы ( Рис.З),

Так как вблизи мзпп£мумов щпела солнечной активности получается наибольшее изменение урожайности, а вблизи максимумов - -наименьшее, било сделано предположишь, что в года высокой солнечной активности естественное электрическое поло, возмущенное в результат» активных процессов на Солнце, в больяей мере способствует реализации потенциальных возможностей се:,та; зерновых культур, Пр:ием етот эффект проявляется а большей степени длЗг

сортов семян низкой урожайности, для которых среда произрастания оказывает существенное влияние на конечную продуктивность.

Для исследования этой рабочей гипотезы на всем отрезке времени 1958 - 1984 г.г. были прослежэны корреляционные связи изменения урожайности влехтр^активпрованках семян с параметрами атыосфернсго электричества по данным геофизической станции Верхняя Дубрава, которая является ближайпей к Челяб1шской облает::. Анализировались среднегодовые значения градиента потенциала V, годовая а.четлнтуда средние квадратическио отклонения

среднемосячш^х значений ■ V от среднегодовых , а такз;о внутримесячные вариации среднесуточных значений градиента потенциала, 3. При анализе связей эффекта активирования I: внутригодоБЫх--изменений V данные группировались по два месяца и последовательно вычисляли кооффициенты корреляции. Не получено статистически значимых связей относительного изменения урожайности електроактквированных семян ЛУ^ 07 метеорологически условий в период вегетации и от возмуценности атмосферного электричества з зимние месяцы. В наибольшей степени ДУ^ Св зависит от

вогмущекностп естественного электрического поля в период вегетации (рис. 4). В втоы случае данные аглрок симиру кгг с я линейной зависимостью:

ЛУ2 = -5.16 + 2.73*2 , г= 0.70 (7 ).

Коеффицинтц уравнения (7) значимы на уровне а = 0.05, а линейный коэффициент корреляции даже на уровне а = 0.01.

Был:: изучены . также статистические связи урожайности и количества некондиционных семян в Челябинской области с солнечной активностью. Наблюдаются положительные отклонения урожайности зерновых от тренда вблизи максимумов 11-летнего цикла солнечной активности. Отрицательные отклонения группируются . »близи минимумов цикла. Установлено, что мевду количеством некондиционных семян К и среднегодовыми числами Вольфа имеется отрицательная корреляционная связь. Уравнение регрессии при этсы имеет вид (а = 0.05): ; ■/, :

К = 13.0 - 0.161 .п„ + 5.05-10"%? ( 8 )

«огласка (Й) 10 имеем "=11.4*, а при 100 К = 2,7% .

Воле* дол:--уп информацию удалось получить из спектрального ¿йалааа временных рядов по урожайности. Спектры мощности показали арссутстаае келебвяий с квазипериодаип 2 =10.7, 3.2 и 2,4 года, ЯйблгдаемЫХ во временных рядах, чисел Вольфа. Кратковременные

вариаща урсльйности несомненно в&заш для практической деятельностз, ц в каядом конкретном случае необходимо учитывать соотнесения цежду амплитудами спектральных компонент. При анализе связи параметров атмосферного электричества о урожайность» зерновых культур получено, что за период 1964 - 1984 г.г. уроаайность У не зависит от абсолютных значений градиента Потенциала естественного электрического поля V в период вегетации, В то ае время для среднего квадр&тичоского отклонения ' Б среднесуточных значений V от среднего за месяц возможна аппроксимация уравнением регрессии (ц/га):

Г = -2.31 + 0,122-Б.- 9.48-(9)

Вакно, что в не коррелирует ни с суточными температурами, ни с количество« осадков, измеренных* на метеостанциях Челябинской обл. Это означает, что електромагиитный фон з период вегетации оказывает влияние на урожайность растений.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ рассматривается одна из составляющих электромагнитного поля Земли - естественное электрическое поле. Анализируются источники атмосферного электричества и обсукдаются механизмы влияния солнечной активности на естественное электрическое поле. Это воздействие на длительной шкале в основном определяется взаимодействием солнечного ветра с потоком галактических космических лучей. Ка более коротких интервалах времени, сравнимых о периодом врешзния Солнца вокруг своей оси, определяющими являются параметры меиатланетной среды и взаимодействие солнечного ветра о магнитосферой' и ионосферой Земли.

В работе по данным чэтырег геофизических станций: Воейкове. Верхняя Дубрава, Иркутск « Ташкент анализируются временные раду среднесуточных, среднемесяч:,ых и среднегодовых значений градиента-потенциала ( V ) естественного електрического поля в приземнон слое за 1964-198? г.г. Анализ спектров мондаости среднемесячные значений градиента потенциала позволил выявить кваэипериодическис составляющие колебаний с периодами ы 11 лет, 3.5, к 2 года а другие, имеющие солнечное происхождение. На высокоширотной станцш; Боейкозо оти спектральные составляющие более выражены, чем в I Ташкенте.

При «следовании сезонных колебания градиента потенциала на станции В.Дубрава были получены следукщие результаты. Для вариации аномальной составляющей Уд, которую измеряют независимо от метеорологических условий, наиболее ярко вырахены два минимума, в марте и июле. Максимальные знэчения достигаются в зимние месяцы. Наибольшие изменения для в течение года составляют 6356 от средней величины.(рас.5) Однако для вариации Уагн=Б/Ун, где Б -среднее л:вадратическое отклонение среднесуточных значений нормальной составляющей V ( измеряемой только в условиях ясной погоды) от среднемесячного, внутригодовые изменения выражены в меньшей степени- 52%. Неслучайность сезонного изменения 7аг„

д

получена на уровне значимости а=0.01.

Сравнение с индексом геомагнитной возмутценности Ар (36,?) позволило сделать вывод о том, что периоды максимальных возмущений атмосферного елехтричества так же как геомагнитной возмущенкости, соответствуют отрезкам времени, близким к дням равноденстьий.

Еце более убедительным свидетельством солнечной обусловленности изменений параметров атмосферного влектричества уровнем я флуктуациями солнечной активности являются результаты корреляционного и регрессионного анализа. Для среднемесячных рядов получена отрицательная корреляция между числами Вольфа и градиентом потенциала. Уровень значимости а при этом уменьшается от 0.05 для г. Ташкента до 0.001 для Воейково, что указывет на более высокую зависимость на больших географических

широтах атмосферного электричество в приземном слое от возмущений магнитосфера и ионосферы, обусловленных вариациями солнечной активности-

В работе получены уравнения регрессии для статистических параметров временных рядов атмосферного олехтричества и солнечной активности для четырех геофизических станций. Так, для В.Дубравы при когффипиенте линейной корреляции f=-0.79 уравнение регрессии имеет вид

S в 87.0 - 77.5-Vj^ , < 10 >

где S - среднее кввдратическое отклонение среднемесячных значений градиента потенциала, Yp„ - вариация среднемесячных значений чисел Еольфа за год.

Для годовой амплитуда градиента потенциала после

8 МП /

фильтрации временного ряда получека зависимость:

VBMn= 135.7 + 1.57.Н2 - 6.5 Ю'3й| ( 11 )

3 обоих случаях исключены данные, для которых Н„> 120.

Проведен анализ внергетичсских параметров электретеской

состовлякцей естественного электромагнитного поля - удельной

плотности энергии Я и плотности потока ' П. Получено, что

возмуценноеть енергии в гн£ряниэиом диапазоне частот ж 100гц,

—11 3

обусловленная солнечной активностью, составляет AW=7•10 Дж/м , М!=0.04 Вт/м^. Для интервала частот 1с£~10^Гц получено ДП= б-Ю^т/м2, ÜK < 10",2Дх/м3.

Ь работе на примере «ысоксииротшх станций Мезень и Ловозеро пскг-заио, что злотзэс-.ь оиергки естественного олехтричсского поля в период ыагкитосферных Еозмусеинй изменяется в пределах 1-10"® >Ум3 , а скорость изменения dW/dt=( 4• 10"9 - 2-Ю"13)

п - .

Ет/м . Еде один внергетический параметр может представлять интерес в связи с проблемой влияния атмосферного электричества на биологические сбгекты - дзтаулевые потери, в единице объема. При Ее.-иггае плотности вертикального олектрэтеского тока проводило с ти J^-IQ'^A/u2 они составляют Ю"

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ представлены результаты' исследования временных рядов аффекта воздействия коронного разряда на семена культурных растений при их проращивании в лабораторных условиях.

Дано описание эффекта воздействия коронного на семена и рассмотрена роль таких факторов процесса воздействия как: 1} величина напряженности электрического поля мезду электрода«!; 2.) полярность короны; 3) состав газа в мекэдектродаом промежутке; %) дополнительная зарядка семян ца осадктелшом электрода; переменная составляющая поля и др. На примере пиеяада Сбрфа "СеаапЗЛ" показано, что качество семян имеет сезонную зависимость, семена второго и третьего морфотипа имеют лучшие посевные качества. Эффект воздействия коронного разряда выражается в ингибировании прорастания семян при одновременном увеличении содержания семян, зараженных болезнями, если, проращивание начинают непосредственно после воздействия. Наилучше показатели качества достигаются через месяц после воздействия, а через два месяца начинают приближаться к показателям контрольных семян.

С целью определения зависимости эффекта воздействия на семена такого физического фактора как коронный разряд в условиях неконтролируемых изменений космогеофизических условий была проведена серия опытов по проращиванию семян пшеницы, подвергнутых воздействию коронного разряда. Закладка опытных и контрольных семян проводилась три раза в неделю, чтобы обеспечить достаточно хорошее временное разрешение. Общее количество опытов - 76.

Эффективность воздействия шля г коронного разряда исследовалась•в зависимости от дня недели, солнечной активности, градиента потенциала электрического йоля в приземном слое и полярности межпланетного магнитного поля. Стандартные метода' математической статистики применялись для средних значений изучаемых величин. Использование непараметрических методов, основанных на знаках позволило ответить на вопросы: является ли-воздействие поля коронного разряда на опытные семена значимым относительно контрольных, • и в какие временные интервалы еффективность воздействия проявляется в наибольшей степени.. Выявление таких закономерностей принципиально, так как по всему

периоду проведения экспериментов ( декабрь 1990 г. - июнь 1991 г.) средние значения некоторых показателей посевных качеств семян, не показывают отличия для опытных семян по сравнению о контролем.

Наиболее детально анализировались временные ряды о целью определения зависимости эффекта воздействия от полярности секторной структуры межпланетного магнитного поля (ММП).

При распределении на временной шкале изменений исследуемых показателей качества семян и физических параметров проростков пзенлцы обнаружена цикличность, соответствующая одному месяцу. Поэтому все данные были сгруппирована по семидневным неделям.Привлечение информация о полярности ММП позволило выяснить пр;5роду таксй зависимости. Согласно критерию установлено, что ММПза весь период проведения опытов было распределено во времени так, что не первую неделю месяца в основном приходились секторы • .'.Ml с полог;:тельной полярностью ( поле от Солнца ), а на треть» недело - секторы с отрицательной полярность» ( поле к Солнцу). Справедливость этого заключения выполняется на уровне а < 0.01. Поэтому Сил сделан вывод о том,. что эффект воздействия поля коронного разряда на семена определяется полярностью ММП в день . закладки и в период сроргаквания семян.

Важный результат, подтверзщаюсий гипотезу о связи полярности : Ii/Л с эффектом воздействия, получен для скорости высыхания проростков.Отличие опытных семян от контрольных оказалось йысокиы (а = = 0.0GS), когда денные были сгруппированы о учетом полярности КО.СП в день окончания проращивания, но было значительно меньше, при группировке по полярности,: соответствующей дню закладки семян для проращивания( а « 0.45" )- !■■'■■■'

Изучение зависимости • е<йекта воздействия поля коронного , разряда от полярности межпланетного магнитного поля в работе ■ проводилось также непараыетрическкм методом согласно критерию X" ; , нз основе двухфакторного анализа. Кз всех показателей только ./ средняя длина проростков удовлетворяет уровни значимости а= 0.05. (л = 4.'3). Содержание семян с сильными проростками чувствительно1

к полярности ЫМ1, хотя этот уровень значимости но ' достигнут р ,

(х =ЗЛ1). При вычитании временного .. тренда. наблродаятся

положительные отклонения скорости роста ' у контрольных семян'' в секторах с положительной полярностью, и полностью отсутствует такая зависимость у опытных образцов. Это может означать, что семена после воздействия поля коронного разряда теряют чувствительность к полярности ШГХ. Поэтому с надежностью а < 0.01 можно утверздать, что при прохождении Земли через секторы ММП с положительной полярностью развитие растений происходило быстрее, а в секторах с отрицательной полярностью они замедляли свой рост.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ Выполненное исследование показывает, что кроме

метеорологических факторов среды обитания необходимо учитывать и те факторы, которые, как принято считать, не являются определяющими для продуктивности и жизнедеятельности таких сложных биологических систем как семена культурных растений.

Статистический анализ результатов лабораторных и полевых опцтов по проращиванию семян культурных растений свидетельствует о существовании зависимости продуктивности и посевных качеств семян, подвергнутых електровоздействию, от косыофизических факторов, главным модулятором которых является солнечная актизность.

Основные' результаты выполненных исследований позволяют сделать следующие выеоды: •

1. В спектрах мощности вариаций среднесуточного градиента потенциала естественного электрического поля в приземном слое атмосферы , обнаружены спектральные компоненты, обусловленые солнечной активностью. Из анализа временных рядов •измерений на четырех геофизических станциях показано, .что статистическая значимость связи ■ вариаций градиента потенциала с флуктуациями чисел Вольфа уменьшается при уменьшении географической широты станции. Получены корреляционные зависимости, показывающие, что положительным флуктуациям чисел Вольфа соответствует уменьшение среднегодового градиента потенциала. Эта данные необходимо учитывать при интерпретации взаимодействия биологических систеи с естественным электромагнитным полем.

2. Энергетическими параметрами естественного (электрического

поля является удельная плотность, плотность потока ц скорость изменения оиергаи . Вычисленные в работе эти величины для возмущенной электрической компоненты дифференциального спектра колебаний естественного электромагнитного поля Земли и возмущений магнитосферного происхождения необходимо учитывать при изучения влияния экологических факторов среды обитания растений. Наибольшие изменения при возмуцениях наблюдаются в низкочастотной области (менее 100 Гц ).

3. С помояь» стандартных и непараметрических методов математической статистики получено, что отклик семян пшеницы на воздействие коронного разряда зависит от полярности ' межпланетного магнитного поля , "которое является продолжением магнитно/о поля Солнца. Физическим фактором, обусловливающим завис::мссть скорости роста от полярности секторов межпланетного магнитного поля является нарушение естественных биоритмов жизнедеятельности семян после электрсвоэдействня на них полем высокой напряженности.

4. Впервые проведен спектральный анализ временных рядов урожайности и качества семян зерновых культур в Челябинской облгсти. Показано, что урожайность имеет положительную, а количество некондиционных семян - отрицательную корреляцию О числами Вслъфз.. Спектры колебаний рядов по урожайности имеют спектральные компоненты о квазипериодами менее 11-ти , лет, содержагпеся а рядах индексов солнечной активности. ,

5. На основе многофакторного регрессионного. анализа данных за 27 лет псксзьнэ, что наибольшая положительная прибавка урожайности зерновых культур после предпосевного воздействия электрическим ' . полем получается а года минимумов 11 -летнего цикле, а наименьшая -

в года высокой солнечной активности. Это указывает на то, что естественнее электромагнитное поле; незмуженное вблизи максимумов, 8 накбельзэй • степени способствует . реализации потенциальных возможностей семян,, . нивелируя эффект. .предпосевного електроактпЕирования. '

Построенные а работе, регрессиннае деля, дают. вбзможнооть сланироветъ дозу воздействия дйя, получения максимально допустимого

: '-■•..":■.■ '■■ '. - ; 15 ' - - ; •■■"'■г :

повышения продуктивности семян в зависимости от уровня солнечной активности и базовой урожайности сорта семян зерновых культур.

6. Эффект электровоздействия зависит от условий произрастания, характеризующихся электромагнитным фонам среди обитания растений. Наибольшие изменения урожайности електроактшшровашшх семян наблюдаются в годы возмущенного естественного электрического поля к не зависят от величины градиента потенциала в период вегетации.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. Кириллов А..К., Семовских Н.Я. Анализ временных рядов в солнечно-земных связях // Астрономо-геодезические исследования. Свердловск,1985, с. 157-167.

2. Каменир Э.А., Кириллов А.К., Шукшин Е.Б. Статистические параметры взаимосвязи качества семян и солнечной активности // Тез. докл. кокф. "Ресурсосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве на основе ©лектрофицировантй процессов". Челябинск, 1586, с.7-8.

3. Камезаф Э.А., Кириллов А.К. Связь качества и урожайности семян зерновых культур с солнечной активностью // Доклада ВАСХНШ1,, 1990, N 7, с.21-24.

4. Каменир Э.А., Кириллов Шукшин Е.Б. Энергетические параметры естественного елек^$>омагйитного поля к влияние возмущающего его фактора иа ¡продуктивность" семян // Электротеякологические метода и установки в сельско-хозяйственном производстве: Сб. научн.тр./ ЧИМЭСХ. Челябинск, 1983, с.34-43.

5. Каменир ЭгЛ., Кириллов А.К. Анализ влияния солнечной активности на естественное электрическое поле и продуктивность семян зерновых культур // Биофизика, 1992, т.37, И 3, с.613-623.

6. Кириллов А.К. Атмосферное электричество в системе солнечно-земных связей // Тез. докл. конф. "Физика Галактики". Екатеринбург, 1993, с.43.

7. Каменир Э.А., Кириллов А.К. Влияние космофизических факторов на прораоташе семян пшеницы, подвергнутых воздействию поля коронного разряда // Тез. ЫэвдунарйДного симпозиума "Корреляции

¿чологичееких и физико-химических процессов о солнечной пктявносгью я другими факторами окружающей среда". Цущино, 1993,

у. 07.

8. Кам?!п:р Э.А., Кириллов А.К. Космофизические факторы и биологические системы ( опыт исследованпг. семян ) // Вестн. ЧГАУ, Челябинск, 1995, т.10, 152 е..

9. Каменир Э.А., Кириллов А.К. Влияние космофизических факторов па прорастание семян псеницы, подвергнутых воздействию поля коронного разряда // Биофизика, 1995, Т.40, N 4, с.765-770.

10. Кириллов А.К. Энергетическая оценка влияния физического воздействия на биосистему // Тез. Мэздународного симпозиума "Корреляции биологических и физико-химических процессов с космическими ' и гелио-геофу.зкческимя факторами". Пушкно, 1996, с. 122.

в

Рис.1

Влияние дозы энергии воздействия на изменение урожайности: 1 - N ° 147; 2 - N - 240

$0

у

Ъ

т ш т т ш & .5

Рис.2 Влияние солнечной активности на изменение урожайности (а, 1 - N-147; 2 - N-240) и относительные изменения урожайности активированных семян по годам (б, 1 - числа Вольфа; 2 - ДУ )

------- I \

1

----

0,5 1.6 2,7 3,8 0,5 1,5 2,7 3.8 Ут/га

а................5

РИС ' 3 " 4-m~-~.~-.~- - ■■ " ••*•. •

Влиякие базисной утожяйности, солнечной активности«, .иергии поппекс-гния

и->0. 6 0-120; <к гго.во. »ьо - 1.2.3 соответственно)

лХх 20 15

ю

3

о

№ ?0 15 10 5 0

Ю

13

20 5|-|,В/м

3 ? 5 б §~Зу1-уи,В/м

Рис. 4

Влияние вознутаенностн гралиента потенпиала КЭП на иэнененир урохлкности электроактивкгопашгнх семян пшеницы: а - ллн срелнеквадрдтнческого отклонения среднесуточных значений гралиента потенциала в яннаре-Феврале: 6 - в период вегет^иик <ишь-июль>

Ар 20

V

£1

5 7 9 В р е м а , мес

Рис. 5

Изменения градиента потенциала (а) и его оариации (б): 1 - среднемес. градиент потенциала; 2 - ср.квадр. отклонение среднесут.градиента потенциала от среднемес. 3 - индекс геомагнитной оозмущенности; 4,5 - вариации для аномальной и нормальной составляющих градиента потенциала соответственно (ст.В.Дубрава)