На основе полевых экспериментов на радиоактивно-загрязненных дерново-подзолистых почвах Новозыбковского и Красногорского районов Брянской области дана оценка эффективности мероприятий по снижению поступления 90Sr в продукцию растениеводства. Внесение извести на фоне N80P80K80 приводило к снижению Кн90Sr овсом в 1,4–2,2, ячменем – в 1,3–2,65 раза. Эффективность действия мартеновского и электроплавильного шлаков равноценна действию извести; накопление 90Sr в зерне на фоне N80P80K80 снижалось в 2,1–2,6 раза. При внесении в почву N80P80K80 и шлаков содержание 90Sr в зерне ячменя в 3,7–4,2 раза ниже, чем на контроле, а Кн90Sr зерном овса при совместном внесении Р240 и шлаков снижался в 3,1 раза. Вынос 90Sr с зерном при этом снижался в 1,9–2,5 раза. Внесение Р240 на фоне шлаков привело к снижению подвижных форм 90Sr в почве в 1,3 раза и к повышению необменных форм в 4,2–4,7 раза. Эффект сохранялся на 2-й год. Количество доступного 90Sr во всех вариантах опыта снижалось в 1,2 раза, необменного возрастало по сравнению с фоном в 2,9–3,3 раза. Применение калийных удобрений повысило урожай зерна ячменя в 1,2–1,4, озимой ржи – в 1,7–2,6, клубней картофеля – в 1,3–1,5 раза. Внесение N80P80K80 снижало переход 90Sr в растения ржи, картофеля и ячменя – в 1,5-2,2 раза. Вынос 90Sr с зерном ячменя снижался в 1,6–1,8 раза. Применение калийных удобрений приводило к уменьшению выноса 90Sr с урожаем клубней в 1,3–2,0 раза, Кн 90Sr снизился в 1,8–4,6 раза. Накопление 90Sr в зерне и клубнях при внесении N80P80K240 уменьшилось в 1,4–3,0 раза. Увеличение дозы фосфора до 240 кг/га в составе полного минерального удобрения повышало урожайность ржи в 1,4–1,6 раза и снижало Кн90Sr зерном в 2 раза. Внесение P160–240 обеспечило снижение поступления 90Sr в урожай ячменя в 2,4–3,0 раза, вынос 90Sr с зерном ячменя снижался в 1,8–2,1 раза. Накопление 90Sr в урожае ячменя и картофеля при внесении P240 и K240 в 3,5–5,2 раза меньше, чем на неудобренной почве.
дерново-подзолистая почва, 90Sr, коэффициент накопления, подвижность радионуклида, сельскохозяйственные культуры, шлаки, минеральные удобрения, агромелиоративные и агрохимические мероприятия.
Постановка проблемы
Радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий на территории РФ обусловлено долгоживущими радионуклидами 137Cs и 90Sr, которые поступили в окружающую среду в результате крупных радиационных аварий на химкомбинате «Маяк» (Южный Урал), Чернобыльской АЭС, АЭС «Фукусима-1» в Японии, а также испытаний ядерного оружия. До аварии на ЧАЭС плотность загрязнения почвенного покрова в Брянской, Тульской, Калужской и Орловской областях составляла: 137Cs – 1,11–1,48 кБк/м2, 90Sr – 1,48–3,33 кБк/м2. Плотность загрязнения почвы 90Sr на начало
Система защитных мероприятий в агропромышленном комплексе планировалась с ориентацией на плотность загрязнения почв l37Cs. Было показано, в частности, что при расчете кадастровой стоимости значительной части радиоактивно загрязненных земель сельскохозяйственного назначения Новозыбковского, Клинцовского, Гордеевского и Злынковского районов Брянской области с плотностью загрязнения 137Cs свыше 555 кБк/м2 расходы, связанные с использованием земли, превышали доход. Производство сельскохозяйственной продукции на данных участках оказалось нерентабельным [2].
Основной принцип в ликвидации последствий аварии в Японии на АЭС “Фукусима-
Радиационный контроль качества продукции по содержанию 90Sr не проводился; полагалось, что все мероприятия одновременно будут улучшать радиационную обстановку в регионе и по отношению к 90Sr. 90Sr как тугоплавкий изотоп выпал, в основном, в ближней зоне аварии на Чернобыльской АЭС и представлял опасность для ряда районов Беларуси и Украины. Хотя коэффициенты перехода 90Sr из всех типов почв в растениеводческую продукцию выше, чем 137Cs, поступление из рациона животных в животноводческую продукцию для 90Sr ниже, чем для 137Cs (для молока в 5-10 раз, а для мяса приблизительно в 100 раз) и не превышало допустимый уровень уже в первые годы после аварии [4].
Особенностью отдаленного периода после аварии на ЧАЭС является постепенное ужесточение санитарно-гигиенических нормативов по содержанию радионуклидов в продукции, получаемой на загрязненной территории. Поэтому получение сверхнормативно загрязненной продукции растениеводства возможно при относительно невысокой плотности загрязнения почвы 90Sr. К изучению закономерностей поведения 90Sr в сельскохозяйственных и луговых экосистемах в зависимости от природных особенностей, времени взаимодействия радионуклида с почвами, на территории РФ приступили значительно позже, чем в Украине и Республике Беларусь.
Была рассмотрена деятельность радиологических подразделений агрохимической службы страны по обследованию сельхозугодий и снижению последствий радиоактивного загрязнения почв 137Cs и 90Sr в результате аварии на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС). Описаны и оценены агрохимические, агротехнические и мелиоративные мероприятия в Брянской, Калужской, Тульской и Орловской областях с 1986 по 1995 гг. Рассмотрена радиационная ситуация в названных областях в настоящее время. Описаны результаты полевых опытов, проведенных на Новозыбковской государственной сельскохозяйственной опытной станции и на сельскохозяйственных угодьях, подвергшихся интенсивному загрязнению радиоактивными выпадениями [5].
При значительном уменьшении финансовых инвестиций в защитные мероприятия получение экологически безопасной продукции растениеводства будет определяться внедрением эффективных приемов и технологий по ограничению накопления радиоактивных веществ в первом звене (почва – растения) в цепочке миграции радионуклидов, ведущей к их поступлению в организм человека. Применение защитных мероприятий в агропромышленном комплексе, направленных на уменьшение содержания радионуклидов в продукции растениеводства и животноводства, производимой на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению, служит эффективным способом снижения дозы внутреннего облучения населения. Следует подчеркнуть, что ограничение доз внутреннего облучения часто экономически более эффективно, чем уменьшение дозы внешнего облучения (в расчете затрат на предотвращение коллективной дозы).
Целью наших исследований является изучение поступления 90Sr в продукцию растениеводства в зависимости от типа почвы и радиологическое обоснование наиболее перспективных защитных мероприятий, гарантирующих получение продуктов питания, соответствующих СанПиН 2.3.2. 2650-10.
Методология и методы исследований
Полевые опыты по оценке влияния агромелиоративных и агрохимических мероприятий на поступление 90Sr в сельскохозяйственные культуры проводились на дерново-подзолистых почвах Новозыбковского и Красногорского районов Брянской области при плотности загрязнения почвенного покрова 90Sr 8,4-80,0 кБк/м2.
В опыте изучали влияние извести – Са(ОН)2 (вносили 5,4 т/га = 1 Нг для снижения кислотности почвенного раствора), мартеновского (МШ) – 7,8 т/га и электроплавильного (ЭШ) – 6 т/га шлаков (таблица 1) на подвижность 90Sr в дерново-подзолистой супесчаной почве и поступление 90Sr в растения овса и ячменя.
Таблица 1
Химический состав шлаков (%)
|
Шлаки |
CaO |
MgO |
Fe2O3 |
MnO |
FeO |
Al2O3 |
P2O5 |
SiO2 |
|
МШ |
40,0 |
8,2 |
6,8 |
4,7 |
14,0 |
6,2 |
0,99 |
14,3 |
|
ЭШ |
52,1 |
6,0 |
1,0 |
– |
– |
– |
0,14 |
17,0 |
Table 1
Chemical composition of slags (%)
|
Slags |
CaO |
MgO |
Fe2O3 |
MnO |
FeO |
Al2O3 |
P2O5 |
SiO2 |
|
Open-hearth slag (OHS) |
40,0 |
8,2 |
6,8 |
4,7 |
14,0 |
6,2 |
0,99 |
14,3 |
|
Electric smelting slag (ESS) |
52,1 |
6,0 |
1,0 |
– |
– |
– |
0,14 |
17,0 |
Агрохимические показатели почвы до внесения известковых материалов: pHKCl – 4,1; Hг – 4,5 смоль (экв) / 100 г почвы; содержание гумуса 0,98 %; P2O5 и K2O – 78 и 51 мг / 1 кг почвы соответственно; обменного Са – 1,7 смоль (экв) / 100 г почвы. Схема опыта: 1) N80P80K80 – контроль; 2) N80P80K80 + Са(ОН)2; 3) N80P80K80 + МШ; 4) N80P80K80 + ЭШ; 5) N80P240K80 + МШ; 6) N80P240K80 + ЭШ. Размер опытной делянки –
Экспериментальная оценка влияния агрохимических мероприятий при возделывания сельскохозяйственных культур на переход и накопление 90Sr в урожае проводилась в многофакторном полевом опыте на дерново-подзолистой песчаной почве. Агрохимические показатели почвы: pHKCl – 5,9; Hг – 0,64 смоль (экв) / 100 г почвы; содержание гумуса 1,82 %; содержание P2O5 и K2O – 280 и 58 мг / 1 кг почвы; содержание обменного Ca, Mg – 5,2 и 0,3 смоль(экв) / 100 г почвы, соответственно. Опытные культуры – озимая рожь сорта Пуховчанка, ячмень сорта Московский-2, картофель сорта Невский. Схема опыта включала: 1) контроль (без удобрений); 2) N80P80K80; 3) N80P80K160; 4) N80P80K240; 5) N80P160K80; 6) N80P240K80; 7) N80P240K240. Перед закладкой опыта на весь участок была внесена доломитовая мука в дозе 10 т/га. Плотность загрязнения почвы 90Sr – 19 ± 4 кБк/м2. Размер опытных делянок –
Агрохимические показатели почв определяли по общепринятым методикам: гранулометрический анализ почвы – по Н. А. Качинскому, гумус – по Тюрину в модификации ЦИНАО; обменную кислотность pHКСl – потенциометрическим методом; гидролитическую кислотность – по Каппену; сумму поглощенных оснований – по Каппену – Гильковицу; P2O5 и K2O – по Кирсанову; Ca и Mg – методом атомной абсорбции в пламенном варианте на приборе Varian Spektr AA 250+; степень насыщенности почв основаниями – расчетным методом. Содержание 90Sr в почвенных и растительных образцах определялось радиохимическим методом, путем осаждения оксалатов 90Sr и Са с радиометрическим определением на аттестованном низкофоновом α-β-счетчике Canberra-2400. Определение форм нахождения 90Sr в почвах проводили по соответствующей методике: подвижных форм радионуклида (суммарное количество извлекается дистиллированной водой и 1н СНзСOONH4 рН 7,0) прочносвязанного 90Sr (не извлекается 6н НС1).
Математическую обработку результатов исследований, включавшую расчет статистических оценок, выполняли с использованием программы Microsoft Excel 2007 с 95 % уровнем значимости результатов.
В качестве параметра миграции 90Sr в системе «почва – растение» использовали коэффициент накопления (Кн) (соотношение концентрации 90Sr в растениях и почвах). Кроме Кн90Sr растениями использовали показатель V – вынос этого радионуклида с урожаем с единицы площади (Бк/м2) при плотности загрязнения 37 кБк/м2. Применение этого параметра целесообразно для расчетов коллективных доз облучения населения за счет потребления пищевых продуктов, содержащих радионуклид.
Результаты исследований и их обсуждение
Наблюдения за поведением 90Sr и 137Cs глобальных выпадений и после аварии на Южном Урале показали, что накопление радионуклидов растениями из почв зависит от комплекса факторов, среди которых выделяются 4 основные группы: физико-химические свойства радионуклидов и их концентрация в почве; агрохимическая характеристика почв; биологические особенности растений; технологии возделывания культур. Основное количество 90Sr продолжительное время находится в легкодоступном состоянии, так как поглощается почвами в ионообменной форме. Известно, что такие свойства почвы, как гранулометрический и минералогический состав, реакция почвенного раствора, емкость поглощения, содержание гумуса, состав поглощенных оснований, оказывают значительное влияние на прочность закрепления 90Sr в почве. Интенсивность миграции 90Sr в системе «почва – растения» определяется типом почвы, степенью ее окультуренности и природно-климатическими условиями среды.
Кислая реакция почвенной среды является одной из главных причин низких урожаев сельскохозяйственных культур. Известкование позволяет снизить кислотность почвенного раствора, улучшает агрофизические и физико-химические свойства почвы, способствуя значительному увеличению урожая.
Внесение в дерново-подзолистую супесчаную почву Са(ОН)2 на фоне N80P80K80 приводило к снижению Кн90Sr овсом в 1,4–2,2 раза. Накопление 90Sr в урожае ячменя, оцененное по Кн, при известковании почвы снижалось в 1,3–2,65 раза (таблица 2).
Таблица 2
Влияние известковых материалов на накопление 90Sr в растениях овса и ячменя и вынос радионуклида с урожаем
|
Вариант |
Овес, зерно |
Ячмень, зерно |
||||||
|
Кн90Sr |
V90Sr, Бк/м2 |
Кн90Sr |
V90Sr, Бк/м2 |
|||||
|
зерно |
солома |
зерно |
солома |
зерно |
солома |
зерно |
солома |
|
|
N80P80K80 |
0,93 |
3,82 |
31,8 |
174,0 |
0,69 |
2,78 |
13,8 |
67,3 |
|
N80P80K80 + Ca(OH)2 |
0,42 |
2,80 |
16,8 |
139,9 |
0,26 |
2,12 |
8,8 |
84,5 |
|
N80P80K80 + МШ |
0,43 |
2,63 |
16,5 |
125,8 |
0,28 |
1,97 |
10,2 |
88,0 |
|
N80P80K80 + ЭШ |
0,44 |
2,47 |
18,1 |
129,5 |
0,27 |
1,90 |
8,8 |
72,8 |
|
N80P240K80 + МШ |
0,30 |
1,64 |
12,8 |
80,9 |
0,18 |
1,15 |
7,4 |
57,0 |
|
N80P240K80 + ЭШ |
0,30 |
1,69 |
13,2 |
86,6 |
0,17 |
1,21 |
6,4 |
61,4 |
|
НСР05 |
0,07 |
0,15 |
|
|
0,08 |
0,33 |
|
|
Примечание: V – вынос радионуклида (в этой и в следующей таблице).
Table 2
Influence of lime materials on the accumulation of 90Sr in plants of oats and barley and removal of radionuclide with yield
AC of 90Sr (Bq kg–1 plant)(Bq kg-1 soil)–1
|
Variant |
Oats, grain |
Barley, grain |
||||||
|
Accumulation coefficient (AC of 90Sr) |
R90Sr, Bq/m2 |
AC of 90Sr |
R90Sr, Bg/m2 |
|||||
|
grain |
straw |
grain |
straw |
grain |
straw |
grain |
straw |
|
|
N80P80K80 |
0,93 |
3,82 |
31,8 |
174,0 |
0,69 |
2,78 |
13,8 |
67,3 |
|
N80P80K80 + Ca(OH)2 |
0,42 |
2,80 |
16,8 |
139,9 |
0,26 |
2,12 |
8,8 |
84,5 |
|
N80P80K80 + OHS |
0,43 |
2,63 |
16,5 |
125,8 |
0,28 |
1,97 |
10,2 |
88,0 |
|
N80P80K80 + ESS |
0,44 |
2,47 |
18,1 |
129,5 |
0,27 |
1,90 |
8,8 |
72,8 |
|
N80P240K80 + OHS |
0,30 |
1,64 |
12,8 |
80,9 |
0,18 |
1,15 |
7,4 |
57,0 |
|
N80P240K80 + ESS |
0,30 |
1,69 |
13,2 |
86,6 |
0,17 |
1,21 |
6,4 |
61,4 |
|
LSD05 |
0,07 |
0,15 |
|
|
0,08 |
0,33 |
|
|
Note: R – radionuclide removal, in this and the following table.
Орлов с соавторами [6] отмечают целесообразность внесения в почву, особенно на ранних стадиях работ по снижению последствий радиационных аварий, мелиорантов с высоким содержанием калия и низким содержанием стабильного цезия, имеющих активные сорбционные центры, в том числе металлургического шлака. Это должно способствовать стабилизации 137Cs и 90Sr в мелиорантах и, вероятно, дополнительному снижению накопления радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур [6].
Эффективность действия МШ и ЭШ, используемых в качестве известковых материалов, по ограничению поступления 90Sr в растения равноценна действию Са(ОН)2. Накопление 90Sr в зерне яровых зерновых культур при внесении МШ и ЭШ в почву на фоне N80P80K80 снижалось в 2,1–2,6 раза. Внесение повышенной дозы фосфора в составе полного минерального удобрения и шлаков приводило к дальнейшему уменьшению перехода 90Sr из почвы в растения. Содержание 90Sr в зерне ячменя при внесении N80P80K80 и шлаков в 3,7–4,2 раза ниже, чем в контроле. Кн90Sr зерном овса при совместном внесении повышенной дозы фосфора и шлаков снизился в 3,1 раза (таблица 2).
Эффективность известкования на фоне N80P80K80 по снижению перехода 90Sr в ячмень и овес, оцениваемая по выносу, была несколько ниже, чем по Кн. Вынос 90Sr с зерном ячменя и овса с единицы площади при внесении шлаков и повышенных доз фосфорных удобрений (P240) снижался в 1,9–2,5 раза по сравнению с фоном. Уменьшение поступления 90Sr в растения при известковании почвы происходило за счет повышения прочности сорбции радионуклида. При известковании кислой дерново-подзолистой супесчаной почвы 90Sr более прочно сорбируется почвой, но значительное количество радионуклида находится в легкодоступной для корневого усвоения растениями форме (таблица 3).
Таблица 3
Влияние известкования на соотношение форм нахождения 90Sr в почве
|
Вариант |
1-й год опыта |
2-й год опыта |
||||
|
Водорастворимая |
Обменная |
Необменная |
Водорастворимая |
Обменная |
Необменная |
|
|
% от общего количества в почве |
||||||
|
N80P80K80 |
12,1 |
80,2 |
6,1 |
10,6 |
81,7 |
5,9 |
|
N80P80K80 + Ca(OH)2 |
9,4 |
73,2 |
14,5 |
8,0 |
70,9 |
17,2 |
|
N80P80K80 + МШ |
8,5 |
72,0 |
16,5 |
7,0 |
67,5 |
19,6 |
|
N80P80K80 + ЭШ |
7,5 |
69,6 |
19,6 |
7,8 |
68,8 |
18,4 |
|
N80P240K80 + МШ |
6,1 |
63,0 |
25,7 |
5,6 |
63,5 |
25,9 |
|
N80P240K80 + ЭШ |
6,2 |
62,5 |
28,5 |
6,4 |
60,9 |
26,5 |
Table 3
Influence of liming on the ratio of forms of 90Sr in soil
|
Variant |
1st year of experience |
2nd year of experience |
||||
|
Watersoluble |
Exchange |
Nonexchange |
Watersoluble |
Exchange |
Nonexchange |
|
|
% of the total content in the soil |
||||||
|
N80P80K80 |
12,1 |
80,2 |
6,1 |
10,6 |
81,7 |
5,9 |
|
N80P80K80 + Ca(OH)2 |
9,4 |
73,2 |
14,5 |
8,0 |
70,9 |
17,2 |
|
N80P80K80 + OHS |
8,5 |
72,0 |
16,5 |
7,0 |
67,5 |
19,6 |
|
N80P80K80+ESS |
7,5 |
69,6 |
19,6 |
7,8 |
68,8 |
18,4 |
|
N80P240K80 + OHS |
6,1 |
63,0 |
25,7 |
5,6 |
63,5 |
25,9 |
|
N80P240K80 + ESS |
6,2 |
62,5 |
28,5 |
6,4 |
60,9 |
26,5 |
При внесении в почву извести и шлаков наблюдалось уменьшение доли обменной формы 90Sr, увеличение необменной и прочно связанной. Под влиянием шлаков и извести доля необменного 90Sr увеличилась в 2,4–3,2 раза. Внесение повышенных доз фосфорных удобрений (Р240) на фоне шлаков приводит к снижению подвижных форм радионуклида в 1,3 раза по сравнению с контролем. Содержание необменных форм 90Sr при повышенных дозах фосфорных удобрений возрастало в 4,2–4,7 раза. Влияние высоких доз фосфорных удобрений и шлаков на подвижность 90Sr проявилось и на 2-й год опыта. Отмечено, что количество необменного 90Sr при внесении N80P80K80 и известковых материалов возрастало по сравнению с N80P80K80 в 2,4–2,9 раза. С течением времени содержание 90Sr, наиболее доступного для корневого усвоения растениями, во всех вариантах опыта снизилось в 1,2 раза. Доля прочносвязанного 90Sr в 1-й год наблюдений колебалась в пределах 1,6–5,2 %, а через 2 года составляла 1,8–6,2 % от общего количества радионуклидов. Основным минеральным компонентом, принимающим участие в образовании прочных органоминеральных связей, в песчаных и супесчаных почвах могут быть только полуторные окислы Fe и Al или гидрослюды. Уменьшение подвижности 90Sr при внесении Ca(OH)2 обусловлено сдвигом равновесия в сторону гуминовых кислот с уменьшением содержания фульвокислот, что, в свою очередь, ведет к снижению миграционной способности 90Sr. Степень закрепления 90Sr в твердой фазе зависит от соотношения мобильных и малоподвижных форм гумуса.
Наиболее существенное значение для повышения урожая сельскохозяйственных культур имеют удобрения, содержащие питательный элемент, недостаток которого ограничивает урожай на данной почве.
Вид и сорт зерновых культур оказывают существенное влияние на аккумуляцию 90Sr в зерне. Экспериментальная оценка влияния различных видов и доз минеральных удобрений на поступление 90Sr в продукцию растениеводства проведена на дерново-подзолистой песчаной почве. Внесение полного минерального удобрения в почву в дозе N80P80K80 приводило к снижению перехода 90Sr в растения в 1,5–2,2 раза в зависимости от их биологических особенностей (таблица 4).
Таблица 4
Влияние минеральных удобрений на накопление 90Sr в урожае сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистой песчаной почве
|
Вариант |
Рожь озимая, зерно |
Картофель, клубни |
Ячмень, зерно |
|||
|
Кн90Sr |
V90Sr, Бк/м2 |
Кн90Sr |
V90Sr, Бк/м2 |
Кн90Sr |
V90Sr, Бк/м2 |
|
|
Контроль |
0,384 |
8,3 |
0,093 |
23,8 |
0,451 |
11,6 |
|
N80P80K80 |
0,256 |
9,5 |
0,051 |
17,7 |
0,208 |
6,5 |
|
N80P80K160 |
0,226 |
10,0 |
0,036 |
13,1 |
0,220 |
7,2 |
|
N80P80K240 |
0,274 |
15,6 |
0,030 |
11,5 |
0,200 |
7,1 |
|
N80P160K80 |
0,194 |
9,9 |
0,024 |
9,4 |
0,185 |
6,3 |
|
N80P240K80 |
0,190 |
11,6 |
0,020 |
8,2 |
0,150 |
5,6 |
|
N80P240K240 |
0,135 |
8,6 |
0,018 |
7,4 |
0,128 |
5,3 |
|
НСР05 |
0,020 |
|
0,003 |
|
0,015 |
|
Table 4
The influence of mineral fertilizers on the accumulation of 90Sr in crop yields on soddy-podzolic sandy soil
|
Variant |
Winter rye, grain |
Potatoes, tubers |
Barley, grain |
|||
|
AC of 90Sr |
R90Sr, Bg/m2 |
AC of 90Sr |
R90Sr, Bg/m2 |
AC of 90Sr |
R90Sr, Bg/m2 |
|
|
Control |
0,384 |
8,3 |
0,093 |
23,8 |
0,451 |
11,6 |
|
N80P80K80 |
0,256 |
9,5 |
0,051 |
17,7 |
0,208 |
6,5 |
|
N80P80K160 |
0,226 |
10,0 |
0,036 |
13,1 |
0,220 |
7,2 |
|
N80P80K240 |
0,274 |
15,6 |
0,030 |
11,5 |
0,200 |
7,1 |
|
N80P160K80 |
0,194 |
9,9 |
0,024 |
9,4 |
0,185 |
6,3 |
|
N80P240K80 |
0,190 |
11,6 |
0,020 |
8,2 |
0,150 |
5,6 |
|
N80P240K240 |
0,135 |
8,6 |
0,018 |
7,4 |
0,128 |
5,3 |
|
LSD05 |
0,020 |
|
0,003 |
|
0,015 |
|
По данным [7], внесение фосфорных удобрений приводит к уменьшению усвоения 90Sr растениями на всех типах пахотных почв, загрязненных радионуклидом. При загрязнении почв 90Sr наиболее эффективным является внесение повышенных (двойных) доз фосфорных удобрений. Накопление радионуклида в урожае уменьшилось в 1,2–3,5 раза. При этом рекомендуется применение повышенных (двойных) доз калийных удобрений и азотных удобрений под запланированный урожай. Накопление 90Sr в урожае может быть уменьшено до 3 раз [7]. Изменение поглощения 90Sr под влиянием добавления фосфора в почву объясняется дефицитом подвижных его форм в почве как одного из важных элементов питания растения, образованием труднорастворимых соединений 90Sr и Р, а также изменением метаболизма в отношении усвоения щелочных металлов при внесении фосфорных удобрений. Увеличение дозы фосфора с 80 до 240 кг/га в составе полного минерального удобрения снижало Кн90Sr зерном озимой пшеницы в 2 раза. Внесение P240 относительно варианта N80P80K80 увеличивало урожайность озимой ржи в 1,4–1,6 раза, и, как следствие, вынос 90Sr с зерном возрастал в 1,2 раза (таблица 4). Ратников с соавторами отмечают, что для снижения поступления 90Sr в продукцию растениеводства соотношение N:P должно быть 1:2 [8].
Добавление в дерново-подзолистую почву фосфорных удобрений в двойной и тройной дозе обеспечивало снижение поступления 90Sr в урожай ячменя в 2,4–3,0 раза. Вынос 90Sr с зерном ячменя при внесении в почву возрастающих доз фосфорных удобрений снижался в 1,8–2,1 раза. Внесение двойной и тройной дозы фосфора (P160 и Р240) под картофель обусловливало уменьшение Кн90Sr клубнями в 2,1–2,65 раза по сравнению с фоном N80P80K80. Эффективность добавления повышенных доз фосфорных удобрений в почву на фоне N80P80 по критерию выноса 90Sr с урожаем картофеля с единицы площади меньше, чем по Кн90Sr, и составила 1,9–2,2 раза.
Накопление 90Sr в зерне и клубнях картофеля при внесении K240 на фоне N80P80 уменьшалось в 1,4–3,0 раза. Чем выше доза вносимого калия (К160, К240), тем сильнее было выражено снижение поступления 90Sr в растения. Максимальное снижение Кн90Sr растениями при внесении K240 отмечено для картофеля и составляло 2,6–3,0 раза. Добавление калийных удобрений при возделывании озимой ржи, картофеля и ячменя вело к заметному увеличению урожая: зерна ячменя – в 1,2–1,4 раза, озимой ржи – в 1,7–2,6 раза, клубней картофеля – в 1,3–-1,5 раза. Если оценивать эффективность внесения калийных удобрений по выносу 90Sr, то наблюдается та же закономерность, что и при оценке ее по Кн. Но за счет добавления удобрений увеличилась урожайность и, как следствие, увеличился вынос 90Sr с урожаем. Вынос 90Sr с зерном ячменя при внесении калийных удобрений на фоне N80P80 снижался в 1,6–1,8 раза, причем максимальный эффект (в 1,8 раза) получен при внесении N80P80K80. Применение калийных удобрений при возделывании картофеля на дерново-подзолистой песчаной почве приводило к снижению выноса 90Sr с урожаем клубней в 1,3-2,0 раза. Величина выноса 90Sr с единицы площади с урожаем озимой ржи при внесении калийных удобрений на фоне N80P80 возрастала по сравнению с контролем в 1,1–1,9 раза (таблица 4).
Из литературных данных известно, что наибольший эффект по снижению накопления 90Sr и 137Cs в растениях, особенно на почвах легкого гранулометрического состава, отмечается при комплексном применении органических (40–80 т/га) и минеральных удобрений (N60–120P60–120K90–180) [8].
В работах [9, 10] говорится о том, что по результатам 4-летнего полевого опыта на радиоактивно загрязненной торфяной почве Гомельской области Республики Беларусь было установлено, что поступление 137Cs и 90Sr в сельскохозяйственные корма (бобовые культуры (клевер, лядвенец, галега) + овсяница + кострец + тимофеевка) зависит от уровня азотного и калийного питания и метеорологических условий вегетационных периодов. Оптимальный уровень обеспеченности элементами минерального питания для получения высокого урожая сена и существенного снижения поступления 137Cs и 90Sr в продукцию составляет N30P60K180.
В наших опытах максимальный положительный эффект по ограничению поступления 90Sr в урожай озимой ржи, ячменя и картофеля получен при совместном внесении тройной дозы фосфора и калия (N80P240K240). Накопление 90Sr в урожае ячменя и картофеля при внесении повышенных доз фосфорных и калийных удобрений в 3,5–5,2 раза меньше, чем на неудобренной почве. Эффективность агрохимического мероприятия, оцениваемая по выносу 90Sr с урожаем зерна ячменя и клубнями картофеля, была ниже, чем по Кн, и составила 2,2–3,2 раза.
Обсуждение и выводы
1. Известкование дерново-подзолистой супесчаной почвы на фоне N80P80K80 приводило к снижению Кн90Sr овсом в 1,4–2,2 раза, ячменем – в 1,3–2,65 раза. Накопление 90Sr в зерне яровых зерновых культур на фоне N80P80K80 снижалось в 2,1–2,6 раза. При внесении в почву N80P80K80 и шлаков содержание 90Sr в зерне ячменя в 3,7–4,2 раза ниже, чем на контроле, а Кн90Sr зерном овса при совместном внесении повышенной дозы фосфорных удобрений (Р240) и шлаков снижался в 3,1 раза.
2. Вынос 90Sr с зерном ячменя и овса при внесении шлаков и Р240 снижался в 1,9–2,5 раза по сравнению с фоном.
3. При совместном применении извести и шлаков наблюдалось уменьшение доли обменной формы 90Sr в 1,3 раза и увеличение необменной в 2,4–3,2 раза. Внесение Р240 на фоне шлаков приводило к снижению подвижных форм радионуклида в 1,3 раза и к повышению необменных форм 90Sr в 4,2–4,7 раза по сравнению с контролем.
4. На 2-й год опыта количество доступного 90Sr в почве снизилось в 1,2 раза, необменного – возросло по сравнению с фоном в 2,9–3,3 раза.
5. Внесение калийных удобрений привело к заметному увеличению урожая: зерна ячменя – в 1,2–1,4, озимой ржи – в 1,7–2,6, клубней картофеля – в 1,3–1,5 раза. Вынос 90Sr с зерном ячменя при внесении N80P80К80 снижался в 1,6–1,8 раза, с урожаем клубней – в 1,3–2,0 раза, Кн90Sr клубнями уменьшался в 1,8–4,6 раза.
6. Внесение в дерново-подзолистую песчаную почву N80P80K80 приводило к снижению перехода 90Sr в растения озимой ржи, картофеля и ячменя – в 1,5–2,2 раза. Накопление 90Sr в зерне и клубнях при внесении N80P80K240 уменьшилось в 1,4–3,0 раза.
7. Увеличение дозы фосфора с 80 до 240 кг/га в составе полного минерального удобрения повышало урожайность озимой ржи в 1,4–1,6 раза и снижало Кн90Sr зерном в 2 раза.
8. Внесение в почву двойной и тройной дозы фосфора обеспечило снижение поступления 90Sr в урожай ячменя в 2,4–3,0 раза и снижение выноса 90Sr с зерном в 1,8–2,0 раза. Накопление 90Sr в урожае ячменя и картофеля при внесении повышенных доз фосфорных и калийных удобрений было в 3,5–5,2 раза меньше, чем на неудобренной почве.
1. Данные по радиоактивному загрязнению территории населенных пунктов Российской Федерации 137Cs, 90Sr, 239-240Pu / Под ред. С. М. Вакуловского. Обнинск: ФГБУ «НПО «Тайфун», 2015. 225 с.
2. Кречетников В. В., Ратников А. Н., Титов И. Е., Шубина О. А., Прудников П. В., Свириденко Д. Г. Научное обоснование методологии оценки кадастровой стоимости радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных земель // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 3 (67). С. 12-17.
3. Ратников А. Н., Алексахин Р. М., Кочетков И. В., Свириденко Д. Г. Радиоэкологические аспекты реабилитации сельскохозяйственных угодий после аварий на Чернобыльской АЭС и на АЭС «Фукусима-1» // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2015. № 2. С. 21-24.
4. Панов А. В., Прудников П. В., Титов И. Е., Кречетников В. В., Ратников А. Н., Шубина О. А. Радиоэкологическая оценка сельскохозяйственных земель и продукции юго-западных районов Брянской области, загрязненных радионуклидами в результате аварии на Чернобыльской АЭС // Радиационная гигиена. 2019. Т. 12. № 1. С. 25-35.
5. Сычев В. Г., Лунев М. И., Орлов М. М., Белоус Н. М. Чернобыль: радиационный мониторинг сельскохозяйственных угодий и агрохимические аспекты снижения последствий радиоактивного загрязнения почв. М.: ВНИИА. 2016. 183 с.
6. Орлов П., Аканова Н., Шпахавцев А. Радиохимические и агрохимические аспекты снижения последствий радиоактивного загрязнения почв // Международный сельскохозяйственный журнал. 2017. № 2. С. 42-46.
7. Ратников А. Н., Сапожников П. М., Санжарова Н. И., Свириденко Д. Г., Жигарева Т. Л., Попова Г. И., Панов А. В., Козлова И. Ю. Кадастровая стоимость земель в условиях радиоактивного загрязнения // Почвоведение, 2016. № 1. С. 130-140.
8. Ратников А. Н., Переволоцкий А. Н., Фесенко С. В., Исамов Н. Н., Санжарова Н. И., Панов А. В., Свириденко Д. Г. Глава 9. Защитные и реабилитационные мероприятия в лесном и сельском хозяйстве в зоне аварии на Чернобыльской АЭС // Радиоэкологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС: биологические эффекты, миграция, реабилитация загрязненных территорий. 2018. С. 203-231.
9. Рекомендации по возделыванию многолетних бобово-злаковых многокомпонентных травосмесей на загрязненных радионуклидами торфяных почвах / Т. В. Ласько [и др.]. Минск: Институт радиологии, 2015. 33 с.
10. Подоляк А., Ласько Т., Тагай С. Многолетние бобово-злаковые травосмеси - резерв повышения продуктивности полей // Наука и инновации № 2018. № 10 (188). С. 80-84.
