CC BY
38
УДК 631.8: 633. 11
НАКОПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ ЗЕРНОВЫМИ КУЛЬТУРАМИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
А. Ф. КАРПЕНКО, Т. В. ЛАСЬКО
Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт радиологии», г. Гомель, Республика Беларусь
(Поступила в редакцию 30.01.2019)
В статье рассматриваются результаты исследований по влиянию минеральных удобрений на содержание радионуклидов в урожае зерновых культур, возделываемых на торфяных почвах. Показано, что в результате применения минеральных удобрений с приростом зерна тритикале и пшеницы вынос 137Cs с урожаем увеличивается. С увели-
13790а
чением урожайности зерна ячменя вынос Cs и Sr, в вариантах с комплексными удобрениями, снижается.
Ключевые слова: торфяные почвы, дозы удобрений, тритикале, ячмень, пшеница, урожайность, вынос радионуклидов.
The article discusses the results of studying the effects of mineral fertilizers on concentrations of radionuclides in grain crops grown on peaty soils. It shows that the gain of triticale and wheat grains together with applied mineral fertilizers results in increasing yield of 137Cs. In contrast, with increased yields of barley grains against various applied combined fertilizers, the yield of 137Cs and 90Sr decreases.
Key words: peaty soils, triticale, barley, wheat, crop yield, yield of radionuclides.
Введение. В соответствии с белорусским законодательством животноводческая продукция, произведенная на сельскохозяйственных землях, подвергнутых загрязнению цезием-137 и стронцием-90, и используемая для переработки и реализации на продовольственные цели, должна соответствовать нормативным требованиям по содержанию радионуклидов [1, 2]. Одним из первых этапов на пути решения данной проблем является организация производства кормов для животноводства с максимально наименьшим содержанием радионуклидов. С этой целью в растениеводческой отрасли используется и продолжает исследоваться целый комплекс защитных мер, направленных на снижение миграции радионуклидов в звене почва-растения [3, 4].
В разработанной системе агрохимических приемов по снижению поступления радионуклидов в кормовые культуры наиболее существенным является применение удобрений, в том числе микроэлементов. Значимость проблемы минерального питания растений определяется как необходимостью получения более высокой урожайности культур, так и дефицитом ряда минеральных элементов в кормах и рационах животных. От дефицита минеральных элементов в рационах, прежде всего, страдают высокопродуктивные животные. Применение минеральных удобрений становится важным фактором улучшения макро- и микроэлементного состава зерновых кормов. Поэтому снижение дефицита микроэлементов в кормах и профилактика многих эндемиче-
155
ских заболеваний животных могут решаться путём применением микроудобрений в период вегетации культур. Одновременно, на загрязненных территориях путём улучшения минерального питания культур достигается снижение миграции радионуклидов из почвы в корма [5].
Наряду с традиционными удобрениями в Республике Беларусь активно разрабатываются и выпускаются в промышленных масштабах комплексные формы минеральных удобрений, с различным соотношением элементов питания, в том числе медленнодействующих, содержащие микроэлементы и регуляторы роста растений для различных сельскохозяйственных культур.
В настоящее время они находят применение во всех регионах республики, в том числе на загрязненных территориях. Во РНИУП «Институт радиологии» проведён ряд полевых испытаний различных доз и видов минеральных удобрений на злаковых культурах, занимающих в кормлении животных значительное место. Испытания проводились на загрязненных торфяных почвах, на которых была получена отзывчивость урожайности зерна на удобрения и установлены параметры перехода радионуклидов из почвы в зерно. Вместе с этим, с радиоэкологической и практической точек зрения важным моментом исследований является выяснение выноса радионуклидов с урожаем.
Цель исследований - выяснить вынос радионуклидов с урожаем зерна злаковых культур на загрязненных радионуклидами торфяных почвах под влиянием доз и видов минеральных удобрений
Сотрудниками лаборатории радиоэкологии торфяных почв РНИУП «Институт радиологии» полевые опыты проведены с зерновыми культурами в Гомельской области на торфяной почве с глубиной залегания торфа до 2,0 метров. Агрохимические показатели почвы следующие: зольность 23,0 %; рНКС1 - 5,1; Р2О5 - 315 мг/кг; К2О - 417 мг/кг; СаО -3417 мг/кг; М^ - 409 мг/кг почвы. Плотность загрязнения 137Сб -104 кБк/м2 (2,8 Ки/км2), 90Бг - 37,3 кБк/м2 (1,1 Ки/км2) [6].
Посев беспокровный, повторность опытов 3-кратная, площадь каждой делянки 10 м2, размещение делянок рендомизированное. Из зерновых культур использовался яровой ячмень сорта «Батька» и озимое тритикале сорта «Прометей» при шести вариантах применения удобрений. Схема опытов с ячменём включала варианты: 1. Контроль (без удобрений); 2. М80Р80К100 (стандартные); 3. М80Р80К100 + Экогум АФ; 4. Ш0Р80К100 + МикроСтим- Си, Мп; 5. М-Р-К=16-16-20 (комплексные); 6. ]Ч-Р-К=16-16-20 + Экогум АФ; 7. ]Ч-Р-К=16-16-20 + Микро-Стим- Си, Мп; с тритикале - 1. Контроль (без удобрений); 2. ^5Р80К160 + М45 (стандартные); 3. М35Р80К160 + Экогум АФ+ М45; 4. М35Р80К160+ МикроСтим-Си, Мп + М45; 5. М-Р-К=7-16-32 + М45 (весенняя подкормка) (комплексные); 6. М-Р-К=7-16-32+ Экогум АФ+ М45; 7. М-Р-К=7-16-32 + МикроСтим-Си, Мп + М45.
Стандартные и комплексные удобрения под исследуемые культуры вносились в эквивалентных дозах в соответствии со схемой полевых
опытов. При проведении экспериментов использовались стандартные минеральные удобрения (карбамид, хлористый калий, суперфосфат), а также комплексные удобрения и препараты (Экогум АФ, МикроСтим-Медь, Марганец).
Опыт с яровой пшеницей сорта Ростань был проведён на загрязненной территории Брестской области в полевых условиях на торфя-нисто-глеевой и торфяной маломощной почвах с плотностью загрязнения 137Сб 3,2-4,7 Ки/км2, соответственно. В схеме опыта с яровой пшеницей использовались следующие варианты : 1. Контроль (без удобрений); 2. РбоК8(); 3. РвоК^о; 4. РвоК^о; 5. РвоК^о + N50 - перед посевом; 6. Р5оК12о + - перед посевом + - в начале фазы выхода в трубку растений (первый узел стебля); 7. Р5оК12о+^о - перед посевом + - в начале фазы выхода в трубку растений (первый узел стебля); 8. Р5оК12о+^о - перед посевом + + Си2оо + регуляторы роста растений (РР) - в начале фазы выхода в трубку растений (первый узел стебля) + - в начале фазы колошения. Размещение делянок в опыте рендомизированное. Общая площадь делянки 29 м2, учетная площадь -24 м2. Повторность вариантов в опыте четырехкратная [7].
Фосфорные в форме суперфосфата аммонизированного и калийные в форме калия хлористого удобрения вносились перед посевом яровой пшеницы. Азотные удобрения применяли в форме мочевины (карбамида) в основное внесение и в подкормку в начале фазы колошения, в форме смеси растворов мочевины и аммиачной селитры (КАС) - в подкормку в начале фазы выхода в трубку растений. Медьсодержащее удобрение в форме сульфата меди в дозе 200 г/га и регуляторы роста (РР) растений (терпал в дозе 2 л/га и экосил в дозе 100 мл/га) применяли совместно с азотными удобрениями во время азотной подкормки в фазу выхода в трубку растений. В обоих опытах главная задача исследователей заключалась в изучении влияния применения удобрений на параметры перехода радионуклидов, через установление коэффициентов их перехода в звене миграции почва-зерно. Определение накопления радионуклидов в кормовых зерновых культур устанавливали по урожайности зерна, коэффициентам перехода (Кп) цезия-137 и строн-ция-90 в звене миграции почва-зерно и плотности загрязнения почвы.
Результаты исследований и их обсуждение. Применение удобрений в соответствии со схемой опыта способствовало получению прибавке урожайности зерна озимой тритикале от 11,8 до 20,7 ц/га, (в вариантах 2, 3, 4, 5, 6, 7 соответственно 11,8, 12,7, 13,4, 15,3, 18,2 и 20,7 ц/га) в сравнении с контролем, где урожайность составила 23,4 ц/га. Прибавка зерна ярового ячменя в варианте 2 была получена в количестве 7,3 ц/га, варианте 3 - 8,9 ц/га, варианте 4 - 10,1 ц/га, варианте 5 -12,2 ц/га, варианте 6 - 15,8 ц/га и варианте 7 - 19,6 ц/га по соотношению с контролем (18,3 ц/га). Наиболее высокие урожаи характерны для тех вариантов в которых использовались комплексные удобрения в сравнении со стандартными. Среди комплексных удобрений наиболее
высокую урожайность показал вариант со Микростимом-Си, Мп, где урожайность тритикале составила 44,1 ц/га и ячменя 37,9 ц/га [6].
Определение параметров перехода цезия-137 из почвы в зерно показало, что у ячменя прослеживаются некоторые закономерности. С ростом урожайности снижаются показатели Кп, удельное содержание цезия-137 в зерне. В урожае зерна опытных вариантов, за исключением варианта 2, где было самое высокое содержание цезия-137 в почве, также наблюдается снижение выноса радионуклида. Это свидетельствует о том, что при скармливании, например, молочным коровам 18,3 ц зерна из контрольного варианта в молоко может поступить 472,1 Бк радионуклида, в то время как из 37,9 ц варианта номер семь только 166,7 Бк или на 305,4 Бк меньше. В отношении зерна тритикале такой закономерности не наблюдается. Во всех опытных вариантах накопление радионуклида в урожае зерна было выше, несмотря на то, что показатели Кп и удельное его содержание были ниже, а урожайность более высокой в сравнении с контролем (табл. 1).
Таблица. 1. Параметры перехода 137С$ в зерно культур, возделываемых на торфяной почве, при внесении различных форм минеральных удобрений и накопление в урожае
Варианты Почва, Бк/кг Кп, Бк/кг:кБ к/м2 Зерно, Бк/кг Накопление в урожае, Бк +- к контролю
Озимая тритикале
1. Контроль 785 0,29 17,3 40482 -
2. К35?80К160+Н45 (стандартные) 1145 0,21 17,1 60192 +19710
3. Стандартные + Экогум АФ 1206 0,18 16,2 58482 +18000
4. Стандартные +МикроСтим-Си, Мп 1125 0,15 12,8 47104 +6622
5.Ы-Р-К=7-16-32+^5 (комплексные) 1143 0,13 11,3 43731 +3249
6. Комплексные +Экогум АФ 1239 0,11 10,2 42432 +1950
7. Комплексные +МикроСтим-Си, Мп 1488 0,09 10,1 44541 +4059
Яровой ячмень
1. Контроль 1388 0,25 26,8 47214 -
2. К80Р80К100 (стандартные) 1962 0,14 20,3 51968 +4754
3. Стандартные + Экогум АФ 1148 0,12 9,3 25296 -21918
4. Стандартные +МикроСтим-Си, Мп 1456 0,10 10,8 30672 -16542
5.Ы-Р-К=16-16-20 (комплексные) 1096 0,08 6,6 20130 -27084
6. Комплексные +Экогум АФ 1549 0,06 7,0 23870 -23344
7. Комплексные +МикроСтим-Си, Мп 1611 0,04 4,4 16676 -30538
В отношении накопления стронция-90 в урожае показано, что в сравнении с контролем все варианты удобрений способствовали снижению показателей Кп и удельному содержанию радионуклида в зерне (табл. 2). Накопление радионуклида в урожае зерна озимого тритикале наблюдалось во всех опытных группах, за исключением варианта 4, а
также в урожае ячменя в вариантах со стандартными удобрениями. В вариантах с комплексными удобрениями накопление в урожае строн-ция-90 было ниже в сравнении с контролем и со стандартными удобрениями. Из этого следует, что одновременно с приростом урожайности зерна ячменя (варианты 5, 6 и 7) уменьшается и вынос стронция-90, что имеет большое практическое значение. Так, например, при скармливании молочным коровам 28,4 ц зерна ячменя варианта 4 в молоко может поступить около 22,1 Бк, радионуклида, а при даче животным 37,9 ц зерна варианта 7 - около 14,0 Бк или на 8,12 Бк меньше.
Таблица 2. Параметры перехода '°8г в зерно культур, возделываемых на торфяной почве, при внесении различных форм минеральных удобрений и накопление в урожае
Варианты Почва, Бк/кг Кп, Бк/кг:кБк /м2 Зерно, Бк/кг Накопле ние в урожае, Бк +- к контролю
Озимая тритикале
1. Контроль 354 о,25 5,5 15444 -
2.^5Р8оК1бо+^5 (стандартные) 353 о,18 5,о 175оо +2155
3. Стандартные + Экогум АФ 471 о,17 5,9 21299 +5855
4. Стандартные +МикроСтим- Си, Мп 345 о,16 4,1 15о88 -355
5.№Р-К=7-15-32+^з (комплексные) 39о о.14 4,2 15254 +81о
6. Комплексные +Экогум АФ 485 о.13 4,8 19958 +4524
7. Комплексные +МикроСтим-Си, Мп 44о о.12 4,о 1754о +2195
Яровой ячмень
1. Контроль 351 о,36 9,5 17558 -
2. ^оР8оКюо(стандартные) 349 о,29 7,7 19712 +2144
3. Стандартные + Экогум АФ 385 о,26 7,5 2о572 +3Ю4
4. Стандартные +МикроСтим- Си, Мп 429 о,24 7,8 22152 +4584
5.№Р-К=16-16-2о (комплексные) 2о8 о,25 4,1 125о5 -5о53
6. Комплексные +Экогум АФ 229 о,22 3,8 12958 -451о
7. Комплексные +МикроСтим-Си, Мп 257 о,19 3,7 14о23 -3545
Под влиянием разных доз азотных и калийных удобрений в опыте с яровой пшеницей была получена прибавка зерна от 4,7 до 18,3 ц/га в зависимости от соотношения и доз применения удобрений. При урожайности в контроле 19,8 ц/га прибавка урожая зерна в варианте 2 составила 4,7 ц/га, варианте 3 - 6,7 ц/га, варианте 4 - 7,7 ц/га, вари-
анте 5 - 12,1 ц/га, варианте 6 - 14,6 ц/га, варианте 7 - 15,0 ц/га и варианте 8 - 18,3 ц/га [8].
При плотности загрязнения почвы 137Сб до 5,0 Ки/км2 внесение в неё фосфора в дозе 60 кг и калия в количестве 80 - 160 кг (варианты 24) способствовало снижению показателей Кп и удельного содержания цезия-137 в зерне по мере увеличения количества калия в вариантах опыта. Однако, накопление цезия-137 в урожае превышало контрольный вариант от 474 до 1113 Бк (табл. 3).
Таблица 3 . Накопление 137С$ в урожае зерна пшеницы, возделываемой на торфяной почве
Варианты опыта Урожайность, ц/га Зерно, Бк/кг Накопление в урожае, Бк +- к контролю
при внесении различных доз фосфорных и калийных удобрений
1 Контроль 19,8 13,6 27086 -
2 РбоК8о 24,5 11,5 28199 +1113
3 Р60К120 26,5 10,4 27560 +474
4 Р60К160 27,5 10,2 28050 +964
при внесении различных доз азотных удобрений
1. Контроль 19,8 13,68 27086 -
2. Р60К120 - фон 26,5 10,43 27640 +554
3. Фон + 31,9 10,69 34101 +7015
4. Фон + N<,0 34,4 11,30 38872 +11786
5. Фон + ^20 34,8 11,64 40507 +13421
6. Фон + ^20 + СИ200 + РР 38,1 9,01 34328 +7242
При внесении азота в почву в дозах 60, 90 и 120 кг на фоне фосфора в дозе 60 кг и калия 120 кг накопление в урожае цезия-137 пропорционально увеличивалось от 554 до 13421 Бк. В шестом варианте опыта применение меди и регуляторов роста растений способствовало снижению выноса с урожаем цезия-137 в сравнении с вариантом 5.
Заключение. На торфяных почвах с плотностью загрязнения цези-ем-137 в пределах 2,8-4,7 Ки/км2 применение минеральных удобрений под яровой ячмень вызывает как снижение параметров миграции, так и уменьшение накопления радионуклида в урожае зерна. При производстве зерновых кормов из тритикале, в зависимости от видов и доз удобрений, может происходить, в основном, увеличение выноса це-зия-137 с урожаем. Применение удобрений под яровую пшеницу приводит к увеличению выноса данного радионуклида с урожаем. В отношении стронция-90 показано, что под влиянием внесения удобрений с урожаем зерна тритикале вынос радионуклида возрастает и с зерном ячменя со стандартными удобрениями. Следовательно, из испытанных культур, на загрязненных цезием-137 торфяных почвах, для получения
зерновых кормов в наибольшей степени, с радиологической точки зрения, подходит яровой ячмень.
ЛИТЕРАТУРА
1. Стратегия развития сельского хозяйства и сельских регионов Беларуси на 20152020 годы / В. Г. Гусаков [и др.]; Национальная академия наук Беларуси, Республиканское научное унитарное предприятие «Институт системных исследований в АПК Национальной академии наук Беларуси». - Минск: Институт системных исследований в АПК НАН Беларуси, 2014. - 55 с.
2. Рекомендации по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Республики Беларусь на 2012-2016 годы. - Минск : РНИУП «Институт радиологии», 2012. - 124 с.
3. Карпенко, А. Ф. Эколого-экономические проблемы агропроизводства Гомельской области после Чернобыльской катастрофы: монография / А. Ф. Карпенко. -Брянск : Дельта, 2012. - 258 с.
4. Подоляк, А. Г. Экологизация растениеводства на торфяно-болотных почвах юго-востока Беларуси / А. Г.Подоляк, В. В. Валетов, А. Ф. Карпенко. - Мозырь: МГПУ им. И. П. Шамякина, 2018. - 218 с.
5. Применение некорневых подкормок сельскохозяйственных культур микроудобрениями на загрязненных радионуклидами почвах: Рекомендации/ М. В. Рак, И. М. Богдевич, З. С. Ковалевич, М. Ф. Дембицкий, Г. М. Сафроновская, С. А. Титова, А. А. Карук / РУП «Институт почвоведения и агрохимии» НАН Беларуси. - Минск,2оо4. - 19 с.
5. Ласько, Т. В. Комплексные удобрения - один из путей снижения поступления радионуклидов в организм человека / Т. В. Ласько, В. В. Касьянчик, Е. В. Каранкевич // Радиобиология: Актуальные проблемы: Материалы международной научной конференции, Гомель, 27-28 сент. 2018 г. / ГНУ «Институт радиобиологии НАНБ, УО «Белорус-сий торгово-экономический университет потребительской кооперации »; редкол.: И.А. Чешик [и др.]. - Гомель, 2018. - С.81-84.
7. Цыбулько, Н. Н. Поступление в зерно яровой пшеницы при разных уровнях азотного и калийного питания на антропогенно-преобразованной торфяной почве / Н. Н. Цыбулько, А. В. Шашко // Вес. Нац. акад. навук Беларуси Сер. аграр. на-вук. - 2о18. - Т. 56, № 2. - С. 164-174.
8. Рекомендации по применению минеральных удобрений под яровую пшеницу и многолетние бобово-злаковые травосмеси на загрязненных цезием-137 антропогенно-преобразованных торфяных почвах / В. С. Филипенко, А. В. Шашко, Н. А. Мишустин, С. Н. Лекунович, Л. Н. Шашко, Е. Б. Евсеев, А. А. Зайцев, Н. Н. Семененко, Л. Н. Луче-нок; под ред. Н. Н. Цыбулько. - Минск: Ин-т радиологии, 2016. - 28 с.
