CC BY
18
УДК 633.2.031:631.82:631.86:546.36:546.42
РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА РАДИОАКТИВНО ЗАГРЯЗНЕННЫХ КОРМОВЫХ УГОДЬЯХ
1Н.М. Белоус, д.с.-х.н., 2А.Г. Подоляк, к.с.-х.н., 1Е.В. Смольский, к.с.-х.н., 2А.Ф. Карпенко, к.с.-х.н.
1 Брянский государственный аграрный университет, e-mail: [email protected], [email protected] 2Институт радиологии МЧС Республики Беларусь, e-mail: [email protected]
В условиях Брянской (РФ) и Гомельской (РБ) областей с 1994 по 2012 г. изучали эффективность минеральных удобрений при реабилитации естественных кормовых угодий на различных фонах обработки почвы для повышения урожайности и снижения поступления 137Сs из почвы в сено. Установлено, что климатические условия и культура земледелия оказывают прямое действие на урожайность и тем самым на биологическое разбавление 137Cs в корме. Применение агротехнических мероприятий улучшения кормовых угодий, позволяет многолетним травам более полно использовать минеральные удобрения и естественное плодородие почв. Азотные удобрения служат основным источником повышения продуктивности рассматриваемых фитоцено-зов, но полученные корма не соответствуют нормативным показателям. Калийные удобрения нивелируют действие азотных, при этом выявлена возможность получения высоких и стабильных урожаев сена, отвечающего ветеринарным требованиям. Поверхностное и коренное улучшение кормовых угодий без применения удобрений не обеспечивает получения высоких урожаев и качества кормов. Рассматривая переход 137Cs из сена в продукцию животноводства, следует отметить, что для получения мяса и молока, соответствующего нормативу, необходимо использовать не более 5 кг сена в сутки и применять полное минеральное удобрение при возделывании многолетних трав на сено в дозе N9oР6oКl5o. Главным фактором, снижающим переход 137Cs, стало использование калийных удобрений, позволяющих снизить дозовые нагрузки на сельскохозяйственных животных. Агротехнические мероприятия оказывали слабое воздействие на переход 137Cs из почвы в растения.
Ключевые слова: минеральные удобрения, естественные кормовые угодья, 137Cs, сено, молоко, мясо, доза внутреннего облучения.
RADIOECOLOGICAL ASPECTS OF MINERAL FERTILIZERS APPLICATION AT RADIOACTIVELY CONTAMINATED FEEDING FIELDS
1Dr. Sci. N.M. Belous, 2PhD. A.G. Podolyak, lPhD. E.V. Smolskiy, 2PhD. A.F. Karpenko
1 Bryansk State Agrarian University, e-mail: [email protected]
2Research Institute of Radiology Ministry of Emergency Situations of Belarus Republic, e-mail: [email protected]
In the context of the Bryansk (Russia) and Gomel (Belarus) regions from 1994 to 2012 studied the efficacy of mineral fertilizers in the rehabilitation of natural grassland on different backgrounds tillage to increase yield and reduce income 137Cs from the soil in the hay. It was found that the climate and culture of agriculture have a direct effect on productivity and thus on the biological dilution of 137Cs in the stern. The use of technical measures to improve forage lands, perennial grasses allows better use of fertilizers and the natural fertility of the soil. Nitrogen fertilizers are the main source increasing productivity phytocoenosis considered, with forages doesn't correspond to the normative indicators. Potash fertilizers negate the nitrogen effect while identifying opportunities to obtain high and stable yields of hay responsible veterinary requirements. Superficial and radical improvement of forage land without fertilizer use does not ensure high yields and quality offorages. Considering hay 137Cs transition in animal products, it should be noted that for meat, regulatory compliance, necessary to use no more than 5 kg of hay per day and apply a complete fertilizer in the cultivation of perennial grasses for hay in N90P60K150 dose. The main factor reducing 137Cs transition is the use of potash fertilizers that reduce radiation exposure to farm animals. Agrotechnical measures provides low influence on 137Cs transition from soil to plants.
Keywords: mineral fertilizers, natural feeding fields, 137Cs, hay, milk, meat, doze.
Авария на Чернобыльской АЭС привела к масштабному загрязнению территорий России и Беларуси. Одним из наиболее тяжелых последствий аварии стало радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий, а также природных экосистем [15]. Загрязнение сельскохозяйственных угодий и вызванное этим производство и потребление продукции с повышенным содержанием радионуклидов служит одним из основных источников внутреннего облучения населения. В отдаленный период после аварии сохраняется вероятность производства сельскохозяйственной продукции с высоким уровнем загрязнения. Это в значительной степени обусловлено почвенно-геохимическими особенностями загрязненных территорий, в первую очередь, наличием в почвенном покрове почв легкого гранулометрического состава, для которых характерны высокие темпы миграции радионуклидов [6-8]. Мало изучены вопросы влияния сочетания различных видов минеральных удобрений и их доз на урожайность, качество получаемой продукции и степень перехода радионуклидов в кормовые многолетние травы. Проблема состоит в том, что необходимо изучить и разработать комплекс агрохимических и агротехнических мероприятий для конкретных почвенно-кли-матических условий зоны радиоактивного загрязнения, обеспечивающих получение с естественных и сеяных кормовых угодий кормов максимально высокой урожайности, хорошего качества и нормативно чистых по цезию-137. Получение сельскохозяйственной продукции, соответствующей санитарно-гигиеническому нормативу, на техногенно загрязненных угодьях невозможно без разработки научных основ и особенностей системы земледелия, где важнейшее место приобретает комплекс агрохимических и агротехнических мероприятий [5, 6, 8-11].
Цель работы - оценить эффективность минеральных удобрений при реабилитации пойменных кормовых угодий Российской Федерации и Республики Беларусь для снижения дозовой нагрузки населения за счет минимизации поступления 137С8 из почвы в сено.
Агрохимические приемы отрабатывали в стационарных опытах в Новозыбковском районе Брянской области РФ в 2008-2012 гг. и Брагинском и Кормянском районах Гомельской области Республики Беларусь в 1994-2007 гг. Почвы опытных участков следующие:
- аллювиальная дерново-оглеенная песчаная (плотность загрязнения 137С8 - колебалась в пределах 559-867 кБк/м2, рИка 5,2-5,6, Нг 2,6-2,8 мг-экв/100 г почвы, сумма поглощенных оснований 11,3-13,1 мг-экв/100 г почвы, гумус 3,08-3,33%, Р2О5 620-840 мг/кг, К2О 133-180 мг/кг);
- аллювиальная дерновая глееватая песчаная (плотность загрязнения 864 кБк/м2, гумус 3,44,2 %, рИка 5,0-5,5, Нг 2,0-2,2 мг-экв/100 г, К2О 77-
105 мг/кг P2O5 96-150 мг/кг, Ca 515-675 мг/кг, Mg 170-210 мг/кг почвы).
Методика исследований. Система применения удобрений предусматривала 1/2 дозы азотных и калийных и всю дозу фосфорных удобрений в основное внесение при перезалужении и 1/2 дозы азотных и калийных удобрений после проведения укоса в подкормку. В последующие годы вносили 1/2 расчетной дозы азотных и калийных удобрений под каждый укос и полную дозу фосфорных удобрений весной под первый укос. Агротехнические мероприятия предусматривали поверхностное улучшение посредством дискования дисковыми боронами БДФ-2,4 и коренное улучшение посредством вспашки обычным плугом (ПН-3-35).
Урожайность многолетних мятликовых трав учитывали методом сплошной поделяночной уборки и отбора пробного снопа. Число проводимых укосов - два укоса в год (I укос 01.06-10.06; II укос 25.08-01.09). Урожайность сена пересчитывали на 16% стандартную влажность. Схема опыта представлена в таблице 1. Повторность вариантов трехкратная. Удельную активность 137Cs в растительных образцах из Брянской области определяли на комплексе универсальном спектрометрическом УКС «Гамма Плюс» (Россия), аппаратурная ошибка измерений не превышала 30%, в образцах из Гомельской области - на спектрометрическом комплексе «Canberra-GX 3020» (США), аппаратурная ошибка измерений не превышала 15%. Полученные данные подвергали статистической обработке c использованием компьютерного программного обеспечения Excel 7.0 и Statistic 7.0.
Вынос 137Cs с урожаем рассчитывали как произведение урожайности многолетних трав на удельную активность 137Cs в зеленой массе. Кратность снижения 137Cs рассчитывали как отношение удельной активности 137Cs в кормах, выращенных без применения удобрений, к удельной активности 137Cs в кормах, полученных с применением удобрений.
Активность молока и мяса рассчитывали через равновесный коэффициент перехода радионуклида из суточного рациона в животноводческую продукцию (при ежесуточном поступлении из 50 кг зеленой массы или 5 кг сена). Величину дозы внутреннего облучения, получаемой за счет молока и мяса, рассчитывали согласно методическим указаниям [12]. Потребление молока и молочных изделий в пересчете на молоко в год принимали равными 200,8 л; мяса - 31,4 кг согласно закону Брянской области от 08.06.2001 № 45-З (ред. от 12.10.2001) «О потребительской корзине в Брянской области».
Результаты и их обсуждение. Особенность радиоактивно загрязненных естественных кормовых угодий России и Белоруссии заключается в том, что эти экосистемы занимают значительные площади и играют важнейшую роль не только в кор-
мопроизводстве, но и в рациональном природопользовании. Природные и сеяные луга дают дешевый и полноценный корм. Повышая продуктивность этих угодий за счет внесения азотных удобрений нужно учитывать, что при этом увеличиваются размеры перехода из почвы в корма.
Урожайность сена естественного травостоя первого укоса в Брянской области составила 1,29 т/га, в Гомельской - 2,46 т/га, второго - была меньше в 2,1 раза и 4,3 раза соответственно (табл. 2).
Внесение полного минерального удобрения в дозе ^РаКс под первый укос и азотно-калийного в дозе N45^0 под второй резко повышало урожайность сена в Брянской области в 4,0 и в 3,6 раза и в 1,9 и 3,7 раза в Гомельской области. Внесение калия в дозе К15 в дополнение к исследуемым удобрениям увеличивало урожайность соответственно в первом и втором укосах на 1,35 и 0,39 т/га и в дозе К30 на 0,62 и 0,78 т/га.
При радиоактивном загрязнении территории важнейшим показателем качества получаемых кормов служит содержание в них радионуклидов. Введение новых нормативов по содержанию (ВП 13.5.13/06-01) [13], согласно которым содержание 13^ в сене составляет 400 Бк/кг, усложняет проблему получения нормативно безопасных кормов.
При возделывании многолетних трав на сено без применения удобрений содержание превышало нормативный показатель в урожае первого и второго
укосов соответственно в 8,1-8,7 и 7,3-7,9 раза. Внесение ^РЛ под первый укос и N45^0 под второй снижает превышение норматива в сене обоих укосов соответственно в 3,3-4,4 и в 2,6-3,4 раза. Но полученный при этом корм по содержанию не соответствовал ветеринарно-санитарным требованиям. Внесение калия в дозе К15 и К30 в дополнение к ^РЛ снижало содержание в кормах до
норматива в Брянской области и лишь на 19 Бк/кг выше в Гомельской области (табл. 2).
Наибольший вынос с урожаем наблюдался при соотношении в минеральных удобрениях N : K = 1: 1,33. При этом с увеличением доз калия отмечали тенденцию снижения выноса радиоцезия.
Рассматривая переход из сена в продукцию животноводства, следует отметить, что для получения мяса, соответствующего СанПиН 2.3.2.1078-01 (160 Бк/кг) [14], необходимо в стойловый период содержания включать в рацион не более 5 кг сена и применять полное минеральное удобрение при выращивании многолетних трав на сено в дозе ШР60К150. При кормлении молочного скота и получения молока соответствующего качества (100 Бк/кг) рекомендуется в стойловый период в рационе это же количество сена при исследуемых дозах минеральных удобрений.
Согласно нормам радиационной безопасности (НРБ-99/2009) суммарная доза облучения не должна превышать 1000 мкЗв/год [15]. В ситуациях, ког-
1. Схема опыта
Опыт в Брянской области Опыт в Гомельской области
естественный травостой дискование вспашка плугом естественный травостой дискование вспашка плугом
Первый укос
К45?60К60 ^5Р60К60 ^5Р60К60 ^5Р60К60 ^5Р60К60 ^5Р60К60
N4^6(^75 ^5Р60К75 ^5Р60К75 ^5Р60К90 Ы45Р60К60 + К75 ^5Р60К60 + К75
Второй укос
N45^0 N45^0 N45^0 N45^0 N45^0 N45^0
N45^5 N45^5 N45^5 N45^0 N45^0 + К75 N45^0 + К75
Показатель Опыт в Брянской области Опыт в Гомельской области
без удобрений №оРбоКт | №оРбоК15о без удобрений | №оРбоКт | №оРбоК1во
Первый укос
Урожайность, т/га 1,29 5,18 6,53 2,46 4,63 5,25
Содержание 137Cs, Бк/кг 3252 1337 470 3464 1757 623
Вынос с урожаем, кБк/га 4195 6926 3069 8521 8135 3271
Кратность снижения, раз - 2,4 6,9 - 2,0 5,5
Активность молока, Бк/л 163 67 24 173 88 32
Активность мяса, Бк/кг 650 267 94 693 351 125
Доза внутреннего облучения, мкЗв/год 691 284 101 734 373 135
Второй укос
Урожайность, т/га 0,62 2,25 2,64 0,57 2,10 2,88
Содержание 137Cs, Бк/кг 3158 1352 379 2924 1050 419
Вынос с урожаем, кБк/га 1958 3042 1001 1667 2205 1207
Кратность снижения, раз - 2,3 8,3 - 2,8 7,0
Активность молока, Бк/л 158 68 19 146 53 21
Активность мяса, Бк/кг 632 270 76 585 210 84
Доза внутреннего облучения, мкЗв/год 670 288 81 620 224 89
2. Радиоэкологическая оценка применения минеральных удобрений на сенокосах
да уровни облучения превышают допустимые, очень важно дать оценку структуры дозовой нагрузки, т.е. оценить вклад в общую нагрузку отдельных составляющих. В работе оценивали вклад молока и мяса при стойловом выращивании скота. Также оценивали влияние минеральных удобрений на ограничение поступления 137С8 по цепи «почва -корм - продукция животноводства - человек».
Доза внутреннего облучения от молока и мяса не превышала норматив только при использовании на корм скоту сена естественного травостоя, выращенного в условиях проведения опыта (табл. 2). Урожайность сена при поверхностном улучшении сеяного травостоя первого укоса в Брянской области составила 1,44 т/га, второго была меньше в 2,5 раза, в Гомельской области - 2,89 т/га и второго укоса оказалась в 2,7 раза ниже. Внесение полного минерального удобрения в дозе М45РбоКбо под первый укос и азотно-калийного в дозе N45^0 под вто-
рой повышало урожайность сена соответственно в 1,6-2,9 и в 2,3 раза. Внесение калия в дозе К15 в дополнение к исследуемым удобрениям увеличивало урожайность соответственно на 0,62 и 0,07 т/га, в дозе К75 - на 0,66 и 0,11 т/га (табл. 3). При поверхностном улучшении кормовых угодий без удобрений содержание 137С8 в сене многолетних трав превышало норматив в урожае обоих укосов соответственно в 7,3-7,4 и 5,4-7,2 раза. Внесение удобрения в дозе ^5РбоКбо под первый укос и в дозе N45^0 под второй снижает превышение норматива соответственно в 3,3 и в 2,6-3,2 раза. Но полученный при этом корм по содержанию 137С8 не соответствовал ветеринарно-санитарным требованиям. Внесение калия в дозе К15 в дополнение к ^РбоКбо снижало содержание 137С8 в кормах, а к до зе ^5Кбо полученный корм соответствовал нормативным требованиям, тоже происходило при внесении К75.
Показатель Опыт в Брянской области Опыт в Гомельской области
без удобрений с удобрениями без удобрений с удобрениями
№0Рб0К120 №0Рб0К150 №0Рб0К120 №0Рб0К270
Поверхностное улучшение (дискование дернины с посевом многолетних трав)
Первый укос
Урожайность, т/га 1,44 4,13 4,75 2,89 4,75 5,41
Содержание 137Cs, Бк/кг 2936 1326 459 2972 1338 45о
Вынос с урожаем, кБк/га 4228 5476 218о 8589 6356 2435
Кратность снижения, раз - 2,2 6,4 - 2,2 6,6
Активность молока, Бк/л 147 66 23 149 68 22
Активность мяса, Бк/кг 587 265 92 595 268 9о
Доза внутреннего облучения, мкЗв/год 623 28о 98 632 287 94
Второй укос
Урожайность, т/га о,58 1,36 1,43 1,о6 2,51 2,62
Содержание 137Cs, Бк/кг 2872 1298 348 2144 Ю45 356
Вынос с урожаем, кБк/га 1666 1765 498 2273 2623 932
Кратность снижения, раз - 2,2 8,3 - 2,о 6,о
Активность молока, Бк/л 144 65 17 Ю7 52 18
Активность мяса, Бк/кг 574 26о 7о 43о 21о 75
Доза внутреннего облучения, мкЗв/год 61о 276 73 455 221 78
Коренное улучшение (вспашка дернины с посевом многолетних трав)
Первый укос
Урожайность, т/га 1,44 5,21 5,62 2,о5 4,91 5,35
Содержание 137Cs, Бк/кг 2768 1191 372 167о 915 272
Вынос с урожаем, кБк/га 3986 62о5 2о91 3424 4493 1455
Кратность снижения, раз - 2,3 7,4 - 1,8 6,1
Активность молока, Бк/л 138 6о 19 85 45 13
Активность мяса, Бк/кг 554 238 74 335 185 55
Доза внутреннего облучения, мкЗв/год 586 254 8о 359 193 56
Второй укос
Урожайность, т/га о,59 2,11 2,2о 2,18 2,91 3,4о
Содержание 137Cs, Бк/кг 24о4 Ю48 371 1о6о 61о 115
Вынос с урожаем, кБк/га 1418 2211 816 2311 1775 391
Кратность снижения, раз - 2,3 6,5 - 1,7 9,2
Активность молока, Бк/л 12о 52 19 55 3о 6
Активность мяса, Бк/кг 481 21о 74 21о 12о 25
Доза внутреннего облучения, мкЗв/год 51о 221 8о 229 127 26
3. Радиоэкологическая оценка применения минеральных удобрений на сенокосах при проведении поверхностного и коренного улучшения
Оценка урожайности и содержания 137С8 в опытах Брянской и Гомельской областей выявила, что климатические условия и культура земледелия оказывают прямое действие на урожайность и тем самым на биологическое разбавление 137Сз в корме. При этом применение агротехнических мероприятий улучшения кормовых угодий, позволяет многолетним травам более полно использовать минеральные удобрения и естественное плодородие почв (табл. 3).
Рассматривая переход 137Сз из сена в продукцию животноводства, следует отметить, что для получения мяса и молока, соответствующего СанПиН 2.3.2.1078-01, необходимо использовать только стойловый способ кормления не более 5 кг сена в сутки и при возделывании многолетних трав на сено применять минеральные удобрения в дозе ^0Р60Кш. Доза внутреннего облучения от молока и мяса не превысит норматив только при использовании на корм скоту сена многолетних трав, возделываемого в условиях опыта.
При проведении коренного улучшения с посевом многолетних трав без применения удобрений содержание 137Сз в сене превышало нормативный показатель в урожае обоих укосов соответственно в 4,2-6,9 и 2,7-6,0 раз. Внесение К45РбсКбс под первый укос и N45^0 под второй снижает превышение норматива в сене в 2,4-3,0 и в 1,3-2,6 раза соответственно, но полученный при этом корм по содержанию
137Сз не соответствовал ветеринарно-санитарным требованиям. Внесение калия в дозах К15 и К75 в дополнение к К45Р60К60 и N45^0 снижало содержание 137Сз в кормах до нормативных требований.
Поверхностное и коренное улучшение кормовых угодий без удобрений не обеспечивает получения высоких урожаев и качества кормов по содержанию 137Сз. На основе полученных данных по возделыванию многолетних трав и получению сена на корм скоту произведен расчет миграции 137Сз из кормов в продукцию животноводства. Использование калийных удобрений позволяет снизить дозо-вые нагрузки на сельскохозяйственных животных. Потребление молока и мяса, полученного при стойловом выращивании скота в условиях опытов, не превышает уровни внутреннего облучения.
Таким образом, азотные удобрения служат основным источником повышения продуктивности рассматриваемых фитоценозов, но при этом корма не соответствуют нормативным показателям. Внесение калийных удобрений позволяет получать корма, отвечающие нормативным требованиям. Агротехнические мероприятия оказывают слабое действие на переход 137Cs из почвы в растения. Миграция 137Cs из кормов в продукцию животноводства и далее к человеку ограничивается при применении минеральных удобрений в производстве кормов.
Литература
1. Алексахин Р.М., Лунев М.И. Техногенное загрязнение сельскохозяйственных угодий (исследования, контроль и реабилитация территорий) // Плодородие, 2011, № 3. - С. 32-35.
2. Санжарова Н.И. Изменение радиационной обстановки в сельском хозяйстве после аварии на Чернобыльской АЭС // Агрохимический вестник, 2010, № 2. - С. 6-9.
3. Аверин В.С., Подоляк А.Г. Роль защитных мероприятий для снижения доз облучения населения и получения нормативно чистой сельскохозяйственной продукции // Белорусское сельское хозяйство, 2010, № 4 (96). - С. 18-22.
4. Карпенко А.Ф. Эколого-экономические проблемы агропроизводства Гомельской области после Чернобыльской катастрофы: монография. - Брянск: Дельта, 2012. - 258 с.
5. Мажайский Ю.А. и др. Современные проблемы радиологии в сельскохозяйственном производстве: монография / Под общ. ред. Ю.А. Мажайского. - Рязань: Мещерский ф-л ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемия, 2010. - 363 с.
6. Подоляк А.Г. Влияние агрохимических и агротехнических приемов улучшения основных типов лугов Белорусского Полесья на поступление в травостои 137Cs и 9С^г: автореф. дисс. к.с.-х.н., 06.01.04; НИРУП «Институт почвоведения и агрохимии» - Минск, 2002. - 19 с.
7. Белоус И.Н., Харкевич Л.П., Шаповалов В.Ф. Влияние удобрений и обработки почвы на миграцию 137Cs в почве кормовых угодий // Земледелие, 2012, № 8. - С. 8-10.
8. Богдевич И.М. и др. Зависимость накопления 137 Сз и 9С^г в травяных кормах от степени окультуренности дерново-подзолистых почв // Радиационная биология. Радиоэкология, 2005, Т. 45, № 2. - С. 241-247.
9. Белоус Н.М., Шаповалов В.Ф., Смольский Е.В., Чесалин С.В. Радиационная оценка применения минеральных удобрений на естественных кормовых угодьях // Проблемы агрохимии и экологии, 2013, № 1. - С. 9-15.
10. Харкевич Л.П., Белоус Н.М., Смольский Е.В., Чесалин С.Ф. Воздействие агротехнических и агрохимических мероприятий на урожайность многолетних трав и плодородие почвы // Плодородие, 2013, № 4. - С. 25-27.
11. Харкевич Л.П., Белоус И.Н., Анишина Ю.А. Реабилитации радиоактивно загрязненных сенокосов и пастбищ: монография. - Брянск, 2011. - 211 с.
12. Фокин А.Д., Лурье А.А., Трошин С.П. Сельскохозяйственная радиология. - СПб.: Лань, 2011. - 416 с.
13. Ветеринарно-санитарные требования к радиационной безопасности кормов, кормовых добавок, сырья кормового. Допустимые уровни содержания радионуклидов 9С^г и 137Сз. Ветеринарные правила и нормы. ВП 13.5.13/06-01 // Ветеринар. Патология, 2002, № 4. - С. 44-45.
14. Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов: Санитарно-эпидемиологические правила и нормы (СанПиН 2.3.2.1078-01). - М.: Минздрав РФ, 2002. - 164 с.
15. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Ро-спотребнадзора, 2009. - 100 с.
