CC BY
72
УДК 631.95:577.391
БО! 10.34677/0021-342Х-2019-2-18-34
Известия ТСХА, выпуск 2, 2019
РЕАБИЛИТАЦИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ НА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДЬЯХ, ПОДВЕРГШИХСЯ РАДИОАКТИВНОМУ ЗАГРЯЗНЕНИЮ
А.Н. РАТНИКОВ1, Г.И. ПОПОВА1, Д.Г. СВИРИДЕНКО1, С.П. АРЫШЕВА1, А.А. СУСЛОВ1, К.В. ПЕТРОВ1, С.П. ТОРШИН2
(1 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии»;
2 ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева)
В статье проведен анализ мероприятий по восстановлению радиоактивно загрязненных в результате аварии на ЧАЭС пахотных и кормовых угодий и оценена их эффективность. Качественное выполнение мероприятий обеспечивает стабильные урожаи сельскохозяйственных культур и получение продукции растениеводства и кормопроизводства, соответствующей санитарно-гигиеническим нормативам по содержанию радионуклидов (137С^' и 908г). Рассчитаны дозы минеральных, органических удобрений, необходимых для проведения реабилитационных мероприятий при возделывании зерновых культур и картофеля, а также при поверхностном и коренном улучшении сенокосов и пастбищ на различных типах почв, в зависимости от плотности загрязнения 137С&\ Показана большая эффективность известкования кислых почв для снижения поступления радионуклидов (особенно радиоцезия) в продукцию растениеводства. Внесение извести и других известковых материалов, в зависимости от уровня загрязнения и кислотности почвы способствует снижению поступления радионуклидов в сельскохозяйственные культуры в 1,5-3,0 раза. Описаны новые комплексные удобрения Борофоска и Нитроборофоска, содержащие макроэлементы питания (азот, фосфор, калий, кальций), а также микроэлемент бор, которые показали высокую эффективность (снижение накопления 137С&' в урожае до 6,8 раза) в зоне аварии на Чернобыльской АЭС на дерново-подзолистых почвах легкого гранулометрического состава. Приведены результаты испытания нового высокоэффективного органоми-нерального удобрения пролонгированного действия на основе трепела - СУПРОДИТ М -смесь комплексного сорбента с закрепленными в кристаллической решетке элементами минерального питания растений (Ы, Р, К), обогащенного Mg, В и Мо, и органической компоненты на основе торфа, содержащей легкоусвояемый азот и биологически активные вещества (гуматы калия).
Ключевые слова: радиоактивное загрязнение, радионуклиды, сельскохозяйственные угодья, восстановление, мероприятия, эффективность.
Введение
Загрязнённые радиоактивными веществами в результате крупных радиационных аварий на химкомбинате «Маяк» (Южный Урал) и на Чернобыльской АЭС сельскохозяйственные угодья занимает площадь более 17 млн га. В качестве критерия для зонирования подвергшихся радиоактивному загрязнению земель используют плотность загрязнения 137Cs и 9^г. Контрольные уровни содержания радионуклидов в почве определяются с учётом состава радиоактивных выпадений и характеристики почвенного покрова. После аварии на ЧАЭС зонирование территории по плотности загрязнения 137Cs проводили по следующей градации: < 37 кБк/м2 (менее 1 Ки/км2); 37-185 кБк/м2 (1-5 Ки/км2);
185-555 кБк/м2 (5-15 Ки/км2); 555-1480 кБк/м2 (15-40 Ки/км2) и >1480 кБк/м2 (свыше 40 Ки/км2).
В настоящее время загрязнение сельскохозяйственных угодий радионуклидами в ряде регионов Российской Федерации (Брянская, Калужская, Тульская и Орловская области) достигает уровней, при которых производимая продукция может не соответствовать требованиям санитарно-гигиенических нормативов или велик риск получения такой продукции.
Реабилитация почв при радиоактивном загрязнении связано с применением технологических приёмов по закреплению и снижению подвижности радионуклидов в почве, что приводит к ограничению их поступления в сельскохозяйственные культуры и получению продукции, соответствующей существующим санитарно-гигиеническим нормативам. Восстанавливаемые земли и окружающие их территории должны после окончания всех работ представлять собой оптимально сформированный, экономически и эколого-гигиенически сбалансированный ландшафтный участок [1, 5].
Методологические основы реабилитации радиоактивно загрязнённых сельскохозяйственных земель
Критерии оценки уровней загрязнения почв радионуклидами приведены в таблице 1.
Таблица 1
Критерии оценки загрязнения почв радионуклидами [6]
Уровень загрязнения Плотность загрязнения, кБк/м2 Мощность экспозиционной дозы, мкР/ч
Допустимый <37 <11,1 <20
Умеренно опасный 37-185 11,1-18,5 20-55
Опасный 185-555 18,5-37,0 55-200
Высоко опасный 555-1480 37,0-111,0 200-400
Чрезвычайно опасный >1480 >111,0 >400
Критериями для принятия решения о необходимости проведения работ по восстановлению почв на техногенно загрязнённых территориях служат: превышение содержания радионуклидов в получаемой сельскохозяйственной продукции и почвах [4] и превышение допустимых доз облучения населения [7].
Физические, химические и биологические приёмы реабилитации радиоактивно загрязнённых сельскохозяйственных земель приведены в табл. 2.
Классификация приёмов реабилитации загрязнённых радионуклидами земель
сельскохозяйственного назначения
Группа приёмов восстановления
Физические Химические Биологические
Удаление верхнего слоя почвы (5-10 см) Обработка почвы: - вспашка с оборотом пласта; - глубокое рыхление до 45 см Обработка дернины и почвы: фрезерование + вспашка с оборотом пласта Комбинированная обработка дернины и почвы: фрезерование + дисковая обработка Известкование в дозе 1,0-2,0 Нг Внесение удобрений: - минеральных; - органических; - комплексных Применение сорбентов: - химических; - на основе природных мелиорантов Применение комплексных соединений, обладающих свойствами удобрений и сорбентов Подбор видов сельскохозяйственных культур Подбор сортов Севообороты Применение биологически активных веществ Применение биопрепаратов на основе специализированных видов микроорганизмов
Мероприятия по реабилитации радиоактивно загрязнённых сельскохозяйственных угодий и их эффективность
Комплекс мероприятий, направленных на получение продукции, отвечающей санитарно-гигиеническим радиологическим нормативам, включает в себя организационные, агротехнические, агрохимические и технологические мероприятия.
Организационные мероприятия на радиоактивно загрязнённых сельскохозяйственных угодьях включают:
- проведение обследования загрязнённых сельскохозяйственных угодий, инвентаризацию угодий по плотности загрязнения и составление картографического материала;
- прогнозирование накопления радионуклидов сельскохозяйственными культурами;
- изменение структуры посевных площадей на основании данных инвентаризации угодий по плотности загрязнения радионуклидами и прогнозирования их содержания в урожае;
- организацию радиационного контроля продукции.
Агротехнические мероприятия в растениеводстве включают:
- применение обработки почвы, обеспечивающей уменьшение эрозионных процессов, предотвращение ветрового подъёма и горизонтальной миграции радионуклидов;
- совмещение операций основной и дополнительной обработок почвы с применением новых высокопроизводительных машин;
- под зерновые и однолетние травы рекомендуется применение неглубокой (10-14 см) обработки чизельными культиваторами с последующим применением предпосевной обработки;
- глубокая вспашка (с оборотом или без оборота пласта) проводится на вновь осваиваемых или залежных землях с мощным гумусовым горизонтом [11];
- совмещение ряда технологических операций по уходу за посевами и использование высокопроизводительных агрегатов и машин;
- применение различных способов уборки урожая сельскохозяйственных культур (уборка зерновых прямым комбайнированием).
Эффективность агротехнических приёмов в растениеводстве зависит от условий их применения:
- при первом применении вспашки на глубину 20-22 см на радиоактивно загрязнённых угодьях переход радионуклидов (9^г и137Cs) в растения снижается в 1,5-2,0 раза; последующие обработки влияния не оказывают;
- при первом применении глубокой обработки почвы с помощью чизельного плуга на глубину 40-45 см и последующее уменьшение глубины основной обработки до 18-20 см способствуют снижению поступления радионуклидов (9^г и137Cs) в растения до 3 раз:
- при первом применении дискования почвы на глубину 10-12 см переход радионуклидов (9^г и137Cs) в растения снижается в 1,2-1,5 раза; последующие обработки влияния не оказывают.
Агрохимические приёмы в растениеводстве включают:
- известкование кислых почв;
- внесение органических удобрений;
- внесение повышенных доз фосфорных и калийных удобрений;
- оптимизация азотного питания растений;
- внесение микроудобрений;
- снижение пестицидной нагрузки.
Эффективность агрохимических приёмов в растениеводстве зависит от времени применения после аварии, почвенных условий, типа радиоактивного загрязнения, видовых особенностей сельскохозяйственных культур.
Известкование загрязнённых кислых почв способствует снижению поступления радионуклидов в сельскохозяйственные культуры в 1,5-3,0 раза. В качестве известковых материалов можно использовать Са(ОН)2, мартеновские и электроплавильные шлаки, доломитовую муку и др. Дозы применения известковых материалов зависят от кислотности почв и уровней радиоактивного загрязнения (табл. 3).
В табл. 4 приведены рекомендуемые дозы внесения органических, азотных, фосфорных и калийных удобрений под основные сельскохозяйственные культуры в зависимости от плотности загрязнения почв 137Cs:
Применение органических удобрений способствует снижению накопления 13^ и 9^г сельскохозяйственными культурами в 1,2-2,5 раза в зависимости от уровня плодородия почв и вида культуры.
Эффективность применения минеральных удобрений зависит от характеристик радионуклидов, показателей почвенного плодородия, вида возделываемых культур.
При загрязнении почв 9^г наиболее эффективным является внесение повышенных (двойных) доз фосфорных удобрений. Снижение накопления радионуклида в урожае составляет 1,2-3,5 раза. При этом рекомендуется применение повышенных (двойных) доз калийных удобрений и азотных удобрений под запланированный урожай. Накопление 9^г в урожае может быть снижено до 3 раз. Для 137Cs применение фосфорных удобрений менее эффективно - снижение накопления в урожае в 1,1-2,5 раза.
Рекомендуемые дозы внесения известковых материалов для радиоактивно загрязнённых почв в зависимости от степени
их кислотности [11]
Кислотность почв (рНКС|) Дозы СаСО3 (т/га) при различных уровнях загрязнения
I* II* III*
Сильнокислые (4,5) 8,0 9,0 10,0
Среднекислые (4,6-5,0) 6,0 8,0 9,0
Слабокислые (5,1-5,5) 5,0 7,0 9,0
Близкие к нейтральным (5,6-6,0) 3,0 6,0 8,0
Нейтральные (около 7) - 5,0* 6,0
*Уровни загрязнения I - 37-185 кБк/м2; II -185-555 кБк/м2; III - 555-1480 кБк/м2
Таблица 4
Дозы внесения удобрений для почв, загрязнённых 137Cs выше 555 кБк/м2 [11]
Культура Органические удобрения, т/га Дозы минеральных удобрений, (кг д.в. на 1 га)
Азот Фосфор Калий
Озимые зерновые (рожь, пшеница) 40-80 80-100 100-180 90-180
Яровые зерновые (ячмень, овес) 30-50 80-100 90-140 90-160
Картофель 60-80 90-120 100-180 120-240
При загрязнении почв 137Cs рекомендуется сбалансированное внесение азотных, фосфорных и калийных удобрений в соотношении №К = 1:1:1,5 и NPK = 1:1,5:2,0 (1 -зональные (базовые) дозы). Применение повышенных доз фосфорно-калийных удобрений обеспечивает снижение накопления радионуклида в урожае до 3 раз. Повышенные дозы калийных удобрений можно вносить раз в 2-3 года, а в остальные годы удобрения вносят под запланированный урожай с учётом обеспеченности почвы подвижным калием и плотностью загрязнения почвы 137Cs. Эффективность применения повышенных доз калийных удобрений выше для 137Cs (снижение накопления в урожае в 1,5-3,5 раза), чем для (в 1,2-1,5 раза).
Комплексное применение органических (40-80 т/га) и минеральных удобрений ^60-120Р60_120К90-180) является более эффективным приёмом получения сельскохозяйственной продукции с наименьшим содержанием радионуклидов - накопление радионуклидов (9^г, 137Cs) снижается в 1,2-2,5 раза. При этом азотные удобрения должны вноситься в расчёте на планируемый урожай, т.к. повышенные дозы приводят к увеличению перехода радионуклидов в растения.
Комплексное окультуривание почв является эффективным приёмом, как для повышения почвенного плодородия, так и для снижения накопления радионуклидов в продукции растениеводства. Оно включает: известкование (для кислых почв), доза извести - 5-6 т/га, внесение органических удобрений в количестве 40 т/га (и выше), фосфоритование (до 2 т/га), внесение калийных удобрений в количестве до 240 кг/га К20. Стартовая доза азотных удобрений - которую вносят весной [8]. Накопление радионуклидов снижается до 3 раз.
Эффективность применения природных минералов и сорбентов зависит от множества факторов и проявляется нестабильно, как правило, на 2-3-й год после внесения. При наличии положительного эффекта применение природных мелиорантов (палыгорскитовая глина и опока - 20 т/га) снижает переход радионуклидов из почвы в растения в 1,5-3,0 раза. Внесение вермикулита (5 т/га) и бентонита (10 т/га) на фоне ^0Р90К90 снижает накопление 137Cs в продукции растениеводства в 1,5-2,5 раза. Природные мелиоранты вносят осенью под вспашку или дисковую обработку почвы.
Применение новых комплексных удобрений типа Борофоска и Нитроборофоска, содержащих Са, элементы питания (Р, К, N1, а также В, показало высокую эффективность (снижение накопления 137Cs в урожае до 6,8 раза) в зоне аварии на Чернобыльской АЭС на дерново-подзолистых почвах лёгкого гранулометрического состава [13].
Во ВНИИРАЭ разработано и испытано новое высокоэффективное органомине-ральное удобрение пролонгированного действия на основе трепела - СУПРОДИТ М. СУ-ПРОДИТ М - смесь комплексного сорбента с закреплёнными в кристаллической решётке элементами минерального питания растений (Ы, Р, К), обогащённого Mg, В и Мо, и органической компоненты на основе торфа, содержащей легкоусвояемый азот и биологически активные вещества (гуматы калия). СУПРОДИТ М содержит: N - 11,4%; Р2О5 - 12%; К2О - 18%, Mg - 5900 мг/кг; В - 478 мг/кг; Мо - 206 мг/кг. СУПРОДИТ М - удобрение основного внесения в почву, применяется в дозах 0,6-1,0 т/га, вносится 1 раз в 2-3 года, повышает урожайность ячменя - на 10-30%, овса - на 15-40%, картофеля - на 10-40%, улучшает сорбционные свойства почвы. На радиоактивно загрязнённых сельскохозяйственных угодьях внесение СУПРОДИТа М снижает поступление 137Cs в зерно зерновых культур до 3,5 раза; в вегетативную массу многолетних трав - до 4,4 раза [3, 8, 10].
Фитомелиорация земель включает в себя приёмы подбора видов и сортов сельскохозяйственных культур а также фиторемедиации. Приёмы фитомелиорации основаны на способности растений поглощать из почвы в значительных количествах загрязняющие вещества.
Подбор культур. Сельскохозяйственные культуры, в зависимости от видовых особенностей, различаются между собой по накоплению 137Cs до 30 раз. Минимальным размером накопления радионуклидов характеризуются озимые зерновые и картофель, максимальным - бобовые и зернобобовые культуры:
- сортовые различия по накоплению 137Cs в урожае растений составляют в среднем 2-7 раз (для озимой ржи - 2-7, озимой пшеницы - 1,5-5,0, яровой пшеницы -2-4, ячменя и овса - 1,5-3, для картофеля -1,5-3, овощей - 2-3 раза);
- севообороты сохраняют плодородие почв и способствуют получению стабильных урожаев сельскохозяйственных культур, служат основой для рационального использования имеющихся в хозяйстве удобрений и приёмов обработки почвы в ротационной системе;
- возделывание ячменя по картофелю, удобренному навозом в дозе 50 т/га, способствует ограничению перехода 13^ в зерно в 1,4 раза. Содержание 13^ в зерне ячменя, возделываемого по люпину, повышается на 20-30%;
- чередование сельскохозяйственных культур в севооборотах на дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почвах с низким содержанием органического вещества
и элементов минерального питания растений должно быть направлено на пополнение запасов гумуса и создание положительного азотного баланса этих почв;
- на эродированных и дефлированных землях вводят почвозащитные зернотра-вяные и травяно-зерновые севообороты;
- на радиоактивно загрязнённых территориях для пополнения запасов органического вещества и элементов минерального питания растений в общей структуре посевных площадей бобовым культурам следует отводить не более 20-25%, в то время как зерновым - 70-80%.
Перечень приёмов, применяемых при реабилитации радиоактивно загрязнённых сельскохозяйственных угодий, и их эффективность, указаны в табл. 5.
Таблица 5
Эффективность приемов по снижению накопления радионуклидов в продукции растениеводства и кормопроизводства [2, 11, 14]
Технологический приём Кратность снижения накопления радионуклидов сельскохозяйственными культурами, раз
Обработка почв (вспашка с оборотом пласта, глубокая вспашка) 1,2-3,0 2,0-3,0
Чередование культур (севооборот) до 1,5 -
Подбор видов и сортов культур с минимальными уровнями накопления 7,0-30,0 3,0-25,0
Известкование (в дозе 1,5-2,0 Нг) 1,5-2,5 1,5-3,0
Применение органических удобрений 1,2-2,5 1,2-1,5
Применение фосфорных удобрений 1,1-2,5 1,2-3,5
Применение калийных удобрений 1,5-3,5 1,2-1,5
Оптимизация доз применения азотных удобрений Превышение оптимальных доз ведёт к росту накопления в растениях в 1,2-2,5 раза
Применение природных сорбентов (цеолиты, глины и др.) 1,2-3,0 1,5-4,0
Применение глинистых минералов и Борофоски 1,5-3,0 -
Совместное внесение извести, органических и минеральных удобрений (фосфорных и калийных) 1,5-3,0 1,5-3,0
Коренное улучшение сенокосов и пастбищ 1,5-6,0 2,0-5,0
Поверхностное улучшение сенокосов и пастбищ 1,5-2,5 1,5-3,0
Осушение + поверхностное улучшение 2,5-5,5 2,5-5,5
Осушение + коренное улучшение 3,0-10,0 2,5-8,0
Приёмы восстановления земель, загрязнённых радионуклидами, носят долговременный характер и направлены на ограничение их перехода в сельскохозяйственную продукцию. В табл. 6-7 представлены данные по дозам внесения минеральных, органических удобрений и извести, необходимые для проведения реабилитационных мероприятий при возделывании зерновых культур и картофеля на различных типах почв, в зависимости от плотности загрязнения 137Cs.
Таблица 6
Мероприятия при возделывании зерновых культур на сельскохозяйственных землях, загрязнённых 137Cs [9, 11, 14]
Группа почв Тип почвы Плотность загрязнения кБк/м2 Минеральные удобрения, кг/га Известь, т/га Органические удобрения, т/га
N Р205 К20
Песчаные и супесчаные дерново-подзолистые, серые лесные 37-185 60 60 60 5 30
185-555 60 90 120 6 40
555-740 70 110 140 8 60
740-1480 90 135 180 10 80
Суглинистые дерново-подзолистые, серые лесные, черноземы 37-185 60 60 90 5 30
185-555 60 90 120 7 40
555-740 90 120 180 9 60
740-1480 100 120 180 10 80
Тяжелосуглинистые и глинистые серые лесные, черноземы 37-185 30 30 60 3 -
185-555 60 60 90 5 20
555-740 90 90 140 7 30
740-1480 120 150 180 8 40
Органические торфяные и торфяно-глеевые 37-185 30 30 60 5 -
185-555 60 90 120 7 -
555-740 80 120 160 10 -
740-1480 90 140 180 10 -
Мероприятия в кормопроизводстве
В условиях радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий организация кормовой базы является наиболее важным звеном в производстве продукции животноводства. Существует две группы агротехнических приемов, традиционно проводимых на кормовых угодьях - поверхностное и коренное улучшение сенокосов и пастбищ. Проведение традиционных мероприятий по повышению продуктивности
травостоев является эффективным также с точки зрения снижения накопления радионуклидов в травостое.
Приёмы поверхностного улучшения травостоя сенокосов и пастбищ на основе традиционных технологий предполагают сохранение естественной растительности полностью или частично. Для повышения продуктивности сенокосов, пастбищ и питательной ценности кормов проводятся агротехнические приёмы, внесение минеральных удобрений, подсев злаковых и бобовых трав и культур технические мероприятия (удаление кустарников, кочек и кротовин, борьба с сорной луговой растительностью). Поверхностное улучшение травостоя в первую очередь реализуется на эрозионно-опасных угодьях и низкопродуктивных пойменных лугах, засорённых непоедаемыми видами трав, имеющих закочкаренность и закустаренность менее 20%. Поверхностное улучшение травостоя сенокосов и пастбищ повышает их продуктивность на 25-50%. Приемы специальных обработок дернины и почвы на естественных сенокосах и пастбищах (разрушение дернины дискованием, вспашка обычным и двухъярусным плугами, применение раундапа) и замена естественного травостоя сеяным злаковым снижают содержание 137Сs в травостое в 1,5-3,0 раза.
Таблица 7
Мероприятия при возделывании картофеля на сельскохозяйственных землях,
загрязненных [9, 11, 14]
Группа почв Тип почвы Плотность загрязнения 13^, кБк/м2 Минеральные удобрения, кг/га Известь, т/га Органические удобрения, т/га
N Р205 К20
Песчаные и супесчаные дерново-подзолистые, серые лесные 37-185 60 60 60 3 50
185-555 60 90 120 4 60
555-740 90 120 180 5 80
740-1480 90 120 180 6 80
Суглинистые дерново-подзолистые, серые лесные, черноземы 37-185 60 60 90 4 40
185-555 90 120 140 5 50
555-740 90 135 180 6 60
740-1480 90 135 180 6 60
Тяжелосуглинистые и глинистые серые лесные, черноземы 37-185 60 60 90 3 20
185-555 80 120 160 4 30
555-740 80 140 180 5 40
740-1480 80 140 180 6 50
Органические торфяные и торфяно-гле-евые 37-185 30 30 60 5 -
185-555 60 90 120 7 -
555-740 100 150 180 8 -
740-1480 100 150 180 8 -
Коренное улучшение лугов включает вспашку, известкование, внесение минеральных удобрений и замену естественного травостоя на сеяные травы (предпочтительно злаковые). Приёмы коренного улучшения сенокосов и пастбищ на основе традиционных технологий гарантируют повышение их продуктивности в 3-5 раз. С точки зрения обеспечения радиологических критериев безопасности, применение агромелиорантов при коренном улучшении кормовых угодий зависит от типа луга, почвенных показателей, характера загрязнения. Необходимо обеспечить сбалансированность при внесении минеральных удобрений на всех типах лугов. Внесение одних азотных удобрений или несбалансированное применение N Р, К может усиливать усвоение радионуклидов (9^г и 137Сs) корневой системой трав и привести к повышенному накоплению в урожае.
Оптимальными дозами внесения минеральных удобрений на суходолах на минеральных почвах является ^0Р90К120, или даже ^0Р100К180, которая обеспечивает снижение накопления 137Сs в травостое в 2,7-3,0 раза. Весь комплекс мероприятий коренного улучшения суходольных лугов обеспечивает снижение накопления радионуклидов (9^г и 13^) в травостое до 5,0 раза.
Таблица 8
Мероприятия по поверхностному улучшению сенокосов и пастбищ, загрязнённых [9, 12]
Тип луга Почвы Плотность загрязнения 137С5, кБк/м2 Минеральные удобрения, кг/га по действующему веществу Известь, т/га
N Р205 К20
Суходольные дерново-подзолистые песчаные и супесчаные 37-185 45 40 60 5
185-555 60 90 120 7
дерново-подзолистые суглинистые 37-185 40 6 80 6
185-555 90 100 180 8
черноземы выщелоченные, серые лесные 37-185 30 45 60 3
185-555 45 60 90 5
Пойменные аллювиальные супесчаные 37-185 45 60 100 5
185-555 60 80 120 7
аллювиальные суглинистые 37-185 - 30 60 6
185-555 40 60 80 8
Низинные дерново-глеевые 37-185 50 75 100 5
185-555 60 90 120 8
Торфяники осушенные торфяно-глеевые 37-185 70 90 140 6
185-555 80 110 160 10
На пойменных угодьях рекомендуемые дозы минеральных удобрений составляют ^0Р90К120 или N^00^40. Для получения нормативно чистого сена на пойме соотношение №К в составе полного минерального удобрения должно быть 1:1,5-2,0. Наиболее надёжным приёмом снижения содержания радионуклидов в травостое при коренной агромелиорации пойменного луга служит известкование в дозе до 4 т/га, внесение минеральных удобрений в дозе ^0Р100К140 и органических до 10 т/га. Снижение накопления 137Сs в травостое при таких мероприятиях - до 5,1 раза.
На болотных лугах с торфяно-болотными почвами доза N снижается до 40-80 кг/га по д.в., а доза К повышается до 160-180 кг/га, при этом соотношение №Р:К должно быть в пределах 1:1-1,5:2-2,5. Снижение накопления 137Сs в травостое - до 6,2 раза.
Эффективным приёмом снижения до 10 раз перехода радионуклидов в травостой переувлажненных лугов (болотных, пойменных) является проведение осушения с последующим коренным улучшением.
Качество кормов, как по питательной ценности, так и по содержанию радионуклидов, можно регулировать при дробном внесении известковых материалов и минеральных удобрений в качестве подкормок при скашивании или стравливании травостоя.
Таблица 9
Мероприятия по коренному улучшению сенокосов и пастбищ, загрязнённых [9]
Тип луга Почвы Плотность загрязнения 137С5, кБк/м2 Минеральные удобрения, кг/га по действующему веществу Известь, т/га Органические удобрения, т/га
N Р205 К20
Суходольные дерново-подзолистые песчаные и супесчаные 37-185 45 40 60 4 50-60
185-555 45 60 90 4 40-50
555-740 60 90 120 4 -
740-1480 90 135 180 5 -
дерново-подзолистые суглинистые и глинистые 37-185 40 45 80 6 40-50
185-555 45 60 90 7 30-40
555-740 60 90 120 7 -
740-1480 90 135 180 7 -
черноземы выщелоченные, оподзоленные; серые лесные 37-185 30 60 90 3 -
185-555 45 80 90 5 -
555-740 60 90 120 5 -
740-1480 100 150 180 6 -
37-185 30 45 60 3 20
Пойменные аллювиальные песчаные и супесчаные 185-555 45 60 90 3 10
555-740 60 90 120 3 10
740-1480 70 100 140 4 10
37-185 - 45 60 5 -
дерново-луговые с гумусовым горизонтом 22-25 см 185-555 40 60 90 5 -
555-740 60 90 120 6 10
Низинные и осушенные торфяники 740-1480 80 120 160 8 10
37-185 40 60 90 4 -
торфяная с мощностью 185-555 45 60 90 4 -
торфяного слоя свыше 50 см 555-740 60 90 120 6 -
740-1480 80 100 160 8 -
37-185 60 60 90 5 10
торфяные со слаборазложив-шимся торфом 185-555 60 80 120 6 15
555-740 80 100 160 8 15
740-1480 90 135 180 10 20
37-185 - 45 60 6 -
Осушенные низинные торфяные с хорошо 185-555 45 70 90 6 -
и переходные торфяники разложившимся торфом 555-740 60 90 120 7 -
740-1480 80 120 160 8 -
37-185 30 45 60 5 30
торфяно-глеевые 185-555 45 60 90 5 25
555-740 60 90 120 10 25
740-1480 80 120 160 10 25
В табл. 8-9 представлены данные по дозам минеральных, органических удобрений и извести, необходимых для проведения реабилитационных мероприятий при поверхностном и коренном улучшении сенокосов и пастбищ на различных типах почв, в зависимости от плотности загрязнения 137Cs.
Выводы (заключение)
Ведение агропромышленного производства на радиоактивно загрязнённых территориях и реабилитация сельскохозяйственных угодий рассматриваются как целостная система мероприятий, направленных на восстановление и повышение плодородия почвы и получение продукции, соответствующей существующим нормативам.
Нарушенные в результате радиоактивного загрязнения сельскохозяйственные угодья должны восстанавливаться своевременно и с надлежащим качеством. Восстановление проводят в несколько этапов. При этом выделяют мероприятия по восстановлению плодородия и улучшению качества верхнего слоя почвы для последующего сельскохозяйственного использования. Проведение восстановительных работ способствует более быстрой интеграции загрязнённых земель в природную среду.
В условиях радиоактивного загрязнения земель 137Cs и качественное выполнение данных мероприятий обеспечивает стабильные урожаи сельскохозяйственных культур и получение продукции растениеводства, соответствующей существующим санитарно-гигиеническим нормативам по содержанию радионуклидов.
Библиографический список
1. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий / Под ред. академика РАСХН В.И. Кирю-шина, академика РАСХН А.Л. Иванова. Методическое руководство. М.: ФГНУ «Ро-синформагротех», 2005. 784 с.
2. Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Беларуси (АСПА Россия-Беларусь). Москва-Минск: МЧС России, МЧС Республики Беларусь, 2009. 139 с.
3. Баланова О.Ю., Ратников А.Н. Накопление 137Cs в урожае яровой пшеницы при использовании СУПРОДИТа М и ГЕОТОНа на дерново-подзолистой супесчаной почве // Сборник докладов молодёжной конференции с международным участием «Взгляд молодых учёных на современные проблемы развития радиобиологии, радиоэкологии и радиационных технологий» (к 45-летию образования ФГБНУ ВНИ-ИРАЭ). 7-8 сентября 2016 г. Обнинск: ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2016. С. 79-84.
4. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.3.2.1078-01. М.: Минздрав России, 2002. 155 с.
5. Концепция «Обеспечение устойчивого развития агропромышленного производства в условиях техногенеза». М.: Россельхозакадемия, 2003. 66 с.
6. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия / Под ред. Н.Г. Рыбальского. М.: Минприроды России, 1992. 71 с.
7. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. 100 с.
8. Ратников А.Н., Санжарова Н.И., Жигарева Т.Л., Свириденко Д.Г., Попова Г.И., Петров К.В., Бочкарев С.Н. Разработка и апробация новых комплексных органо-ми-неральных удобрений // Материалы научно-практической конференции: «Новые перспективные комплексные удобрения для сельскохозяйственного производства» (разработка, опыт применения, эффективность)». 9 ноября 2012 г. / Под ред. А.Н. Ратникова, В.Н. Мазурова. - Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ Россельхозакадемии. 2013. С. 7-23.
9. Ратников А.Н., Санжарова Н.И., Свириденко Д.Г., Жигарева Т.Л., Попова Г.И., Сапожников П.М. Методические указания по оценке кадастровой стоимости
радиоактивно загрязнённых земель сельскохозяйственного назначения. Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ, 2013. 47 с.
10. Ратников А.Н., Свириденко Д.Г., Санжарова Н.И., Жигарева Т.Л., Попова Г.И., Петров К.В., Баланова О.Ю. Влияние новых комплексных удобрений на продуктивность ярового ячменя и накопление Cd, 137Cs в урожае // Плодородие, № 1, 2015. С. 45-48.
11. Реестр технологических приёмов восстановления техногенно нарушенных сельскохозяйственных земель. Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ РАСХН, 2009. 106 с.
12. Рекомендации по ведению кормопроизводства на радиоактивно загрязнённых сельскохозяйственных угодьях северной части лесостепной зоны. Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ РАСХН, 2009. 109 с.
13. Прудников П.В. Использование агрономических руд и новых комплексных минеральных удобрений на радиоактивно загрязнённых почвах. Брянск, 2012. 296 с.
14. Технологические приёмы, обеспечивающие повышение устойчивости агроценозов, восстановление нарушенных земель, оптимизацию ведения земледелия и получение соответствующей нормативам сельскохозяйственной продукции / Под ред. Н.И. Санжаровой. Обнинск, 2010. 180 с.
REHABILITATION ACTIVITIES ON FARM LANDS CONTAMINATED
WITH RADIONUCLIDES
A.N. RATNIKOV1, G.I. POPOVA1, D.G. SVIRIDENKO1, S.P. ARYSHEVA1, A.A. SUSLOV1, K.V. PETROV1, S.P. TORSHIN2
(1 Russian Scientific Research Institute of Radiology and Agroecology;
2 Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy)
The paper provides an analysis of rehabilitation activities on arable and forage lands radioactively contaminated as a result of the Chernobyl accident and evaluates their efficiency. Quality performance of rehabilitation activities ensures stable crop yields and obtaining crop and forage products corresponding to the existing sanitary-hygienic requirements for the content of radionuclides (137Cs and 90Sr). The authors have calculated application rates for mineral and organic fertilizers as well as lime needed to carry out rehabilitation activities for the cultivation of grain crops and potatoes, as well as at the surface and radical improvement of hayfields and pastures on different types of soils, depending on the density of their contamination with 137Cs. The high efficiency of liming acid soils to reduce the intake of radionuclides (especially, radiocaesium) in crop products has been shown. The introduction of lime and other lime materials, depending on the level of pollution and soil acidity, contributes to reducing the intake of radionuclides into crops in 1.5-3.0 times. The paper describes new complex fertilizers Borofoska and Nitroborofoska containing macronutrients (nitrogen, phosphorus, potassium, and calcium), and the trace element boron, which have shown high efficiency (reduction of 137Cs accumulation in the harvested crop up to 6.8 times) in the Chernobyl accident zone on sod-podzolic soils of light texture. The authors comment on the results of testing a new highly effective organo-mineral fertilizer of a prolonged action based on tripoli - SUPRODIT M - a mixture of a complex sorbent with elements of plant mineral nutrition (N, P, K) enriched with Mg, B and Mo, and an organic component based on peat-containing easily digestible nitrogen and biologically active substances (potassium humates).
Key words: radioactive contamination, radionuclides, agricultural land, rehabilitation activities, efficiency.
References
1. Agroekologicheskaya otsenka zemel', proyektirovaniye adaptivno-landshaft-nykh sistem zemledeliya i agrotekhnologiy [Agroecological assessment of land, design of adaptive-landscape farming systems and agrotechnologies] / Ed. by RASKHN akademi-cian V.I. Kiryushin, RASKHN akademician A.L. Ivanov. Methodological guidebook. M.: FGNU "Rosinformagrotekh", 2005. 784 p.
2. Atlas sovremennykh i prognoznykh aspektov posledstviy avarii na Chernobyl'skoy AES na postradavshikh territoriyakh Rossii i Belarusi (ASPA Rossiya-Belarus') [Atlas of modern and projected aspects of the consequences of the accident at the Chernobyl nuclear power plant in the affected areas of Russia and Belarus (ASPA Russia-Belarus)]. Moskva-Minsk: MCHS Rossii, MCHS Respubliki Belarus', 2009. 139 p.
3. Balanova O.Yu., Ratnikov A.N. Nakopleniye 137Cs v urozhaye yarovoy pshenitsy pri ispol'zovanii SUPRODITa M i GEOTONa na dernovo-podzolistoy supeschanoy pochve [Accumulation of 137Cs in the spring wheat crops using SUPRODITIS M and GEOTON on the sod-podzolic sandy soil] // Sbornik dokladov molodozhnoy konferentsii s mezhdun-arodnym uchastiyem "Vzglyad molodykh uchonykh na sovremennyye problemy razvitiya radiobiologii, radioekologii i radiatsionnykh tekhnologiy" (k 45-letiyu obrazovaniya FG-BNU VNIIRAE). 7-8 September, 2016. Obninsk: FGBNU VNIIRAE, 2016. Pp. 79-84.
4. Gigiyenicheskiye trebovaniya bezopasnosti i pishchevoy tsennosti pishche-vykh produktov. Sanitarno-epidemiologicheskiye pravila i normativy. SanPiN2.3.2.1078-01 [Hygienic requirements for safety and nutritional value of food. Sanitary-epidemiological rules and regulations. SanPiN2.3.2.1078-01]. M.: Minzdrav Rossii, 2002. 155 p.
5. Kontseptsiya "Obespecheniye ustoychivogo razvitiya agropromyshlenno-go proizvodstva v usloviyakh tekhnogeneza" [The concept of "Ensuring the sustainable development of agro-industrial production under the conditions of technogenesis"]. M.: Rossel'khozakademiya, 2003. 66 p.
6. Kriterii otsenki ekologicheskoy obstanovki territoriy dlya vyyavleniya zon chrez-vychaynoy ekologicheskoy situatsii i zon ekologicheskogo bedstviya [Criteria for assessing the ecological situation of the territories to identify areas of emergency ecological situation and zones of ecological disaster] / Ed. by N.G. Rybal'skiy. M.: Minprirody Rossii, 1992. 71 p.
7. Normy radiatsionnoy bezopasnosti (NRB-99/2009) [Radiation safety standards (NRB-99/2009)]. M.: Federal'nyy tsentr gigiyeny i epidemiologii Rospotrebnadzora, 2009. 100 p.
8. Ratnikov A.N., Sanzharova N.I., Zhigareva T.L., Sviridenko D.G., Popova G.I., Petrov K.V., Bochkarev S.N. Razrabotka i aprobatsiya novykh kompleksnykh organo-mineral'nykh udobreniy [Developing and testing new complex organo-mineral fertilizers] // Materialy nauchno-prakticheskoy konferentsii: "Novyye perspektivnyye komplek-snyye udobreniya dlya sel'skokhozyaystvennogo proizvodstva» (razrabotka, opyt primen-eniya, effektivnost')". 9 November, 2012. / Ed. by A.N. Ratnikov, V.N. Mazurov. - Obninsk: GNU VNIISKHRAE Rossel'khozakademii. 2013. Pp. 7-23.
9. Ratnikov A.N., Sanzharova N.I., Sviridenko D.G., Zhigareva T.L., Popova G.I., Sapozhnikov P.M. Metodicheskiye ukazaniya po otsenke kadastrovoy stoimosti radioak-tivno zagryaznonnykh zemel' sel'skokhozyaystvennogo naznacheniya [Guidelines for assessing the cadastral value of radioactively contaminated farmland]. Obninsk: GNU VNIISKHRAE, 2013.47 p.
10. Ratnikov A.N., Sviridenko D.G., Sanzharova N.I., Zhigareva T.L., Popova G.I., Petrov K.V., Balanova O.Yu. Vliyaniye novykh kompleksnykh udobreniy na produk-tivnost' yarovogo yachmenya i nakopleniye Cd, 137Cs v urozhaye [The impact of new complex fertilizers on the productivity of spring barley and the accumulation of Cd, 137Cs in the crops] // Plodorodiye, no. 1, 2015. Pp. 45-48.
11. Reyestr tekhnologicheskikh priyomov vosstanovleniya tekhnogenno narush-ennykh sel'skokhozyaystvennykh zemel' [Register of technological methods for the restoration of technologically disturbed agricultural lands]. Obninsk: GNU VNIISKHRAE RASKHN, 2009. 106 p.
12. Rekomendatsii po vedeniyu kormoproizvodstva na radioaktivno zagryaznon-nykh sel'skokhozyaystvennykh ugod'yakh severnoy chasti lesostepnoy zony [Recommendations for fodder production in radioactively contaminated farmlands of the northern part of the forest-steppe zone]. Obninsk: GNU VNIISKHRAE RASKHN, 2009. 109 p.
13. PrudnikovP.V. Ispol'zovaniye agronomicheskikh rud i novykh kompleksnykh mineral'nykh udobreniy na radioaktivno zagryaznonnykh pochvakh [Use of agricultural rocks and new complex mineral fertilizers on radioactively contaminated soils]. Bryansk, 2012. 296 p.
14. Tekhnologicheskiye priyomy, obespechivayushchiye povysheniye ustoychivosti agrotsenozov, vosstanovleniye narushennykh zemel', optimizatsiyu vedeniya zemledeliya i polucheniye sootvetstvuyushchey normativam sel'skokhozyaystvennoy produktsii [Technological methods to improve the sustainability of agrocenoses, disturbed land restoration, farming optimization and obtaining the appropriate standards of farm produce] / Ed. by N.I. Sanzharov. Obninsk, 2010. 180 p.
Александр Николаевич Ратников, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ведущий научный сотрудник. Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИРАЭ) г. 249032 Обнинск Калужской обл., Киевское шоссе, 108 км. Тел. моб.: 8(910)5401555. E-mail: [email protected].
Галина Ивановна Попова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник. Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИРАЭ). г. 249032 Обнинск Калужской обл., Киевское шоссе, 108 км. Тел. раб.: (48439)96972, 96329. E-mail: [email protected].
Дмитрий Георгиевич Свириденко, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник. Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИРАЭ). г. 249032 Обнинск Калужской обл., Киевское шоссе, 108 км. Тел. раб.: (48439)96972, 96493. Тел. моб.: 8(961)1204194. E-mail: [email protected].
Светлана Петровна Арышева, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник. Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИРАЭ). г. 249032 Обнинск Калужской обл., Киевское шоссе, 108 км. Тел. раб.: (48439)96972. E-mail: [email protected].
Алексей Афанасьевич Суслов, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник. Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИРАЭ). г. 249032 Обнинск Калужской обл., Киевское шоссе, 108 км. Тел. раб.: (48439)96972, 96406. Тел. моб.: 8(910)5418976. E-mail: [email protected].
Константин Владимирович Петров, научный сотрудник. Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИРАЭ). г. 249032 Обнинск Калужской обл., Киевское шоссе, 108 км. Тел. раб.: (48439)96972, 96329. Тел. моб.: 8(903)8140670. E-mail: [email protected].
Сергей Порфирьевич Торшин, доктор биологических наук, профессор. Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева. 127550 Москва, ул. Тимирязевская, 49. Тел.: (499) 976-40-24, E-mail: [email protected].
Aleksandr N. Ratnikov, DSc (Ag), Professor, Key Research Associate, Russian Research Institute of Radiology and Agroecology, phone: (48439)96972, 96406. E-mail: [email protected]. Obninsk, Kaluga region, Kievskoe shosse,109 km, 249032, Russia.
Galina I. Popova, PhD (Bio), Senior Research Associate, Russian Research Institute ofRadiology and Agroecology, phone: (48439)96972, 96406. E-mail: [email protected]. Obninsk, Kaluga region, Kievskoe shosse,109 km, 249032, Russia.
Dmitry G. Sviridenko. PhD (Bio), Senior Research Associate, Russian Research Institute of Radiology and Agroecology, phone: (48439)96972, 96406. E-mail: [email protected]. Obninsk, Kaluga region, Kievskoe shosse,109 km, 249032, Russia.
Svetlana P. Arysheva. PhD (Bio), Senior Researcher., Russian Research Institute ofRadiology and Agroecology, phone: (48439)96972, 96406. E-mail: [email protected]. Obninsk, Kaluga region, Kievskoe shosse,109 km, 249032, Russia.
Aleksei A. Suslov, PhD (Ag), Key Research Associate, Russian Research Institute ofRadiology and Agroecology, phone: (48439)96972, 96406. E-mail: [email protected]. Obninsk, Kaluga region, Kievskoe shosse,109 km, 249032, Russia.
Konstantin V. Petrov, Research Associate, Russian Research Institute of Radiology and Agroecology, phone: (48439)96972, 96406. E-mail: [email protected]. Obninsk, Kaluga region, Kievskoe shosse,109 km, 249032, Russia.
Sergey P. Torshin. DSc (Bio), Professor, Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy, 127550 Moscow Timiryazevskaya Str., 49, phone: (499) 976-40-24, E-mail: [email protected], Russia.
