CC BY
51
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2016, том 51, № 4, с. 543-552
УДК 633.2/.4:631.811.3:539.1.04(470.333) doi: 10.15389/agrobiology.2016.4.543rus
РОЛЬ МИНЕРАЛЬНОГО КАЛИЯ В СНИЖЕНИИ ПОСТУПЛЕНИЯ 137Cs В КОРМОВЫЕ ТРАВЫ И ПОВЫШЕНИИ ИХ УРОЖАЙНОСТИ НА РАДИОАКТИВНО ЗАГРЯЗНЕННЫХ УГОДЬЯХ
Н.М. БЕЛОУС, Е.В. СМОЛЬСКИЙ, С.Ф. ЧЕСАЛИН, В.Ф. ШАПОВАЛОВ
Внедрение защитных мероприятий на радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных территориях, пострадавших в результате аварии на Чернобыльской АЭС, снижает производство сельскохозяйственной продукции, не соответствующей нормативам по радиационной безопасности, и дозу общего облучения. На естественных кормовых угодьях в условиях юго-запада Брянской области мы изучали эффективность использования минерального питания и доли в нем калийного удобрения для получения продукции кормопроизводства, соответствующей нормативу по удельной активности. Почва опытного участка — аллювиальная дерново-оглеенная песчаная с содержанием гумуса 3,08-3,33 %, P2O5 — 620-840 мг/кг, K2O — 133-180 мг/кг, рНха 5,2-5,6. Плотность загрязнения почвы 137Cs в результате Чернобыльской катастрофы в 2000-2008 годах составляла 1221-1554 кБк/м2, в 2009-2014 годах — 559-867 кБк/м2. В 2000-2008 годах высевали смесь многолетних мятликовых трав в составе кострец безостый Bromus inermis (8 кг/га), овсяница луговая Festuca pratensis (8 кг/га), тимофеевка луговая Phleum pratense (5 кг/га), канареечник трост-никовидный Phalaris arundinacea (5 кг/га), лисохвост луговой Alopecurus pratensis (5 кг/га); в 2009-2014 годах смесь включала овсяницу луговую Festuca pratensis (6 кг/га), лисохвост луговой Alopecurus pratensis (5 кг/га), двукисточник тростниковый Phalaris arundinacea (7 кг/га). В качестве удобрений применяли аммиачную селитру, суперфосфат простой гранулированный, хлористый калий. Система применения удобрений в экспериментах предусматривала внесение 1/2 дозы азотных и калийных и всей дозы фосфорных удобрений под первый укос и 1/2 дозы азотных и калийных удобрений после проведения укоса. Минимальная урожайность зеленой массы с наибольшей удельной активностью корма была получена в варианте без применения минеральных удобрений. Максимальная урожайность 30,9 т/га в первый период исследований получена при внесении полного минерального удобрения в дозе N60P90K60. Увеличение доз элементов питания и их соотношений не приводило к значимой прибавке урожайности. При этом азотные удобрения увеличили удельную активность корма, который при дозе N60P90K60 и соотношении N:K, равном 1:1, не соответствовал нормативу. Поэтому для получения высоких урожаев зеленой массы многолетних трав с удельной активностью, не превышающей допустимые значения, в зоне с плотностью загрязнения 1221-1554 кБк/м2 мы рекомендуем применять полное минеральное удобрение с соотношением N:K, равным 1:1,5. Во второй период исследований оптимальным для получения высокой урожайности зеленой массы надлежащего качества было использование полного минерального удобрения в дозе N45P60K75. Без применения удобрений связь между урожайностью и удельной активностью зеленой массы трав оказалась слабой положительной, использование удобрений при соотношении N:K, равном 1:1, делало связь слабой, но отрицательной. Дальнейшее увеличение доли калия усиливало связь. Полученные данные о снижении удельной активности 137Cs в зеленом корме подтвердили, что именно калийные удобрения наиболее эффективны при реабилитации радиоактивно загрязненных кормовых угодий. Проведен расчет миграции 137Cs из кормов в продукцию животноводства. Главным фактором, ограничивающим переход 137Cs из почвы в растения и далее по пищевой цепи, оказалось использование калийных удобрений, позволяющих снизить удельную активность 137Cs в продукции животноводства и внутреннюю дозу облучения человека.
Ключевые слова: калийные удобрения, кормовые угодья, 137Cs, зеленая масса растений, молоко, мясо, доза внутреннего облучения.
Авария на Чернобыльской АЭС привела к резкому увеличению содержания в природной среде искусственных радионуклидов, в том числе основного дозообразующего 137Cs. Уникальность этой аварии обусловлена не только размерами выброса радиоактивных веществ и территорий, подвергшихся интенсивному радиоактивному загрязнению, но и последствиями для сельского хозяйства, а также материально-техническими затратами, потребовавшимися для их смягчения (1-3).
В настоящее время в Брянской области Российской Федерации площадь сельскохозяйственных угодий с плотностью загрязнения почвы ^^s свыше 37 кБк/м2 составляет 422,4 тыс. га, в том числе пашни —
271,7 тыс. га, сенокосов и пастбищ — 150,7 тыс. га (4-6). Производство продуктов питания с допустимым и более низким содержанием радионуклидов имеет приоритетное значение, поскольку в отдаленный период после аварии в формировании доз облучения преобладает внутреннее облучение за счет потребления загрязненной радионуклидами пищи (7-9).
Внедрение защитных мероприятий на радиоактивно загрязненных территориях снижает выход сельскохозяйственной продукции, не соответствующей нормативам по радиационной безопасности, и дозу общего облучения (10-12). За послеаварийный период российскими, украинскими и белорусскими учеными были проведены многочисленные исследования миграции радионуклидов в агроэкосистемах. На их основе изданы рекомендации по ведению агропромышленного производства (13-15).
Прогноз загрязнения урожая сельскохозяйственных культур на ав-томорфных почвах легкого гранулометрического состава имеет достаточно высокую степень достоверности, так как основан на огромном практическом материале (16-18). При этом поймы рек относятся к критическим ландшафтам, поскольку здесь постоянно происходит аккумуляция радионуклидов (19-21). Как следствие, детальное изучение зависимости между накоплением радионуклидов, применением средств химизации и продуктивностью кормовых угодий по-прежнему остается актуальным (22-24). Естественные угодья — основной источник кормов для крупного рогатого скота подворья, где чаще всего производится молоко с превышением допустимого содержания Отметим, что количество продукции со сверхнормативным радиоактивным загрязнением остается высоким.
Основной критерий, определяющий необходимость защитных мероприятий в сельском хозяйстве, — превышение нормативов содержания радионуклидов в продукции (25, 26). Чтобы оценить оправданность таких мероприятий, следует учитывать как затраты на их проведение, так и риск радиационных эффектов облучения (коллективную дозу), который удается предотвратить (27, 28). Углубленное изучение состояния и возможностей использования радиоактивно загрязненных территорий позволяет обосновать адекватные варианты ведения сельскохозяйственного производства в зонах с повышенным содержанием почвенных радионуклидов (29, 30).
Мы впервые выполнили долгосрочные комплексные исследования эффективности калийных удобрений и их разных сочетаний с другими минеральными удобрениями для повышения продуктивности сеяной мят-ликовой травосмеси в условиях естественных пойменных угодий и обосновали дозы внесения калия, оптимальные для снижения поступления в продукцию в системе почва—растение—животное—человек.
Цель работы — изучение роли калийных удобрений в мероприятиях по реабилитации радиоактивно загрязненных естественных кормовых угодий.
Методика. Стационарный опыт проводился в Новозыбковском районе Брянской области в 2000-2014 годах. Почва опытного участка — аллювиальная дерново-оглеенная песчаная с содержанием гумуса 3,08-3,33 %, Р205 — 620-840 мг/кг, К20 — 133-180 мг/кг, рНКС1 5,2-5,6. Плотность загрязнения почвы в результате Чернобыльской катастрофы в 20002008 годах составляла 1221-1554 кБк/м2, в 2009-2014 годах — 559-867 кБк/м2. Агротехнические мероприятия предусматривали дискование (бороны БДФ-2,4, Россия) и вспашку плугом ПН-3-35 (Россия) с последующим посевом типичной для региона мятликовой травосмеси.
В 2000-2008 годах высевали смесь многолетних мятликовых трав, включающую кострец безостый (8 кг/га), овсяницу луговую (8 кг/га), ти-
мофеевку луговую (5 кг/га), канареечник тростниковидный (5 кг/га) и лисохвост луговой (5 кг/га). В 2009-2014 годах смесь состояла из овсяницы луговой (6 кг/га), лисохвоста лугового (5 кг/га) и двукисточника тростникового (7 кг/га).
В качестве удобрений применяли аммиачную селитру, суперфосфат простой гранулированный, хлористый калий (Россия). Дозы удобрений в 2000-2008 годах: контроль (без удобрений), P90K120, P120K180, N120P90K120, N120-P90K180:> N120-P90K240:> N180P120K180, N180P120K270, N180P120K360; в 2009-2014 годах: контроль (без удобрений), P60K90, P60K120, N90P60K90, N90P60K120,
N90Р60К150, N120Р60К120, N120Р60К150, N120P60K180.
Урожайность многолетних мятликовых трав учитывали методом сплошной поделяночной уборки и отбора пробного снопа. В год проводили два укоса (первый укос — с 1-10 июня, второй укос — в период с 23 августа по 1 сентября).
Удельную активность 137Cs в исследуемых растительных образцах определяли на универсальном спектрометрическом комплексе УКС Гамма Плюс (НПП «Доза», Россия), аппаратурная ошибка измерений не превышала 30 %. Удельную активность молока и мяса рассчитывали как произведение суточного поступления корма (зеленая масса 50 кг), удельной активности корма и равновесного коэффициента перехода радионуклида в продукцию животноводства; дозу внутреннего облучения, получаемую за счет молока и мяса, определяли согласно методическим указаниям (31). 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 в редакции от 12.10.2001 «О потребительской корзине в Брянской области»).
Повторность вариантов опыта 3-кратная. Полученные данные подвергали дисперсионному и корреляционному анализу c использованием программ Microsoft Excel 7.0 и Statistica 7.0 («StatSoft, Inc.», США).
Результаты. Естественные угодья играют важнейшую роль в кормопроизводстве. Природные и сеяные луга дают дешевый и полноценный корм. Продуктивность этих угодий повышают главным образом за счет внесения азотных удобрений.
В условиях проводимого эксперимента урожайность зеленой массы сеяной мятликовой травосмеси без применения удобрений варьировала в зависимости от периода проведения эксперимента и составила для первого укоса 5,8-6,5 т/га, для второго — 2,5-2,8 т/га (табл. 1).
С 2000 по 2014 годы мы использовали две схемы внесения удобрений, которые различались как количеством основных питательных веществ, так и соотношением между ними. Увеличение количества фосфор-но-калийных удобрений под первый укос от Р90К60 до Р120К90 привело к достоверному росту урожайности в 1,8 раза по сравнению с контролем, при этом достоверной разницы в урожайности между двумя указанными вариантами с применением удобрений не обнаружили. Аналогичные данные были получены при возрастании доз от Р60К45 до Р60К60. Внесение только калийных удобрений под второй укос в возрастающих дозах (от К60 до К90) также приводило к достоверному увеличению урожайности в 3,0 раза по сравнению с контролем, снижение доз калийных удобрений от К60 до К45 статистически значимо не увеличивало урожайность.
Внесение калия К^0 по фону азотно-фосфорных удобрений N60P90 достоверно повышало урожайность — в 5,3 раза по сравнению с контролем и в 3,0 раза относительно варианта с фосфорно-калийными удобрени-
ями. Дальнейшее увеличение доз калийных удобрений до К120 вело к достоверному снижению урожайности. Применение возрастающих доз калия (от К90 до К180) по фону азотно-фосфорных удобрений N90P120 вызывало достоверный рост урожайности по сравнению с таковой в контроле и при применении фосфорно-калийных удобрений.
Использование доз калия, возрастающих от К45 до К75, по фону N45P60 приводило к достоверному увеличению урожайности по сравнению с контролем (в 3,6 раза) и фосфорно-калийными удобрениями (в 1,8 раза). При этом не было статистически значимых различий между вариантами N45P60K45 и N45P60K75. Сходную тенденцию отмечали при повышении доз калия от Кбо до К90 по фону N60P60.
Увеличение количества внесенного калия от К60 до К90 по фону азотных удобрений N60 обусловило достоверное повышение урожайности по сравнению с контролем и показателем в случае только калийных удобрений. Однако использование N60K90 не способствовало достоверному повышению урожайности по сравнению с N6oK¿o. Аналогичные наблюдения были сделаны при увеличении доз калия от К90 до К120 по фону N90; от К45 до К75 по фону N45 и от К60 до К90 по фону N90.
При радиоактивном загрязнении территории важнейшим показателем качества получаемых кормов служит их удельная активность. Ветери-нарно-санитарные требования определяют необходимость мероприятий для получения зеленой массы трав с максимальным допустимым загрязнением кормов 137Cs 100 Бк/кг (32).
1. Продуктивность ценоза многолетних мятликовых трав и миграция 137Cs в пищевой цепи на естественных кормовых угодьях в разные периоды в зависимости от доз минеральных удобрений (Новозыбковский р-н, Брянская обл.)
Вариант_| урОжайнОсТь, т/га I_уАкорма_I УАмолока I_УАмяса_|_ДВО
Среднее за 2000-2008 годы Первый укос
Контроль 5,8 942 471 1884 1999
P90Kó0 10,3 92 46 184 195
Р120К90 11,1 31 16 62 66
N60P90K60 30,9 326 163 652 692
N60P90K90 24,6 87 44 174 185
N60P90K120 23,5 50 25 100 106
N90P120K90 33,7 103 52 206 219
N90P120K135 29,1 37 19 74 78
N90P120K180 30,0 17 9 34 36
НСР05 3,9 65 - - -
Второй укос
Контроль 2,8 960 480 1920 2037
К«0 8,3 108 54 216 229
K90 9,3 34 17 68 72
N60K60 16,0 390 195 780 827
N60K90 16,7 106 53 212 225
N60K120 17,5 58 29 116 123
N90K90 18,7 125 63 250 265
N90K135 17,0 41 21 82 87
N90K180 16,8 19 10 38 40
НСР05 2,4 66 - - -
Среднее за 2009-2014 годы
Первый укос
Контроль 6,5 887 444 1774 1882
Р60К45 13,3 126 63 252 267
Р60К«0 14,3 84 42 168 178
N45P60K45 23,6 273 137 546 579
N45P60K60 24,9 146 73 292 310
N45P60K75 27,9 96 48 192 204
N60P60K60 28,1 121 61 242 257
N60P60K75 30,0 82 41 164 174
N60P60K90 31,7 58 29 116 123
НСР05 6,2 108 - - -
546
Продолжение таблицы 1
Второй укос
Контроль 2,5 807 404 1614 1712
К45 5,6 106 53 212 225
К«0 6,5 89 45 178 189
N45^,5 11,2 271 136 542 575
N45^0 11,8 164 82 328 348
N45X75 12,8 103 52 206 219
N60X^0 14,3 126 63 252 267
N60X75 15,0 83 42 166 176
15,7 57 29 114 121
НСР05 4,7 136 - - -
Примечание. УАкорма — удельная активность корма, Бк/кг; УАмолока — удельная активность молока,
Бк/кг; УАмяса — удельная активность мяса, Бк/кг; ДВО — доза внутреннего облучения, мЗв. Прочерки означают, что наименьшую существенную разницу не рассчитывали.
В отсутствие удобрений удельная активность зеленой массы травосмеси в зависимости от периода проведения эксперимента превышала допустимый порог для первого укоса в 8,9-9,4 раза, второго — в 8,19,6 раза (табл. 1). Внесение фосфорно-калийных удобрений под первый укос в дозах от Р90К60 до Р120К90 достоверно снижало этот показатель. При возрастающем внесении удобрений в дозах от Р60К45 до Р60К60 (данные за 2009-2014 годы) мы выявили достоверное снижение удельной активности корма. Однако только доза Р60К60 позволяла получать корм, отвечающий требованиям норматива. Внесение возрастающих доз калийных удобрений под второй укос — от К60 до К90 и от К45 до К60 — также достоверно снижало превышение допустимых значений, а при дозах К90 в 2000-2008 годах и К60 в 2009-2014 годах был получен корм, отвечающий нормативным требованиям.
Применение азотных удобрений в сочетании с фосфорно-калий-ными или калийными увеличивало удельную активность зеленой массы трав. Внесение возрастающих доз калийных удобрений позволяло снизить превышение допустимого порога для этого показателя. Так, использование К90 по фону ^0Р90; К135 по фону К75 по фону ^5Р60 и ^0Р60;
К120 по фону N60; К135 по фону N90; К75 по фону N60 гарантировало получение зеленого корма, отвечающего ветеринарно-санитарным требованиям.
Анализируя переход 137Cs из зеленой массы в продукцию животноводства, мы выявили, что для получения мяса, соответствующего требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 (160 Бк/кг) (33), необходимо применять калийные удобрения в дозе не менее К90, фосфорно-калийные — не менее Р120К90, азотно-калийные — не менее N60^0, полное минеральное удобрение — в дозах не менее ^0Р90К^0, ^0РшКх35 и ^0Р60К90. Таким образом, для получения молока соответствующего ветеринарно-са-нитарного качества (до 100 Бк/кг) мы рекомендуем использовать на пастбищах минеральные удобрения в исследованных нами дозах, за исключением ^Р90^0, ^Р90^5, N60^0 и N45^5.
Согласно нормам радиационной безопасности (НРБ-99/2009), суммарная доза внешнего и внутреннего (за счет поступления радионуклидов в организм) облучения населения не должна превышать 1000 мкЗв/год (34). В ситуациях, когда облучение превышает допустимые пределы, очень важно дать оценку структуры дозовой нагрузки, то есть определить вклад в общую нагрузку отдельных составляющих. В настоящей работе мы оценивали вклад от молока и мяса при пастбищном выращивании скота в дозу внутреннего облучения. Также изучали влияние минеральных удобрений на ограничение поступления по цепи почва—корм—продукция жи-
вотноводства—человек. Показано, что доза внутреннего облучения от молока и мяса не превышала 1 мЗв/год только при использовании на корм
2. Корреляционная зависимость между урожайностью многолетних мятликовых трав и удельной активностью корма при обработке естественных кормовых угодий минеральными удобрениями (Новозыбковский р-н, Брянская обл., 2000-2014 годы)
№К удобрений Коэффициент корреляции, г Коэффициент детерминации, d¥x п
первый укос | второй укос первый укос второй укос
Контроль (без удобрения) 0,17 0,29 0,03 0,08 15
1:1 -0,17 -0,18 0,03 0,03 30
1:1,5 -0,34 0,03 0,12 0,001 24
Примечание. п — число независимых парных наблюдений.
2000-2008 годы (п = 24)
А 600-, у = -4,6х + 568,19
у = -5,5481х + 684,15 Я2 = 0,7984
20 40
60
80
100 120 140
у = -1,1704х + 219,59 Я2 = 0,7987
150 200
2009-2014 годы (п = 18)
50
у = -5,9167х + 526,39 Я2 = 0,6906
10
20 30 40 50 60 70 80
400 и 350 300250 200 150 100 50 0
100
Ж
150
200
у = -5,5889х + 514,72 Я2 = 0,6146
10 20
30
у = -2,1222х + 246,11 Я2 = 0,5104
180 п 160' 140' 120100' 806040200-
40
3
50 60 70 80
у = -2,3056х + 261,! Я2 = 0,5416
20 40 60 80 100 " 20 40 60
Доза калийных удобрений (по действующему веществу), кг
80
100
Удельная активность 137Cs в зеленой массе смеси многолетних мятликовых трав в зависимости от возрастающих доз калийных удобрений при первом (слева) и втором (справа) укосе на разных фонах: А - ^Рда, Б - N^120, В - ^Рб0, Г - ^Рб0, Д - N50, Е - N90, Ж - N45, З - N60 (п - число независимых парных наблюдений; Новозыбковский р-н, Брянская обл.).
скоту зеленой массы многолетних трав, выращенной при обработке минеральными удобрениями (см. табл. 1).
В условиях юго-запада Брянской области урожайность сеяной мят-ликовой травосмеси без применения минеральных удобрений остается низкой и сопоставима с урожайностью естественного травостоя без мероприятий по его улучшению (35-37). Только использование удобрений, в большей степени азотных, приводит к достоверному увеличению урожайности в несколько раз. Однако внесение азота ведет не только к росту урожайности, но и к повышению удельной активности зеленой массы трав. Стоит отметить, что урожайность — это интегральный показатель, характеризующий обеспечение растений всем необходимым для роста и развития. Мы выявили, что без применения удобрений связь между урожайностью и удельной активностью зеленой массы трав — слабая положительная; внесение удобрений при соотношении N:K, равном 1:1, делает связь слабой, но отрицательной. Дальнейшее увеличение доли калия в соотношении усиливало связь (табл. 2). Между внесением калийных удобрений и удельной активностью зеленой массы трав была установлена высокая корреляционная зависимость (рис.).
Итак, применение минеральных удобрений оказалось основным способом повышения продуктивности многолетних мятликовых трав на радиоактивно загрязненных пойменных кормовых угодьях в условиях Брянской области. Данные о снижении удельной активности 137Cs в зеленом корме, полученные нами в долгосрочных комплексных исследованиях, подтвердили, что для подобных целей наиболее эффективны калийные удобрения. Они ограничивали переход 137Cs из почвы в растения и далее по пищевой цепи, что приводило к уменьшению удельной активности 137Cs в продукции животноводства и, как следствие, внутренней дозы облучения человека. При этом использование одного калийного удобрения не позволяло получать стабильно высокие урожаи зеленой массы трав, в то время как совместное применение NPK при правильном соотношении элементов минерального питания (N:K — 1:1,5) способствовало формированию высокой урожайности и предотвращало превышение санитарных норм радиационной безопасности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Alexakhin R., Geras'kin S. 25 years after the accident at the Chernobyl nuclear power plant: radioecologycal lessons. Radioprotection, 2011, 46: 595-600 (doi: 10.1051/radiopro/20116516s).
2. Fesenko S., Jacob P., Ulanovsky A., Chupov A., Bogdevich I., Sanzha-rova N., Kashparov V., Panov A., Zhuchenka Yu. Justification strategies in the long term after the Chernobyl accident. J. Environ. Radioactiv., 2013, 119: 39-47 (doi: 10.1016/j.jenvrad.2010.08.012).
3. Зубец М.В., Пристер Б.С., Алексахин Р.М., Богдевич И.М., Кашпа-р о в В.А. Актуальные проблемы и задачи научного сопровождения производства сельскохозяйственной продукции в зоне радиоактивного загрязнения Чернобыльской АЭС. Агроеколопчний журнал, 2011, 1: 5-20.
4. Харкевич Л.П., Белоус И.Н., Ани шин а Ю.А. Реабилитации радиоактивно загрязненных сенокосов и пастбищ. Брянск, 2011.
5. 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: 25-27.
6. Белоус И.Н., Харкевич Л.П., Шаповалов В.Ф. Влияние удобрений и обработки почвы на миграцию 137Cs в почве кормовых угодий. Земледелие, 2012, 8: 8-10.
7. Bradshaw C., Kapustka L., Barnthouse L., Brown J., Ciffroy P., Forbes V., Geras'kin S., Kautsky U., Br é chignac F. Using an ecosystem approach to complement protection schemes based on organism-level endpoints. J. Environ. Radioactiv., 2014, 136: 98-104 (doi: 10.1016/j.jenvrad.2014.05.017).
8.
9.
10.
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Al - M as ri M.S., Al-Hamwi A., Amin Y., S afieh M.B., Zarkawi M., Souko-uti A., Dayyoub R., Voigt G., Fesenko S. Radionuclide transfer from feed to camel milk. J. Environ. Radioactiv., 2014, 132: 8-14.
Jacob P., Ulanovsky A., Fesenko S., Bogdevitch I., Kashparov V., La-zarev N., Zhurba M., Sanzharova N., Isamov N., Panov A., Grebenshi-kova N., Zhuchenko Y. Rural areas affected by Chernobyl accident: Radiation exposure and remediation strategies. The Science of the Total Environment, 2009, 408(1): 14-25 (doi: 10.1016/j.scitotenv.2009.09.006).
Алексахин Р.М., Лун ё в М.И. Техногенное загрязнение сельскохозяйственных угодий (исследования, контроль и реабилитация территорий). Плодородие, 2011, 3: 32-35. Панов А.В., Алексахин Р.М., Музалевская А.А. Изменение эффективности защитных мероприятий по снижению накопления Cs сельскохозяйственными растениями в различные периоды после аварии на Чернобыльской АЭС. Радиационная биология. Радиоэкология, 2011, 51(1): 134-153.
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): 18-22.
Санжарова Н.И. Изменение радиационной обстановки в сельском хозяйстве после аварии на Чернобыльской АЭС. Агрохимический вестник, 2010, 2: 6-9. Vidal M., Camps M., Rigol A., Rauret G., G r eb e ns h ik o v a N., Firsa-kova S., Podolyak A.G., Sanzharova N., Fesenko S., Ivanov Y., Levch-uk S., S auras T. Effectiveness of agricultural practice in decreasing radionuclide transfer to plants in natural meadows. Radiat. Prot. Dosim., 2000, 92(1-3): 65.
При стер Б.С., Козьмин Г.В., Ткаченко В.В. Основные закономерности поведения радиоактивных частиц в пищевой цепочке крупного рогатого скота. Вюник аграрно! науки, 2011, 8: 49-52.
Богдевич И.М., Подоляк А.Г., Арастович Т.В., Жданович В.П. Зависимость накопления 137Cs и 90Sr в травяных кормах от степени окультуренности дерново-подзолистых почв. Радиационная биология. Радиоэкология, 2005, 45(2): 241-247. Подоляк Л.Г., Тимофеев С.Ф., Гребенщикова Н.В., Арастович Т.В., Жданович В. Прогнозирование накопления 137Cs и 90Sr в травостоях основных типов лугов Белорусского Полесья по агрохимическим свойствам почв. Радиационная биология. Радиоэкология, 2005, 45(1): 100-111.
M u z a l e v s k a y a A.A., P a n o v A.V. Application of mathematical models to assess the role of natural processes, countermeasures and radioactive decay in reducing 137Cs accumulation by agricultural Mops. European Researcher, 2011, 5-1(7): 556-558.
Prosyannikov E.V., O s i p o v V.B., C h e k i n G.V. Behavior of 137Cs in soils of transitional bogs. Rus. J. Ecol., 2006, 37(6): 408-413.
Prosyannikov E.V., Silaev A.L., Koshelev I.A. Specific ecological features of 137Cs behavior in river floodplains. Rus. J. Ecol., 2000, 31(2): 132-135.
Подоляк А.Г., Арастович Т.В., Жданович В.П. Радиологическая оценка агрохимических приемов улучшения лугов, загрязненных 137Cs и 90Sr в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Весщ Нацыянальнай акадэми навук Беларусь Серыя аграрных навук, 2005, 2: 64-70.
Belous N.M., Shapovalov V.F., B e l o u s I.N., S m o l s k y E.V. Radio-ecological substantiation of applying mineral fertilizers in the field fodder production on radioactively contaminated territories. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences, 2015, 6: 1378-1385.
Коренев В.Б., Воробьева Л.А., Белоус И.Н. Урожайность кормовых и зерновых культур, и накопление ^^s в зависимости от внесения возрастающих доз калийных удобрений. Вестник Брянской ГСХА, 2013, 5: 3-6.
Подоляк А.Г., Богдевич И.М., Ивашкова И.И. Прогноз величины накопления 137Cs и 90Sr в травостоях основных типов лугов Белорусского Полесья по агрохимическим свойствам почв. Весщ Нацыянальнай акадэми навук Беларусь Серыя аграрных навук, 2007, 3: 54-62.
Beresford N.A., Beaugelin-Seiller K., Burgos J., Cujic M., Fesenko S., Kryshev A., Pachal N., Real A., Su B.S., Tagami K., Vives i Batlle J., Vives - Lynch S., Wells C., Wood M.D. Radionuclide biological half-life values for terrestrial and aquatic wildlife. J. Environ. Radioactiv., 2015, 150: 270-276 (doi: 10.1016/j.jenvrad.2015.08.018).
Semioshina N., Voigt G., Fesenko S., Savinkov A., Mukusheva M. A pilot study on the transfer of 137Cs and 90Sr to horse milk and meat. J. Environ. Radioactiv., 2006, 85: 84-93 (doi: 10.1016/j.jenvrad.2005.06.001).
Подоляк А.Г., Богдевич И.М., Агеец В.Ю., Тимофеев С.Ф. Радиологическая оценка защитных мероприятий, применяемых в агропромышленном комплексе
Республики Беларусь в 2000-2005 годах (к 20-й годовщине аварии на Чернобыльской АЭС). Радиационная биология. Радиоэкология, 2007, 47(3): 356-370.
28. Fesenko S., Isamov N., Howard B.J., Beresford N.A., Barnett C.L., San-zharova N., Voigt G. Review of Russian language studies on radionuclide behavior in agricultural animals: part 3. Transfer to muscle. J. Environ. Radioactiv., 2009, 100: 215-231 (doi: 10.1016/j.jenvrad.2008.12.003).
29. Fesenko S., Isamov N., Barnett C.L., Beresford N.A., Howard B.J., San-zharova N., Fesenko E. Review of Russian language studies on radionuclide behavior in agricultural animals: biological half-lives. J. Environ. Radioactiv., 2015, 142: 136151 (doi: 10.1016/j.jenvrad.2015.01.015).
30. Garnier-Laplace J., Geras'kin S., Della-Vedova C., Beaugelin-Seiller K., Hint on T.G., Real A., Oudalova A. Are radiosensitivity data derived from natural field conditions consistent with data from controlled exposures? A case study of Chernobyl wildlife chronically exposed to low dose rates. J. Environ. Radioactiv., 2013, 121: 1221 (doi: 10.1016/j.jenvrad.2012.01.013).
31. Фокин А.Д., Лурье А.А., Трошин С.П. Сельскохозяйственная радиология. СПб, 2011.
32. Ветеринарно-санитарные требования к радиационной безопасности кормов, кормовых добавок, сырья кормового. Допустимые уровни содержания радионуклидов 90Sr и 137Cs. Ветеринарные правила и нормы. ВП 13.5.13/06-01. Ветеринарная патология, 2002, 4: 44-45.
33. Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов: Санитарно-эпидемиологические правила и нормы СанПиН 2.3.2.1078-01. М., 2002.
34. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). СанПиН 2.6.1.2523-09. Российская газета. Специальный выпуск, 2009, 171/1 (приложение).
35. Харкевич Л.П., Шаповалов В.Ф., Белоус И.Н., Анишина Ю.А. Влияние средств химизации и способов обработки почвы на продуктивность и качество зеленой массы многолетних трав в условиях радиоактивного загрязнения. Проблемы агрохимии и экологии, 2011, 2: 29-33.
36. Белоус И.Н., Прищеп Д.Н., Анишина Ю.А., Смольский Е.В. Оценка коренного улучшения лугов, загрязненных 137Cs. Аграрная наука, 2011, 12: 11-13.
37. Белоус И.Н., Кротов а Е.А., Смольский Е.В. Эффективность агрохимических приемов при поверхностном улучшении естественных кормовых угодий, загрязненных 137Cs. Агрохимия, 2012, 8: 18-24.
ФГБОУ ВО Брянский государственный Поступила в редакцию
аграрный университет, 18 февраля 2016 года
243365 Россия, Брянская обл., Выгоничский р-н, пос. Кокино, ул. Советская, 2а, e-mail: [email protected]
Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2016, V. 51, № 4, pp. 543-552
POTASSIUM FERTILIZERS TO REDUCE 137Cs ACCUMULATION AND INCREASE FODDER CROP HARVESTING ON THE RADIONUCLIDE-POLLUTED FLOODPLAIN PASTURES
N.M. Belous, E.V. Smol'skii, S.F. Chesalin, V.F. Shapovalov
Bryansk State Agrarian University, 2a, ul. Sovetskaya, Kokino, Vygonichskii Region, Bryansk Province, 243365 Russia, e-mail [email protected]
Received February 18, 2016 doi: 10.15389/agrobiology.2016.4.543eng
Abstract
Protective measures on the radionuclide-polluted rural territories after the Chernobyl accident are known to reduce agricultural production which is not corresponding to standards for radiation safety and a common radiation dose. On natural floodplain pastures in the southwest of the Bryansk region, we studied fodder crop yield and specific radioactivity as influenced by mineral fertilizers with regard to their total doses and potassium to nitrogen portion. The soil of the pastures was alluvial sod-gley sandy with 3.08-3.33 % humus, 620-840 mg/kg P2O5, 133-180 mg/kg K2O, and pHkci 5.2-5.6. After the Chernobyl disaster, the post-accidental 137Cs pollution of the soils was 1221-1554 kBq/m2 in 2000-2008 and 559-867 kBq/m2 in 2009-2014. A mix of Bromus i^mis (8 kg/hectare), Festuca pratensis (8 kg/hectare), Phleum pratense (5 kg/hectare), Phalaris arundinacea (5 kg/hectare), Alopecurus pratensis (5 kg/hectare) was used for sowing in 2000-2008, and in 2009-2014 Festuca pratensis (6 kg/hectare), Alopecurus pratensis (5 kg/hectare) and Phalaris arun-dinacea (7 kg/hectare) mix was examined. Ammonium nitrate, simple granular superphosphate and potassium chloride were as fertilizers. According to the protocol, 1/2 doses of N and K along with
full P dose were pre-applied to soil at the first mowing, and ^ doses of N and K were applied after mowing. Minimum aboveground green biomass possessing the greatest specific radioactivity was observed when no mineral fertilizers used. In 2000 to 2008 the highest crop yield of 30.9 t/hectare was harvested when N60P90K60 applied. An increase in N, P, K and their fractions did not lead to a significant rise in green mass production. However, at N60P90K60 dose and nitrogen to potassium ratio as 1:1 the nitrogen increased a specific radioactivity of forage which did not correspond to radiation safety standard. Therefore in the areas polluted at 1221-1554 kBq/m2 we recommend applying NPK fertilizers with N to K ratio of 1:1.5 to grow green biomass which possesses the specific radioactivity not exceeding the admissible level. In 2009 to 2014 N45P60K75 were optimal for high productivity and admissible quality of the fodder crops. With no fertilizer used the correlation between yield and specific radioactivity level was weak and positive, whereas application of fertilizers at N:K portion as 1:1, changed the correlation to weak, but negative. Further increase in K fraction strengthened the correlation. Our findings of decrease in 137Cs specific radioactivity level in green fodder confirm that the K fertilizers are mainly effective for a rehabilitation of soil radioactive pollution on pastures. 137Cs migration from forages to animal husbandry production was also calculated. So, it is shown that the K fertilizers are the main factor limiting 137Cs transition from soil to plants and thus lowering 137Cs specific radioactivity in animal husbandry products and a corresponding internal exposure dose in human.
Keywords: potassium fertilizers, fodder grounds, 137Cs, green biomass, milk, meat, internal radiation dose.
Новости Биомедицинского кластера «Сколково»
Конкурс «АГРОГЕНЕТИКА 2016: ЛУЧШИЕ ПРОЕКТЫ В ОБЛАСТИ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР, ЖИВОТНОВОДСТВА И АКВАКУЛЬТУРЫ»
Организаторы: Некоммерческая организация Фонд развития Центра разработки и коммерциализации новых технологий, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский физико-технический институт (государственный университет)»
Номинации:
■ селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: генетические ресурсы и современные методы создания новых сортов и гибридов, технологии семеноводства;
■ селекция в животноводстве, аквакультуре и агропромышленной микробиологии и разработка новых ветеринарных препаратов и средств диагностики;
■ биоинформационные технологии в генетике, селекции и диагностике;
■ переработка продукции, сырья и отходов растениеводства и животноводства и технологии производства функциональных продуктов питания;
■ инженерные решения для сельского хозяйства: методы подготовки и технологии улучшения почв, оборудование для животноводческих комплексов
■ растениеводство закрытого грунта: технологии, биологические препараты защиты растений в защищенном грунте, оборудование
Жюри:
Николай Равин — председатель (Институт биоинженерии ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН); Михаил Харченко (Фонд «ВЭБ-Инновации»); Олег Радин (Ассоциация российских производителей крахмалопаточной продукции); Татьяна Татаринова (Associate Professor University of Southern California); Александр Кричевский (ООО «ПО Сиббиофарм»); Любовь Коломбет (ФБУН ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребна-дзора); Анастасия Камионская (ФИЦ Биотехнологии РАН); Сергей Леонов (Центр живых систем, МФТИ; Биофармкластер «Северный»); Михаил Приданников (Центр паразитологии ФГБУН Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН); Алексей Забе-режный (ФГБНУ Всероссийский НИИ экспериментальной ветеринарии им. Я.Р. Коваленко); Вячеслав Косоруков (ФГБУ Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина Минздрава РФ); Анатолий Морозов (ООО «ПРОМФЕРМЕНТ»); Сергей Чирков (Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова)
Финал — 5 октября 2016 года в рамках конференции «Золотая Осень 2016» (организатор конференции — Министерство сельского хозяйства Российской Федерации) Прием заявок продлен до 8 сентября 2016 года
Контакты и информация: http://sk.ru/foundation/events/may2016/agrogen2016/, [email protected]
Sk
Сколково
