CC BY
8СУПРОДИТ - НОВЫЙ СОРБЕНТ-УДОБРЕНИЕ ДЛЯ ТЕХНОГЕННО
ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
К.В. Петров, А.Н. Ратников, д.с.-х.н., Д.Г. Свириденко, к.б.н., Т.Л. Жигарева, к.с.-х.н.,
Г.И. Попова, к.б.н., ВНИИСХРАЭ
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 07-04-97614
Разработано новое комплексное удобрение Супродит. В вегетационных и полевых опытах установлено, что содержание ТМ и 133Cs в урожае растений при внесении Супроди-та снижается в 1,2-6,0 раза. Получен патент на изобретение.
Ключевые слова: загрязнение почв, тяжелые металлы, радионуклиды, супродит, плотность загрязнения, продуктивность, бобовые травы.
Загрязнение почв тяжелыши металлами и радионуклидами техногенного происхождения приводит к увеличению их содержания в растениеводческой продукции, а также, часто является причиной значительного снижения продуктивности сельскохозяйственных угодий [1-3]. Разработка средств по реабилитации техногенно загрязненных сельскохозяйствен-нык угодий проведена во ВНИИСХРАЭ в 2005-2008 гг. На основе трепела Зикеевского месторождения Калужской области, разработано и произведено новое комплексное органо-минеральное удобрение - Супродит. Супродит представляет собой смесь комплексного сорбента (химически модифицированный трепел) и органической фракции, обогащенной азотом в легкоусваиваемой растениями форме, содержащей биологически активное вещество (гумат калия). Получен патент на изобретение №2336257.
Минералогический состав комплексного сорбента: содержание цеолита К9.72(А17з2В128.08О72)(Н2О)25.5 - 50%; структуры слюды КА12[А1813О10](ОН)2 - 4 %; монтмориллонита А12[814О10](ОН)2ХпН2О - 15 %; кварц 8Ю2 - 4 %; рентге-ноаморфная фаза (силикагель) 27%.
Элементный состав комплексного удобрения (на сухую массу): N (азот общий) - 14,0 %; Р2О5- 15,7%; К2О- 11,2%; БЮг - 12,5%; А12О3 - 1,6%; СаО - 1,9%; МвО - 0,3%; Ге2О3 -1,0%; МпО2 - 0,1%, органическое вещество - 41,7%. Мольное отношение 8Ю2/А12О3 = 12,90. Супродит обладает выраженными сорбционными свойствами.
Методика. Испытания Супродита проводили в серии вегетационных и полевых опытов. Вегетационные опыты закладывали по общепринятой методике в сосудах, вмещающих 5 кг почвы1. Питательные элементы вносили из расчета 0,75 г N 0,75 Р2О5 и 0,75 К2О на сосуд. Влажность почвы в сосудах в течение вегетации растений поддерживали на уровне 60% от полной капиллярной влагоемкости. ТМ (С^ 2п, Си) вносили в почву в виде сульфатов солей в концентрациях согласно схеме опытов. Использовали сорт ячменя Нур и дерново-подзолистую среднесуглинистую почву.
Влияние Супродита на переход Cd в травостой сеяных бобовых трав изучали в полевом опыте на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве при искусственном внесении ТМ. Оценка эффективности Супродита по снижению перехода 137Сэ в луговые растения проводилась при коренном улучшении природного сенокоса на дерново-подзолистой супесчаной почве.
Агрохимические показатели почв и анализ растений (содержание макроэлементов) определяли по общепринятым методикам [4]. Валовое содержание ТМ в почве и концентрацию их в растениях определяли по методике ЦИНАО [5]. Содержание 137Сэ в почве и растительном материале в растворах измеряли методом полупроводниковой гамма - спектрометрии с использованием детектора из сверхчистого германия (НРОе, ОКТЕС) и анализатора спектра Щ 1200 (ШТЕКТЕСНМ^иЕ), Франция.
Результаты и их обсуждение. При загрязнении почвы1 Cd, 2п, Си в концентрации 3 ПДК (табл. 1) на фоне минеральных удобрений урожайность ячменя снижалась на 16-68%. Про-
дуктивность многолетних трав, возделываемых без внесения минеральных удобрений на загрязненной Cd почве, до 25% ниже, чем в контроле (табл. 2). Применение Супродита инги-бирует фитотоксичность ТМ, и урожай зерна ячменя снижается на 10-33% по сравнению с незагрязненной почвой. Внесение Супродита в почву приводит к увеличению емкости катионного обмена почвы на 8-12%, запасов подвижных форм фосфора и калия, снижению кислотности почвы. Это усиливает фиксацию избыточного количества ТМ почвой. Накопление Cd в зерне ячменя при внесении Супродита снижается в 2,5 раза по сравнению с использованием минеральных удобрений. Положительный эффект Супродита по ограничению поступления 2п и Си в зерно ячменя из дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы составляет 1,5-1,6 раза.
Содержание Cd в клеверном сене при внесении Супродита снижалось в 6,4 раза. Внесение повышенной дозы калийных удобрений (К180) на фоне ^0К90 снижало накопления Cd в урожае трав в 5,5 раза. Положительный эффект минеральных удобрений, внесенных в дозе ^0Р90К90, по снижению содержания Cd в сене составляет 2,3 раза (табл. 2).
Применение Супродита в технологиях возделышания многолетних трав позволяет уменьшить вышос Cd с урожаем с единицы загрязненной площади в 1,2 раза. Положительный эффект по снижению вышоса Cd с урожаем сена получен при внесении минеральных удобрений в дозе ^0Р90К180 и составляет 1,4 раза. Следует отметить, что вышос Cd с урожаем сена при внесении минеральных удобрений в дозе N9oP9oK9o возрастает в 1,6 раза по сравнению с вариантом без удобрений. При высоких уровнях загрязнения дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы Cd использование Супродита и повышенной дозы калийных удобрений не гарантирует получение сена, соответствующего МДУ (Cd - 0,3 мг/кг грубыгх кормов).
1. Продуктивность ячменя и накопление Cd, ^ и Си в урожае на
дерново-подзолистой среднесуглинистой почве
(вегетационный опыт)
Вариант Урожай Содержание ТМ в зерне, мг/кг
зерна, еа 7п Си
г/сосуд, ±0,1-0,4 (±0,003-0,05) (±0,7-18,0) (±0,39-0,91)
№К-фон(Ф)1 10,2 0,04 45,1 9,4
Ф1 + С<16 8,6 1,33 43,0 9,0
Ф1 + 7п600 5,1 0,03 258,7 9,3
Ф1 + Си390 3,3 0,05 48,4 19,1
Супродит-Ф 2 11,2 0,06 37,8 9,2
Ф 2 + С<16 9,8 0,53 41,5 8,9
Ф 2 + 7П600 7,5 0,06 172,2 9,4
Ф 2 + Си390 10,1 0,04 45,3 12,3
2. Урожайность трав и накопление Cd в сене на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве по вариантам полевого опыта
Вариант Урожай сена, ц/га Содержание Cd в сене, мг/кг Вынос Cd с урожаем, мг/м2
Контроль, б/у 15,6 0,008±0,001 -
^0Р90К90 46,3 0,009±0,002 -
^0Р90К180 56,3 0,009±0,003 -
Супродит (0,818 т/га) 68,5 0,007±0,003 -
Б/у + Cd6 11,8 4,339±0,521 0,512
N9(^90^0 + Cd6 43,7 1,855±0,289 0,813
^0Р90К180 + Cd6 47,9 0,783±0,118 0,374
Супродит (0,818 т/га) + Cd6 61,2 0,677±0,130 0,416
НСР05 8,8
Средневзвешенная плотность загрязнения почвы природного сенокоса 137Сэ - 500±89 кБк/м2. Технологические способы обработки почвы при коренной агромелиорации суходольного луга обеспечивают прибавку урожая сена 13-14,5 ц/га (табл. 3). Применение Супродита в вариантах с дискованием дернины и почвы повышает продуктивность травостоя в 4 раза, а по вспашке - в 4,4 раза. Эффективность минеральных удобрений в увеличении урожайности сена по видам обработки практически одинакова.
3. Влияние Супродита (Суп.) в дозе 0,57 т/га и минеральных удобрений на продуктивность и переход 137Сs в многолетние травы. Кп (Бк/кг)/(кБк/м2), вынос Сs (V) с урожаем, Бк/м
Способ обработки Урожай Кп 137Св, Вы- Кратность
почвы, сена, ц/га п х 10-2 нос137Св снижения, раз удобрения |__| пх 10-2 по Кп | по У^
Получение сена, соответствующего по содержанию 137Сэ допустимым уровням (ВП 13,5 13/06-01), на природном сенокосе на дерново-подзолистой супесчаной почве без коренной агромелиорации не гарантируется. Содержание 137Сэ в сене после коренного улучшения суходольного луга без применения минеральных удобрений снижается по дискованию в 1,8 раза, а при вспашке - в 2,2 раза. Применение Супродита, обладающего высокой емкостью поглощения (126±7 мг-экв /100
г), повышало сорбционные свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы и приводило к ограничению перехода 137Cs в вегетативную массу трав по дискованию в 3,7 раза, а по вспашке - в 4,0 раза. Коэффициент перехода 137Cs из этой почвы в травостой при внесении минеральных удобрений снижался в 1,7-2,5 раза. Наибольший положительный эффект полного минерального удобрения по снижению содержания 137Cs в сене достигался по вспашке. Повышение урожайности трав приводило к увеличению выноса 137Cs с сеном с единицы площади. Внесение Супродита увеличивало вынос 137Cs с урожаем сена в 1,1 раза как по вспашке, так и по дискованию. Вынос 137Cs с урожаем при внесении минеральных удобрений возрастало в 1,3 раза по дисковой обработке. По вспашке отмечена лишь тенденция к снижению выноса 137Cs.
Таким образом, в результате реализации данной разработки сельскохозяйственное производство получает комплексное удобрение пролонгированного действия - Супродит, содержащее необходимые питательные элементы для обеспечения достаточно высокой урожайности сельскохозяйственных культур на неплодородных почвах, способное сорбировать и ограничивать поступление в растения радионуклидов и тяжелых металлов техногенного происхождения.
Литература
1. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск. 1991. 150 с. 2. Агроэкология. Под ред. В.А. Черникова и А.И. Чекереса. М.: Колос. 2000. 536 с. 3. Алексахин Р.М. Научные основы ведения сельскохозяйственного производства на техногенно загрязненных территориях, обеспечивающего получение продукции, соответствующей нормативам. Обнинск. 2004. 110 с. 4. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. М.: Изд-во МГУ. 2001. 688 с. 5. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО. 1992. 45 с.
ВНИИСХРАЭ, 249032, Калужская обл., г. Обнинск, Киевское шоссе, 109 км, e-mail:alexakhin@riar.obninsk.org, ratnikov@riar.obninsk.org SUPRODIT - A NEW SORBENT-FERTILIZER FOR TECHNOGENICALLY CONTAMINATED AREAS
Дискование(Д), б/у 16,2 29,2±3,8 4,73 1,0 1,0
Д+ N90P90K90 43,7 22,3±2,7 9,74 1,3 0,48
Д+Суп. 63,5 13,4±1,8 8,50 2,2 0,56
Д+Суп. + К25 73,9 9,7±1,0 7,17 3,0 0,66
Вспашка(В), б/у 24,5 22,5±3,4 5,51 1,0 1,0
В+Суп. 89,9 6,7±0,9 6,02 3,3 0,9
В+Суп.+К25 97,2 5,6±0,8 5,44 4,0 1,01
НСР05 10,3
K. V. Petrov, A.N. Ratnikov, D.G. Sviridenko, T.L. Jigareva, G.I. Popova Research Institute of Agricultural Radiology and Agroecology, Russian Academy of Sciences, Kievskoe shosse 109 km, Obninsk, Kaluzhskaya oblast, 249032 Russia, E-mail: ratnikov@riar.obninsk.org Summary. A complex sorbent was developed, and a principally new compound (Suprodit) was prepared on its basis, which combines the properties of both sorbent and complex long-acting fertilizer and contains NPK (RU patent 2336257 of20.08.2008). It was shown in pot and field experiments that Suprodit can be applied to reduce the phytotoxic effects of heavy metals and 137Cs. Suprodit decreased the accumulation of heavy metals and 133Cs in plants by 1.2—6.0 times.
Key words: soil contamination, heavy metals, radionuclides, Suprodit, contamination density, productivity, legume grasses.
