CC BY
18
DOI 10.32417/article_5d908b8596ff29.11846820 УДК 631.81; 631.438; 631.524.84
S S
i-ч
о к о к
и
<и н о Л
1-4
<
Влияние агромелиоративных и агрохимических мероприятий на продуктивность полевых культур, подвижность 90Sr в почве и его поступление в растения
С. П. Арышева1, Д. Г. Свириденко1, А. Н. Ратников1, К. В. Петров1, В. Н. Мазуров2, П. С. Семешкина2 всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии, Обнинск, Россия
2Калужский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Калужская область, Россия E-mail: polina.semeshkina@gmail.com
Аннотация. На основе полевых экспериментов на радиоактивно-загрязненных дерново-подзолистых почвах Ново-зыбковского и Красногорского районов Брянской области дана оценка эффективности мероприятий по снижению поступления 90Sr в продукцию растениеводства. Внесение извести на фоне N80P80K80 приводило к снижению Кн908г овсом в 1,4-2,2, ячменем - в 1,3-2,65 раза. Эффективность действия мартеновского и электроплавильного шлаков равноценна действию извести; накопление 90Sr в зерне на фоне N80P80K80 снижалось в 2,1-2,6 раза. При внесении в почву N80P80K80 и шлаков содержание 90Sr в зерне ячменя в 3,7-4,2 раза ниже, чем на контроле, а Кн9(^г зерном овса при ^ совместном внесении Р240 и шлаков снижался в 3,1 раза. Вынос 90Sr с зерном при этом снижался в 1,9-2,5 раза. Вне® сение Р240 на фоне шлаков привело к снижению подвижных форм 90Sr в почве в 1,3 раза и к повышению необменных g форм в 4,2-4,7 раза. Эффект сохранялся на 2-й год. Количество доступного 90Sr во всех вариантах опыта снижалось S в 1,2 раза, необменного возрастало по сравнению с фоном в 2,9-3,3 раза. Применение калийных удобрений повысило урожай зерна ячменя в 1,2-1,4, озимой ржи - в 1,7-2,6, клубней картофеля - в 1,3-1,5 раза. Внесение N80P80K80 снижало переход 90Sr в растения ржи, картофеля и ячменя - в 1,5-2,2 раза. Вынос 90Sr с зерном ячменя снижался в 1,6-1,8
и
О раза. Применение калийных удобрений приводило к уменьшению выноса 9^г с урожаем клубней в 1,3-2,0 раза, Кн ^ 9^г снизился в 1,8-4,6 раза. Накопление 9^г в зерне и клубнях при внесении N Р К уменьшилось в 1,4-3,0 раза. д Увеличение дозы фосфора до 240 кг/га в составе полного минерального удобрения повышало урожайность ржи в д 1,4-1,6 раза и снижало Кн9(^г зерном в 2 раза. Внесение Р160-240 обеспечило снижение поступления 9^г в урожай ячменя в 2,4-3,0 раза, вынос 9^г с зерном ячменя снижался в 1,8-2,1 раза. Накопление 9^г в урожае ячменя и картофеля ^ при внесении Р240 и К240 в 3,5-5,2 раза меньше, чем на неудобренной почве.
^ Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, 9^г, коэффициент накопления, подвижность радионуклида, сельско-щ хозяйственные культуры, шлаки, минеральные удобрения, агромелиоративные и агрохимические мероприятия.
РЗ
и Для цитирования: Арышева С. П., Свириденко Д. Г., Ратников А. Н., Петров К. В., Мазуров В. Н., Семешкина П. С. Влияние агромелиоративных и агрохимических мероприятий на продуктивность полевых культур, подвижность
н
9^г в почве и его поступление в растения // Аграрный вестник Урала. 2019. № 8 (187). С. 8-15. DOI: 10.32417/агйс1е_5 d908b8596ff29.11846820.
Р=
Дата поступления статьи: 26.04.2019.
о и
щ Постановка проблемы (Introduction) диоактивно загрязненного Гордеевского района Брянской
Й Радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных области достигала 0,45 Ки/км2 (16,65 кБк/м2) [1].
Си
ЕЕ
угодий на территории РФ обусловлено долгоживущи- Система защитных мероприятий в агропромышлен-
ми радионуклидами 137Cs и 9^г, которые поступили в ном комплексе планировалась с ориентацией на плот-
окружающую среду в результате крупных радиацион- ность загрязнения почв l37Cs. Было показано, в частности,
§ ных аварий на химкомбинате «Маяк» (Южный Урал), что при расчете кадастровой стоимости значительной
зЗ Чернобыльской АЭС, АЭС «Фукусима-1» в Японии, а части радиоактивно загрязненных земель сельскохозяй-
►¡и также испытаний ядерного оружия. До аварии на ЧАЭС ственного назначения Новозыбковского, Клинцовского,
8 плотность загрязнения почвенного покрова в Брянской, Гордеевского и Злынковского районов Брянской области
О Тульской, Калужской и Орловской областях составляла: с плотностью загрязнения 137Cs свыше 555 кБк/м2 расхо-
^ 137Cs - 1,11-1,48 кБк/м2, 9^г - 1,48-3,33 кБк/м2. Плотность ды, связанные с использованием земли, превышали до-
^ загрязнения почвы 9^г на начало 1992 г. в отдельных рай- ход. Производство сельскохозяйственной продукции на
и онах Брянской области возросла до 108, в Орловской - до данных участках оказалось нерентабельным [2].
д 28, в Калужской - до 11, в Тульской - до 9 кБк/м2. Были Основной принцип в ликвидации последствий аварии
^ загрязнены и населенные пункты. К примеру, почти че- в Японии на АЭС «Фукусима-1» существенно разнится от
^ рез 18 лет после аварии, на 01.01.2015 г., плотность загряз- подходов к решению аналогичных задач по ликвидации
С нения 908г некоторых населенных пунктов наиболее ра- последствий аварии на ЧАЭС, где основную роль игра-
U
ли изменения отраслей агропромышленного комплекса на землях сельскохозяйственного назначения, интенсивная химизация, использование специальных сорбентов в кормлении животных и размещение отраслей сельского хозяйства на площадях с учетом плотности загрязнения 137Cs, а также временное исключение наиболее загрязненных земель из использования. Главным направлением ликвидации последствий аварии на АЭС «Фуку-сима-1» была деконтаминация (очистка) почвенно-расти-тельного покрова, которая достигалась удалением верхнего, наиболее загрязненного горизонта почвы (4-5) [3].
Радиационный контроль качества продукции по содержанию 9^г не проводился; полагалось, что все мероприятия одновременно будут улучшать радиационную обстановку в регионе и по отношению к 9^г как тугоплавкий изотоп выпал, в основном, в ближней зоне аварии на Чернобыльской АЭС и представлял опасность для ряда районов Беларуси и Украины. Хотя коэффициенты перехода 90 Sr из всех типов почв в растениеводческую продукцию выше, чем 137Cs, поступление из рациона животных в животноводческую продукцию для 9^г ниже, чем для (для молока в 5-10 раз, а для мяса приблизительно в 100 раз) и не превышало допустимый уровень уже в первые годы после аварии [4].
Особенностью отдаленного периода после аварии на чАЭС является постепенное ужесточение санитарно-гигиенических нормативов по содержанию радионуклидов в продукции, получаемой на загрязненной территории. Поэтому получение сверхнормативно загрязненной продукции растениеводства возможно при относительно невысокой плотности загрязнения почвы 9^г. К изучению закономерностей поведения 90 Sr в сельскохозяйственных и луговых экосистемах в зависимости от природных особенностей, времени взаимодействия радионуклида с почвами, на территории РФ приступили значительно позже, чем в Украине и Республике Беларусь.
Была рассмотрена деятельность радиологических подразделений агрохимической службы страны по обследованию сельхозугодий и снижению последствий радиоактивного загрязнения почв 137Cs и 908г в результате аварии на чернобыльской АЭС (чАЭС). Описаны и оценены агрохимические, агротехнические и мелиоративные мероприятия в Брянской, Калужской, Тульской и Орловской областях с 1986 по 1995 гг. Рассмотрена радиационная ситуация в названных областях в настоящее время. Описаны результаты полевых опытов, проведенных на Новозыбковской государствен-
ной сельскохозяйственной опытной станции и на сельскохозяйственных угодьях, подвергшихся интенсивному загрязнению радиоактивными выпадениями [5].
При значительном уменьшении финансовых инвестиций в защитные мероприятия получение экологически безопасной продукции растениеводства будет определяться внедрением эффективных приемов и технологий по ограничению накопления радиоактивных веществ в первом звене (почва - растения) в цепочке миграции радионуклидов, ведущей к их поступлению в организм человека. Применение защитных мероприятий в агропромышленном комплексе, направленных на уменьшение содержания радионуклидов в продукции растениеводства и животноводства, производимой на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению, служит эффективным способом снижения дозы внутреннего облучения населения. Следует подчеркнуть, что ограничение доз внутреннего облучения часто экономически более эффективно, чем уменьшение дозы внешнего облучения (в расчете затрат на предотвращение коллективной дозы).
Целью наших исследований является изучение поступления 90Sr в продукцию растениеводства в зависимости от типа почвы и радиологическое обоснование наиболее перспективных защитных мероприятий, гарантирующих получение продуктов питания, соответствующих Сан-ПиН 2.3.2. 2650-10.
Методология и методы исследований (Methods)
Полевые опыты по оценке влияния агромелиоративных и агрохимических мероприятий на поступление 90Sr в сельскохозяйственные культуры проводились на дерново-подзолистых почвах Новозыбковского и Красногорского районов Брянской области при плотности загрязнения почвенного покрова 90Sr 8,4-80,0 кБк/м2.
В опыте изучали влияние извести - Са(ОН)2 (вносили 5,4 т/га = 1 Нг для снижения кислотности почвенного раствора), мартеновского (МШ) - 7,8 т/га и электроплавильного (ЭШ) - 6 т/га шлаков (таблица 1) на подвижность 90Sr в дерново-подзолистой супесчаной почве и поступление 90Sr в растения овса и ячменя.
Агрохимические показатели почвы до внесения известковых материалов: pHKCl - 4,1; Нг - 4,5 смоль (экв) / 100 г почвы; содержание гумуса 0,98 %; Р205 и К20 - 78 и 51 мг / 1 кг почвы соответственно; обменного Са - 1,7 смоль (экв) / 100 г почвы. Схема опыта: 1) N80P80K80 - контроль;
2) N80P80K80 + Са(ОН)2; 3) N80P80K80 + МШ0 4) NAcK» +
ЭШ; 5) N80P240K80 + МШ; 6) N80P240K80 + ЭШ. Размер опытной делянки -6м2. Повторность опыта трехкратная.
Таблица 1
Химический состав шлаков (%)
> CTQ
I-!
О
г+
п>
0 tr ¡3
1
CTQ h-
п>
СЛ
Шлаки CaO MgO Fe203 MnO FeO A1A P2O5 SiO2
МШ 40,0 8,2 6,8 4,7 14,0 6,2 0,99 14,3
ЭШ 52,1 6,0 1,0 - - - 0,14 17,0
Table 1 Chemical composition of slags (%)
Slags CaO MgO F*P1 MnO FeO Mp3 Pfs SiO2
Open-hearth slag (OHS) 40,0 8,2 6,8 4,7 14,0 6,2 0,99 14,3
Electric smelting slag (ESS) 52,1 6,0 1,0 - - - 0,14 17,0
< <
A
l-s У
er
г>
v <
<
S i i
n> <
<
R
ta
i
о ,
< <
P
n>
-!
О ,
< <
2
ta
N
e
l-s
О ,
<
СЛ
n>
3
n> СГ
i
,
2
О
s
s ^
о к о к
и
<и н О
Л
<
Экспериментальная оценка влияния агрохимических мероприятий при возделывания сельскохозяйственных культур на переход и накопление 9^г в урожае проводилась в многофакторном полевом опыте на дерново-подзолистой песчаной почве. Агрохимические показатели почвы: рНкс1 - 5,9; Нг - 0,64 смоль (экв) / 100 г почвы; содержание гумуса 1,82 %; содержание Р205 и К20 - 280 и 58 мг / 1 кг почвы; содержание обменного Са, Mg - 5,2 и 0,3 смоль(экв) /100 г почвы, соответственно. Опытные культуры - озимая рожь сорта Пуховчанка, ячмень сорта Мо-сковский-2, картофель сорта Невский. Схема опыта включала: 1) контроль (без удобрений); 2) Ш80Р80К80; 3) Ш80Р80К160;
4) П80Р80К240; 5) П80Р160К80; 6) П80Р240К80; 7) П80Р240К240.
закладкой опыта на весь участок была внесена доломитовая мука в дозе 10 т/га. Плотность загрязнения почвы 9^г - 19 ± 4 кБк/м2. Размер опытных делянок - 80 м2. Повторность опыта трехкратная. Сельскохозяйственные культуры убирали в стадии технической спелости.
Агрохимические показатели почв определяли по общепринятым методикам: гранулометрический анализ почвы - по Н. А. Качинскому, гумус - по Тюрину в модификации ЦИНАО; обменную кислотность рНКС1 - по-тенциометрическим методом; гидролитическую кислотность - по Каппену; сумму поглощенных оснований -по Каппену - Гильковицу; Р205 и К20 - по Кирсанову;
Ca и Mg - методом атомной абсорбции в пламенном варианте на приборе Varian Spektr AA 250+; степень насыщенности почв основаниями - расчетным методом. Содержание 90Sr в почвенных и растительных образцах определялось радиохимическим методом, путем осаждения оксалатов 90Sr и Са с радиометрическим определением на аттестованном низкофоновом а-Р-счетчике Canberra-2400. Определение форм нахождения 90Sr в почвах проводили по соответствующей методике: подвижных форм радионуклида (суммарное количество извлекается дистиллированной водой и 1н CH3COONH4 рН 7,0) прочносвязанного 90Sr (не извлекается 6н НС1).
Математическую обработку результатов исследований, включавшую расчет статистических оценок, выполняли с использованием программы Microsoft Excel 2007 с 95 % уровнем значимости результатов.
В качестве параметра миграции 90Sr в системе «почва - растение» использовали коэффициент накопления (Кн) (соотношение концентрации 90Sr в растениях и почвах). Кроме Кн9(^г растениями использовали показатель V - вынос этого радионуклида с урожаем с единицы площади (Бк/м2) при плотности загрязнения 37 кБк/м2. Применение этого параметра целесообразно для расчетов коллективных доз облучения населения за счет потребления пищевых продуктов, содержащих радионуклид.
Таблица 2
Влияние известковых материалов на накопление 9(^г в растениях овса и ячменя и вынос радионуклида с урожаем
Вариант Овес, зерно Ячмень, зерно
Кн908г V90Sr, Бк/м2 Кн908г V90Sr, Бк/м2
зерно солома зерно солома зерно солома зерно солома
N80P80K80 0,93 3,82 31,8 174,0 0,69 2,78 13,8 67,3
N80P80K80 + Ca(OH)2 0,42 2,80 16,8 139,9 0,26 2,12 8,8 84,5
N80P80K80 + МШ 0,43 2,63 16,5 125,8 0,28 1,97 10,2 88,0
N80P80K80 + ЭШ 0,44 2,47 18,1 129,5 0,27 1,90 8,8 72,8
N80P240K80 + МШ 0,30 1,64 12,8 80,9 0,18 1,15 7,4 57,0
N80P240K80 + эш 0,30 1,69 13,2 86,6 0,17 1,21 6,4 61,4
НСР05 0,07 0,15 0,08 0,33
Примечание: V - вынос радионуклида (в этой и в следующей таблице).
Table 2
Influence of lime materials on the accumulation of 90Sr in plants of oats and barley and removal of radionuclide with yield
AC of 90Sr (Bq kg-1 plant)(Bq kg-1 soil)-1
Variant Oats, grain Barley, grain
Accumulation coefficient (AC of 90Sr) R90Sr, Bq/m2 AC of 90Sr R90Sr, Bg/m2
grain straw grain straw grain straw grain straw
N80^ 80^80 0,93 3,82 31,8 174,0 0,69 2,78 13,8 67,3
N80P80K80 + CaOH)2 0,42 2,80 16,8 139,9 0,26 2,12 8,8 84,5
N/A + OHS 0,43 2,63 16,5 125,8 0,28 1,97 10,2 88,0
80^80 + ESS 0,44 2,47 18,1 129,5 0,27 1,90 8,8 72,8
KAK + OHS 0,30 1,64 12,8 80,9 0,18 1,15 7,4 57,0
N80P2,0K80 + ESS 0,30 1,69 13,2 86,6 0,17 1,21 6,4 61,4
LSD05 0,07 0,15 0,08 0,33
Note: R - radionuclide removal, in this and the following table.
Результаты исследований и их обсуждение (Results)
Наблюдения за поведением 90Sr и 137Cs глобальных выпадений и после аварии на Южном Урале показали, что накопление радионуклидов растениями из почв зависит от комплекса факторов, среди которых выделяются 4 основные группы: физико-химические свойства радионуклидов и их концентрация в почве; агрохимическая характеристика почв; биологические особенности растений; технологии возделывания культур. Основное количество 90Sr продолжительное время находится в легкодоступном состоянии, так как поглощается почвами в ионообменной форме. Известно, что такие свойства почвы, как гранулометрический и минералогический состав, реакция почвенного раствора, емкость поглощения, содержание гумуса, состав поглощенных оснований, оказывают значительное влияние на прочность закрепления 90Sr в почве. Интенсивность миграции 90Sr в системе «почва - растения» определяется типом почвы, степенью ее окультуренности и природно-климатическими условиями среды.
Кислая реакция почвенной среды является одной из главных причин низких урожаев сельскохозяйственных культур. Известкование позволяет снизить кислотность почвенного раствора, улучшает агрофизические и физико-химические свойства почвы, способствуя значительному увеличению урожая.
Внесение в дерново-подзолистую супесчаную почву Са(ОН)2 на фоне N80P80K80 приводило к снижению Кн9(^г овсом в 1,4-2,2 раза. Накопление 90Sr в урожае ячменя, оцененное по Кн, при известковании почвы снижалось в 1,3-2,65 раза (таблица 2).
Таблица 3
Влияние известкования на соотношение форм нахождения 9(^г в почве
Вариант 1-й год опыта 2-й год опыта
В одорастворимая Обменная Необменная В одорастворимая Обменная Необменная
% от общего количества в почве
N P K 80 80 ö0 12,1 80,2 6,1 10,6 81,7 5,9
N№0 + Ca(°H)2 9,4 73,2 14,5 8,0 70,9 17,2
NoPAo + МШ 8,5 72,0 16,5 7,0 67,5 19,6
N80PA0 + ЭШ 7,5 69,6 19,6 7,8 68,8 18,4
N80P240K80 + МШ 6,1 63,0 25,7 5,6 63,5 25,9
N80P240K80 + ЭШ 6,2 62,5 28,5 6,4 60,9 26,5
Table 3
Influence of liming on the ratio of forms of 90Sr in soil
Variant 1st year of experience 2nd year of experience
Watersoluble Exchange Nonexchange Watersoluble Exchange Nonexchange
% of the total content in the soil
NsfsKso 12,1 80,2 6,1 10,6 81,7 5,9
NsoPsoKso + Ca(OH)2 9,4 73,2 14,5 8,0 70,9 17,2
NsAKso + OHS 8,5 72,0 16,5 7,0 67,5 19,6
NsoPsoKso+ESS 7,5 69,6 19,6 7,8 68,8 18,4
+ OHS 6,1 63,0 25,7 5,6 63,5 25,9
KPiKo + ESS 6,2 62,5 28,5 6,4 60,9 26,5
Орлов с соавторами [6] отмечают целесообразность внесения в почву, особенно на ранних стадиях работ по снижению последствий радиационных аварий, мелиорантов с высоким содержанием калия и низким содержанием стабильного цезия, имеющих активные сорбцион- ^ ные центры, в том числе металлургического шлака. Это О
должно способствовать стабилизации 137Cs и 908г в мели- е
о
орантах и, вероятно, дополнительному снижению нако- ¡3-пления радионуклидов в урожае сельскохозяйственных О культур [6]. О
Эффективность действия МШ и ЭШ, используемых
п>
в качестве известковых материалов, по ограничению по- сл ступления 9^г в растения равноценна действию Са(ОН)2. Накопление 90 Sr в зерне яровых зерновых культур при внесении МШ и ЭШ в почву на фоне П[80Р80К80 снижалось в 2,1-2,6 раза. Внесение повышенной дозы фосфора в составе полного минерального удобрения и шлаков приводило к дальнейшему уменьшению перехода 9^г из почвы в растения. Содержание 9^г в зерне ячменя при внесении ПТ80Р80К80 и шлаков в 3,7-4,2 раза ниже, чем в контроле. Кн9(^г зерном овса при совместном внесении повышенной дозы фосфора и шлаков снизился в 3,1 раза (таблица 2).
Эффективность известкования на фоне М80Р80К80 по снижению перехода 9^г в ячмень и овес, оцениваемая по выносу, была несколько ниже, чем по Кн. Вынос 908г с зерном ячменя и овса с единицы площади при внесении шлаков и повышенных доз фосфорных удобрений (Р240) снижался в 1,9-2,5 раза по сравнению с фоном. Уменьшение поступления 90 Sr в растения при известковании почвы происходило за счет повышения прочности сорбции радионуклида.
s
S ^
о к о к
и
<и н О
Л
<
При известковании кислой дерново-подзолистой супесчаной почвы 90 Sr более прочно сорбируется почвой, но значительное количество радионуклида находится в легкодоступной для корневого усвоения растениями форме (таблица 3).
При внесении в почву извести и шлаков наблюдалось уменьшение доли обменной формы 9^г, увеличение необменной и прочно связанной. Под влиянием шлаков и извести доля необменного 9^г увеличилась в 2,4-3,2 раза. Внесение повышенных доз фосфорных удобрений (Р240) на фоне шлаков приводит к снижению подвижных форм радионуклида в 1,3 раза по сравнению с контролем. Содержание необменных форм 90 Sr при повышенных дозах фосфорных удобрений возрастало в 4,2-4,7 раза. Влияние высоких доз фосфорных удобрений и шлаков на подвижность 9^г проявилось и на 2-й год опыта. Отмечено,
что количество необменного 90 Sr при внесении П„Р0„К0„
80 80 80
и известковых материалов возрастало по сравнению с П80Р80К80 в 2,4-2,9 раза. С течением времени содержание 9^г, наиболее доступного для корневого усвоения растениями, во всех вариантах опыта снизилось в 1,2 раза. Доля прочносвязанного 9^г в 1-й год наблюдений колебалась в пределах 1,6-5,2 %, а через 2 года составляла 1,86,2 % от общего количества радионуклидов. Основным минеральным компонентом, принимающим участие в образовании прочных органоминеральных связей, в песчаных и супесчаных почвах могут быть только полуторные окислы Бе и А1 или гидрослюды. Уменьшение подвижности 9^г при внесении Са(ОН)2 обусловлено сдвигом
равновесия в сторону гуминовых кислот с уменьшением содержания фульвокислот, что, в свою очередь, ведет к снижению миграционной способности 9^г. Степень закрепления 9^г в твердой фазе зависит от соотношения мобильных и малоподвижных форм гумуса.
Наиболее существенное значение для повышения урожая сельскохозяйственных культур имеют удобрения, содержащие питательный элемент, недостаток которого ограничивает урожай на данной почве.
Вид и сорт зерновых культур оказывают существенное влияние на аккумуляцию 9^г в зерне. Экспериментальная оценка влияния различных видов и доз минеральных удобрений на поступление 9^г в продукцию растениеводства проведена на дерново-подзолистой песчаной почве. Внесение полного минерального удобрения в почву в дозе П80Р80К80 приводило к снижению перехода 9^г в растения в 1,5-2,2 раза в зависимости от их биологических особенностей (таблица 4).
По данным [7], внесение фосфорных удобрений приводит к уменьшению усвоения 9^г растениями на всех типах пахотных почв, загрязненных радионуклидом. При загрязнении почв 90 Sr наиболее эффективным является внесение повышенных (двойных) доз фосфорных удобрений. Накопление радионуклида в урожае уменьшилось в 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 уменьшено до 3 раз [7]. Изменение поглощения 9^г под влиянием добавления фосфора
Таблица 4
Влияние минеральных удобрений на накопление 9(^г в урожае сельскохозяйственных культур
на дерново-подзолистой песчаной почве
Вариант Рожь озимая, зерно Картофель, клубни Ячмень, зерно
KH90Sr V90Sr, Бк/м2 KH90Sr V0Sr, Бк/м2 кн9°8г V°Sr, Бк/м2
Контроль 0,384 8,3 0,093 23,8 0,451 11,6
n80p80k80 0,256 9,5 0,051 17,7 0,208 6,5
N P K 80 80 160 0,226 10,0 0,036 13,1 0,220 7,2
N P K 80 80 240 0,274 15,6 0,030 11,5 0,200 7,1
N P K 80 160 ^0 0,194 9,9 0,024 9,4 0,185 6,3
N P K 80 240 80 0,190 11,6 0,020 8,2 0,150 5,6
N P K 80 240 240 0,135 8,6 0,018 7,4 0,128 5,3
НСР05 0,020 0,003 0,015
Table 4 The influence of mineral fertilizers on the accumulation of 90Sr in crop yields on soddy-podzolic sandy soil
Variant Winter rye, grain Potatoes, tubers Barley, grain
AC of 90Sr R90Sr, Bg/m2 AC of 90Sr R90Sr, Bg/m2 AC of 90Sr R90Sr, Bg/m2
Control 0,384 8,3 0,093 23,8 0,451 11,6
VA 0,256 9,5 0,051 17,7 0,208 6,5
N80P 80^160 0,226 10,0 0,036 13,1 0,220 7,2
N80P 80^240 0,274 15,6 0,030 11,5 0,200 7,1
N80P160^80 0,194 9,9 0,024 9,4 0,185 6,3
N80P240^80 0,190 11,6 0,020 8,2 0,150 5,6
N80P240^240 0,135 8,6 0,018 7,4 0,128 5,3
LSD5 0,020 0,003 0,015
в почву объясняется дефицитом подвижных его форм в почве как одного из важных элементов питания растения, образованием труднорастворимых соединений 90 Sr и Р, а также изменением метаболизма в отношении усвоения щелочных металлов при внесении фосфорных удобрений. Увеличение дозы фосфора с 80 до 240 кг/га в составе полного минерального удобрения снижало Кн9(^г зерном озимой пшеницы в 2 раза. Внесение Р240 относительно варианта М80Р80К80 увеличивало урожайность озимой ржи в 1,4-1,6 раза, и, как следствие, вынос 9^г с зерном возрастал в 1,2 раза (таблица 4). Ратников с соавторами отмечают, что для снижения поступления 908г в продукцию растениеводства соотношение №Р должно быть 1:2 [8].
Добавление в дерново-подзолистую почву фосфорных удобрений в двойной и тройной дозе обеспечивало снижение поступления 9^г в урожай ячменя в 2,4-3,0 раза. Вынос 9^г с зерном ячменя при внесении в почву возрастающих доз фосфорных удобрений снижался в 1,82,1 раза. Внесение двойной и тройной дозы фосфора (Р160 и Р240) под картофель обусловливало уменьшение Кн9(^г клубнями в 2,1-2,65 раза по сравнению с фоном Ш^Р^К^. Эффективность добавления повышенных доз фосфорных удобрений в почву на фоне Ш80Р80 по критерию выноса 9^г с урожаем картофеля с единицы площади меньше, чем по Кн9(^г, и составила 1,9-2,2 раза.
Накопление 9^г в зерне и клубнях картофеля при внесении К240 на фоне Ш80Р80 уменьшалось в 1,4-3,0 раза. Чем выше доза вносимого калия (К160, К240), тем сильнее было выражено снижение поступления 9^г в растения. Максимальное снижение Кн9(^г растениями при внесении К240 отмечено для картофеля и составляло 2,6-3,0 раза. Добавление калийных удобрений при возделывании озимой ржи, картофеля и ячменя вело к заметному увеличению урожая: зерна ячменя - в 1,2-1,4 раза, озимой ржи -в 1,7-2,6 раза, клубней картофеля - в 1,3-1,5 раза. Если оценивать эффективность внесения калийных удобрений по выносу 9^г, то наблюдается та же закономерность, что и при оценке ее по Кн. Но за счет добавления удобрений увеличилась урожайность и, как следствие, увеличился вынос 9^г с урожаем. Вынос 9^г с зерном ячменя при внесении калийных удобрений на фоне Ш80Р80 снижался в 1,6-1,8 раза, причем максимальный эффект (в 1,8 раза) получен при внесении Ш^Р^К^. Применение калийных удобрений при возделывании картофеля на дерново-подзолистой песчаной почве приводило к снижению выноса 9^г с урожаем клубней в 1,3-2,0 раза. Величина выноса 9^г с единицы площади с урожаем озимой ржи при внесении калийных удобрений на фоне Ш80Р80 возрастала по сравнению с контролем в 1,1-1,9 раза (таблица 4).
Из литературных данных известно, что наибольший эффект по снижению накопления 908г и 137Cs в растениях, особенно на почвах легкого гранулометрического состава, отмечается при комплексном применении органических (40-80 т/га) и минеральных удобрений
(П60-120Р60-120К90-180) [8].
В работах [9, 10] говорится о том, что по результатам 4-летнего полевого опыта на радиоактивно загрязненной торфяной почве Гомельской области Республики Беларусь было установлено, что поступление 137Cs и 908г в сельскохозяйственные корма (бобовые культуры (кле-
вер, лядвенец, галега) + овсяница + кострец + тимофеевка) зависит от уровня азотного и калийного питания и метеорологических условий вегетационных периодов. Оптимальный уровень обеспеченности элементами минерального питания для получения высокого урожая сена и существенного снижения поступления 137Cs и 90Sr в продукцию составляет N30P60K180.
В наших опытах максимальный положительный эффект по ограничению поступления 90Sr в урожай озимой ржи, ячменя и картофеля получен при совместном внесении тройной дозы фосфора и калия (N80P240K240). Накопление 90Sr в урожае ячменя и картофеля при внесении повышенных доз фосфорных и калийных удобрений в 3,5-5,2 раза меньше, чем на неудобренной почве. Эффективность агрохимического мероприятия, оцениваемая по выносу 90Sr с урожаем зерна ячменя и клубнями картофеля, была ниже, чем по Кн, и составила 2,2-3,2 раза.
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
1. Известкование дерново-подзолистой супесчаной почвы на фоне N80P80K80 приводило к снижению Кн9(^г овсом в 1,4-2,2 раза, ячменем - в 1,3-2,65 раза. Накопление 90Sr в зерне яровых зерновых культур на фоне N80P80K80 снижалось в 2,1-2,6 раза. При внесении в почву N80P80K80 и шлаков содержание 90Sr в зерне ячменя в 3,7-4,2 раза ниже, чем на контроле, а Кн9(^г зерном овса при совместном внесении повышенной дозы фосфорных удобрений (Р240) и шлаков снижался в 3,1 раза.
2. Вынос 90Sr с зерном ячменя и овса при внесении шлаков и Р240 снижался в 1,9-2,5 раза по сравнению с фоном.
3. При совместном применении извести и шлаков наблюдалось уменьшение доли обменной формы 90Sr в 1,3 раза и увеличение необменной в 2,4-3,2 раза. Внесение Р240 на фоне шлаков приводило к снижению подвижных форм радионуклида в 1,3 раза и к повышению необменных форм 90Sr в 4,2-4,7 раза по сравнению с контролем.
4. На 2-й год опыта количество доступного 90Sr в почве снизилось в 1,2 раза, необменного - возросло по сравнению с фоном в 2,9-3,3 раза.
5. Внесение калийных удобрений привело к заметному увеличению урожая: зерна ячменя - в 1,2-1,4, озимой ржи - в 1,7-2,6, клубней картофеля - в 1,3-1,5 раза. Вынос 90Sr с зерном ячменя при внесении N80P80K80 снижался в 1,6-1,8 раза, с урожаем клубней - в 1,3-2,0 раза, Кн9(^г клубнями уменьшался в 1,8-4,6 раза.
6. Внесение в дерново-подзолистую песчаную почву N80P80K80 приводило к снижению перехода 90 Sr в растения озимой ржи, картофеля и ячменя - в 1,5-2,2 раза. Накопление 90Sr в зерне и клубнях при внесении N80P80K240 уменьшилось в 1,4-3,0 раза.
7. Увеличение дозы фосфора с 80 до 240 кг/га в составе полного минерального удобрения повышало урожайность озимой ржи в 1,4-1,6 раза и снижало Кн9(^г зерном в 2 раза.
8. Внесение в почву двойной и тройной дозы фосфора обеспечило снижение поступления 90Sr в урожай ячменя в 2,4-3,0 раза и снижение выноса 90Sr с зерном в 1,8-2,0 раза. Накопление 90Sr в урожае ячменя и картофеля при внесении повышенных доз фосфорных и калийных удобрений было в 3,5-5,2 раза меньше, чем на неудобренной почве.
> OQ
I-!
О
г+
п>
0 tr ¡3
1
CTQ h-
п>
сл
Библиографический список
1. Данные по радиоактивному загрязнению территории населенных пунктов Российской Федерации 137Cs, 908г, 239-240Ри / Под ред. С. М. Вакуловского. Обнинск: ФГБУ «НПО «Тайфун», 2015. 225 с.
2. Кречетников В. В., Ратников А. Н., Титов И. Е., Шубина О. А., Прудников П. В., Свириденко Д. Г. Научное обо-^ снование методологии оценки кадастровой стоимости радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных земель // й Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 3 (67). С. 12-17.
О 3. Ратников А. Н., Алексахин Р. М., Кочетков И. В., Свириденко Д. Г. Радиоэкологические аспекты реабилитации § сельскохозяйственных угодий после аварий на Чернобыльской АЭС и на АЭС «Фукусима-1» // Вестник Российской Я сельскохозяйственной науки. 2015. № 2. С. 21-24.
!и 4. Панов А. В., Прудников П. В., Титов И. Е., Кречетников В. В., Ратников А. Н., Шубина О. А. Радиоэкологическая д оценка сельскохозяйственных земель и продукции юго-западных районов Брянской области, загрязненных радионуклидами в результате аварии на Чернобыльской АЭС // Радиационная гигиена. 2019. Т. 12. № 1. С. 25-35.
5. Сычев В. Г., Лунев М. И., Орлов М. М., Белоус Н. М. Чернобыль: радиационный мониторинг сельскохозяйственных угодий и агрохимические аспекты снижения последствий радиоактивного загрязнения почв. М.: ВНИИА. 2016. 183 с.
6. Орлов П., Аканова Н., Шпахавцев А. Радиохимические и агрохимические аспекты снижения последствий радиоактивного загрязнения почв // Международный сельскохозяйственный журнал. 2017. № 2. С. 42-46.
7. Ратников А. Н., Сапожников П. М., Санжарова Н. И., Свириденко Д. Г., Жигарева Т. Л., Попова Г. И., Панов А. В., Козлова И. Ю. Кадастровая стоимость земель в условиях радиоактивного загрязнения // Почвоведение, 2016. № 1. С. 130-140.
8. Ратников А. Н., Переволоцкий А. Н., Фесенко С. В., Исамов Н. Н., Санжарова Н. И., Панов А. В., Свириденко Д. Г. Глава 9. Защитные и реабилитационные мероприятия в лесном и сельском хозяйстве в зоне аварии на Чернобыльской АЭС // Радиоэкологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС: биологические эффекты, миграция, реабилитация загрязненных территорий. 2018. С. 203-231.
9. Рекомендации по возделыванию многолетних бобово-злаковых многокомпонентных травосмесей на загрязненных радионуклидами торфяных почвах / Т. В. Ласько [и др.]. Минск: Институт радиологии, 2015. 33 с.
10. Подоляк А., Ласько Т., Тагай С. Многолетние бобово-злаковые травосмеси - резерв повышения продуктивности полей // Наука и инновации. 2018. № 10 (188). С. 80-84.
Об авторах:
Светлана Петровна Арышева1, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Дмитрий Георгиевич Свириденко1, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Александр Николаевич Ратников1, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ведущий научный сотрудник Константин Владимирович Петров1, научный сотрудник
Владимир Николаевич Мазуров2, кандидат сельскохозяйственных наук, директор
Полина Сергеевна Семешкина2, кандидат сельскохозяйственных наук, заместитель директора, +7 910 869-72-03, polina.semeshkina@gmail.com
1 Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии, Обнинск, Россия
2 Калужский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Калужская область, Россия
Effect of agromeliorative and agrochemical measures on productivity, mobility of 90Sr in soil and its admission to the plant
S. P. Arysheva1, D. G. Sviridenko1, A. N. Ratnikov1, K. V. Petrov1, V. N. Mazurov2, P. S. Semeshkina2 1Russian Research Institute of Radiology and Agroecology, Obninsk, Russia 2Kaluga Research Institute of Agriculture, Kaluga region, Russia
-E-mail: polina.semeshkina@gmail.com
Abstract. On the basis of field experiments on radioactively contaminated soddy-podzolic soils of Novozybkov and Krasno-gorsk districts of the Bryansk region the efficiency of measures to reduce 90Sr input into crop production is estimated. The introduction of lime on the background of N80P80K80 led to a decrease in Accumulation coefficient 90Sr (AC) in oats by 1.4-2.2 times, barley 1.3-2.6 times. The effectiveness of open-hearth and electric slag is equivalent to the action of lime; the 90Sr accumulation in grain on the background N80P80K80 decreased 2.1-2.6 times. When soil N80P80K80 and impurities content of 90Sr in grain of barley in the 3.7-4.2 times lower than on control, and AC90Sr in grain oats in a joint introduction of P240 and slages decreased in 3, 1 times. The removal of 90Sr with grain was decreased by 1.9-2.5 times. Making P240 on the background of the slag resulted in the reduction of mobile forms of radionuclide 1.3 times, increase non-exchange forms of 90Sr and 4.24.7 times. This effect persisted to the 2nd year. The amount of 90Sr available for root uptake by plants in all variants of experiment decreased by 1.2 times, non-exchange increased in comparison with the background by 2.9-3.3 times. The use of potash fertilizers increased yield of barley grains by 1.2-1.4, rye 1.7-2.6, potato tubers by 1.3-1.5 times. Application of N80P80K240 in soil led to the reduction of the transfer of 90Sr in the plants of rye, potato and barley by 1.5-2.2 times. Removal of 90Sr with bar-
ley grain decreased by 1.6-1.8 times. The use of potash fertilizers led to a decrease in the removal of 90Sr with a yield of tubers by 1.3-2.0 times, AC90Sr decreased by 1.8-4.6 times. Accumulation of 90Sr in grain and potatoes when you make N80P80K240 decreased 1.4-3.0 times. Increasing the dose of phosphorus to 240 kg/ha in the composition of a complete fertilizer increased the yield of rye by 1.4-1.6 times, and reduced Ac90Sr grain by 2 times. Application of P160-240 ensured the decrease of 90Sr in barley crop of 2.4-3.0 times, removal of 90Sr by barley grain decreased in 1.8-2.1 times. The accumulation of 90Sr in the yield ¡> of barley and potatoes with the introduction of P240 and K 3.5-5.2 times less than in the inconvenient soil. T
Keywords: soddy-podzolic soil, 90Sr, accumulation factor, the mobility of the radionuclide, agricultural crops, wastes, mineral O fertilizers, agroforestry and agro-chemical activities. c
n
For citation: Arysheva S. P., Sviridenko D. G., Ratnikov A. N., Petrov K. V, Mazurov V N., Semeshkina P. S. Vliyaniye 0 agromeliorativnykh i agrokhimicheskikh meropriyatiy na produktivnost' polevykh kul'tur, podvizhnost' 90Sr v pochve i ego O postupleniye v rasteniya [Eff its admission to the plant] // a ff29.11846820. (In Russian.)
postupleniye v rasteniya [Effect of agromeliorative and agrochemical measures on productivity, mobility of 90Sr in soil and e its admission to the plant] // Agrarian Bulletin of the Urals. 2019. No. 8 (187). Pp. 8-15. DOI: 10.32417/article_5d908b8596 s
References
1. Dannye po radioaktivnomu zagryazneniyu territorii naselennykh punktov Rossijskoj Federatsii 137Cs, 90Sr, 239-240Pu [Data on radioactive contamination of the territory of settlements of the Russian Federation 137Cs, 90 Sr, 239-240Pu] / Under the editorship of S. M. Vakulovsky. Obninsk: „Research and production association „Typhoon", 2015. 225 p. (In Russian.)
2. Krechetnikov V. V., Ratnikov A. N., Titov I. E., Shubina O. A., Prudnikov P. V., Sviridenko D. G. Nauchnoe obosnovanie metodologii otsenki kadastrovoj stoimosti radioaktivno zagryaznennykh sel'skokhozyajstvennykh zemel' [Scientific substantiation of the methodology for assessing the cadastral value of radioactively contaminated agricultural land] // Vestnik Bryanskoj gosudarstvennoj sel'skokhozyajstvennoj akademii. 2018. No. 3 (67). Pp. 12-17. (In Russian.)
3. Ratnikov A. N., Aleksakhin R. M., Kochetkov I. V., Sviridenko D. G. Radioehkologicheskie aspekty reabilitatsii sel'skokhozyajstvennykh ugodij posle avarij na CHernobyl'skoj AEHS i na AEHS „Fukusima-1" [Radiological aspects of rehabilitation of agricultural land after the accident at the Chernobyl NPP and NPP „Fukushima-1"] // Vestnik of the Russian Agricultural Sciences. 2015. No. 2. Pp. 21-24. (In Russian.)
4. Panov A. V., Prudnikov P. V., Titov I. E., Krechetnikov V. V., Ratnikov A. N., Shubina O. A. Radioehkologicheskaya otsenka sel'skokhozyajstvennykh zemel' i produktsii yugo-zapadnykh rajonov Bryanskoj oblasti, zagryaznennykh radion-uklidami v rezul'tate avarii na CHernobyl'skoj AEHS [Radioecological assessment of agricultural lands and products of the South-Western regions of the Bryansk region contaminated with radionuclides as a result of the Chernobyl accident] // Radiation Hygiene. 2019. Vol. 12. No. 1. Pp. 25-35. (In Russian.)
5. Sychev V. G., Lunev M. I., Orlov M. M., Belous N. M. Chernobyl': radiatsionnyj monitoring sel'skokhozyajstvennykh ugodij i agrokhimicheskie aspekty snizheniya posledstvij radioaktivnogo zagryazneniya pochv [Chernobyl: radiation monitoring of agricultural land and agrochemical aspects of reducing the effects of radioactive contamination of soils]. Moscow: VNIIA, 2016. 183 p. (In Russian.)
6. Orlov N., Akanov A., Shpakhavtsev A. Radiokhimicheskie i agrokhimicheskie aspekty snizheniya posledstvij radioaktivnogo zagryazneniya pochv [Radiochemical and agrochemical aspects of reducing the effects of radioactive contamination of soils] // Mezhdunarodnyj sel'skokhozyajstvennyj zhurnal. 2017. No. 2. Pp. 42-46. (In Russian.)
7. Ratnikov A. N., Sapozhnikov P. M., Sanzharova N. I., Sviridenko D. G., Zhigareva T. L., Popova G. I., Panov A. V., Kozlova I. Y. Kadastrovaya stoimost' zemel' v usloviyakh radioaktivnogo zagryazneniya [Cadastral value of land under radioactive contamination] // Eurasian Soil Science, 2016. No. 1. Pp. 130-140. (In Russian.)
8. Ratnikov A. N., Perevolotsky A. N., Fesenko S. V., Isamov N. N., Sanzharova N. I., Panov A.V., Sviridenko D. G. Glava 9. Zashhitnye i reabilitatsionnye meropriyatiya v lesnom i sel'skom khozyajstve v zone avarii na Chernobyl'skoj AEHS [Chapter
9. Protective and rehabilitation measures in forestry and agriculture in the Chernobyl accident zone] // Radioehkologicheskie posledstviya avarii na Chernobyl'skoj AEHS: biologicheskie ehffekty, migratsiya, reabilitatsiya zagryaznennykh territorij. 2018. Pp. 203-231. (In Russian.)
9. Rekomendatsii po vozdelyvaniyu mnogoletnikh bobovo-zlakovykh mnogokomponentnykh travosmesej na zagryaznennykh radionuklidami torfyanykh pochvakh [Recommendations for the cultivation of perennial legume-cereal multicompo-nent mixtures on contaminated peat soils] / T. V. Lasko [et al.]. Minsk: Institute of radiology, 2015. 33 p. (In Russian.)
10. Podolyak A., Lasko T., Tagay S. Mnogoletnie bobovo-zlakovye travosmesi - rezerv povysheniya produktivnosti polej [Perennial legume-grass mixtures - a reserve for increasing the productivity of fields] // Nauka i innovatsii. 2018. No. 10 (188). Pp. 80-84. (In Russian.)
Authors' information:
Svetlana P. Arysheva1, candidate of biological sciences, senior researcher Dmitriy G. Sviridenko1, candidate of biological sciences, senior researcher Aleksandr N. Ratnikov1, doctor of agricultural sciences, leading researcher, professor Konstantin V. Petrov1, researcher
Vladimir N. Mazurov2, candidate of agricultural sciences, director
Polina S. Semeshkina2, candidate of agricultural sciences, deputy director, +7 910 869-72-03, polina.semeshkina@gmail.com
1 Russian Research Institute of Radiology and Agroecology, Obninsk, Russia
2 Kaluga Research Institute of Agriculture, Kaluga region, Russia
