CC BY
15
УДК 631.895:633.15:577.364;631.453 DOI 10.24411/0235-2516-2018-10046
ВЛИЯНИЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ СУПРОДИТ-М НА НАКОПЛЕНИЕ 137Cs КУКУРУЗОЙ В УСЛОВИЯХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ
О.Ю. Баланова, А.Н. Ратников, д.с.-х.н., Г.И. Попова, к.б.н., С.П. Арышева, к.б.н., Д.Г. Свириденко, к.б.н.
ВНИИ радиологии и агроэкологии, e-mail: animaleco15@rambler.ru
В условиях вегетационного опыта на серой лесной почве изучено влияние органоминерального удобрения СУПРОДИТ-М на снижение накопления 137Cs в растениях кукурузы. Установлено, что содержание 137Cs в почве в вариантах с минеральными удобрениями на 44-53% ниже, чем в контроле. Внесение СУПРОДИТ-М снижало количество 137Cs на 27-35% по сравнению с использованием азофоски и простых минеральных удобрений. Доля подвижных форм 137Cs при внесении минеральных удобрений составляет 8,0-8,6%, а СУПРОДИТ-М - 6,8% от суммарного содержания в почве. Суммарное количество 137Cs, доступного для растений, при внесении СУПРОДИТ-М снижается по сравнению с контролем на 70%, а при внесении минеральных удобрений - на 33-34%. Количество кислоторастворимого 137Cs в вариантах с минеральными удобрениями в среднем в 2,0 раза выше, чем на неудобренной почве. Применение СУПРОДИТ-М заметно влияло на фракционный состав 137Cs, количество обменного и подвижного 137Cs в вариантах с СУПРОДИТ-М было на 26,7% ниже, чем в вариантах с азофоской. За счет комплексного сорбента, входящего в состав СУПРОДИТ-М более прочно фиксируется 137^s ППК. Прочность фиксации 137Cs при внесении СУ-ПРОДИТ-М по сравнению с азофоской возрастает на 9,3%. Удобрение СУПРОДИТ-М позволяет получать урожай кукурузы с наименьшим содержанием 137Cs. Установлено, что эффективность СУПРОДИТ-М по уменьшению накопления 137Cs в урожае кукурузы в 1,8 раза выше, чем у азофоски.
Ключевые слова. СУПРОДИТ-М, минеральные удобрения, 137Cs, серая лесная почва, кукуруза, урожайность.
INFLUENCE OF ORGANOMINERAL FERTILIZER SUPRODIT-M ON ACCUMULATION 137Cs BY CORN IN THE CONDITIONS OF RADIOACTIVE SOIL POLLUTION
O.Yu. Balanova, Dr.Sci. A.N. Ratnikov, Ph.D. G.I. Popova, Ph.D. S.P. Arysheva, Ph.D. D.G. Sviridenko
All-Russian scientific research institute of radiology and agroecology, е-mail: animaleco15@rambler.ru
There was studied the influence of organic-mineral fertilizer SUPRODIT-M on the reduction of 137Cs accumulation in maize plants under the conditions of vegetation experience on the experimental basis of the All-Russian Research Institute of Radiology and Agroecology on gray forest soil. Foundings show that the content of exchange 137Cs in the soil in variants with mineral fertilizers is 44-53% lower than in the control. The introduction ofSU-PRODIT-M contributed to a decrease in the amount of exchangeable 137Cs by 27-35% compared to the use of Azofoska and simple forms of mineral fertilizers. The share of mobile forms of 137Cs when applying mineral fertilizers is 8.0-8.6%, and SUPRODIT-M - 6.8% of the total content in the soil. The total amount of 137Cs available for plants when applying SUPRODIT-M is reduced by 70% compared to the control, and by 33-34% when applying mineral fertilizers. The amount of acid-soluble 137Cs in versions with mineral fertilizers is on average 2.0 times higher than on unfertilized soil. The use of SUPRODIT-M had a noticeable effect on the fractional composition of 137Cs, the amount of exchange and mobile 137Cs in the SUPRODIT-M variants was 26.7% lower than in the variants with Azofoska. The use of SUPRODIT-M leads to a more stable fixation of 137Cs of PPC due to the complex sorbent that is part of the fertilizer: the content of the fixed form increases in comparison with the variant with the Azofoska. The fixation strength of 137Cs when applying SUPRODIT-M is 9.3% higher than in the case of Azofoska. The application of the SUPRODIT-M fertilizer allows obtaining corn yield with the lowest content of 137Cs. It was established that the efficiency of SUPRODIT-M in reducing the accumulation of 137Cs in maize yield is 1.8 times higher than in the case of Azofoska.
Keywords: SUPRODITE-M, mineral fertilizers, 137Cs, gray forest soil, corn, yield.
Загрязнение почв токсикантами различной природы (тяжелыми металлами, радионуклидами, токсическими органическими соединениями) в ряде регионов Российской Федерации значительно превышает безопасные пределы, что служит причиной деградации сельскохозяйственных земель и снижения плодородия почв [1]. При этом получение сельскохозяйственной продукции, соответствующей санитарно-гигиеническим нормативам по содержанию радионуклидов, - главная задача сельского хозяйства. Для ее решения было использовано разработанное во ВНИИРАЭ новое комплексное органоминеральное удобрение пролонгированного действия СУПРО-ДИТ-М. Удобрение получено на основе трепела, содержит азот, фосфор, калий, активные органические соединения (гуматы калия), микроэлементы и обладает повышенной сорбционной способностью по отношению к тяжелым металлам и радионуклидам (13^) техногенного происхождения. Содержание азота составляет 11%; фосфора - 12%; калия - 18; магния - 0,92%; органического вещества - 30%; B -1200 мг/кг и Мо - 1400 мг/кг. СУПРОДИТ-М защищен патентом РФ № 2426711 от 20.08.2011 г. [2, 3].
Цель исследования - изучение влияния органо-минерального удобрения СУПРОДИТ-М на подвижность 13^ в почве и его накопление в растениях кукурузы.
Методика исследований. В условиях вегетационного опыта на серой лесной среднесуглинистой почве, содержащей изучали действие органо-минерального удобрения СУПРОДИТ-М, простых форм минеральных удобрений и азофоски на урожай кукурузы (сорт Катерина), убираемой на силос. Почва до закладки опыта характеризовалась следующими показателями: pHкa 4,7; гидролитическая кислотность 4,2 мг-экв/100 г почвы; гумус 1,8%; содержание подвижного фосфора и обменного калия -110,0 и 78,0 мг/кг почвы. СУПРОДИТ-М вносили в количестве, сбалансированном по азоту, фосфору и калию (Nl5oPl6oK25o), как в варианте с простыми формами минеральных удобрений. Азофоска была внесена в количестве, соответствующем дозе азота 150 г/кг почвы. Радионуклид вносили в виде раствора хлорида в количестве 41,9 кБк/кг почвы.
Результаты. Установлено, что применение минеральных удобрений и СУПРОДИТ-М на серой лесной среднесуглинистой почве повышает урожай вегетативной массы кукурузы в 4-6 раза по сравнению с контролем. Применение простых форм удобрений, содержащих N P2O5, K2O в легкодоступной для корневого усвоения растениями форме, позволило получить наибольший урожай кукурузы - 375 г/сосуд (табл. 1). Урожайность кукурузы при использовании СУПРОДИТ-М была только на 11% ниже, чем в варианте с NPK. При внесении азофоски в почву из-за недостатка калия в питательной смеси = 1:1:1) сырой вес вегетативной массы сни-
1. Продуктивность кукурузы на серой лесной почве с внесенным 137Cs
при использовании СУПР< ОДИТ-М
Вариант Урожай веге- Прибавка
тативной урожая за счет
массы, г/сосуд удобрений, ± г/сосуд
Без удобрений + 137Cs 65 -
- контроль
NPK + 137Cs 375 + 310
СУПРОДИТ-М + 137Cs 333 + 268
Азофоска + 137Cs 246 + 181
НСР05 30
жался на 34,5% по сравнению с использованием простых форм минеральных удобрений, где N:P:K = 1:1,1:1,6. Продуктивность кукурузы при внесении СУПРОДИТ-М увеличилась на 36% по сравнению с применением азофоски.
Агрохимические приемы в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур на радиоактивно загрязненных почвах направлены на повышение плодородия почв и создание почвенных барьеров на пути транспорта радионуклидов из почвы в растения за счет их прочного закрепления в почвенном поглощающем комплексе (ППК). Сорбция радионуклида в почве зависит от реакции среды, емкости поглощения, состава обменных катионов, содержания в почве органического вещества, минералогического и гранулометрического состава почвы. Биологическая доступность 137Cs определяется содержанием радионуклида в обменной форме (извлекается раствором 1 н АсNH4 при pH 7,0), как наиболее легкодоступного для корневого усвоения растениями [3].
Исследования показали, что содержание обменного 137Cs в почве с удобрениями на 44-53% ниже, чем в контроле. Внесение СУПРОДИТ-М способствовало снижению количества обменного 137Cs на 27-35% по сравнению с использованием азофоски и простых форм минеральных удобрений. Доля подвижных форм 137Cs (извлекаются 1 н HCl) при внесении минеральных удобрений составляет 8,0-8,6%, а СУПРОДИТ-М - 6,8% от суммарного содержания в почве (табл. 2). Суммарное количество 137Cs, доступного для растений (сумма форм 137Cs, извлекаемых 1 н АсNH4 и 1 н HCl), при внесении СУПРОДИТ-М снижается по сравнению с контролем на 70%, а при внесении минеральных удобрений - на 33-34%. Количество кислоторастворимого 137Cs (извлекается 3н HCl) в вариантах с минеральными удобрениями в среднем в 2,0 раза выше, чем на неудобренной почве. Применение СУПРОДИТ-М заметно влияло на фракционный состав 137Cs: количество обменного и подвижного 137Cs в вариантах с СУПРОДИТ-М на 26,7% ниже, чем в вариантах с азофоской. Применение СУПРОДИТ-М приводит к
2. Формы нахождения 137Сs в серой лесной почве при внесении СУПРОДИТ-М
и минеральных удобрений_
Вариант Содержание 1370s, % от суммарного
1 н Ас]\Ш, pH 7,0 1 н НС1 3 н НС1 остаточная
1 18,1±0,6 9,2±0,4 4,7±0,4 68,0±1,2
2 12,6±0,4 7,9±0,3 9,0±0,7 70,5±1,0
3 9,3±0,5 6,8±0,3 7,6±0,5 76,3±1,1
4 11,8±0,6 8,6±0,4 9,8±0,4 69,8±0,8
3. Влияние СУПРОДИТ-М на накопление
в урожае кукурузы _на серой лесной почве_
Вари- Урожай сухой Rb137CS Вынос 137Cs с
ант массы, г/сосуд урожаем, Бк/сосуд
1 9,2 0,28 105
2 67,3 0,12 355
3 63,9 0,10 270
4 34,2 0,17 252
НСР05 6,5
более прочной фиксации ППК за счет комплексного сорбента, входящего в состав удобрения: содержание фиксированной (остаточная) формы возрастает по сравнению с вариантом с азофоской (табл. 2). Прочность фиксации при внесении СУПРОДИТ-М по сравнению с азофоской возрастает на 9,3%.
Изменение подвижности в серой лесной
почве при внесении СУПРОДИТ-М и минеральных удобрений стало ключевым фактором, определяющим качество урожая кукурузы, убираемой на силос, по содержанию в ней радионуклида. Наибольшее количество накапливает вариант без удобрений, где суммарная доля обменной и подвижной форм радионуклида составила 27,3% (табл. 2). Содержание 13^ в вегетативной массе кукурузы при внесении простых форм минеральных удобрений снижается по сравнению с контролем в 1,7 раза, в варианте с азофоской - в 1,6 раза. Накопление 13^ в урожае при внесении СУПРОДИТ-М в 2,8 раза ниже, чем в контроле (табл. 3).
Для прогнозирования накопления в урожае и сравнительной оценки эффективности агрохимических приемов по уменьшению перехода радионуклида из почвы в растения используют коэффициент накопления (Бк/кг сухой массы растений)/(Бк/кг почвы). Коэффициент накопления в вегетативной массе кукурузы при применении минеральных удобрений был в 1,2-1,8 раза выше, чем в варианте с СУПРОДИТ-М (табл. 3). Такой эффект связан с тем, что СУПРОДИТ-М обладает высокими сорбцион-ными свойствами по отношению к и удерживает радионуклид в прочносвязанном состоянии.
Применение агромелиорантов и минеральных удобрений, содержащих питательный элемент, недостаток которого ограничивает урожай на серой лесной почве, как правило, приводит к увеличению накопления радионуклида в продукции растениеводства.
Применение СУПРОДИТ-М при возделывании кукурузы позволяет уменьшить вынос 137Cs с зеленой массой в 1,3 раза по сравнению с внесением простых форм минеральных удобрений. Вынос 137Cs с урожаем кукурузы в варианте с азофоской в 1,4 раза ниже, чем на фоне NPK.
Таким образом, продуктивность кукурузы на серой лесной почве, содержащей137Cs, при внесении СУПРОДИТ-М на 36% выше, чем в варианте с азофоской. СУПРОДИТ-М способствует снижению количества обменного и подвижного 137Cs в почве на 26,7% и увеличению доли фиксированной формы на 9,3% по сравнению с азофоской. Применение СУПРОДИТ-М позволяет получать урожай кукурузы с наименьшим содержанием 137Cs, так как он обладает высокими сорбционными свойствами по отношению к радионуклиду, имеет в своем составе гуматы калия и оптимальное соотношение N.P.K. = 1,0:1,1:1,6 Эффективность СУПРОДИТ-М по снижению накопления 137Cs в урожае кукурузы в 1,8 раза выше, чем азофоски.
Литература
1. Технологические приемы в растениеводстве, повышающие устойчивость агроценозов в условиях техногенного загрязнения сельскохозяйственных угодий / под ред. Ульяненко Л.Н. и др. - Обнинск: ВНИИСХРАЭ, 2008. -57 с.
2. Баланова О.Ю., Ратников А.Н., Свириденко Д.Г., Жигарева Т.Л., Попова Г.И., Мазуров В.Н. Новое комплексное удобрение СУПРОДИТ-М - перспективная разработка в современном земледелии / Инновационные технологии в адаптивно-ландшафтном земледелии: коллективная монография. Книга 2. [под ред. А.И. Еськова]. -Иваново: ПресСто, 2015. - С. 8-15.
3. Ратников А.Н., Санжарова Н.И., Жигарева Т.Л. и др. Разработка и апробация новых комплексных органомине-ральных удобрений / Материалы научно-практической конференции «Новые комплексные удобрения для сельскохозяйственного производства». - Калуга-Обнинск: Россельхозакадемия, 2013. - С. 7-23.
4. Ратников А.Н., Сюняев Н.К., Прохоров И.С., Баланова О.Ю., Попова Г.И., Свириденко Д.Г., Петров К.В., Арышева С.П., Суслов А.А. Изучение влияния комплексного удобрения Супродит-М и ООСВ при выращивании сельскохозяйственных культур // Агрохимический вестник, 2017, № 6. - С. 28-31.
5. Методические указания по обследованию почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства на содержание тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов и радионуклидов. - М.: Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации, 1995. - 45 с.
