CC BY
22
УДК 631.895:635.52:632.122:631.412(470.318) DOI: 10.24411/1029-2551-2020-10049
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ АГРОХИМИКАТОВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И ТРАНСЛОКАЦИЮ 137CS В РАСТЕНИЯ САЛАТА ЛИСТОВОГО
С.П. Арышева, к.б.н., А.Н. Ратников, д.с.-х.н., Д.Г. Свириденко, к.б.н.
Всероссийский НИИ радиологии и агроэкологии, e-mail: ratnikov-51@mail.ru
В вегетационном опыте изучено влияние минеральных удобрений, комплексного органомине-рального удобрения СУПРОДИТ-М и нового биологически активного органоминерального комплекса Гумитон на формы нахождения 137Cs в почве, продуктивность салата листового и на поступление 137Cs в растения из дерново-подзолистой супесчаной почвы в Калужской области. Показано, что при внесении СУПРОДИТ-М в почву снижалось содержание обменной, подвижной, и кисло-торастворимой форм 137Cs и увеличивалось содержание прочносвязанной. Значительную долю 137Сs, внесенного в почву в водорастворимой форме (до 75%), СУПРОДИТ-М переводил в состояние, труднодоступное для корневого поступления. Применение СУПРОДИТ-М повышало урожай салата на 11% по сравнению с использованием NPK и в 2,6 раза по сравнению с контролем. Обработка вегетирующих растений Гумитон повысила урожай салата в 2,6раза на фоне NPK и в 3,0 раза при внесении в почву СУПРОДИТ-М по сравнению с контролем. Применение Гумитон на фоне NPK повышало урожай на 12%, на фоне СУПРОДИТ-М - на 15%. Опрыскивание Гумитон в варианте с СУПРОДИТ-М увеличило урожай на 14,0% по сравнению с вариантом NPK + Гумитон. Накопление 137Сs в урожае салата при внесении СУПРОДИТ-М снижалось в 8,2 раза по сравнению с контролем. Содержание 137Сs в листьях салата на фоне СУПРОДИТ-М было на 19% ниже, чем в варианте с NPK. Обработка Гумитон при внесении NPK снижала накопление 137Сs в урожае салата на 19%, а при внесении СУПРОДИТ-М - на 18% по сравнению с вариантом без препарата. Применение Гумитон в варианте с СУПРОДИТ-М снижало поступление радионуклида в салат на 18% относительно варианта с NPK. Установлено, что применение СУПРОДИТ-М и Гумитон при выращивании салата на дерново-подзолистой почве в условиях радиоактивного загрязнения более эффективно для повышения продуктивности и ограничения перехода 137Сs из почвы в растения, чем внесение минеральных удобрений.
Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, минеральные удобрения, СУПРОДИТ-М, Гумитон, салат листовой, продуктивность, формы 137Сs, коэффициент накопления, вынос, Калужская область.
EFFECT OF VARIOUS OF AGROCHEMICALS ON PRODUCTIVITY AND TRANSLOCATION OF 137CS IN LETTUCE PLANTS
Ph.D. S.P. Arysheva, Dr.Sci. A.N. Ratnikov, Ph.D. D.G. Sviridenko
Russian Institute of Radiology andAgroecology, e-mail: ratnikov-51@mail.ru
In vegetative experience studied the influence of mineral fertilizers, complex organomineral fertilizer SU-PRODIT-M and new biologically active organic complex Gumiton on the deportment of 137Cs in the soil, productivity of lettuce and on the arrival of 137Cs to plants from soddy-podzolic sandy loam soil in the Kaluga region. It is shown that the introduction SUPRODIT-M in the soil, the content of exchange, mobile, and acid-soluble forms of 137Cs decreased and the content of strongly bound forms increased. A significant proportion of 137Cs introduced into the soil in a water-soluble form (up to 75%), SUPRODIT-M transferred to a state that is difficult to access for root intake. The use of SUPRODIT-M increased the yield of lettuce by 11% compared to the use of NPK and 2.6 times compared to the control. Treatment of vegetating plants with Gumiton increased the yield of lettuce by 2.6 times against the background of NPK and by 3.0 times when applying SUPRODIT-M to the soil compared to the control. Application Gumiton against the background of NPK increased the yield by 12%, against SU-PRODIT-M - on 15%. Spraying Gumiton in the variant with SUPRODIT-M increased the yield by 14.0% in comparison with the variant NPK + Gumiton. The 137Cs accumulation in yield of lettuce when making SUPRODIT-M decreased by 8.2 times compared with the control. The content of 137Cs in lettuce leaves on the background of SUPRODIT-M was 19% lower than in the variant with NPK. Treatment Gumiton upon application of NPK re-
duced the 137Cs accumulation in the yield of lettuce by 19%, and when applying SUPRODIT-M - 18% compared with no drug. The use of Gumiton in the variant with SUPRODIT-M reduced the intake of radionuclide (RN) in the salad by 18% relative to the variant with NPK. It is established that use of SUPRODIT-M and Gumiton in the cultivation of lettuce on soddy-podzolic soil in the conditions of radioactive contamination is more effective to improve productivity and limitations of the 137Cs transfer from soil to plants than mineral fertilizers.
Keywords, soddy-podzolic soil, mineral fertilizers, SUPRODIT-M, Gumiton, leaf lettuce, productivity, forms 137Cs, accumulation coefficient, removal, the Kaluga region.
Одним из важнейших технологических приемов в комплексе реабилитационных мероприятий по рекультивации и возврату в хозяйственное использование радиоактивно загрязненных земель является научно обоснованное применение агрохимика-тов. Повышение плодородия почв с использованием в качестве агромелиорантов местного минерального сырья (фосфориты, палыгорскитовые глины, опоки, вермикулит и др.) и новых видов удобрений, разработанных на их основе, служит перспективным приемом увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур и снижения накопления 137С8 в урожае.
Изучение вопросов практического использования органоминеральных комплексов на основе торфа для производства гуматсодержащих препаратов, повышающих урожайность и качество продукции растениеводства и кормопроизводства, особенно актуально в условиях техногенного загрязнения.
Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, поддержания плодородия почв и получения продукции, соответствующей санитарно-гигиеническим нормативам по содержанию радионуклидов, на базе ВНИИРАЭ разработаны и апробированы: новое комплексное органоминеральное удобрение пролонгированного действия СУПРО-ДИТ-М и новый биологически активный органоми-неральный комплекс на основе торфа Гумитон.
Данные агрохимикаты рекомендованы для применения в посевах сельскохозяйственных культур в различных почвенно-климатических зонах РФ.
Цель исследования - оценка влияния органо-минерального удобрения СУПРОДИТ-М и органо-минерального комплекса Гумитон на формы нахождения 137С8 в почве, продуктивность и накопление радионуклида в растениях салата листового в условиях радиоактивного загрязнения почвы.
Объекты и методы исследования. В вегетационном опыте на дерново-подзолистой супесчаной почве выращивали салат листовой сорт Азарт. Агрохимические показатели почвы: рИка 4,6; содержание гумуса 1,3%; гидролитическая кислотность 2,54; содержание Са и Mg 4,5 и 0,5 ммоль-экв/100 г почвы, соответственно; содержание подвижного фосфора 86, обменного калия - 68 мг/кг почвы.
Агрохимические показатели почвы определяли следующими методами: содержание гумуса по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91); рИка - потенциометрическим методом
(ГОСТ 2642385), гидролитическая кислотность (Нг) - по Каппену в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26212-91), определение подвижных форм P2O5 и K2O - по Кирсанову в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207-91), обменных Ca и Mg - комплексо-метрическим методом (ГОСТ 26487-85).
Опыт был поставлен по методике Журбицкого [1]. Растения выращивали в пластиковых сосудах объемом 6 кг почвы. Питательные элементы в виде растворов простых минеральных удобрений (NH4NO3, KH2PO4, K2SO4) вносили в сопоставимых количествах с дозой внесения СУПРОДИТ-М: 200, 220 и 330 мг/кг почвы N, P2O5 и K2O, соответственно. Радионуклид 137Cs вносили в виде раствора 137CsCl в дозе 137 кБк/кг почвы. Влажность почвы в сосудах поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости. В каждый сосуд высевали по 8 семян салата, до урожая оставляли по 5 растений. По-вторность в опытах пятикратная.
Обработку растений Гумитон проводили за 2 недели до уборки (через 40 дней после появления всходов). Раствор Гумитон готовили из расчета 10 мл маточного раствора препарата на 2 л воды.
Определение форм 137Cs в почве проводили методом последовательных вытяжек: 1 н СHзCOONH4 - (обменная), 1 н HCl (подвижная), 3 н HCl (кисло-торастворимая) и остаточная (прочносвязанная) при соотношении почва: раствор = 1:10 [2]. Содержание 13^s в почве, растворах и растительном материале измеряли методом полупроводниковой гамма-спектрометрии с использованием детектора из сверхчистого германия (HPGe, ORTEC) и анализатора спектра IN 1200 (Intertechnique, Франция). Определение агрохимических показателей почвы, форм 13^s в почве и растениях проводили в аккредитованной испытательной лаборатории ВНИИРАЭ на аттестованном оборудовании по аттестованным методикам. Кн13>С рассчитывали как отношение удельной активности (Бк/кг сухой массы растений) к активности (Бк/кг почвы).
СУПРОДИТ-М получен на основе трепела (тонкопористого кремнистого минерала), имеет повышенную сорбционную способность по отношению к загрязняющим почву веществам - тяжелым металлам (ТМ) и радионуклидам (137Cs) техногенного происхождения. СУПРОДИТ-М содержит биологически активные вещества - гуматы калия. Элементный состав СУПРОДИТ-М (%): N - 11; P2O5 -12; K2O - 18, Ca - 0,33; Mg - 0,92, органическое
вещество - 30. Содержание микроэлементов, мг/кг: B - 1200, Mo - 1400. Обладает пролонгированным действием. Применяется 1 раз в 2-3 года в дозах, принятых для минеральных удобрений в Центральном регионе Российской Федерации, 650-1000 кг/га [3, 4]. СУПРОДИТ-М защищен патентом Российской Федерации № 2426711 [5].
Гумитон - высокоэффективный препарат на основе биологически активных компонентов торфа, представляет собой комплексный универсальный жидкий концентрат с содержанием (%): N - 10-12; P2О5 - 20-24; ХзО - 27-30; B - 0,2; Mo - 0,1; Mn -0,1. Содержание органического вещества 20%, в том числе водорастворимых гуматов калия 11-14%.
Механизм действия препарата основан на активировании биохимических процессов в растениях, при действии содержащихся в препарате биологически активных веществ - гуматов калия. Применение Гумитон повышает иммунитет растений, увеличивает эффективность корневого питания, в результате повышается продуктивность и качество сельскохозяйственных культур в том числе снижается содержание и ТМ в продукции.
При поверхностной и листовой обработке растений Гумитон вносят в дозе 1,0 л/га, в баковой смеси с 200-300 л воды. Его используют в периоды максимального роста и потребности растений в питательных элементах: 1 -2 раза за вегетационный период, а также для обработки посевного и посадочного материала. [6, 7]. Для предпосевной подго-
товки семян концентрат Гумитон разбавляют водой в соотношении 1:40. Допускается применение совместно с препаратами для протравливания семян от возбудителей болезней.
Гумитон не имеет запаха, безвреден при использовании, хорошо растворим в воде, совместим с большинством используемых минеральных удобрений и средств защиты растений. По причине четко выраженного антистрессового действия обработку Гумитон не следует совмещать с применением гербицидов. Оптимальный срок обработки посевов Гумитон - 7 суток до или после применения гербицидов. Препарат защищен патентом Российской Федерации № 2709737 [8].
Математическую обработку результатов исследований выполняли с использованием пакета прикладных программ в составе Microsoft Excel 2007 c 95% уровнем значимости результатов.
Результаты. Исследования показали, что при внесении NPK в легкую по гранулометрическому составу почву содержание двух форм 137Cs (обменной и кислоторастворимой) снижается на 1,0 и 1,9% от суммарного содержания (рис. 1).
При внесении СУПРОДИТ-М содержание форм 137Cs в почве (обменной, подвижной, кислоторастворимой) снижается на 5,9; 4,3 и 5% от суммарного. Содержание прочносвязанной формы радионуклида в почве в вариантах 137Cs + NPK и 137Cs + СУПРОДИТ-М увеличивается на 3,5 и 15,2%, соответственно, относительно контроля.
Cs 137
(Cs 137, % от суммарного)
12,1%
□ обменная Ш подвижная Ш кислоторастворимая ■ остаточная
Cs 137 + NPK ( Cs 137, % от суммарного)
□ обменная Ю подвижная Б! кислоторастворимая ■ остаточная
Cs 137 + СУПРОДИТ-М (Cs 137, % от суммарного)
□ обменная
□ подвижная
Ëj кислоторастворимая ■ статочная
Рис 1. Формы нахождения 137Сs в дерново-подзолистой супесчаной почве под салатом
Влияние различных видов агрохимикатов на продуктивность
Вариант Урожай зеленой массы, г/сосуд Вынос 137Сз с урожаем, Бк/сосуд
137Сs, без удобрений - контроль 65 581
137Сs + №ооР22оК330 154 239
137Сз + СУПРОДИТ-М, 1,83 г/кг почвы 170 198
137Сз + ЫРК + Гумитон, 1 л/га 172 219
137Сз + СУПРОДИТ-М + Гумитон 196 179
НСР05 12 17
1,6
1,4
<л 1,2
О
« 1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1,40
О Без Гумитона □ С Гумитоном
0,21
0,17
0,17
0,14
1 37Cs без удобрений
137Сs + NPK
137Сs+СУПРОДИТ - М
Рис. 2. Зависимость коэффициента накопления 137С8 биомассой салата листового от применения различных видов агрохимикатов
Значительную долю 137С8, внесенного в почву в водорастворимой форме, СУПРОДИТ-М переводит в труднодоступное для корневого поступления состояние (прочносвязанная) - до 75%. Применение СУПРОДИТ-М более эффективно по ограничению перехода 137С8 из почвы в листья салата, чем внесение минеральных удобрений.
При внесении СУПРОДИТ-М в слабоокульту-ренную дерново-подзолистую супесчаную почву, загрязненную 137С8, урожай салата листового был на 10,5% выше, чем при применении КРК и в 2,6 раза, чем в контроле (таблица).
Обработка вегетирующих растений Гумитон повышала урожай салата в 2,6 раза на фоне №К и в 3,0 раза при внесении в почву СУПРОДИТ-М по сравнению с контролем. Применение Гумитон на фоне №К повышало урожай на 11,7%, на фоне СУПРОДИТ-М - на 15,3% по сравнению с выращиванием без обработки препаратом. Обработка растений Гумитон в варианте с СУПРОДИТ-М повышала урожай салата на 14,0% по сравнению с вариантом КРК + Гумитон.
Известно [9-11], что поступление 137С8 в растения из почвы зависит от уровня плодородия почв, содержания подвижных форм 137С8 в почве, соотношения №Р:К в почве и от вносимых удобрений.
Результаты исследований показывают, что максимальное количество 137С8 в товарной продукции накапливается при выращивании салата листового на почве без удобрений (рис. 2).
Накопление 137С8 в урожае салата листового при внесении в почву минеральных удобрений с соотношением №Р:К = 1:1,1:1,65 снижается в 6,7 раза, а при внесении СУПРОДИТ-М - в 8,2 раза по сравнению с неудобренной почвой (рис. 2). Снижение поступления 137С8 в растения в вариантах с КРК и СУПРОДИТ-М связано с улучшением условий минерального питания и уменьшением подвижности 137С8 в почве, особенно при использовании комплексного удобрения. СУПРОДИТ-М - это сорбент-удобрение, он переводит значительную долю 137С8, попавшего в почву в водорастворимой форме, в труднодоступное для корневого усвоения состояние. Использование СУПРОДИТ-М - более эффективный агрохимический прием по ограничению перехода 137С8 из почвы в листья салата, чем применение минеральных удобрений. Накопление 137С8 в листьях салата на фоне СУПРОДИТ-М на 19,0% ниже, чем в варианте с №К.
Обработка вегетирующих растений Гумитон при внесении КРК способствовала снижению накопления 137С8 в урожае салата на 19,0%, а при внесении СУПРОДИТ-М на 17,6% по сравнению с технологией без обработки препаратом (рис. 2). Применение Гумитон в варианте с СУПРОДИТ-М снижало поступление 137С8 в салат на 17,6% относительно варианта с КРК.
В радиоэкологических исследованиях для расчета дозы внутреннего облучения человека за счет употребления продуктов питания, загрязненных
137Cs, используется такой показатель, как вынос РН с урожаем с единицы площади. В исследованиях впервые получены данные по выносу 137Cs биомассой салата при применении СУПРОДИТ-М и Гумитон по сравнению с традиционными удобрениями (табл. 2). Вынос 137Cs биомассой салата при внесении минеральных удобрений в 2,4 раза ниже, чем на неудобренной почве. При обработке растений Гуми-тон на фоне NPK вынос 137Cs зеленой массой салата снизился по сравнению с контролем в 2,7 раза. Внесение СУПРОДИТ-М в почву с 137Cs способствовало снижению выноса РН урожаем салата в 2,9 раза. Дополнительная обработка Гумитон приводила к снижению выноса 137Cs салатом в 3,2 раза в варианте с СУПРОДИТ-М и в 1,2 раза - в варианте с NPK.
Таким образом, в результате исследований на дерново-подзолистой супесчаной почве получены новые экспериментальные данные по влиянию различных видов агрохимикатов на продуктивность и транслокацию 137Cs в растения салата листового.
Внесение в почву комплексного органомине-рального удобрения СУПРОДИТ-М снижало содержание обменной, подвижной и кислоторас-творимой форм 137Сs на 4,3-5,9% от суммарного содержания, относительно контроля, и повышало содержание прочносвязанной формы 137Сs на 15,2%. При внесении NPK в почву снижалось со-
держание обменной и кислоторастворимой форм 137С на 1,0-1,9%.
Применение СУПРОДИТ-М увеличивало урожая салата на 10,5% по сравнению с использованием NPK, и в 2,6раза по сравнению с контролем.
Обработка вегетирующих растений Гумитон повышала урожай салата в 2,6-3,0 раза по сравнению с контролем и на 11,7-15,3% по сравнению с вариантами без обработки препаратом.
Накопление 137Сs в урожае при внесении СУ-ПРОДИТ-М снижалось в 8,2 раза по сравнению с неудобренной почвой и было на 19,0% ниже, чем при применении минеральных удобрений.
Обработка растений Гумитон снижала накопление 137Сs в урожае салата на 17,6-19,0% по сравнению с вариантами без обработки.
Внесение СУПРОДИТ-М способствовало снижению выноса РН урожаем в 2,9 раза. Обработка Гумитон в варианте с СУПРОДИТ-М приводила к снижению выноса 137Сs салатом в 3,2раза по сравнению с контролем.
Применение СУПРОДИТ-М и Гумитон при выращивании салата на дерново-подзолистой почве в условиях радиоактивного загрязнения более эффективно для повышения продуктивности и ограничения перехода 137Сs из почвы в растения, чем внесение минеральных удобрений.
Литература
1. Журбицкий З.И. Теория и практика вегетационного опыта. - М. : Наука, 1968. - 243 с.
2. Методические указания по обследованию почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства на содержание тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов и радионуклидов. - М.: ЦИНАО, 1995. - 45 с.
3. Ратников А.Н., Свириденко Д.Г., Жигарева Т.Л., Попова Г.И., Петров К.В., Ратникова Л.И., Баланова О.Ю. СУПРОДИТ-М - новое комплексное удобрение, обеспечивающее получение экологически безопасной продукции растениеводства // Биологические науки Казахстана, 2016, № 1. - С. 76-88.
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. Патент на изобретение № 2426711 «Способ получения органо-минерального комплексного удобрения» от 20 августа 2011 г. (авторы - Ратников А.Н., Петров К.В., Анисимов В.С., Жигарева Т.Л., Свириденко Д.Г., Попова Г.И., Мазуров В.Н., Сюняев Х.Х., Полонская Г.Н., Дадаева Т.А., Семешкина П.С.). Описание изобретения к патенту. Бюлл. № 23. 20.08.2011. - 8 с.
6. Ратников А.Н., Арышева С.П., Попова Г.И., Баланова О.Ю., Свириденко Д.Г., Суслов А.А., Петров К.В., Иван-кин Н.Г., Ратникова Л.И., Семешкина П.С. Эффективность комплексного удобрения пролонгированного действия СУПРОДИТ-М и органо-минерального комплекса ГУМИТОН при возделывании моркови в условиях радиоактивного загрязнения // Вестник аграрной науки, 2019, № 1(76). - С. 44-51.
7. Mazurov V.N., Semeshkina P.S., Ratnikov A.N., Arysheva S.P., Sviridenko D.G. Gumiton - New Organo-Mineral Complex to Increase the Productivity of Agricultural Cultures // International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE), 2019, Vol. 8, Issue 4. - Р. 3374-3381. ISSN: 2277-3878.
8. Патент на изобретение № 2709737 «Биологически активный органо-минеральный комплекс и способ его получения (авторы - Санжарова Н.И., Петров К.В., Ратников А.Н., Свириденко Д.Г., Суслов А.А., Иванов И.А., Иванкин Н.Г.). Описание изобретения к патенту. Бюлл. № 35. 19.12.2019. - 6 с.
9. Санжарова Н.И., Кузнецов В.К., Бровкин В.И., Котик Ж.А. Оценка эффективности защитных мероприятий на почвах, загрязненных радионуклидами // Агрохимический вестник, 1998, № 4. - С. 22-26.
10. Ратников А.Н. Система защитных мероприятий и технологические приемы ведения растениеводства на сельскохозяйственных угодьях, подвергшихся радиоактивному загрязнению после аварии на ЧАЭС: дисс. д.б.н. - М.: ВИУА, 2002. - 288 с.
11. Технологические приемы, обеспечивающие повышение устойчивости агроценозов, восстановление нарушенных земель, оптимизацию ведения земледелия и получение соответствующей нормативам сельскохозяйственной продукции / Под ред. Н.И. Санжаровой. - Обнинск: ВНИИСХРАЭ, 2010. - 180 с.
