CC BY
10УДК 631.8:633.2: 539.1.04 DOI 10.33632/1998-698Х.2021-4-57-62
ВЛИЯНИЕ РАЗНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЙ И УСЛОВИЙ УВЛАЖНЕНИЯ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА НА УРОЖАЙНОСТЬ И ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕХОДА 908г В ЗЕЛЁНУЮ МАССУ СОРГО-
СУДАНКОВОГО ГИБРИДА
Г.В. Седукова, Н.В. Кристова, С.АИсаченко
Институт радиобиологии НАНБеларуси, Беларусь, г. Гомель,
В статье представлены результаты полевых экспериментов по возделыванию соргосу-данкового гибрида на загрязнённых 90Sr дерново-подзолистых почвах Республики Беларусь. Описано влияние систем удобрений на урожайность и коэффициенты перехода (Кп) 90Sr в зелёную массу сорго-суданкового гибрида при разных условиях увлажнения вегетационного периода. Отмечено снижение Кп 90Sr в зелёную массу сорго-суданкового гибрида при увеличении дозы фосфорных удобрений с 40 до 60 кг/га д.в. до 7%. При внесении NPK в посевах гибрида наименьшие Кп 90Sr в зелёную массу наблюдались при N70P60K80 Установлена обратная корреляционная связь между гидротермическим коэффициентом и Кп 90Sr в зелёную массу сорго-суданкового гибрида и прямая - с урожайностью культуры. Максимальная урожайность культуры обеспечивает система удобрений N90P60K100.
Ключевые слова: сорго-суданковый гибрид, коэффициент перехода 90Sr, система удобрений, предельная плотность загрязнения
В настоящее время актуальным остаётся вопрос загрязнения объектов окружающей среды радионуклидами чернобыльского происхождения. Одним из основных дозообразующих радионуклидов для населения Республики Беларусь является 91^г. Площадь сельскохозяйственных земель Беларуси, с плотностью загрязнения 9С^г свыше 5,55 кБк/м2 (законодательно установленный критерий отнесения к зоне радиоактивного загрязнения) достигает 282 тыс. га. Расположены они, главным образом, на территории Гомельской и Могилевской облас-
90
тей. Sr находится в почве преимущественно в обменной форме, что и определяет его способность интенсивно накапливаться растениями, включаясь тем самым в пищевые цепочки. Поступление радионуклида в растения, в первую очередь, зависит от показателей почвенного плодородия, вида сельскохозяйственных культур и технологии их возделывания. Для укрепления кормовой базы региона рассматривается вопрос о введении в структуру полевых севооборотов сорго (сорго сахарное, суданская трава, соргосуданковый гибрид (ССГ)) как страховой кормовой культуры в годы с критическими погодными условиями (засухами). При интродукции новых культур на загрязненных радионуклидами территориях, важна оценка не только продуктивного потенциала культур, но и радиологического качества полу-чаемых кормов.
В Республике Беларусь определено, что
90
удельная активность Sr в зелёной массе кормовых культур не должна превышать 37 Бк/кг для скармливания лактирующим коровам и полу-
чения молока цельного, 185 Бк/кг для скармливания лактирующим коровам и получения молока-сырья на переработку [6]. Руководствуясь нормативными документами Союзного
90
государства, удельная активность Sr в зелёных кормах не должна превышать 50 Бк/кг.
При возделывании сорговых культур на территории загрязненной 9С^г необходимо оценить значения параметров перехода радионуклида в продукцию, установить зависимости их изменения при использовании разных систем удобрений, определить территорию, пригодную для производства нормативно чистой продукции (зелёных кормов). Наши исследования направлены на изучение вопроса влияния системы удобрений на параметры перехода 9^г в зелёную массу сорго-суданкового гибрида при разных условиях увлажнения вегетационного периода.
Материалы и методы. Исследования проведены в полевом опыте в условиях засушливого (гидротермический коэффициент (ГТК) = 0,9), обеспеченного (ГТК = 1,1) и избыточного увлажнения (ГТК = 1,9). При определении условий увлажнения вегетационного периода использовали классификацию Селя-нинова [1].
Почва опыта - дерново-подзолистая супесчаная. В структуре почвенного покрова Республики Беларусь дерново-подзолистые почвы занимают 34,2 % и имеют наибольшее распространение на территории радиоактивного загрязнения. Пахотный горизонт опытного участка характеризуется кислой реакцией почвенной среды (рНКС1 5,2 ед.), средним содержанием
гумуса (2,5%), средним содержанием подвижных форм калия (К2О - 198 мг/кг) и высоким содержанием Р2О5 - 350 мг/кг. Индекс агрохимической окультуренности почвы составил 0,74, что позволяет отнести её к категории среднеокуль-туренной.
Плотность загрязнения пахотного горизонта почвы 90Ьг составляла в среднем 24 кБк/м2 (0,6 Ки/км2).
Повторность опыта - трёхкратная. Размер делянки 10 м2, учётной 4 м2. Отбор проб для
90
определения удельной активности ьг в зелёной массе и определения урожая проводили в фазу начала выброса метёлки. Учёт урожая зелёной массы проводили с учётной площади делянки.
Агрохимические показатели почвы определялись по ГОСТированным методикам: гумус - по Тюрину в модификации ЦИНАО [3]; рНКС1 -потенциометрическим методом [5]; подвижные формы фосфора и калия - по Кирсанову [4]. Удельную активность 90Ьг в пахотном горизонте почвы и в зелёной массе сорговых культур определяли путём радиохимического выделения радионуклида по стандартной методике ЦИНАО с радиометрическим окончанием на аттестованном а-Р счётчике СапЬегга-2400 [2].
троля использовался вариант без применения минеральных удобрений. Минеральные удобрения вносили под предпосевную культивацию. В качестве удобрений использовались: карбамид (46%), аммонизированный суперфосфат (30%), хлористый калий (60%).
Результаты исследований. Значение коэффициента перехода (Кп) 9аг в зеленую массу сорго-суданкового гибрида на контрольном варианте в среднем составило 4,26 Бк/кг: кБк/м2. Установлено, что внесение минеральных удобрений способствует уменьшению Кп в продукцию гибрида в среднем на 18 %. Так, в среднем по опыту, значения Кп 91^г для зелёной массы ССГ в зависимости от применяемой системы удобрений изменялись от 3,26 Бк/кг: кБк/м2 до 3,75 Бк/кг:кБк/м2 (рисунок 1).
Эффективность различных систем удобрений не одинакова. Отмечено положительное влияние фосфора на интенсивность накопления радионуклида - увеличение дозы фосфора с 40 до 60 кг/га д.в. на фосфорно-калийных фонах обеспечило снижение Кп 9аг в зелёную массу культуры в среднем на 5%, в вариантах с внесением полного удобрения - до 7%. Отмечена сильная корреляционная зави-симость (г= -0,9)
В исследовании находился сорго-суда-нковый гибрид Почин 80. Культура возделы-валась при применении следующих систем удобрений: Р40К80, Р40К100, Рб0К80, Р60К100, ^0Р40К80,
^90Р40К80; N70Р40К100, ^0Р40К100; N70Р60К80,
^Рб0К80; адб0К100, адб0К100. В качестве кон-
между соотношением фосфора и калия в составе удобрения и значением коэффициентов перехода 90Sr в зеленую массу культуры на фосфорно-калийных вариантах.
Рисунок 1 - Влияние системы удобрений на Кп 90 Ьг в зелёную массу ССГ, Бк/кг:кБк/м
Наименьшее поступление 90 Sr в растение наблюдалось при соотношении фосфора к калию 1:1,33 - Р60К80 (3,39 Бк/кг: кБк/м2).
Внесение азотных удобрений не оказало существенного влияния на изменение нако-
90
пления Sr в урожае. Следует отметить, что при применении азотных удобрений в дозе К70 на фонах Р40К80 и Р60К80 наблюдалась тенденция снижения Кп 91^г в зелёную массу культуры. При увеличении дозы азота до 90 кг/га д.в. параметры перехода радионуклида увеличились. Однако это увеличение было в пределах наименьшей существенной разницы. Минимальные Кп 91^г в зелёную массу ССГ получены в вариантах К70-90Р60К80 - 3,26 и 3,31 Бк/кг:кБк/м2.
Получение нормативно-чистой зелё-ной массы ССГ по содержанию 90 Sr возможно при плотности загрязнения почвы менее 8,7 кБк/м2 (0,23 Ки/км2) без применения удоб-рений. Внесение К70-90Р60К80 обеспечивает получение нормативно чистой зелёной массы гибрида на почвах с плотностью загрязнения 91^г не более 11,2 кБк/м2 (0,30 Ки/км2). Для получения кормов, соответствующих нормативам для скармливания КРС и получения молока-сырья, пригодны дерново-подзолистые супесчаные почвы, плот-
90
ностью загрязнения Sr которых не превышает 43 кБк/м2 (1,17 Ки/км2) без внесения удобрений, до 52 кБк/м2 (1,40 Ки/км2) при внесении К90Р60К]00 и до 57 кБк/м2 (1,53 Ки/км2) при внесении К70Р60К80. Агроклиматические условия вегетационного периода оказывали существенное влияние на интенсивность поступления 91^г в зеленую массу. Установлено, что на контрольном варианте изменение Кп 9С^г в зелёную массу ССГ имеет обратную корреляционную связь с гидротермическим коэффициентом, отражающим условия увлажнения веге-тационного периода. Коэффициент корреляции 0,74 признан значимым на уровне 0,95 по критерию Стью-дента. По шкале Чеддока данная связь характеризуется как высокая. Установлено уравнение регрессии: у=-0,2789х +4,629. На анализируемой системе минера-льных удобрений зависимость значений Кп 91^г от погодных условий снижается. Коэффициент корреляции равен 0,62 (уравнение регрессии: у=-0,1429х+3,6924).
Значение Кп 91^г полученное в вегетационный период, характеризующийся избыточным увлажнением, было в среднем на 7% ниже,
чем в годы с более низким значением ГТК. Несмотря на то, что сорго-суданковый гибрид относится к засухоустойчивым культурам, урожайность зелёной массы также значительно изменялась при разных условиях увлажнения вегетационного периода. При засушливом периоде вегетации сбор зелёной массы с единицы площади на контрольном варианте составил 320 ц/га. Дефицит атмосферных осадков в данном году наблюдался на протяжении всего периода роста и развития культуры. Особенно критичным оказался июнь месяц, где выпало менее 60% осадков от климатической нормы. Средняя урожайность зелёной массы ССГ при обеспеченном увлажнении варьировала в пределах 280-310 ц/га.
Максимальная средняя урожайность на контроле - 460-500 ц/га - получена в году, характеризующимся высокой температурой воздуха (на уровне 19-21°С) и достаточным количеством осадков (более 100 мм) на протяжение июня-июля месяцев, т.е. в период активного роста культуры. Отмечено, что ССГ реагирует на улучшение режима увлажнения и дает большую прибавку урожая - на уровне 36-38% по сравнению с годами с более низким значением ГТК.
Анализ зависимости между средней урожайностью зелёной массы сорговых культур и гидротермическим коэффициентом показал наличие прямой корреляционной связи (рисунок 2).
Параметры уравнения регрессии, опии-сывающего зависимость урожайности культуры от ГТК, было получено с помощью метода наименьших квадратов. Коэффициент линейной парной корреляции составил 0,96. Полученное значение коэффициента кореляции признано значимым на уровне значимости 0,95 по критерию Стьюдента. По шкале Чеддока данная связь характеризуется как весьма высокая.
Бета-коэффициент показал, что при увеличении ГТК на величину среднеквадрати-ческого отклонения приведёт к увеличению средней урожайности на 95,8% средне-квадра-тического отклонения урожайности.
Среднее отклонений расчётных значений от фактических в нашем эксперименте составило 6,6%. Поскольку ошибка меньше 7%, то данное уравнение можно использовать в
л
й
0
1
«
ей
*
О
а
600 500 400 300 200 100
0
у = 185,75х + 127,43
Я2 = 0,( П94,..-•■-■'""
0,5
1,5
ГТК
Рисунок 2 - Изменение урожайности зелёной массы ССГ при различном ГТК
качестве регрессии.
На урожайность зелёной массы сорго-суданкового гибрида существенное влияние оказывает система применения минеральных удобрений.
Средняя по опыту урожайность зелёной
массы ССГ за все годы исследований находилась в интервале 369-709 ц/га. В зависимости от системы удобрений прибавка зелёной массы по отношению к контрольному варианту варьировала от 73 ц/га на варианте Р40К80 до 340 ц/га при внесении К90РбоКюо (таблица 1).
1
2
Таблица 1 - Влияние системы удобрений на урожайность зелёной массы ССГ, ц/га
Система удобрений Урожайность зелёной массы Прибавка к контролю
Контроль 369
Р40К80 442 73
■^70Р40К80 562 193
■^90Р40К80 616 247
Р40К100 478 109
■^70Р40К100 573 204
■^90Р40К100 625 255
Р60К80 488 119
ад 60К80 586 217
ад 60К80 645 276
Р60К100 511 142
^0Р60К100 599 230
^0Р60К100 709 340
НСР0,5 42 -
Средний сбор зелёной массы с гектара посевов ССГ на фоне применения фосфорных и калийных удобрений увеличился на 73-142 ц/га по сравнению с вариантом, где удобрения не применялись. При этом увеличение дозы внесения фосфора с 40 кг/га д.в. до 60 кг/га д.в.
на фоне К80 способствовало увеличению урожайности на 46 ц/га, на фоне К100 - на 33 ц/га. Прибавка урожайности зелёной массы при увеличении дозы калия с 80 до 100 кг/га д.в. при Р40 составила 36 ц/га, при Р60 - 23 ц/га. Внесение полного минерального удобрения обеспечило
более высокую прибавку урожайности зелёной массы сорго от 193 до 340 ц/га. Эффективность применения азота в дозе 70 кг/га д.в. на фоне Р40К80 и Р60К80 составила 120 ц/га и 98 ц/га, соответственно, зелёной массы по сравнению с безазотным фоном. При увеличении азота с 70 до 90 кг/га д.в. дополнительно получено, соответственно, 54 ц/га и 59 ц/га зелёной массы.
Прибавка урожайности, полученная за счёт внесения К70, на фоне Р40К100 составила 95 ц/га, К90 - 147 ц/га, на фоне Р60К100 - 88 и 198 ц/га, соответственно. То есть увеличение дозы внесения азота с 70 до 90 кг/га д.в. на фоне Р40К100 обеспечило получение допол-нительно 52 ц/га, на фоне Р60К100 - 110 ц/га зе-лёной массы ССГ.
Заключение. Внесение минеральных удобрений обеспечивает снижение коэффи-
90
циентов перехода Ьг в зелёную массу сорго-суданкового гибрида в среднем на 18%. Минимальный коэффициент перехода 90Ьг в зелёную массу ССГ составляет 3,26 Бк/кг: кБк/м2 при системе удобрений К70Р60К80.
При возделывании соргосуданкового гибрида на дерновоподзолистой супесчаной почве без
внесения минеральных удобрений существует обратная средняя корреляционная связь между коэффициентом перехода 9^г в зелёную массу и гидротермическим коэффициентом, характеризующим степень увлажнения вегетационного периода. Между урожайностью зелёной массы ССГ и гидротермическим коэффициентом корреляционная связь высокая, она является прямой. Внесение фос-форно-калийных удобрений позволяет увеличить урожай зелёной массы ССГ на 73-142 ц/га, полного минерального удобрения (№К) - на 193-340 ц/га по сравнению с контрольным вариантом.
Использование системы удобрений К70Р60К80 позволяет получать нормативно-чистую зеленую массу для скармливания КРС для получения цельного молока при плотности загрязнения
90
Sr дерново-подзолистой супесчаной почве до 11,2 кБк/м2 (0,30 Ки/км2) с урожайностью на уровне 580 ц/га. Использование системы удобрений К90Р60Кю0 обеспечивает более высокие валовые сборы (на уровне 700 ц/га), однако ее применение возможно при плотности загрязнения 90Ьг не более 10,4 Бк/м2 (0,28 Ки/км2).
Литература
1. Гидротермический коэффициент увлажнения Селянинова [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Гидротермический_коэффициент_увлажнения_Селянинова (дата обращения: 09.04.2021).
2. Методические указания по определению 90Sr и 137Cs в почвах и растениях / А.В. Кузнецов [и др.]. - М.: ЦИНАО, 1985. -64 с.
3. Почвы. Определение органического вещества в модификации ЦИНАО: ГОСТ 26212-91. -Введ. 01.07.93. - М.: Изд-во стандартов, 1992. - 6 с.
4. Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО: ГОСТ 26207-91. - Введ. 01.07.93. - М.: Изд-во стандартов, 1992. - 6 с.
5. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение pH по методу ЦИНАО: ГОСТ 2648385. - Введ. 01.07.86. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 4 с.
6. Рекомендации по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Республики Беларусь на 2012-2016 годы / Н.Н. Цыбулько [и др.]. - Минск, 2012. - 123 с.
INFLUENCE OF DIFFERENT FERTILIZER SYSTEMS AND HUMIDITY CONDITIONS OF THE GROWING SEASON ON THE YIELD AND TRANSFER FACTOR OF 90Sr TO THE GREEN MASS OF THE
SORGHUM-SUDAN HYBRID
Sedukova G.V., Kristova N.V., Isachenko S.A.
Institute of Radiobiology National Academy of Sciences of Belarus.
Belarus, Gomel,
The article presents the results of field experiments on the cultivation of a sorghum-Sudan hybrid (SSH) on sod-podzolic soils contaminated with 90Sr in the Republic of Belarus. The effect offertilization systems on the yield and the transfer factor (TF) of 90Sr into the green mass of the SSH under different humidity conditions of the growing season is described. A decrease in TF of 90Sr up to 7% in the green mass of SSH was noted with an increase dose of phosphorus fertilizers from 40 to 60 kg/ha. When NPK was added to SSH, the lowest TF of 90Sr
in the green mass was observed at N70P60K80 dose. An inverse correlation was established between the hydrothermal coefficient and TF of 90Sr in the green mass of SSH and a direct correlation with the crop yield. The maximum crop yield is ensured by the N90P60K100 fertilizer system.
Keywords: sorghum-Sudan hybrid, 90Sr transfer factor, fertilizer system, ultimate pollution density
References
1. Hydrothermal humidification coefficient Selyaninov [Electronic resource]: URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Hydrothermal _ humidification _ coefficient _ Selyaninov (circulation date: 09.04.2021).
2. Methodological guidelines for the definition of 90Sr and 137Cs in soils and plants/A.V. Kuznetsov [et al.]. - M.: TSINAO, 1985. - 64 p.
3. Soils. Definition of organic substance in TsINAO modification: GOST 26212-91. - Vved. 01.07.93. -M.: Publishing House of Standards, 1992. - 6 p.
4. Soils. Determination of mobile phosphorus and potassium compounds according to Kirsanov's method in TsINAO modification: GOST 26207-91. - Vved. 01.07.93. - M.: Publishing House of Standards, 1992. - 6 p.
5. Soils. Preparation of salt extract and determination of pH by TsINAO method: GOST 26483-85. -Vved. 01.07.86. - M.: Publishing House of Standards, 1987. - 4 p.
6. Recommendations on agricultural production in conditions of radioactive pollution of the lands of the Republic of Belarus for 2012-2016/N.N. Tsybulko [ et al.]. - Minsk, 2012. - 123 p.
