1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Радиационная биология. Радиоэкология
  4. T. 60, № 1, 2020

Радиационная биология. Радиоэкология, 2020, T. 60, № 1, стр. 99-107

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА ПЕРЕХОД 137Cs В УРОЖАЙ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

Н. В. Андреева 1, *, Н. В. Белова 1, В. К. Кузнецов 1, В. П. Грунская 2

1 Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии
Обнинск, Россия

2 Тульский научно-исследовательский институт сельского хозяйства
Плавск, Россия

* E-mail: nva2803@yandex.ru

Поступила в редакцию 19.03.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

В длительных стационарных опытах изучена эффективность действия различных видов органических удобрений на дерново-подзолистой почве и выщелоченном черноземе, загрязненных 137Cs в результате аварии на ЧАЭС. Установлено, что применение подстилочного и бесподстилочного навоза, соломы, сидератов на дерново-подзолистой песчаной почве при раздельном и совместном внесении оказывало положительное влияние на показатели плодородия почвы и снижало биологическую подвижность 137Cs. Содержание обменных форм 137Cs в почве уменьшалось на 4.2% при запашке сидерата, в сочетании с соломой – на 4.1–4.3%, а при внесении соломы и сидерата на фоне навоза – на 5.8–8.0% по сравнению с контролем. Комплексное применение соломы и сидерата на фоне подстилочного навоза снижает накопление 137Cs в зерне ячменя в 1.6–2.4 раза. Применение кислого среднеразложившегося торфа в дозе 30 т/га на фоне NPK на дерново-подзолистой песчаной почве способствовало повышению накопления 137Cs в зерне овса в 1.2–1.5 раза. Запашка сидератов бобовых культур на выщелоченном черноземе повышает накопление 137Cs в зерне и соломе озимой пшеницы в 1.4–1.9 раза.

Ключевые слова: радионуклиды, органические удобрения, 137Сs, биологическая подвижность

Сельскохозяйственная продукция, полученная на радиоактивно загрязненных угодьях, является основным источником поступления радионуклидов в рацион населения. После аварии на Чернобыльской АЭС агропромышленное производство накопило широкий спектр приемов, позволяющих существенно снизить уровни загрязнения получаемой продукции [1–3]. Вместе с тем снижение объемов применения минеральных удобрений, наблюдаемое в последние годы, вызывает необходимость поиска дополнительных средств поддержания почвенного плодородия. В системе мер по сохранению и повышению плодородия почв одним из таких приемов является насыщение севооборотов органическими удобрениями, в том числе за счет соломы зерновых культур, различных видов навоза, а также сидератов и торфа. Рациональное использование органических удобрений, пополняя запас элементов питания, способствует улучшению всех агрономически ценных показателей почвенного плодородия [4–6]. Внесение органических удобрений является также эффективным агроприемом по снижению поглощения радионуклидов растениями, уменьшая в большинстве случаев поступление 137Сs в урожай сельскохозяйственных культур в 1.5–3.0 раза, причем наибольший эффект отмечается на почвах легкого гранулометрического состава [7–10]. При этом органические удобрения оказывают как прямое, так и косвенное влияние на подвижность радионуклидов в системе почва–растение.

Прямое влияние заключается в образовании с радионуклидами различных по подвижности органо-минеральных комплексов, а также в увеличении обеспеченности элементами питания, емкости поглощения почв и закреплении радионуклидов в почвенно-поглощающем комплексе [11–13]. В связи с этим значительное влияние на процессы поведения радионуклидов в почве будут оказывать вид и качественный состав органических удобрений, состав гумусовых веществ органических удобрений, соотношение элементов питания и их доступность для растений, факторы, влияющие на процессы минерализации органического вещества.

Косвенное влияние на снижение поступления радионуклидов в растения обусловливается снижением удельной активности радионуклидов в урожае за счет эффекта “биологического разбавления” вследствие более интенсивного нарастания биомассы и повышения урожайности сельскохозяйственный культур [14, 15].

Целью работы являлась оценка воздействия различных видов органических удобрений на накопление 137Cs сельскохозяйственными растениями и изменение основных параметров плодородия почв.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

Полевые эксперименты проводили в различных почвенно-климатических условиях на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС [9, 11, 14].

Полевой стационарный опыт в Брянской области заложен в 1996 г. на Новозыбковской опытной станции в вариантах: 1. Контроль; 2. NPК; 3. Солома; 4. Солома + NPК; 5. Сидерат; 6. Сидерат + NPК; 7. Солома + сидерат; 8. Солома + сидерат + NPК, на фоне внесения подстилочного и бесподстилочного навоза в дозах, эквивалентных 80 т/га подстилочного навоза. Севооборот 4-польный: картофель, ячмень, овес, озимая рожь + + редька масличная пожнивно. Солому озимой ржи в измельченном виде (9,2 т/га) и сидерат в виде зеленой массы редьки масличной (35 т/га) вносили непосредственно на месте произрастания этих культур. Все органические удобрения вносили под первую культуру севооборота – картофель. Под остальные культуры севооборота вносили минеральные удобрения общим фоном N90 под ячмень, Р40К90 – овес и N90Р60 – озимую рожь. На вариантах опыта с совместным применением органических и минеральных удобрений доза NPK была эквивалентна содержанию питательных веществ в 40 т/га подстилочного навоза.

Почва опытного участка дерново-подзолистая песчаная: содержание гумуса 1.9%; рНKCI 5.9; гидролитическая кислотность и сумма поглощенных оснований соответственно 1.6 и 4.7 мг-экв/100 г почвы; содержание подвижных форм фосфора (P2O5) и калия (K2O) соответственно 325 и 130 мг/кг почвы. Плотность загрязнения опытного участка 137Сs составляла 510–590 кБк/м2. Исследования проводили на второй культуре севооборота – ячмене. Агрохимические показатели почвы, а также содержание подвижных форм радионуклида в почве определяли после уборки урожая.

Полевой эксперимент по оценке влияния торфа на подвижность 137Сs в системе почва–растение проводили в Хойникском районе Гомельской области Республики Беларусь. Опыт состоял из трех вариантов: 1) контроль (N70P70K70); 2) торф 30 т/га + N70P70K70; 3) торф 30 т/га + + N210P210K210. Почва опытного участка дерново-подзолистая песчаная: содержание гумуса 2.4%; рНKCI 5.3; гидролитическая кислотность и сумма поглощенных оснований 3.4 и 3.7 мг-экв/100 г почвы соответственно; содержание подвижного фосфора (P2O5) 140 мг/кг и обменного калия (K2O) – 86 мг/кг почвы. Плотность загрязнения опытного участка 137Сs составляла 650–700 кБк/м2 .

Изучение влияния различных видов сидератов и соломы на накопление 137Cs в урожае зерновых культур проводили в полевом стационарном опыте, заложенном в 2006 г. в Тульской области. В качестве сидеральных культур использовали клевер луговой, люпин и козлятник восточный, биомассу которых после скашивания запахивали при подготовке поля под озимые культуры, а солому зерновых культур использовали под следующую культуру.

Действие удобрений изучали в 8-польном севообороте: овес + козлятник, козлятник 1 г.п., козлятник 2 г.п., козлятник 3 г.п., козлятник 4 г.п., озимая пшеница, ячмень, люпин (горох, клевер красный), яровая пшеница на трех вариантах опыта: 1) контроль без удобрений, 2) N30-45P30K30, 3) N60-90P60K60. Почва опытного участка чернозем выщелоченный среднесуглинистый с содержанием гумуса 6.4%; рНKCI 5.0; гидролитическая кислотность и сумма поглощенных оснований 2.8 и 31.0 мг-экв/100г почвы соответственно; подвижный фосфор 132 мг/кг; обменный калий 146 мг/кг. Плотность загрязнения 137Cs составляла 190–210 кБк/м2.

Определение агрохимических характеристик проводилось общепринятыми методами: рНKCl – потенциометрически; гумус по Тюрину; гидролитическая кислотность по Каппену; сумма обменных оснований по Каппену–Гильковицу; подвижные формы Р2О5 и К2О соответственно по Кирсанову и Масловой для дерново-подзолистых и по Чирикову – для черноземных почв [16].

Для определения форм нахождения 137Сs в почве использовали метод последовательной экстракции. В качестве экстрагентов для определения обменных форм 137Cs использовали раствор 1 н СН3СООNH4 (рН 7.0), а форм 137Cs, непрочно связанных с оксидами железа, алюминия и глинистыми минералами, – 1н HCl. Более фиксированные в почве формы 137Cs извлекали 3 н HCl [17].

Определение удельной активности 137Сs в образцах почв, почвенных вытяжках и растениях проводили γ-спектрометрическим методом на многоканальном анализаторе IN 1200 с германиевым детектором. Ошибка измерения не превышала ±10%.

Содержание элементов питания в используемых органических удобрениях соответствовало среднему их содержанию в данных видах удобрений. Торф характеризовался кислой реакцией (рН 4.7), низким содержанием калия и фосфора, средней степенью разложения и недостаточно высокой зольностью (табл. 1).

Таблица 1.

Характеристика органических удобрений Table 1. Characteristics of organic fertilizers

Вид удобрений N, % Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг Зольность, % Степень разложения, %
Навоз бесподстилочный 0.38 ± 0.01 0.18 ± 0.02 0.43 ± 0.01 – –
Навоз подстилочный 0.32 ± 0.02 0.22 ± 0.01 0.25 ± 0.02 – –
Солома 0.50 ± 0.03 0.31 ± 0.02 1.05 ± 0.02 – –
Сидерат (редька масличная) 0.50 ± 0.02 1.10 ± 0.01 1.70 ± 0.03 – –
Сидерат (клевер луговой) 1.10 ± 0.01 1.20 ± 0.02 1.80 ± 0.02 – –
Сидерат (люпин) 1.30 ± 0.02 1.30 ± 0.02 1.90 ± 0.04 – –
Торф низинный 2.10 ± 0.03 0.17 ± 0.01 0.13 ± 0.01 7.0 ± 0.2 42.0 ± 0.5

РЕЗУЛЬТАТЫ

Анализ результатов исследований в полевом опыте в Брянской области показал, что на дерново-подзолистой песчаной почве внесение соломы, сидерата и их сочетаний, как на фоне навоза, так и без него, обусловливает в большинстве случаев достоверное по сравнению с контролем снижение кислотности почвенного раствора, повышение емкости поглощения, содержания гумуса и подвижных форм фосфора и калия (табл. 2). При этом внесение сидерата и комплексное использование сидерата и соломы оказывают более значимое положительное влияние на агрохимические показатели, чем применение только одной соломы. Так, запашка сидерата и сидерата с соломой повышали рН с 5.9 до 6.4–6.6, в то время как в варианте с соломой существенных изменений рН не наблюдалось. Емкость поглощения почвы возросла с 6.9 в контроле до 11.5–13.5 мг-экв/100 г при внесении сидерата и сочетании его с соломой, т.е. практически в 2 раза. В накоплении гумуса в почве в этих вариантах получена аналогичная закономерность.

Таблица 2.

Действие органических удобрений на основные показатели плодородия дерново-подзолистой песчаной почвы Table 2. The effect of organic fertilizers on the main indicators of fertility of sod-podzolic sandy soil

Вариант опыта рНKCL Гумус, % ЕКО, мг-экв/100г P2О5, мг/кг K2О, мг/кг
Бесподстилочный навоз
Контроль $\frac{{5.92 \pm 0.03}}{{6.13 \pm 0.01}}$ $\frac{{2.02 \pm 0.04}}{{2.44 \pm 0.03}}$ $\frac{{6.35 \pm 0.05}}{{7.44 \pm 0.02}}$ $\frac{{325.4 \pm 1.7}}{{365.7 \pm 1.5}}$ $\frac{{130.4 \pm 3.3}}{{152.2 \pm 3.1}}$
Солома $\frac{{5.95 \pm 0.02}}{{6.27 \pm 0.01}}$ $\frac{{2.27 \pm 0.02}}{{2.74 \pm 0.03}}$ $\frac{{7.03 \pm 0.02}}{{7.01 \pm 0.01}}$ $\frac{{290.5 \pm 5.0}}{{375.3 \pm 4.8}}$ $\frac{{111.7 \pm 2.2}}{{158.4 \pm 3.1}}$
Солома + сидерат $\frac{{6.51 \pm 0.03}}{{6.63 \pm 0.01}}$ $\frac{{3.83 \pm 0.01}}{{3.62 \pm 0.03}}$ $\frac{{12.05 \pm 0.04}}{{11.52 \pm 0.01}}$ $\frac{{365.8 \pm 2.9}}{{430.6 \pm 3.1}}$ $\frac{{112.2 \pm 1.9}}{{167.6 \pm 2.1}}$
Сидерат $\frac{{6.44 \pm 0.02}}{{6.47 \pm 0.01}}$ $\frac{{3.45 \pm 0.04}}{{3.14 \pm 0.01}}$ $\frac{{10.15 \pm 0.01}}{{7.83 \pm 0.01}}$ $\frac{{380.5 \pm 3.8}}{{375.2 \pm 6.2}}$ $\frac{{107.3 \pm 3.0}}{{170.4 \pm 2.7}}$
Подстилочный навоз
Контроль $\frac{{6.11 \pm 0.02}}{{6.35 \pm 0.01}}$ $\frac{{2.48 \pm 0.02}}{{2.62 \pm 0.02}}$ $\frac{{7.54 \pm 0.02}}{{8.32 \pm 0.01}}$ $\frac{{380.9 \pm 2.8}}{{400.7 \pm 3.1}}$ $\frac{{118.2 \pm 1.9}}{{135.4 \pm 2.2}}$
Солома $\frac{{6.05 \pm 0.03}}{{6.07 \pm 0.04}}$ $\frac{{2.64 \pm 0.03}}{{2.73 \pm 0.02}}$ $\frac{{8.17 \pm 0.03}}{{8.05 \pm 0.01}}$ $\frac{{365.2 \pm 5.3}}{{340.4 \pm 4.8}}$ $\frac{{131.6 \pm 4.1}}{{162.5 \pm 4.7}}$
Солома + сидерат $\frac{{6.64 \pm 0.01}}{{6.63 \pm 0.02}}$ $\frac{{4.24 \pm 0.01}}{{4.41 \pm 0.03}}$ $\frac{{15.06 \pm 0.02}}{{15.53 \pm 0.03}}$ $\frac{{340.6 \pm 2.9}}{{380.1 \pm 3.5}}$ $\frac{{107.2 \pm 3.6}}{{132.8 \pm 2.9}}$
Сидерат $\frac{{6.37 \pm 0.02}}{{6.32 \pm 0.01}}$ $\frac{{3.77 \pm 0.01}}{{4.08 \pm 0.03}}$ $\frac{{13.07 \pm 0.04}}{{11.94 \pm 0.02}}$ $\frac{{375.3 \pm 4.4}}{{340.6 \pm 4.3}}$ $\frac{{106.9 \pm 2.9}}{{131.4 \pm 2.7}}$

Примечание. В числителе – без внесения навоза, в знаменателе – при внесении 160 т/га навоза.

Уровень накопления радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур зависит от комплекса факторов, в том числе и от их содержания в обменной форме. Проведенные исследования показали, что запашка соломы снижает подвижность 137Сs – достоверное снижение содержания наиболее доступной для растений обменной формы радионуклида по сравнению с контролем составило 3.0%, подвижной формы (вытяжка 1 н НСl) – на 1.2%, прочно связанной (вытяжка 3 н НСl) – на 2.0% (табл. 3).

Таблица 3.

Влияние органических удобрений на формы нахождения 137Cs в почве Table 3. Influence of organic fertilizers on the forms of 137Cs in soil

Вариант опыта 137Cs, % от суммарного количества
1 н АсNH4 1 н HCl 3 н HCl фиксированный
Без внесения навоза
Контроль 11.6 ± 1.3 8.3 ± 0.7 18.7 ± 1.1 61.4 ± 3.3
Солома 8.6 ± 0.7 7.1 ± 0.8 16.7 ± 1.2 67.6 ± 4.2
Солома + сидерат 7.5 ± 0.5 7.1 ± 0.4 14.8 ± 0.8 70.6 ± 5.3
Cидерат 8.2 ± 0.7 6.0 ± 0.5 16.1 ± 0.4 69.7 ± 7.4
Бесподстилочный навоз
Контроль 10.9 ± 1.2 9.1 ± 0.2 16.2 ± 0.3 63.8 ± 2.5
Солома 8.4 ± 1.5 8.2 ± 0.2 16.1 ± 0.3 67.3 ± 3.2
Солома + сидерат 7.0 ± 1.2 7.1 ± 0.3 15.3 ± 0.1 70.6 ± 2.2
Сидерат 8.2 ± 0.5 7.2 ± 0.1 16.5 ± 0.1 68.1 ± 4.3
Подстилочный навоз
Контроль 10.6 ± 0.2 6.4 ± 0.4 18.4 ± 2.1 64.6 ± 5.4
Солома 8.1 ± 0.2 5.6 ± 0.3 15.7 ± 2.3 70.6 ± 4.2
Солома + сидерат 7.0 ± 0.3 4.9 ± 0.3 14.0 ± 1.2 74.1 ± 5.2
Cидерат 6.5 ± 0.4 4.7 ± 0.3 13.7 ± 1.3 75.1 ± 6.2

Эффективность запашки зеленого удобрения по влиянию на подвижность 137Сs равнозначна по отношению к внесению соломы, а их комплексное применение снижает подвижность радионуклида на 4.1% или в 1.6 раза по сравнению с контролем.

Снижение биологической подвижности 137Сs после применения органических удобрений может быть обусловлено изменением физико-химических характеристик почвы, в частности увеличением емкости поглощения (ЕКО) и содержания гумуса. Корреляционный анализ выявил обратную зависимость между содержанием гумуса и обменной формы 137Сs в почве – коэффициент корреляции Пирсона составил –0.81 (tr Стьюдента 6.23 > t0.05 2.10).

Применение органических удобрений не только оптимизирует почвенные показатели, но и заметно снижает подвижность 137Сs в системе почва–растение. Наиболее эффективным приемом по снижению накопления 137Сs в урожае зерна ячменя оказалось внесение соломы, как раздельно, так и совместно с сидератом (рис. 1, А). При запашке одного сидерата наблюдалась тенденция к повышению перехода 137Сs в растения. Раздельное применение навоза и соломы уменьшает поступление 137Cs в зерно ячменя в 1.4–1.5 раза, причем подстилочный навоз был более эффективен, чем бесподстилочный. Максимальное снижение размеров накопления радионуклида в растениях наблюдалось при комплексном внесении соломы и сидерата на фоне подстилочного навоза – в 1.6–2.4 раза ниже, чем в контроле.

Рис. 1.

Коэффициенты перехода 137Cs в зерно ячменя в зависимости от применения различных видов органических удобрений при раздельном (А) и комплексном внесении с минеральными удобрениями (Б).

Fig. 1. Transfer factors (TF) of 137Cs from soil to barley grain depending on the application of different types of organic fertilizers for separate (A) and complex application with mineral fertilizers (B).

Дополнительное внесение полного минерального удобрения практически не меняет полученные закономерности по действию изучаемых видов органических удобрений на плодородие дерново-подзолистой песчаной почвы и подвижность 137Cs в почве, а накопление радионуклидов в урожае зерна снижается в 1.1 раза (рис. 1, Б).

Накопление радионуклидов в урожае растений может существенно зависеть от качества органических удобрений [18, 19]. Применение кислого среднеразложившегося торфа в дозе 30 т/га с фоновым внесением удобрений на дерново-подзолистой песчаной почве в 1.2–1.5 раза увеличивает накопление 137Cs в зерне овса (рис. 2). Дополнительное внесение в вариантах с торфом повышенных доз полного минерального удобрения (N210P210K210) способствовало возрастанию накопления 137Cs в урожае растений в 1.5 раза. На 2-й год после внесения торфа возрастающее влияние торфа на накопление 137Cs в урожае овса в 1.3 раза сохранялось, однако на 3-й год исследований каких-либо достоверных различий между вариантами не наблюдалось (рис. 2).

Рис. 2.

Коэффициенты накопления 137Cs в зерне овса при внесении торфа и различных доз минеральных удобрений.

Fig. 2. Concentration ratio (CR) of accumulation of 137Cs in oat grain when applying peat and various doses of mineral fertilizers.

Усиление биологической подвижности 137Cs при внесении торфа может быть обусловлено его специфическими свойствами и, в частности, повышенной кислотностью, образованием подвижных соединений с фульвокислотами торфа, эффектом физико-химической пассивации почвенных минералов, что препятствует прочному закреплению радионуклида в почвенно-поглощающем комплексе [18, 19].

Бобовые культуры, в силу своей уникальной способности фиксировать атмосферный азот и переводить его в доступные для растений формы, являются важным фактором интенсификации и экологизации земледелия. Являясь хорошими предшественниками, бобовые культуры могут накапливать в почве до 250–400 кг/га азота и, таким образом, полностью обеспечивают азотом последующую культуру севооборота, повышая урожайность без дополнительных затрат [20].

Установлено, что несбалансированно высокие дозы азотных удобрений в большинстве случаев способствуют повышению накопления 137Cs в растениях в 1.5–3.0 раза [21, 22]. О влиянии биологически связанного азота и различных видов сидератов из бобовых культур на биологическую подвижность 137Cs в настоящее время нет единой точки зрения. Однако высокие дозы симбиотического азота и лабильные органические соединения, образующиеся в почвах после сидеральных культур, могут оказывать существенное влияние на поведение радионуклидов в системе почва–растение. Отмечается возрастание накопления 137Cs в урожае сельскохозяйственных культур, размещенных в севообороте после многолетних бобовых трав или сидеральных культур [10, 11].

В Тульской области на выщелоченных черноземах в течение 4 лет проводились полевые исследования по оценке влияния раздельного и комплексного применения минеральных удобрений, сидератов и соломы на накопление 137Cs в зерне и соломе зерновых культур. При этом в различные годы изучались разные виды сидератов (клевер луговой, люпин, горох), которые выращивались в течение одного вегетационного периода и козлятник восточный, который возделывался в течение 4 лет.

Установлено, что многолетнее возделывание козлятника восточного и последующая его запашка в качестве сидерата во все годы исследований способствовали возрастанию накопления 137Cs в зерне в 1.4–1.7 раза и 1.5–1.9 раза в соломе озимой пшеницы (табл. 4).

Таблица 4.

Коэффициенты перехода 137Cs в урожай зерновых культур при использовании различных видов сидератов (Бк/кг)/(кБк/м2), n × 10–2Table 4. Transfer factors of 137Cs to the grain crops using different types of green manure, n × 10–2

Вариант 2008 г. 2009 г. 2010 г. 20011 г.
зерно солома зерно солома зерно солома зерно солома
Озимая пшеница по козлятнику восточному после 4 лет пользования
Контроль без сидератов 1.1 ± 0.2 1.8 ± 0.3 1.3 ± 0.2 2.0 ± 0.3 1.0 ± 0.1 1.6 ± 0.1 0.9 ± 0.3 1.7 ± 0.2
Контроль с сидератами 1.9 ± 0.3 3.1±0.4 2.2 ± 0.4 3.3 ± 0.5 1.4 ± 0.2 3.1 ± 0.4 1.5 ± 0.3 2.8 ± 0.2
N90P60K60 3.0 ± 0.5 4.5 ± 0.7 3.5 ± 0.5 5.7 ± 0.8 2.6 ± 0.4 5.4 ± 0.6 2.5 ± 0.5 4.8 ± 0.5
Яровая пшеница по сидератам после 1 года пользования (2008 г – горох; 2009 г – люпин; 2010 г – клевер; 2011 – горох)
Контроль без сидератов 1.0 ± 0.2 1.5 ± 0.2 1.1 ± 0.2 1.5 ± 0.3 1.2 ± 0.2 2.0 ± 0.2 1.2 ± 0.3 2.1 ± 0.2
Контроль с сидератами 1.5 ± 0.3 1.8 ± 0.3 1.7 ± 0.4 2.4 ± 0.5 1.6 ± 0.2 2.5 ± 0.3 1.7 ± 0.3 3.3 ± 0.4
N60P60K60 2.4 ± 0.4 2.3 ± 0.4 3.1 ± 0.5 4.5 ± 0.7 2.4 ± 0.4 3.2 ± 0.5 2.1 ± 0.3 4.6 ± 0.6
Ячмень по соломе яровой пшеницы
Контроль без сидератов 0.9 ± 0.2 1.7 ± 0.1 1.0 ± 0.1 1.6 ± 0.2 1.0 ± 0.1 1.8 ± 0.4 1.3 ± 0.3 2.2 ± 0.4
Контроль с сидератами 0.8 ± 0.2 1.7 ± 0.3 0.9 ± 0.3 1.7 ± 0.3 1.0 ± 0.3 1.8 ± 0.3 0.9 ± 0.2 1.9 ± 0.2
N60P60K60 0.9 ± 0.3 2.0 ± 0.4 1.2 ± 0.1 1.9 ± 0.5 1.1 ± 0.3 2.0 ± 0.3 1.0 ± 0.2 1.9 ± 0.3

Дополнительное внесение небольших доз минеральных удобрений (N30-45P30K30) оказывало в большинстве случаев статистически недостоверное воздействие на процессы накопления 137Cs в урожае зерновых культур.

Применение повышенных доз минеральных удобрений (N60-90P60K60) практически во всех случаях способствовало увеличению накопления 137Cs в зерне и соломе растений в 1.5–1.8 раза, что может быть связано с повышением содержания минерального азота в почве наряду с ранее накопленными запасами биологически фиксированного азота. Внесение минеральных удобрений в вариантах с использованием соломы не оказывало какого-либо значимого влияния на изменение накопления радионуклидов в урожае, что обусловлено, вероятно, дополнительным расходом накопленного и поступившего в почву азота на минерализацию соломы.

ОБСУЖДЕНИЕ

Систематическое применение органических удобрений способствует накоплению гумуса, улучшает физико-химические свойства почвы – увеличивает запас питательных веществ, уменьшает кислотность, повышает содержание поглощенных оснований, поглотительную способность и буферность почвы. Проведенные исследования показали, что на дерново-подзолистой песчаной почве применение соломы, сидерата и их сочетаний на фоне навоза и без него оказывает значимое положительное влияние на агрохимические показатели: снижается кислотность почвенного раствора, повышается емкость поглощения на 2.0–9.2 мг-экв/100 г, содержание гумуса 0.9–2.0% и подвижных форм фосфора и калия в почве на 40–80 мг/кг и 20–30 мг/кг соответственно. Наиболее эффективным приемом является совместное применение соломы и сидерата на фоне внесения 80 т/га подстилочного навоза.

Изменение почвенных показателей явилось одной из основных причин снижения биологической подвижности 137Cs в почве. При запашке соломы содержание наиболее доступной для растений обменной формы радионуклида уменьшалось на 3%, а в вариантах с комплексным применением соломы и сидерата – на 4.1% по сравнению с контролем.

Использование органических удобрений для ограничения поступления радионуклидов в сельскохозяйственные растения доказало свою практическую значимость. Под влиянием органических удобрений снижается подвижность 137Cs в системе почва–растение. Наиболее эффективным приемом является внесение соломы, как раздельно, так и совместно с сидератом на фоне применения навоза и минеральных удобрений.

Качество органических удобрений может оказывать значительное влияние на накопление радионуклидов в урожае растений. Зеленое удобрение (сидерат) обогащает почву органическим веществом, способствует накоплению азота, снижает кислотность, улучшает физические свойства, в результате усиливается биологическая активность почвы. Но в то же время усиление азотного режима почвы приводит к увеличению поступления 137Сs в растения. Применение кислого среднеразложившегося торфа на дерново-подзолистой песчаной почве способствует увеличению накопления 137Cs в растениях в 1.2–1.5 раза, а дополнительное внесение минеральных удобрений (N210P210K210) – в 1.5 раза. Возрастающее влияние торфа на накопление радионуклида в зерне овса сохранялось в течение двух лет.

В исследованиях на выщелоченном черноземе длительное применение сидератов способствовало возрастанию накопления 137Cs в зерне озимой пшеницы в 1.4–1.7 раза, в соломе – в 1.5–1.9 раза. Дополнительное внесение повышенных доз минеральных удобрений приводит к увеличению накопления радионуклида в зерне и соломе растений в 1,5–1,8 раза. При этом внесение минеральных удобрений на фоне запашки соломы не оказывает значимого влияния на изменение перехода 137Cs в урожай.

Таким образом, при применении разных видов органических удобрений на радиоактивно загрязненных территориях необходим учет всего комплекса факторов, оказывающих влияние как на состояние почвенного плодородия, так и поведение радионуклидов в системе почва–растение, что позволяет наиболее адекватно оценивать агрономическую и радиологическую эффективность защитных агрохимических мероприятий.

Список литературы

  1. Санжарова Н.И., Сысоева А.А., Исамов Н.Н. и др. Роль химии в реабилитации сельскохозяйственных угодий, подвергшихся радиоактивному загрязнению // Рос. хим. журн. 2005. T. XLIX. С. 26–34. [Sanzharova N.I., Sysoeva A.A., Isamov N.N. i dr. Rol’ himii v reabilitacii sel’skohozyajstvennyh ugodij, podvergshihsya radioaktivnomu zagryazneniyu // Rossijskij himicheskij zhurnal. 2005. T. XLIX. S. 26–34. (In Russian)]

  2. Сельскохозяйственная радиоэкология / Под ред. Р.М. Алексахина, Н.А. Корнеева. М.: Экология, 1992. 400 с. [Sel’skohozyajstvennaya radioekologiya / Pod red. R.M. Alexahina, N.A. Korneeva. M.: Ekologiya, 1992. 400 s. (In Russian)]

  3. Рекомендации по ведению сельского хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения территории в результате аварии на Чернобыльской АЭС на период 1991–1995 гг. М., 1991. 58 с. [Rekomendacii po vedeniyu sel’skogo hozyajstva v usloviyah radioaktivnogo zagryazneniya territorii v rezul’tate avarii na Chernobyl’skoj AES na period 1991–1995 gg. M., 1991. 58 s. (In Russian)]

  4. Органические удобрения в интенсивном земледелии / Под ред. В.Г. Минеева. М.: Колос, 1984. 303 с. [Organicheskie udobreniya v intensivnom zemledelii / Pod red. V.G. Mineeva. M.: Kolos, 1984. 303 s. (In Russian)]

  5. Босак В.Н., Головач А.А., Дембицкая Т.В., Мезенцева Е.Г. Влияние различных видов органических удобрений на продуктивность зернопропашного севооборота и плодородие дерново-подзолистой супесчаной почвы // Агрохимия. 2008. № 8. С. 26–32. [Bosak V.N., Golovach A.A., Dembickaya T.V., Mezenceva Е.G. Vliyanie razlichnyh vidov organicheskih udobrenij na produktivnost' zernopropashnogo sevooborota i plodorodie dernovo-podzolistoj supeschanoj pochvy // Agrohimiya. 2008. № 8. S. 26–32. (In Russian)]

  6. Русакова И.В. Содержание и качественный состав гумуса дерново-подзолистой супесчаной почвы при длительном применении соломы зерновых и зернобобовых культур // Агрохимия. 2009. № 1. С. 11–17. [Rusakova I.V. Soderzhanie i kachestvennyj sostav gumusa dernovo-podzolistoj supeschanoj pochvy pri dlitel’nom primenenii solomy zernovyh i zernobobovyh kul’tur // Agrohimiya. 2009. № 1. S. 11–17. (In Russian)]

  7. Гудков И.Н. Основы общей и сельскохозяйственной радиобиологии: монография Киев: Изд-во УСХА, 1991. 328 с. [Gudkov, I.N. Osnovy obshchej i sel’skohozyajstvennoj radiobiologii: monografiya. Kiev: Izd-vo USKHA, 1991. 328 s. (In Russian)]

  8. Подоляк А.Г., Жданович В.П., Одинцова Л.Е. и др. Влияние органических удобрений на аккумуляцию 137Cs и 90Sr в травостое суходольного луга на дерново-подзолистой песчаной почве // Агрохимия. 2005. № 11. С. 66–75. [Podolyak A.G., Zhdano-vich V.P., Odincova L.Е. i dr. Vliyanie organicheskih udobrenij na akkumulyaciyu 137Cs i 90Sr v travostoe suhodol’nogo luga na dernovo-podzolistoj peschanoj pochve // Agrohimiya. 2005. № 11. S. 66–75. (In Russian)]

  9. Санжарова Н.И., Кузнецов В.К., Аксенова С.П. Накопление 137Сs сельскохозяйственными культурами на песчаных и супесчаных почвах Белорусского Полесья под влиянием различных мелиорантов // Сельскохоз/ биология. 1996. № 3. С. 277. [Sanzharova N.I., Kuznetsov V.K., Aksenova S.P. Nakoplenie 137Ss sel’skohozyajstvennymi kul’turami na peschanyh i supeschanyh pochvah Belorusskogo Poles’ya pod vliyaniem razlichnyh meliorantov // Sel’skohozyajstvennaya biologiya. 1996. № 3. S. 277. (In Russian)]

  10. Ратников А.Н., Жигарева Т.Л., Петров В.К. Эффективность окультуривания дерново-подзолистых почв в земледелии на радиоактивно загрязненных территориях // Бюлл. ВИУА. 2001. № 114. С. 151–154. [Ratnikov A.N., Zhigareva T.L., Petrov V.K. Effektivnost’ okul’turivaniya dernovo-podzolistyh pochv v zemledelii na radioaktivno zagryaznennyh territoriyah // Byulleten' VIUA. 2001. № 114. S. 151–154. (In Russian)]

  11. Драганская М.Г., Чаплыгина В.В., Белоус Н.М. Роль органических удобрений в снижении накопления 137Cs в растениях // Плодородие. 2005. № 4. С. 37–38. [Draganskaya M.G., Chaplygina V.V., Belous N.M. Rol’ organicheskih udobrenij v snizhenii nakopleniya 137Cs v rasteniyah // Plodorodie. 2005. № 4. S. 37–38. (In Russian)]

  12. Агапкина Г.И. Органические формы соединений искусственных радионуклидов в почвенных растворах природных биогеоценозов // Радиац. биология. Радиоэкология. 2002. Т. 42. № 4. С. 404–411. [Agapkina G.I. Organicheskie formy soedinenij iskusstvennyh radionuklidov v pochvennyh rastvorah prirodnyh biogeocenozov // Radiacionnaya biologiya. Radioekologiya. 2002. V. 42. № 4. S. 404–411. (In Russian)]

  13. Илахун А., Карпухин А.И., Торшин С.П. Поступление радионуклидов в растения кукурузы в водных культурах с применением органических лигандов // Плодородие. 2008. № 4. С. 46–47. [Ilahun A., Karpuhin A.I., Torshin S.P. Postuplenie radionuklidov v rasteniya kukuruzy v vodnyh kul’turah s primeneniem organicheskih ligandov // Plodorodie. 2008. № 4. S. 46–47. (In Russian)]

  14. Белова Н.В., Кузнецов В.К., Санжарова Н.И. Эффективность применения различных видов органических удобрений на сельскохозяйственных угодьях, подвергшихся радиоактивному загрязнению // Плодородие. 2007. № 1. С. 37–39. [Belova N.V., Kuznetsov V.K., Sanzharova N.I. Effektivnost’ primeneniya razlichnyh vidov organicheskih udobrenij na sel’skohozyajstvennyh ugod’yah, podvergshihsya radioaktivnomu zagryazneniyu // Plodorodie. 2007. № 1. S. 37–39. (In Russian)]

  15. Алексахин Р.М., Тихомиров Ф.А., Моисеев И.Т. Поведение 137Cs в системе почва–растение и влияние внесения удобрений на накопление радионуклида в урожае // Агрохимия. 1992. № 8. С. 127–138. [Ale-xahin R.M., Tihomirov F.A., Moiseev I.T. Povedenie 137Cs v sisteme pochva–rastenie i vliyanie vneseniya udobrenij na nakoplenie radionuklida v urozhae // Agrohimiya. 1992. № 8. S. 127–138. (In Russian)]

  16. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. М.: Изд-во МГУ, 2001. 688 с. [Praktikum po agrohimii / Pod red. V.G. Mineeva.: M.: Izd-vo MGU, 2001. 688 s. (In Russian)]

  17. Павлоцкая Ф.И. Миграция радиоактивных продуктов глобальных выпадений в почвах. М.: Атомиздат, 1974. 216 с. [Pavlockaya F.I. Migraciya radioaktivnyh produktov global’nyh vypadenij v pochvah. M.: Atomizdat, 1974. 216 s. (In Russian)]

  18. Водовозова И.Г., Погодин Р.И. Влияние органического вещества почвы на переход радиоактивных изотопов в растения // Радиоактивные изотопы в почвенных и пресноводных системах. Свердловск, 1981. С. 15–18. [Vodovozova I.G., Pogodin R.I. Vliyanie organicheskogo veshchestva pochvy na perekhod radioaktivnyh izotopov v rasteniya // Radioaktivnye izotopy v pochvennyh i presnovodnyh sistemah. Sverdlovsk, 1981. S. 15–18. (In Russian)]

  19. Valke E., Cremers A. Sorption-desorption dynamics of radiocaesium in organic matter soils // Sci. Total Environ. 1994. V. 154. P. 275–283.

  20. Посыпанов Г.С. Биологический азот. Проблемы экологии растительного белка: монография. М.: Изд-во МСХА, 1993. 272 с. [Posypanov G.S. Biologi-cheskij azot. Problemy ekologii rastitel’nogo belka: monografiya. M.: Izd-vo MSKHA, 1993. 272 s. (In Russian)]

  21. Тулина А.С., Ставрова Н.Г., Семенов В.М. Закономерности поступления 137Cs в растения из дерново-подзолистой песчаной почвы при внесении азотных удобрений // Агрохимия. 2007. № 11. С. 61–70. [Tulina A.S., Stavrova N.G., Semenov V.M. Zakonomernosti postupleniya 137Cs v rasteniya iz dernovo-podzolistoj peschanoj pochvy pri vnesenii azotnyh udobrenij // Agrohimiya. 2007. № 11. S. 61–70. (In Russian)]

  22. Цибулько Н.Н., Киселева Д.В. Влияние доз и сроков внесения азотных удобрений на накопление 137Cs в растениях и продуктивность зерновых культур // Агрохимия. 2010. № 4. С. 56–61. [Cibul’ko N.N., Kiseleva D.V. Vliyanie doz i srokov vneseniya azotnyh udobrenij na nakoplenie 137Cs v rasteniyah i produktivnost' zernovyh kul’tur // Agrohimiya. 2010. № 4. S. 56–61. (In Russian)]

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Радиационная биология. Радиоэкология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал