Использование местных агроруд и комплексных удобрений на их основе для производства нормативно чистой продукции на радиоактивно загрязненных почвах
На правах рукописи
ПРУДНИКОВ Петр Витальевич
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕСТНЫХ АГРОРУД И КОМПЛЕКСНЫХ
УДОБРЕНИЙ НА ИХ ОСНОВЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
НОРМАТИВНО ЧИСТОЙ ПРОДУКЦИИ НА РАДИОАКТИВНО
ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ
Специальность 06.01.04 – «Агрохимия»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Немчиновка - 2012
Работа выполнена в Федеральном Государственном учреждении Центр
химизации и сельскохозяйственной радиологии «Брянскагрохимрадиология»
и Московском научно-исследовательском институте сельского хозяйства
«Немчиновка»
Научный консультант - доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Сушеница Борис Алексеевич
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
академик Россельхозакадемии
Минеев Василий Григорьевич;
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Костин Яков Владимирович;
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Дышко Виталий Николаевич;
Ведущая организация – Всероссийский научно-исследовательский
институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова
Защита состоится « 13 » марта 2012 года в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 при Московском научно-исследовательском институте сельского хозяйства «Немчиновка».
Адрес: 143026, Московская обл., Одинцовский район, п. Немчиновка-1, ул. Калинина, дом 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.
Автореферат разослан « ___ » ___________ 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета А.С. Мерзликин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Чернобыльская авария на атомной электростанции нанесла невосполнимый урон нашей стране и, в первую очередь, населению, окружающей среде и аграрному сектору регионов, территории которых подверглись радиоактивному загрязнению. Её последствия дают о себе знать и сейчас в 14 субъектах Российской Федерации, спустя четверть века после этого трагического события в апреле 1986 года. В связи с этим антирадиационные мероприятия в сельскохозяйственной отрасли данных субъектов, особенно в наиболее загрязненных цезием-137 Брянской, Калужской, Орловской, Тульской областях, требуют своего продолжения и совершенствования. Их основная роль заключается в противодействии распространению и трансформации в агроэкосистеме наиболее опасного радионуклида цезия-137, обладающего жестким гамма-излучением и длительным периодом полураспада. В разное время вопросами антирадиационной безопасности в нашей стране занимались В.М. Клечковский, Б.Н. Анненков, Е.В. Юдинцева, Р.М. Алексахин, Н.И. Санжарова, С.В. Фесенко, Г.Т. Воробьев, З.Н. Маркина, А.А. Курганов, Н.М. Белоус, А.Н. Ратников и другие. Ими были исследованы разные пути, способы и материалы, позволяющие снизить вред от радиоактивного излучения. К числу эффективных мероприятий такого рода следует отнести использование агрохимических средств промышленного и местного производства. Последние включают в себя разработку и использование агрономических руд разного назначения – карбонатсодержащие породы, фосфориты, калийные соли, кремнийсодержащие трепелы, другие природные образования с макро- микроэлементами (Чумаченко, Сушеница, Капранов и др., 2003). Комплексное их применение обеспечивает растения элементами питания, повышает плодородие почв и снижает радиационную нагрузку на агроценозы до нормативных значений. Промышленные залежи агрономических руд и их малые месторождения встречаются во многих регионах нашей страны, в том числе и на радиоактивно загрязненных территориях. В настоящее время на базе таких природных агроруд созданы новые комплексные минеральные удобрения (разные формы борофосок), содержащие в своем составе, наряду с элементами питания, основные компоненты антирадиационного назначения. Они прошли успешные испытания на полях Брянского и других регионов РФ, Республиках Беларусь и Украина. В определенной мере использование этих удобрений позволяет исключить раздельное внесение соответствующих агрохимических средств для создания антирадиационных барьеров на пути поступления цезия-137 из почвенной среды в растительные организмы, а затем в пищу животных и продукты питания человека. Решению этих актуальных вопросов посвящена данная работа.
Цель и задачи исследований. Цель исследований – разработать научно обоснованные приемы применения агрономических руд и новых комплексных удобрений в качестве агрохимических средств для повышения продуктивности пашни и снижения радиационной нагрузки на возделываемые культуры в условиях загрязнения цезием-137.
Для ее реализации были решены следующие задачи:
- изучено агрохимическое и радиационное состояние почв, подвергшихся радиоактивному загрязнению;
- определен химический состав природных агрохимических средств и степень их пригодности для выполнения поставленной цели;
- изучено их влияния на агрохимическое, физико-химическое и радиационное состояние почв;
- определен уровень положительного действия агрохимических средств на урожайность полевых культур, продуктивность агроценозов и степень воздействия на радиационное состояние почв и растений;
- дана оценка эффективности новых комплексных минеральных удобрений на основе фосфоритной муки, макро- и микроэлементов;
- разработаны технологические регламенты производства и применения агрономических руд и новых удобрений, определена их экономическая эффективность в агроценозах.
Научная новизна. Обоснована целесообразность использования агрономических руд в качестве источников элементов питания и средств реабилитации радиоактивно загрязненных земель в агроценозах Центрального Нечерноземья. Установлена их эффективность на культурах в разных звеньях севооборота в прямом действии и последействии. Выявлены высокие мелиоративные свойства карбонатсодержащих пород разного вида – известняковой муки, мела, сапропеля (озерной извести), мергеля, торфотуфа и их роль в снижении кислотности почвенной среды, повышении урожайности и реабилитации почвы от негативного воздействия цезия-137.
Изучена эффективность кремнийсодержащих пород цеолитовой природы – трепелов на разных культурах зернотравянопропашного севооборота. Выявлена их высокая сорбционная способность по отношению к цезию-137, снижающая его накопление в растениеводческой продукции в несколько раз.
Установлен высокий агрохимический и радиологический эффект применения под различные сельскохозяйственные культуры новых комплексных минеральных удобрений борофоска и нитроборофоска на основе фосфоритной муки Полпинского месторождения с добавлением агроруд, содержащих макро-, микроэлементы. Их преимущество заключается в том, что в одной грануле удобрения сосредоточены необходимые компоненты для питания растений, снижения уровня радиоактивного загрязнения сельхозугодий и создания антирадиационных барьеров. Применение этих удобрений исключает раздельное внесение фосфоритной муки, калийных и борных солей, что подтверждено результатами их широкомасштабных производственных испытаний.
Положения, выносимые на защиту:
1. Агрохимическое и радиационное состояние почв региона исследований.
2. Влияние молотых фосфоритов, карбонатных и цеолитсодержащих пород на плодородие почв, урожайность полевых культур и реабилитацию радиоактивно загрязненных почв.
3. Эффективность новых комплексных минеральных удобрений на основе молотых фосфоритов, макро-и микроэлементов в агроценозах и их роль в реабилитации радиоактивно загрязненных почв.
4. Оптимизация агрохимических свойств почв и создание антирадиационных барьеров для получения запланированной урожайности и экологически безопасной продукции сельскохозяйственных культур в условиях радиоактивного загрязнения.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Разработан комплексный подход применения агрохимических средств различной природы для улучшения состояния плодородия почв, повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур, снижения уровня радиации в продукции растениеводства и животноводства. Разработана система защитных мероприятий по оздоровлению радиационной обстановки и эффективной реабилитации радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных угодий. Создана нормативная база по использованию природных кальций-, магний-, кремнийсодержащих веществ, фосфоритов и их комбинации с макро-, микроэлементами для возделывания полевых культур на землях, загрязненных радионуклидами. За предыдущий десятилетний период применение известковых материалов (известняковая мука, торфотуф, сапропель, мел рыхлый, мергель) позволило обеспечить проведение известкования кислых почв на площади 84 тыс. га, а объем применения известковых удобрений составил 527 тыс. тонн. В ЗАО Аграрно-индустриальном предприятии «Фосфаты» (г. Брянск) введено в эксплуатацию производство новых комплексных минеральных удобрений «Борофоска гранулированная» марки А и Б. На данный период произведено 43 тыс. тонн этого удобрения, которое прошло производственное испытание в сельхозпредприятиях Брянской, Орловской Тульской областей, в Республиках Беларусь и Украины на площади 86 тыс. га, обеспечив высокий экономический эффект и получение растениеводческой продукции, соответствующей нормам радиационной безопасности по СанПиН 2.23.2.1078 - 01.
Эти вопросы детально отражены в коллективных монографиях «Почвенное плодородие и радионуклиды» (М.: НИА ПИРОДА.-2002. - 356 с.) и «Агрохимическое и агроэкологическое состояние почв Брянской области» (Брянск: 2007. - 608 с.); регламентах «Применение природных кремнийсодержащих веществ на зерновых культурах (Немчиновка: Россельхозакадемия.-2010. - 18 с.). На комплексные минеральные удобрения – «Борофоска гранулированная» марки А и Б автору выдан Патент на изобретение № 2342350 «Способ получения гранулированных комплексных минеральных удобрений», зарегистрированный в Госреестре изобретений РФ 27 декабря 2008 г. Для их применения подготовлены «Рекомендации по использованию и реабилитации радиоактивно загрязненных почв с применением традиционных агрохимических средств и нового комплексного минерального удобрения «Борофоска гранулированная» (Брянск: 2011. - 32 с.).
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Международной научно-практической конференции «Разработка адаптивных технология применения удобрений и средств химизации на радиоактивно загрязненных почвах, обеспечивающих получение нормативно «чистой» растениеводческой продукции» (Брянск, БГСХА, 2004 г.); научно-практической конференции «Влияние комплексных удобрений на урожайность и качество зерновых культур на почвах подверженных радиоактивному загрязнению» (Брянск, 2004 г.); Международной научно-практической конференции «Общая характеристика радиационной обстановки территории Брянской области и проведение реабилитационных мероприятий, направленных на обеспечение производства нормативно-чистой продукции» (Брянск: РИОНОУ Брянский открытый институт управления и бизнеса, 2005 г.); Международной научно-технической конференции «Эффективность удобрений и минерального сырья при реабилитации радиоактивно загрязненных территорий» (Брянск: БГИТА, 2006 г.); Всероссийской конференции молодых ученых «Оценка уровней загрязнения 137Cs кормовых угодий, на которых возможно получение продукции животноводства, удовлетворяющей нормативам, в отдаленный период после аварии на Чернобыльской АЭС» (Улан-Удэ, 2007 г.); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Оценка влияния защитных мероприятий на динамику поступления 137Cs в продукцию кормопроизводства после аварии на ЧАЭС» (Москва, 2008 г.); Всероссийской научной конференции «Радиологическая оценка земель, временно выведенных из оборота в результате аварии на Чернобыльской АЭС, и научное обеспечение их возвращения в хозяйственное использование» (Москва, ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаев Россельхозакадемии, 2008 г.); V съезде Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева «Стратегия применения защитных мероприятий в условиях радиоактивного загрязнения территорий Брянской области» (Ростов-на-Дону, 2008 г.); научно-практической конференции Союзного государства О результатах разработки и реализации сельскохозяйственных территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению» (Брянск, 2009 г.); Международной научно-практической конференции «25 лет после Чернобыльской катастрофы. Преодоление ее последствий в рамках Союзного государства» (г. Гомель, Республика Беларусь, 12-13 апреля 2011 г.); Международной научно-практической конференции «Использование агрономических руд для питания растений и реабилитации радиоактивного загрязнения в условиях юго-запада Центрального Нечерноземья» (Брянск, 14-15 апреля 2011 г.), отчетных сессиях Министерства сельского хозяйства РФ.
Публикации. По результатам диссертации опубликованы 54 печатные работы, в том числе 6 монографий, 3 методических руководства, 2 рекомендации, 1 патент на изобретение. В изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ для публикации основных результатов исследований диссертационной работы напечатано 16 статей.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 414 страницах машинописного текста, содержит 94 таблицы, 36 рисунков, 14 приложений. Работа состоит из введения, обзора литературы, 6 глав экспериментальной части, выводов и предложений производству, списка использованной литературы, включающего 488 источников, в т.ч. 25 на иностранных языках,
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Условия и методика проведения исследований
Работа выполнена по результатам исследований автора за период 1998-2011 гг., проведенных в ФГУ «Брянскагрохимрадиология» и Московском НИИ сельского хозяйства «Немчиновка». Экспериментальная работа осуществлялась в соответствии с планом научных исследований Министерства сельского хозяйства, Министерства по чрезвычайным ситуациям Российской Федерации и Россельхозакадемии по следующим заданиям: 21.04.98. «Изучить эффективность и дать агрохимическую оценку кальцийсодержащих местных агроруд с целью проведения известкования кислых почв на территории Брянской области»; 23.04.03. «Изучить агрохимическую эффективность применения комплексных смешанных удобрений, приготовленных на основе фосфоритной муки (борофоски, нитроборофоски) на различных типах почв в хозяйствах Брянской области»; 25.04.06. «Изучить адаптивные технологии применения мелиорантов, местных агроруд, минеральных удобрений и разработать комплекс защитных мероприятий, направленных на снижение перехода радионуклидов в сельскохозяйственную продукцию, на радиоактивно загрязненных территориях».
Брянский регион расположен на юго-западе Центрального Нечерноземья России. На севере он граничит со Смоленской и Калужской, востоке и юго-востоке – с Орловской и Курской областями, западе – с Гомельской и Могилевской областями Белоруссии, на юге – с Украиной (Черниговской и Сумской областями). Его территория вытянута с запада на восток с протяженностью в этом направлении – 270 км, а с севера на юг – 190 км. Общая площадь составляет – 34,9 тыс. км2.
Климат. Территория Брянской области находится в умеренно континентальном климате, с теплым летом. Продолжительность вегетационного периода – 180-190 дней. Сумма активный температур (выше 10 0С) возрастает с севера на юг от 2150 до 2450 0С. Среднегодовое количество осадков составляет 530-655 мм. Средняя температура наиболее холодного месяца января – 7-9 0С, наиболее теплого июля – + 18-19 0С. Годовой приход суммарной радиации составляет в среднем около 90 ккал/см2. По тепло - и влагообеспеченности вегетационного периода, рельефу и типам почв Брянская область разделена на два агроклиматических района (табл. 1). Граница между ними проходит по изотерме сумм температур выше 100С, равной 23000С и имеет значительные отклонения от широтного направления объясняющиеся неоднородностью физико-географи-ческих условий территории. Агроклиматический район I находится в менее благоприятных условиях по теплообеспеченности и несколько более благоприятных условиях по обеспечению сельскохозяйственных культур влагой, чем район II.
Почва. В результате обобщения материалов крупномасштабной почвенной съемки Г.Т. Воробьевым (1993) установлен состав почвенного покрова сельскохозяйственной территории Брянской области. Его фонд в основном представлен дерново-подзолистыми (60 %) и серыми лесными (20 %) почвами легкосуглинистого, супесчаного и песчаного гранулометрического состава.
1. Агроклиматические условия возделывания сельскохозяйственных культур
| Агроклиматический район | Сумма положительных температур за период с температурой, градусов | Продолжительность периода активной вегетации, дней | Среднегодовая сумма осадков, мм | Гидротермический коэффициент (ГТК) | ||
| выше 100С | выше 150С | выше 100С | выше 150С | |||
| I | 2150-2300 | 1450-1650 | 136-145 | 83-93 | 550-565 | 1,3-1,4 |
| II | 2300-2450 | 1650-1850 | 145-154 | 93-104 | 530-560 | 1,3-1,4 |
Объекты и методика исследований. Для выполнения поставленных задач проведена серия полевых стационарных и производственных опытов, сопровождавшиеся агрохимическими и радиологическими исследованиями, учетом урожайности возделываемых культур, экономическими расчетами. Схемы опытов, агрохимические показатели почв приведены в таблицах экспериментальной части диссертационной работы. Закладка и проведение полевых опытов осуществлялась согласно ОСТ 10 106-87 (М.: Госагропром, 1988) и методикам Б.А. Доспехова (1979) и В.Г. Минеева (2001).
Объектами исследований являлись: известковые удобрения (мелиоранты): известняковая мука марки С Клинцовского силикатного завода и Калужского щебеночного завода по ГОСТ 14050-93 (суммарная доля карбонатов кальция и магния 89 и 82 % в пересчете на СаСО3 соответственно); сапропель (озерная известь) по ТУ 10-11-428-87 – 62 % на СаСО3, мел Степновского и Соколовского месторождений (ТУ 10-11-428-87) – 78 и 86 % на СаСО3 соответственно; дефекат (гашеная известь) Лопандинского сахарного завода (ТУ 10-11-428-87) – 83 % на СаСО3; торфотуф с содержанием карбоната кальция в сухом веществе 56 %; мергель (карьер колхоза им. Ворошилова) – по ТУ 10-11-428-87 (78 % на СаСО3); молотые фосфориты Полпинского месторождения (ТУ 2183-001-00203890-99) с химическим составом (вал. %): Р2О5 – 19; СаО – 32; MgО – 0,5; SiO2 – 31; CO2 – 3,4; Fe2O3 – 1,4; Al2O3 – 1,2; Sr – 0,08; цеолитсодержащий трепел Хотынецкого месторождения (вал. %): SiO2 – 62,6; Al2O3 – 19,6; СаО – 8,2; MgО – 2,2; Na2О – 1,5; К2О – 1,82; SiO2 аморфный – 26 % (ТУ 2163-002-55345068-01); комплексное минеральное удобрение – «Борофоска гранулированная» (ТУ 2183-002-35608560-2005), вал. %: Р2О5 – 10-12; К2О – 13-16; СаО – 20; MgO – 2; SiO2 – 29, В – 0,25.
В качестве азотных и калийных удобрений применяли аммиачную селитру, произведенную ОАО «Дорогобуж» по ГОСТ 2-85 (Naa – 34 %), и хлористый калий ЗАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» (ГОСТ 4568-95, 60 % К2О).
Сельскохозяйственные культуры (озимая рожь Пуховчанка, Таловская 33; овес Козырь, Скакун; горох Льговский; картофель Невский, Новинка; ячмень Раушан, Московский 3; яровая пшеница Лада, Ирень, Ленинградская 97; просо Саратовское 10; люпин Деснянский; озимая пшеница Московская 39; кукуруза сорт Коллективный; многолетние трав – тимофеевка луговая, овсяница луговая, ежа сборная; овощные – столовая свекла, морковь, капуста) возделывали в соответствии с региональными технологическими требованиями.
Агрохимическое и радиологическое обследование экспериментальных участков проводили перед закладкой и ежегодно весной и осенью. Определение удельной активности радионуклидов осуществляли на приборе УСК «Гамма-Плюс», прошедшего государственную аттестацию в Госстандарте РФ по ОСТ 10671-95. Для изучения миграции радионуклидов по профилю почвы закладывали почвенные разрезы на глубину 60 см, где дважды за вегетационный период отбирали пробы почвы. Все аналитические работы выполнены в аккредитованном испытательном Центре ФГУ «Брянскагрохимрадиология».
Агрохимический контроль за плодородием почв осуществляли в соответствии с отраслевыми стандартами для зон РФ (ОСТ 10296-2002). Отбор проб производили по ГОСТ 28168-89. В почвенных образцах определяли органическое вещество по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91), рН солевой вытяжки потенциометрическим методом (ГОСТ 26483-85), гидролитическую кислотность – по Каппену в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26212-91), сумму поглощенных оснований – по Каппену (ГОСТ 27821-88), подвижный фосфор и калий – по Кирсанову (ГОСТ 26207-91), обменный кальций и магний – по ГОСТ 26487-85, подвижные формы микроэлементов: цинк (ГОСТ Р 50686-94); медь (ГОСТ Р 50684-94); кобальт (ГОСТ Р 50687-94), бор (ГОСТ Р 50688-94), молибден (ГОСТ Р 50689-94).
Для количественной оценки поступления 137Cs из почвы в растения рассчитывали коэффициенты накопления (Кн) и пропорциональности (Кп) по следующим формулам: Кн = (Бк/кг) : (Бк/кг) – отношение содержания радионуклида в единице массы растений и почве соответственно; Кп = (Бк/кг) : (кБк/м2) – соотношение концентрации радионуклида в растении к площадному загрязнению почвы. Опытные данные обрабатывали методами дисперсионного анализа с использованием компьютерной программы Mc Excel. 03.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Агрохимическое и радиационное состояние почв Брянского региона
Важным критерием оценки плодородия почв является содержание в ней органического вещества – сложного химического комплекса соединений биогенного происхождения, 90 % которого составляет гумус – важнейший показатель потенциального плодородия почв. В настоящее время почвы с очень низким и низким содержанием гумуса распространены на 37 % пахотных земель региона, а общая неблагоприятная обстановка по содержанию органического вещества складывается на 63 % пашни. В таких условиях ведут сельскохозяйственное производство 259 хозяйств. Менее 1,8 % гумуса содержится в почвах 116 хозяйств, а в почвах 19 сельхозпредприятий области содержание гумуса критическое – менее 1,4 %.
Из таблицы 2 следует, что в сравнении со средневзвешенным показателем, установленным в начальный период обследования (1,84 %), к 90-м годам прошлого века его содержание выросло до 2,16 %, а в последние годы произошло снижение на 0,06 %. Главная причина снижения содержания гумуса в почве – недостаточное применение органических удобрений.
2. Динамика содержания гумуса и применения органических удобрений
| Показатели | Туры и годы обследования | |||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | |
| 1966-1971 | 1972-1978 | 1979-1984 | 1985-1990 | 1991-1995 | 1996-2000 | 2001-2006 | 2007-2009 | |
| Органическое вещество (гумус) в почвах пашни, % | 1,84 | 1,94 | 2,10 | 2,13 | 2,16 | 2,15 | 2,13 | 2,10 |
| Среднегодовое внесение органических удобрений, т/га | 6,5 | 7,2 | 7,7 | 8,5 | 6,3 | 1,7 | 1,3 | 1,2 |
Существенное влияние на формирование урожая сельскохозяйственных культур оказывает реакция почвенного раствора. Наибольший интерес представляет обменная кислотность – наиболее опасная часть почвенной кислотности, обусловленная присутствием обменных Н+- ионов и подвижных форм алюминия. Мониторинг за состоянием этого важного показателя показал (табл. 3), что до 2000 года происходило постепенное сокращение доли кислых почв, и за 30 лет их площадь уменьшилась на 44 %. Целенаправленная работа по известкованию позволила снизить площади сильно- и среднекислых почв в 3,8 раза и повысить нейтральных и близких к нейтральным – на 43 %. На данный период отмечается увеличение площадей кислых почв на 7 %, из них половина приходится на долю сильно- и среднекислых. На 8 % уменьшилась доля площадей с нейтральной кислотностью. В результате средневзвешенная величина рНКСl уменьшилась по отношению к 6 туру обследования и составила в 2006-2008 гг. 5,57 единиц рН, что соответствует слабокислой реакции почвенной среды.
Данные обследования пахотных почв по содержанию подвижного фосфора свидетельствуют (табл. 4), что относительно 60-х годов прошлого столетия в последующие годы средневзвешенное содержание подвижных фосфатов неуклонно возрастало, достигнув к 1995 году высокой обеспеченности – 179 мг/кг. За этот период доля почв с пониженным содержанием Р2О5 снизилась с 73 % до 14 %, или в 5,2 раза. Почвы с пониженным содержанием фосфора распространены на площади 134,1 тыс. га или 16 % пашни. В настоящее время почвы области характеризуются в целом высоким содержанием подвижного фосфора, средневзвешенное количество которого составляет 177 мг/кг почвы. Доля площадей с содержанием более 150 мг Р2О5/кг составляет 67 %.
Следует отметить, что в последние 10 лет объемы применения фосфорных удобрений резко снизились – в 10 раз в сравнении с 80-ми годами прошлого столетия. Уменьшились объемы фосфоритования почв. Если в 1985-1990 гг. фосфоритовали в среднем по 117 тыс. га в год, то за период 2001-2005 гг. – 7 тыс. га, что в 16 раз меньше, а за 2006-2010 годы среднегодовые объемы фосфоритования составили 3,5 тыс. га.
3. Динамика кислотности пахотных почв
| Показатели | Туры обследования по годам | |||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | |
| 1966-1971 | 1972-1978 | 1979-1984 | 1985-1990 | 1991-1995 | 1996-2000 | 2001-2005 | 2006-2009 | |
| Средневзвешенная величина рНКСl | 5,11 | 5,13 | 5,27 | 5,57 | 5,65 | 5,71 | 5,70 | 5,57 |
| Всего кислых почв, тыс. га / % | 1041 79 | 1020 77 | 886 69 | 607 47 | 479 41 | 358 35 | 309,1 37 | 373 42 |
| В т.ч. сильно- и среднекислых, тыс. га / % | 691 53 | 662 50 | 508 40 | 272 20 | 205 18 | 146 14 | 117,4 14 | 148 17 |
| Нейтральных и близких к нейтральным, тыс. га / % | 282 21 | 315 23 | 412 31 | 677 52 | 696 59 | 638 64 | 519,0 62 | 503 56 |
4. Динамика содержания подвижного фосфора в пахотных почвах
и применения фосфорных удобрений
| Показатели | Туры обследования по годам | |||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | |
| 1966-1971 | 1972-1978 | 1979-1984 | 1985-1990 | 1991-1995 | 1996-2000 | 2001-2005 | 2006-2009 | |
| Средневзвешенное содержание Р2О5, мг/кг почвы | 84,7 | 104,8 | 123,3 | 151,1 | 179,4 | 177,1 | 173,0 | 177,0 |
| Площади с пониженным и средним содержанием Р2О5 (до 100 мг/кг), тыс. га / % | 958 73 | 777 59 | 608 47 | 359 27 | 163 14 | 154 15 | 156 17 | 134 16 |
| С высоким и очень высоким содержание Р2О5 (свыше 150 мг/кг), тыс. га / % | 188 14 | 299 22 | 412 32 | 618 49 | 799 68 | 666 66 | 567 63 | 548 67 |
| Внесено фосфорных удобрений, кг Р2О5/га | 14 | 24 | 36 | 52 | 28 | 15 | 4 | 5 |
По содержанию подвижного калия в почвах пашни показал, что на протяжении 30 лет (1966-1995 гг.) отмечалось постепенное уменьшение площадей почв с пониженным его содержанием. Средневзвешенное содержание подвижного калия за этот период увеличилось с 74 до 135 мг/кг, а площадь почв с высоким и очень высоким содержанием возросла в 4,7 раза. В последние 10 лет объем применения калийных удобрений, существенно уменьшился, вследствие чего средневзвешенное содержание подвижного калия понизилось до 103 мг/кг, а площади почв с оптимальным содержанием уменьшились на 15 % (табл. 5).
5. Динамика содержания подвижного калия в почвах
и применения калийных удобрений
| Показатель | Туры обследования по годам | |||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | |
| 1966-1971 | 1972-1978 | 1979-1984 | 1985-1990 | 1991-1995 | 1996-2000 | 2001-2005 | 2006-2009 | |
| Средневзвешенное содержание К2О, мг/кг | 74 | 87 | 103 | 129 | 135 | 125 | 107 | 103 |
| Площади с пониженным и средним содержанием К2О (до 120 мг/кг), тыс. га / % | 1163 88 | 1063 80 | 911 70 | 659 52 | 558 47 | 528 53 | 590 65 | 544,2 68 |
| С высоким и очень высоким содержание К2О (свыше 170 мг/кг), тыс. га / % | 74 5 | 130 9 | 179 14 | 312 24 | 346 30 | 257 25 | 143 16 | 124,5 15 |
| Внесение калийных удобрений, кг К2О/га | 20 | 48 | 71 | 76 | 43 | 10 | 8 | 7 |
Многократное агрохимическое обследование почв позволяет проводить мониторинг за изменениями почвенного плодородия, своевременно выявить происходящие в почве негативные процессы, объективно оценить его направленность и обеспечить землепользователей проектной документацией по эффективному использованию органических и минеральных удобрений.
Радиологическое состояние почв в регионе. Выпавшие в Брянском регионе радиоактивные осадки (144 тыс. Кюри 137Cs) стали характерной техногенной составляющей почвенного покрова, который всегда выступает главным накопителем всех загрязнителей. Именно в почвенной среде происходят активные процессы преобразования и трансформации радиоактивных веществ, начинается движение как в большом геологическом, так и в малом биологическом круговоротах веществ.
Результаты исследований показывают, что условно чистый почвенный покров сохранился только на 20 % площади сельскохозяйственных угодий области, где плотность загрязнения цезием-137 составляет менее 0,5 Кu/км2 (табл. 6).
Процесс очищения от радионуклидов идет весьма медленно. Установлено (табл. 7), что за период с момента аварии 1986 г. по 2010 г. площади пахотных почв с уровнем загрязнения менее 1 Кu/км2 (37 кБк/м2) увеличились только на 176 тыс. га, в т.ч. по юго-западным районам на 72 тыс. га или на 16 и 21 % соответственно. Почвы с плотностью загрязнения свыше 1 Ku/км2 (37 кБк/м2), но менее 5 Ku/км2 (185 кБк/м2), занимают площадь 197 тыс. га или 16 % от обследованной. Большая часть таких почв приходиться на юго-западные районы – 169 тыс. га или 49 %. Около 68 тыс. га почв (20 %) имеют плотность загрязнения свыше 5 Ku/км2 (185 кБк/м2). Почвы с плотностью загрязнения свыше 15 Ku/км2 (555 кБк/м2) сосредоточены в основном в юго-западных районах на площади 9 тыс. га (2,5 %) и более 40 Ku/км2 (1480 кБк/м2) – 2,0 тыс. га (0,6 %).
6. Радиоэкологическое состояние почв сельскохозяйственных угодий
| Экологическая оценка загрязнения территорий хозяйств | Плотность загрязнения почв цезием-137, Ku/км2 | Количество хозяйств | Площадь | Средневзвешенная плотность загрязнения, Ku/км2 | |
| тыс. га | % | ||||
| Чистые | до 0,5 | 111 | 344,4 | 20 | 0,43 |
| Почти чистые | 0,5-0,8 | 135 | 482,5 | 27 | 0,62 |
| Очень низкое | 0,8-1,0 | 51 | 176,1 | 10 | 0,90 |
| Низкое | 1-5 | 128 | 445,2 | 26 | 2,3 |
| Среднее | 5-10 | 34 | 130,1 | 7 | 7,6 |
| Выше среднего | 10-20 | 24 | 92,3 | 5 | 15,8 |
| Высокое | 20-30 | 12 | 52,5 | 3 | 24,0 |
| Очень высокое | > 30 | 10 | 26,9 | 2 | 36,6 |
| Всего: | 505 | 1750 | 100 | 3,59 | |
Из рисунка 1 видно, что по всем сельхозугодиям также идет увеличение количества пахотных земель с низким загрязнением 1-5 Ku/км2 (137-185 кБк/м2), в основном за счет групп более высокого загрязнения. Площадь этой группы в настоящее время составляет 215 тыс. га, а рост за 24 года – 28 тыс. га, или 15 %. В структуре загрязнения почв в эту группу в данное время входит 45 % всех сельхозугодий. Значительное распространение имеют среднезагрязненные земли 5-15 Ku/км2 (185-555 кБк/м2), площадь которых в 2010 г. составляла 112,5 тыс. га, или 24 % всех сельхозугодий. Большие площади сельхозугодий этой группы в Гордеевском – 54 % и Новозыбковском – 65 % районах. Существенную площадь занимают земли с высоким загрязнением 15-40 Ku/км2 (555-1485 кБк/м2), доля которых составляет 28 тыс. га, или 6 % всех сельхозугодий. Всего загрязненных площадей почв сельхозугодий свыше 1 Ku/км2 (37 кБк/м2) в семи юго-западных районах области, по состоянию на 01.01.2010 г., насчитывается 360 тыс. га, что составляет 76 % всех сельхозугодий. Сельскохозяйственные угодья, почвы которых имеют степень загрязнения 137Сs свыше 5 Ku/км2 (185 кБк/м2), требуют проведения реабилитационных защитных агрохимических мероприятий. Распространены такие угодья на площади 145 тыс. га, что составляет 30 % всех сельхозугодий и 45 % от числа загрязненных земель.
7. Изменение плотности загрязнения 137Cs пахотных почв
| Годы обследования | Обследованная площадь, тыс. га / % | В т. ч. по группам загрязнения, кБк/м2 Ku/км2 | Средневзвеш. плотность загрязнения, кБк/м2 Ku/км2 | ||||
| до 37 до 1 | 37-185 1 - 5 | 185-555 5 - 15 | 555-1480 15 - 40 | св. 1480 св. 40 | |||
| 1986-1988 | 1267,4 100 | 787,3 62,1 | 286,8 22,6 | 131,0 10,3 | 55,1 4,4 | 7,2 0,6 | 111,4 3,00 |
| на 01.01. 2010 г. | 1241,3 100 | 963,2 77,8 | 196,7 15,8 | 68,0 5,5 | 8,8 0,7 | 1,9 0,2 | 54,4 1,47 |
| в том числе по 7-ми юго-западным районам | |||||||
| 1986-1988 | 359,7 100 | 26,4 7,3 | 140,7 39,2 | 130,3 36,2 | 55,0 15,3 | 7,3 2,0 | 325,6 8,80 |
| на 01.01. 2010 г. | 345,3 100 | 98,3 28,4 | 169,2 48,9 | 67,6 19,6 | 8,8 2,5 | 1,9 0,6 | 144,7 3,91 |
Следующая группа сельхозугодий, почвы которых содержат 137Сs свыше 15 Ku/км2, распространены на площади 32 тыс. га, что составляет 7 % всех сельхозугодий и 10 % в структуре загрязненных угодий. На таких почвах вести сельскохозяйственное производство без обязательного и в полном объеме проведения реабилитационных защитных агрохимических мероприятий нельзя. Такую степень загрязнения почв сельхозугодий имеют сельхозпроизводители на 28 % площадей Новозыбковского и 23% Красногорского районов. Сельскохозяйственные угодья, загрязненные свыше 40 Ku/км2 (1485 кБк/м2), в настоящее время занимают 4,4 тыс. га, которые в основном представлены сенокосно-пастбищными угодьями, главным образом на территории Новозыбковского и Красногорского районов.
Таким образом, радиоэкологическое состояние почв Брянского региона только на 25 % площади относится к чистым от загрязнения радионуклидами, преобладающие площади имеют среднюю плотность загрязнения l37Cs, равную 2,3-7,6 Кu/км2 (85,1-281,2 кБк/м2). Юго-западные районы имеют высокое загрязнение 137Cs – 8,2-15,8 Кu/км2 (303,4-584,6 кБк/м2).
Использование карбонатных агроруд для повышения плодородия
почв на радиоактивно загрязненных землях
Известкование имеет большое значение в системе мероприятий по сокращению поступления радионуклидов в растения, главным образом, вследствие уменьшения их подвижности и повышения антагонизма между стронцием-90 и кальцием.
В условиях радиоактивно загрязненных почв актуальным является изучение целесообразности применения местных карбонатных агроруд (известняковая мука, сапропель – озерная известь, природный мел, дефекат – отход сахарного завода, мергель, торфотуф), действие которых в первую очередь направлено на снижение размеров перехода радионуклидов из почвы в продукцию растениеводства.
Их влияние на почвенное плодородие изучали в 1998-2007 гг. в серии полевых опытов на серых лесных легкосуглинистых почвах. Агрохимические и радиационные показатели экспериментальных участков до закладки опытов представлены в таблице 8. Эффективность известковых мелиорантов изучали при возделывании следующих культур: в колхозе «Ленинский путь» – озимой ржи на фоне N60, горохоовсяной смеси – N32P32K32, картофеле (5 полей) – N60P60K60, ячмене и яровой пшенице – N32P32K32; СПК «Комаричский» – проса (N60), люпина, ячменя (N32P32K32), озимой пшеницы (N60P60K60), яровой пшеницы и многолетних травах (N60); «Агроколледже» – озимой ржи (N16P16K16), озимой пшеницы (N60P60K60), овса, ячменя и однолетних трав (N32P32K32), многолетних трав (N60).
Мониторинг реакции почвенной среды выявил высокий нейтрализующий эффект известковых мелиорантов из местных карьеров. Из таблицы 9 следует, что обменная кислотность в контроле полевого опыта, заложенного в колхозе «Ленинский путь», через 4 года изменилась незначительно, находясь в пределах среднекислой реакции среды (5,0-5,1 ед. рН). В вариантах с сапропелем и известняковой мукой произошел сдвиг рН в сторону снижения кислотности до близкой к нейтральной (5,6-6,0 ед. рН). Однако существенного повышения суммы поглощенных оснований в ППК не произошло.
8. Агрохимическая и радиационная характеристика серых лесных почв
| Органическое вещество, % | рНKCl | Р2О5 | К2О | Са | Мg | Сумма поглощ. оснований | Гидролитическая кислотность | Содержание 137Cs | ||||
| мг/кг почвы | мг-экв на 100 г почвы | Бк/кг | кБк/м2 | |||||||||
| К-з «Ленинский путь» Стародубского р-на (1998 г.) | ||||||||||||
| 2,7 | 5,2 | 155 | 98 | 5,3 | 0,7 | 15,9 | 3,37 | 83,5 | 22,5 | |||
| СПК «Комаричский» Комаричского р-на ( 1999 г.) | ||||||||||||
| 5,5 | 4,8 | 49 | 63 | 13,3 | 2,7 | 24,3 | 3,43 | 35,0 | 8,8 | |||
| «Агроколледж» Трубчевского р-на (1998 г.) | ||||||||||||
| 3,4 | 4,9 | 161 | 136 | 9,5 | 1,2 | 15,8 | 4,13 | 72,8 | 19,6 | |||
9. Эффективность применения известковых удобрений
| Вариант | рНсол. | Сумма поглощенных оснований | Среднегодовой выход з.е. продукции, ц/га | Прибавка к контролю | |||
| до закладки | через 4 года | до закладки | через 4 года | ц/га з.е. | % | ||
| К-з «Ленинский путь» Стародубского р-на (1998-2007 гг.) | |||||||
| Контроль (без СаСО3) | 5,0 | 5,1 | 17,2 | 13,5 | 33 | – | – |
| Известняковая мука, 5,5 т/га СаСО3 | 5,0 | 6,0 | 15,1 | 14,7 | 41 | 8 | 24 |
| Сапропель, 5,5 т/га СаСО3 | 5,3 | 5,6 | 15,4 | 14,0 | 40 | 7 | 21 |
| СПК «Комаричский» Комаричского р-на (1999-2007 гг.) | |||||||
| Контроль (без СаСО3) | 4,9 | 5,1 | 25,0 | 21,7 | 19,1 | – | – |
| Известняковая мука, 6 т/га СаСО3 | 4,8 | 5,9 | 22,5 | 28,8 | 23,5 | 4,4 | 23 |
| Мел, 6 т/га СаСО3 | 4,7 | 5,9 | 24,9 | 27,4 | 24,0 | 4,9 | 26 |
| Дефекат, 6 т/га СаСО3 | 4,9 | 5,8 | 24,8 | 24,9 | 22,2 | 3,1 | 16 |
| «Агроколледж» Трубчевского р-на (1998-2007 гг.) | |||||||
| Контроль (без СаСО3) | 4,8 | 5,2 | 15,8 | 15,4 | 13,0 | – | – |
| Известняковая мука, 6 т/га СаСО3 | 5,1 | 5,7 | 15,6 | 20,1 | 20,2 | 7,2 | 55 |
| Торфотуф, 6 т/га СаСО3 | 4,9 | 5,9 | 15,2 | 20,3 | 20,0 | 7,0 | 54 |
| Мергель, 6 т/га СаСО3 | 5,0 | 5,5 | 15,6 | 19,4 | 18,5 | 5,5 | 42 |
В полевом опыте, проведенном в СПК «Комаричский» на почве с более низким плодородием, внесение известковых материалов (дефеката, известняковой муки, мела) под основную обработку почвы в разовой дозе 6 т/га СаСО3 также имело пролонгированное действие и существенно снизило почвенную кислотность на 4-й год с 4,7-4,9 до 5,8-5,9 ед. рН. Сумма поглощенных оснований за данный период увеличилась от применения известняковой муки на 28 %, от мела на 10 %. На стационарном участке «Агроколледжа», как и в двух предыдущих опытах, получены аналогичные результаты влияния местных известковых агроруд (мергеля, известняковой муки и торфотуфа) на физико-химические свойства серой лесной почвы.
Улучшение кислотно-основных свойств почв определило общую направленность в повышении урожайности возделываемых культур и общей их продуктивности на фоне умеренных доз минеральных удобрений. Данные таблицы 9 свидетельствуют, что среднегодовой выход зерновых единиц сельхозпродукции с гектара пашни в вариантах с сапропелем и известняковой мукой составил порядка 40 ц, а дополнительно к контролю ежегодно получено 7-8 ц/га з.е. (21-24 %). В СПК «Комаричский» внесение известняковой муки и мела обеспечило среднегодовую продуктивность культур 24 ц/га з.е., превысив контроль на 23-26 %. Меньший эффект получен от применения дефеката, где дополнительный сбор зерновых единиц был выше на 16 %. В полевом опыте, проведенном в «Агроколледже» Трубчевского р-на, где испытывали местный мергель. торфотуф и известняковую муку Клинцовского силикатного завода, среднегодовой выход зерновых единиц продукции от их применения составил 18-20 ц/га, а прибавка к контролю – 6-7 ц/га з.е. (42-55 %).
Загрязнение получаемой продукции продовольственных и кормовых культур в первые годы после Чернобыльской аварии (1987 г.) в регионе происходило в основном за счет корневого поступления. Выявлено значительное накопление 137Cs во всех видах производимой продукции. Превышение временно допустимых уровней (ВДУ) по зерну составляло 20 %, сену – 10,5 раза, зеленой массе трав – 8,6 раза. В настоящее время, вследствие создания антирадиационных барьеров, поступление цезия-137 из почвы в растения резко ограничилось и стабилизировалось, что обеспечило получение продукции, соответствующей радиационным стандартам. Тем не менее, для сохранения достигнутого уровня плодородия и недопущения роста 137Cs в продукции растениеводства необходимым условием является применение средств химизации и в первую очередь проведение поддерживающего известкования.
В полевом опыте, проведенном в колхозе «Ленинский путь» Стародубского района, до начала проведения исследований плотность загрязнения 137Cs по экспериментальному участку колебалась в пределах 21-25 кБк/м2. После внесения известняковой муки и сапропеля и этот показатель на момент уборки озимой ржи составил 15-18 кБк/м2. Содержание цезия - 137 в зерне озимой ржи отмечено на уровне доаварийных величин – 0,8-1,8 Бк/кг и меньшее накопление обеспечило внесение известняковой муки. Содержание цезия-137 в зерне не превысило СанПин-96 г. (80 Бк/кг). Поступление его в вегетативную массу (солому) характеризовалось 8-20 кратным превышением, чем в зерно. При этом снижение содержания 137Cs от известкования сапропелем составило 43%, известняковой мукой – 22% к контролю. Применение этих карбонатных агроруд уменьшило переход цезия-137 из почвы в зерно озимой ржи в 1,3-2,6 раза, солому – 1,5-2,0 раза. Содержание 137Cs в зерне ячменя и яровой пшеницы также укладывалось в допустимые уровни радиационного контроля.
Из всех сельскохозяйственных культур корнеплоды в большей мере аккумулируют цезий-137. Из таблицы 10 следует, что на момент уборки картофеля в среднем по 3 полям удельная активность 137Cs в почве отмечена на уровне 56-59 Бк/кг, а площадное загрязнение – 15-16 кБк/м2. Содержание 137Cs в товарной части урожая (клубнях) в среднем по известкованным вариантам составило 2,3-2,9 Бк/кг, т.е. его концентрация была значительно ниже нормативного показателя (120 Бк/кг). Применение сапропеля способствовало снижению аккумуляции цезия-137 в клубнях и ботве в 1,2 раза.
10. Влияние известковых удобрений на поступление 137Cs
в растительную продукцию
| Вариант | Культура | Почва (после уборки) | Содержание 137Cs | ||||||||
| Бк/кг | кБк/м2 | основная* | побочная** | ||||||||
| Бк/кг | Ксн | Бк/кг | Ксн | ||||||||
| Колхоз «Ленинский путь» | |||||||||||
| Контроль (без СаСО3) | картофель (среднее по 3 полям) | 59,2 | 16,0 | 2,9 | – | 12,7 | – | ||||
| Известн. мука, 5,5 т/га СаСО3 | 59,3 | 16,0 | 2,9 | – | 11,8 | 1,1 | |||||
| Сапропель, 5,5 т/га СаСО3 | 56,3 | 15,2 | 2,3 | 1,2 | 9,7 | 1,2 | |||||
| СПК «Комаричский» | |||||||||||
| Контроль (без СаСО3) | Ячмень (среднее по 2 полям) | 31,6 | 8,5 | 2,6 | – | 10,4 | – | ||||
| Известн. мука, 6 т/га СаСО3 | 35,0 | 9,2 | 2,4 | 1,2 | 5,1 | 1,2 | |||||
| Мел, 6 т/га СаСО3 | 24,4 | 6,6 | 3,8 | – | 6,7 | – | |||||
| Дефекат, 6 т/га СаСО3 | 26,4 | 7,1 | 3,2 | – | 11,1 | – | |||||
| «Агроколледж» | |||||||||||
| Контроль (без СаСО3) | Многолетние травы (среднее по 3 полям) | 61,4 | 16,6 | 5,7 | – | – | – | ||||
| Известн. мука, 6 т/га СаСО3 | 65,8 | 17,8 | 2,6 | 2,3 | – | – | |||||
| Торфотуф, 6 т/га СаСО3 | 72,5 | 19,6 | 2,9 | 2,3 | – | – | |||||
| Мергель, 6 т/га СаСО3 | 59,4 | 16,0 | 5,2 | 1,1 | – | – | |||||
* картофель – клубни, ячмень – зерно, многолетние травы – зеленая масса;
** картофель – ботва, ячмень – солома;
СанПиН 2.3.2.1078-01 (для картофеля – 120 Бк/кг, зерновых – 70 Бк/кг,
зеленого корма – 370 Бк/кг).
Во втором полевом опыте (СПК «Комаричский) в вариантах с дефекатом (гашеной известью) и мелом в зерно ячменя в среднем по результатам радиологического контроля двух полей цезия-137 поступило в 1,3 и 1,6 раза больше, чем при применении известняковой муки. Кратность снижения (Ксн) поступления радионуклида в зерно и солому ячменя от её использования в разовой дозе 6 т/га относительно контроля составило 1,2 раза.
Плотность радиоактивного загрязнения почвы в третьем полевом опыте («Агроколледж» Трубчевского района), перед началом исследований была сопоставима с ранее рассмотренным первым полевым опытом, которая варьировала на уровне 20 кБк/м2. Кроме того, почвенный участок имел сходные агрохимические показатели по плодородию. Данные таблицы 10 свидетельствуют, что после возделывания многолетних трав уровень загрязнения в среднем по трем полям изменился незначительно и составил 17-20 кБк/м2. Наибольшее снижение поступления цезия-137 в зеленую массу отмечается от внесения известняковой муки и торфотуфа – 2,3 раза к контролю.
Таким образом, использование разных видов местных карбонатсодержащих агроруд на почвах Брянского региона, даже с низкой плотностью загрязнения (до 37 кБк/м2), приводит к дифференциации поступления цезия-137 в сельскохозяйственные растения со значениями удельной активности товарной части урожая, более отвечающей по качеству требованиям нормативно чистой продукции, чем выращенной на не известкованных фонах. Их положительное влияние на агроценозы в первую очередь связано с уровнем их плодородия. Переход радионуклида в растения из почвы, имеющей оптимальные показатели по содержанию фосфора и калия, происходит в меньшей мере, чем из низко плодородной. Поэтому необходимым условием эффективного применения местных видов агрохиммелиорантов на почвах с кислой реакцией среды и недостаточным содержанием подвижных форм фосфора и калия в первую очередь является комплексное использование с высокими дозами фосфорных и калийных удобрений.
Комплексное применение молотых фосфоритов и хлористого
калия под кормовые культуры
Исследования проводили в длительном полевом опыте (2002-2009 гг.) на дерново-подзолистой супесчаной почве в СПК «Заречье» Новозыбковского района. До закладки опыта почва характеризовалась слабокислой реакцией среды (рНсол. 5,1-5,5), в среднем имела очень высокое содержание подвижного фосфора (300 мг/кг), высокую обеспеченность подвижным калием (180 мг/кг) и плотность загрязнения 137Cs 572-744 кБк/м2 (15-20 Ku/км2). Эффективность применения фосфоритной муки и калия хлористого изучали в звене кормового севооборота (бобово-злаковая травосмесь, люпин, озимая рожь, овес с подсевом многолетних трав, мн. травы 1 г.п., мн. травы 2 г.п.).
Известно, что молотые фосфориты, даже при высоком содержании подвижного фосфора в почве, загрязненной радионуклидами, способствуют образованию различных химических соединений 137Cs, тем самым снижают их доступность растениям. Кроме того, фосфориты оказывают продолжительное положительное действие на агрохимические свойства почв, что также изменяет поведение радионуклидов в системе «почва-растение» в последующие годы.
В наших исследованиях применение фосфоритной муки в возрастающих дозах (200, 400, 600 кг Р2О5/га) и калия хлористого (150, 300, 450 кг К2О/га) как отдельно, так и в их сочетании обеспечило снижение обменной кислотности в вариантах опыта в среднем на 0,2 ед. через 3 года после внесения, на 6 год разница составила 0,4-0,6 ед. относительно исходного показателя рН. В результате использования этих агрохимических средств кислотность почвы из группы со слабокислой кислой реакцией среды (рН 5,3-5,4) перешла в группу с близкой к нейтральной (рН 5,8-5,9). Соответственно произошли позитивные сдвиги по гидролитической кислотности, которая в вариантах с фосфоритной мукой через 6 лет уменьшилась на 1,1-1,4 мг-экв./100 г в сравнении с исходной величиной. Комплексное применение фосфоритной муки с калием хлористым снизило этот показатель на 0,9-1,1 мг-экв./100 г почвы.
Существенные изменения произошли в содержании подвижных фосфатов в почве. От использования фосфоритной муки в дозе Рф200 кг на третий год их содержание выросло на 55 мг/кг, от Рф400 на 54, от Рф600 на 76 мг/кг к исходному содержанию. К 6 году возделывания кормовых культур содержание Р2О5 в почве снизилось несущественно. Комплексное внесение в почву фосфоритной муки и калия хлористого повысило её обеспеченность подвижным фосфором на 37-66 мг/кг. Кстати, комбинации фосфоритования и калиевания по дозам Рф400Кх300 и Рф600Кх450 через 6 лет после возделывания многолетних трав обеспечили наибольшее накопление подвижного фосфора – 350 и почти 400 мг/кг соответственно.
В вариантах с внесением калийного удобрения значительно повысилось содержание подвижного калия. От применения калия хлористого в дозе Кх300 обеспеченность почвы подвижными калийными соединениями после трех лет возделывания кормовых культур выросла на 58, Кх450 – 54 мг/кг к исходному уровню (рис. 3). Наибольший эффект получен от внесения в почву комбинации Рф600Кх450, в варианте с которой содержание подвижного калия через 3 года выросло до 242 мг/кг с превышением от исходного уровня на 103 мг/кг.
Исследования показали, что урожайность сельскохозяйственных культур,
выращиваемых в звене севооборота на кормовые цели, имела существенные колебания под влиянием применяемых удобрений. Максимальная урожайность кормовых культур в севообороте в среднем за три года отмечается от использования комплексного применения фосфоритной муки и калия хлористого в комбинации Рф600Кх450: 4,7 т/га к.е. – бобово-злаковой травосмеси (вика+горох+овес), 6,5 – люпина, 4,9 – овса (з/м), 3,6 т/га к.е. – многолетних трав (тимофеевка+клевер) 2 г. п. к контролю (табл. 11). Общая продуктивность звена севооборота по вариантам опыта варьировала в пределах 24-26 т/га к.е. В большей мере её рост отмечается при единовременном внесении в почву 600 кг Р2О5/га и 450 кг К2О/га. Дополнительно к контролю получено 7,2 т/га к.е. продукции. От комплексного применения фосфоритной муки и калия хлористого в меньших дозах продуктивность звена севооборота повысилась на 31-33 % к контролю.
11. Влияние фосфоритования и калиевания на продуктивность севооборота
дерново-подзолистой супесчаной почве (2002-2009 гг.)
| Вариант | Урожайность, т/га к.е. | Всего | ||||||
| бобово-злаковая смесь | люпин | озимая рожь | овес (з/м) | мн. травы 1 г.п. | мн. травы 2 г.п. | т/га к.е. | прибавка | |
| Контроль (без удобрений) | 3,5 | 5,1 | 2,0 | 3,3 | 2,9 | 2,4 | 19,2 | – |
| N70 – фон | 4,2 | 6,3 | 2,4 | 4,1 | 3,4 | 2,9 | 23,3 | 4,1 |
| Фон + Рф200 | 4,1 | 6,3 | 2,4 | 4,8 | 3,6 | 3,2 | 24,4 | 5,2 |
| Фон + Рф400 | 4,4 | 6,2 | 2,5 | 4,6 | 3,5 | 3,4 | 24,6 | 5,4 |
| Фон + Рф600 | 4,2 | 6,1 | 2,6 | 4,5 | 3,8 | 3,5 | 24,7 | 5,5 |
| Фон + Кх150 | 4,5 | 6,4 | 2,7 | 4,8 | 3,5 | 3,1 | 25,0 | 5,8 |
| Фон + Кх300 | 4,5 | 6,2 | 2,6 | 4,8 | 3,8 | 3,2 | 25,1 | 5,9 |
| Фон + Кх450 | 4,2 | 6,3 | 2,7 | 4,7 | 3,9 | 3,2 | 25,0 | 5,8 |
| Фон + Рф200Кх150 | 4,3 | 6,3 | 2,6 | 4,6 | 4,2 | 3,1 | 25,1 | 5,9 |
| Фон + Рф400Кх300 | 4,6 | 6,0 | 2,7 | 4,7 | 4,1 | 3,4 | 25,5 | 6,3 |
| Фон + Рф600Кх450 | 4,7 | 6,5 | 2,6 | 4,9 | 4,1 | 3,6 | 26,4 | 7,2 |
| НСР05, т/га к.е. | 0,12 | 0,11 | 0,34 | 0,16 | 0,12 | 0,08 | ||
Влияние приемов фосфоритования и калиевания на содержание радионуклида в почве и накопление его в растениеводческой продукции изучали на многолетних травах. После уборки многолетних трав 2 г.п. уровень загрязненности практически остался прежним (табл. 12). Установлено, что на азотном фоне на 18% усиливалось поступление цезия-137 в растительную массу трав. Применение фосфоритной муки в Рф200 снизило содержание 137Cs в зеленом корме в 2,6 раза, Рф400-600 – 5,6-6,2 раза относительно азотного фона. Внесение калия хлористого в минимальной дозе Кх150 также привело к снижению поступления цезия-137 в зеленой массе в 3,8 раза, Кх300 – 4,7, Кх450 – 5,6 раза. Комплексное применение указанных агрохимических средств способствовало уменьшению удельной активности травостоя в 2.6, 5.0 и 7.3 раза соответственно повышению их доз внесения.
Рассчитанные коэффициенты накопления (Кн) и пропорциональности (Кп), характеризующие степень перехода цезия-137 из почвы в растения, свидетельствуют о существенном сокращении его поступления в травостой многолетних трав при проведении фосфоритования и калиевания. Кратность снижения от раздельного использования фосфоритной муки составила 2,3-5,5 раз, калия хлористого – 3,5-5,5 раз, комплексного их внесения в почву – 2,6-6,9 раз.
12. Содержание 137Cs в почве и зеленой массе многолетних трав
(тимофеевка+клевер) 2 г.п.(среднее за 2007-2009 гг.)
| Вариант | Почва | Зеленая масса, Бк/кг | Кн | Кп | Кратность снижения | |||
| до посева мн. трав | после уборки мн. трав 2 г.п. | |||||||
| Бк/кг | кБк/м2 | Бк/кг | кБк/м2 | |||||
| Контроль (без удобрений) | 2237 | 604 | 2348 | 649 | 131,0 | 0,056 | 0,202 | – |
| N70 – фон | 2473 | 668 | 2660 | 750 | 155,2 | 0,058 | 0,207 | – |
| Фон + Рф200 | 2348 | 634 | 2464 | 665 | 60,0 | 0,024 | 0,090 | 2,3 |
| Фон + Рф400 | 2121 | 573 | 2440 | 659 | 27,7 | 0,011 | 0,042 | 4,9 |
| Фон + Рф600 | 2118 | 572 | 2456 | 663 | 25,0 | 0,010 | 0,038 | 5,5 |
| Фон + Кх150 | 2427 | 672 | 2592 | 700 | 40,8 | 0,016 | 0,058 | 3,5 |
| Фон + Кх300 | 2442 | 660 | 2731 | 737 | 33,4 | 0,012 | 0,045 | 4,6 |
| Фон + Кх450 | 2644 | 714 | 2753 | 743 | 27,8 | 0,010 | 0,037 | 5,5 |
| Фон + Рф200Кх150 | 2650 | 715 | 2743 | 741 | 59,9 | 0,022 | 0,081 | 2,6 |
| Фон + Рф400Кх300 | 2525 | 682 | 2291 | 619 | 31,2 | 0,014 | 0,050 | 4,1 |
| Фон + Рф600Кх450 | 2756 | 744 | 2633 | 711 | 21,3 | 0,008 | 0,030 | 6,9 |
Таким образом, фосфоритование и калиевание дерново-подзолистых почв являются эффективными приемами повышения их плодородия, обеспечивающими резкое снижение поступления 137Cs в растениеводческую продукцию.
Влияние цеолитсодержащих трепелов Хотынецкого месторождения
на урожайность сельскохозяйственных культур и
поступление 137Cs в продукцию растениеводства
Исследования с цеолитсодержащими трепелами проведены в СХПК «Красная Ипуть» Новозыбковского района на дерново-подзолистой супесчаной почве со слабокислой реакцией среды (рНсол. 5,7), высоким содержанием Р2О5 (183 мг/кг), повышенным К2О (154 мг/кг) с удельной активностью по 137Cs 3600-4000 Бк/кг и плотностью загрязнения 1000 кБк/м2. Полевой длительный опыт (1992-2001 гг.) проведен при участии П.В. Прудникова, Л.А. Ковалева, З.Н. Маркиной (2006). Кремнийсодержащую агроруду испытывали в зернотравянопропашном севообороте: картофель, ячмень, кукуруза (з/м), овес с подсевом многолетних трав, многолетние травы 1 г.п., многолетние травы 2 г.п., озимая рожь, однолетние травы, ячмень, озимая рожь.
Установлено, что внесение в почву цеолитсодержащего трепела (ЦТ) в дозе 5 т/га оказало максимальное последействие на рост урожайности ячменя, идущего по предшественнику картофель, где среднегодовая прибавка составила около 4 ц/га з.е. к фону NPK, и озимой ржи – 2,5 и 3,4 ц/га з.е. по многолетним травам и ячменю соответственно. Существенное повышение урожайности по одинарной дозе ЦТ отмечается и на кукурузе, в среднем дополнительно по минеральному фону получено около 12 ц/га з.е. продукции. Двойная (10 т/га) и тройная (15 т/га) дозы ЦТ были эффективны в прямом действии, обеспечив достоверную прибавку урожая клубней картофеля – 2 ц/га з.е. На внесение в почву 15 т/га ЦТ лучше отзывались многолетние и однолетние травы, а также кукуруза, прибавка урожая которых составила 2, 4 и 16 ц/га з.е. к фону NPK. В целом наибольшая продуктивность севооборота достигнута при применении 5 т/га цеолитсодержащего трепела (рис. 4). Выход зерновых единиц был на 8,2% больше (27 ц/га з.е.) чем на фоне NPK-удобрений.
Результаты исследований показали, что во всех вариантах опыта при возделывании сельскохозяйственных культур произошло естественное снижение абсолютного количества цезия-137 в почве, связанное с периодом его полураспада. Определенную роль также сыграли биологический вынос радионуклида растениями и воздействие на почвенные процессы возрастающих доз цеолитсодержащих трепелов и NPK- удобрений. Через 5 лет после закладки опыта удельная активность почвы уменьшилась на 522 Бк/кг (14 %) в контроле, 747 (21 %) – на фоне NPK, 707-860 Бк/кг (19-23 %) – в вариантах с внесением 5-10 т/га цеолита. Максимальный эффект снижения выявлен от применения 15 т/га цеолита на фоне NPK – более 1000 Бк/кг (28 %). Через 10 лет в контроле количество цезия-137 в почве снизилось еще на 594 Бк/кг, что составило 30 % к исходному содержанию. В вариантах с минеральными удобрениями и цеолитом, внесенном в дозе 5 т/га, существенных изменений не произошло. Двойная и тройная дозы цеолита на фоне NPK обеспечили в сумме за 10 лет снижение удельной активности на 25-33 %.
По плотности загрязнения почвы цезием-137 получены следующие результаты (рис. 5). При значениях 1000-1081 кБк/м2, характеризующих высокий уровень загрязнения, применение одинарной дозы (5 т/га) цеолитсодержащего трепела к концу ротации севооборота (через 10 лет) обеспечило снижение активности на 22 %, двойной (10 т/га) – 25, тройной (15 т/га) – 33 %.
Содержание цезия-137 в продукции растениеводства от применения разных доз цеолита на фоне минерального питания отмечается более низкими значениями, чем в контроле. Не смотря на значительные различия в накоплении 137Cs в урожае сельскохозяйственных культур в севообороте, продукция растениеводства соответствовала санитарно-гигиеническим нормативам СанПиН 2.23.2.1078.01.
Антирадиационная роль цеолита проявилась в последействии на овсе, многолетних и однолетних травах. Применение одинарной и тройной дозы цеолита с NPK- удобрениями снизило накопление 137Cs в зерне овса в 1,6-1,8 раза. В зеленой массе многолетних трав 1 г.п. кратность снижения удельной активности от разных доз цеолита на фоне NPK составила 2,3-2,7, многолетних трав 2 г.п. – 2,7-2,8 раза к контролю и в среднем на 25 % меньше, чем на минеральном фоне. Применения 5 и 15 т/га цеолита на фоне NPK обеспечило снижение концентрации цезия-137 в однолетних травах в 3,0-3,4 раза к контролю. Создание агрохимических барьеров посредством ежегодного внесения под каждую культуру минеральных удобрений и разового влияния цеолитсодержащих трепелов (5, 10, 15 т/га) способствовало уменьшению аккумуляции радионуклида в зерне ячменя в 1,5-2,0 раза, озимой ржи – 2,1-2,9 раза.
Таким образом, на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению, агрохимические мероприятия, в том числе внесение цеолитов, направленные на сохранение плодородия почв, обеспечивают получение стабильных урожаев сельскохозяйственных культур и ограничивают поступление Cs-137 в растения до нормативных значений.
Новые комплексные гранулированные удобрения в решении
проблемы минерального питания и создания антирадиационных
барьеров в земледелии
Для реабилитации радиоактивно загрязненных почв и получения нормативно чистой продукции растениеводства необходимо использовать агрохимические средства, которые обладают высокой емкостью обмена, что обеспечивает снижение биологической подвижности радионуклидов, а также доз облучения работающего персонала. Этим требованиям отвечает комплексное минеральное удобрение «Борофоска гранулированная», производимая ЗАО «АИП-Фосфаты» (г. Брянск). На данный вид продукции на имя автора выдан Патент № 2342350 от 27.12. 2008 г. Преимущество борофоски является комплексность воздействия в снижении радиационной нагрузки на продукцию растениеводства, поскольку в одной грануле содержатся все компоненты, создающие антирадиационные барьеры в транслакации цезия-137 (фосфор, калий, кальций, бор, кремний и др.). При ее использовании исключается раздельное применение фосфорных и калийных удобрений, известняковой муки, микроэлементов и кремнийсодержащих веществ для получения нормативно чистой продукции.
Эффективность применения разных форм борофосок (борофоска с калием-электролитным, борофоска с калием хлористым, нитроборофоска с калием электролитным и аммиачной селитрой, нитроборофоска с калием хлористым и аммиачной селитрой) изучали в 2004-2009 гг. в полевом опыте на дерново-подзолистой супесчаной почве СПК «Заречье» Новозыбковского района в звене севооборота (озимая рожь - овес + мн. травы - мн. травы 1 г.п. - мн. травы
2 г.п.), размещенного во времени и пространстве (на трех полях). Их влияние на агрохимические свойства почвы, урожайность культур и снижение радиационной нагрузки на продукцию растениеводства сравнивали с действием традиционных видов NPK-удобрений.
До закладки опыта в среднем по трем полям почва характеризовалась близкой к нейтральной реакцией среды (рНсол. 5,8-6,0), высоким содержанием подвижного фосфора (228-277 мг/кг), повышенной обеспеченностью подвижным калием (126-172 мг/кг), удельной активностью 137Сs – 2200-2300 Бк/кг с плотностью загрязнения 595-624 кБк/м2 (16-17 Ku/км2). Через 4 года от применения минеральных удобрений, в том числе новых комплексных удобрений, обменная кислотность почвы осталась на исходном уровне, а гидролитическая повысилась во всех вариантах опыта, но в меньшей мере от применения борофоски и нитроборофоски, приготовленной с хлористым калием – в среднем на 0,3 мг-экв./100 г почвы.
Применение форм борофосок на основе фосфоритной муки оказало положительное влияние на формирование урожая сельскохозяйственных культур. Данные таблицы 12 показывают, что от внесенных форм нитроборофосок получено дополнительно порядка 10 ц/га зерна озимой ржи, и по эффективности они превзошли действие традиционных минеральных удобрений на 20-30 %. Прибавки урожая от применения обеих форм борофосок и минеральных удобрений были близкими, а наибольший эффект достигнут в варианте с борофоской, приготовленной с калием хлористым, где рост урожайности озимой ржи составил 49 % к контролю. На второй культуре звена севооборота – овес с подсевом многолетних трав, применение борофосок обеспечило дополнительно к контролю 46-59, нитроборофосок – 63-68 ц/га зеленой массы травяной смеси. При этом эффективность последних была выше промышленных удобрений на 10-12 %.
12. Влияние новых удобрительных смесей и минеральных удобрений
в звене зернотравяного севооборота (2004-2007 гг.)
| Вариант | Урожайность на контроле и прибавка на вариантах, ц/га | Всего, ц/га | ||||
| озимая рожь (зерно) | овес + мн. травы (з/м) | мн. травы 1 г.п. | мн. травы 2 г.п. | ц/га з.е. | прибавка | |
| Контроль (без удобрений) | 17,4 | 190 | 223 | 175 | 84 | – |
| N80P80K80 (аммиачная селитра, суперфосфат, калий хлористый) | 7,8 | 40 | 42 | 32 | 105 | 21 |
| N80P80K80 (азофоска) | 8,1 | 50 | 35 | 15 | 103 | 19 |
| P80K80B0,5 (борофоска)* | 7,3 | 46 | 48 | 27 | 105 | 21 |
| N80P80K80В0,5 (нитроборофоска)** | 9,8 | 63 | 50 | 32 | 110 | 26 |
| P80K80B0,5 (борофоска)*** | 8,6 | 59 | 65 | 35 | 111 | 27 |
| N80P80K80В0,5 (нитроборофоска)**** | 10,3 | 68 | 70 | 41 | 115 | 31 |
| НСР05, ц/га | 2,2 | 7,5 | 7,3 | 3,3 | ||
* удобрение на основе Рф, калия электролитного и борной кислоты;
** – то же самое, с включением аммиачной селитры; *** удобрение на основе Рф, калия хлористого и борной кислоты; **** – то же самое + аммиачная селитра.
В последействии в вариантах с новыми гранулированными удобрениями, при производстве которых использовали калий-электролит, урожайность многолетних трав 1 г. п. увеличилась в среднем на 20 %, а где калий хлористый – 30 % к контролю. От стандартных удобрений прибавка урожая составила 16-19 %. На второй год возделывания многолетних трав эффективность применения отдельных видов промышленных удобрений и нитроборофоски с калием электролитным была равноценной, обеспечив прирост сбора урожая зеленой массы 30 ц/га. Прибавка урожая от борофоски и нитроборофоски с калием хлористым была выше – 35 и 41 ц/га к контролю. Общая продуктивность звена севооборота от применения новых гранулированных удобрений составила 105-115 ц/га з.е., с дополнительным сбором зерновых единиц продукции 21-31 ц/га к контролю. Промышленные виды минеральных удобрений обеспечили близкую прибавку урожая – 19-21 ц/га з.е.
Влияние удобрений на подвижность цезия-137 в почве и накопление его в растениеводческой продукции оценено на злаковых многолетних травах (таблица 13). Почва в среднем по трем полям характеризовалась высоким уровнем радиоактивного загрязнения 137Cs – 2163-2343 Бк/кг (587-633 кБк/м2). После уборки многолетних трав 2 г. п. мониторинг радиационной обстановки выявил различное влияние изучаемых в опыте минеральных удобрений на поведение цезия-137 в почве. Если на контроле за 4 года его содержание в почве снизилось максимально на 380 Бк/кг, в основном за счет выноса культурами звена севооборота, то разные виды удобрений способствовали его фиксации в ППК в необменной форме, главным образом, посредством калийного компонента, что способствовало меньшему поступлению цезия-137 в зеленую массу трав и выносу его урожаем. В большей мере переход цезия-137 в труднодоступное для растений состояние обеспечило внесение борофоски и нитроборофоски с калием хлористым, в вариантах с которыми удельная активность уменьшилась на 135-171 Бк/кг.
13. Влияние удобрений на содержание 137Cs в почве и многолетних травах 2 г. п. (среднее по 3 полям)
| Вариант | Почва | Зеленая масса, Бк/кг | Кн | Кп | Кратность снижения | |||
| до закладки опыта (2004 г.) | после уборки мн. трав (2007 г.) | |||||||
| Бк/кг | кБк/м2 | Бк/кг | кБк/м2 | |||||
| Контроль (без удобрений) | 2285 | 618 | 1905 | 514 | 118 | 0,062 | 0,23 | – |
| N80P80K80 (аммиачная селитра, суперфосфат, калий хлористый) | 2310 | 624 | 2059 | 556 | 60 | 0,029 | 0,11 | 2,1 |
| N80P80K80 (азофоска) | 2206 | 596 | 2017 | 544 | 89 | 0,044 | 0,16 | 1,4 |
| P80K80B0,5 (борофоска)* | 2309 | 624 | 2071 | 560 | 54 | 0,026 | 0,10 | 2,3 |
| N80P80K80В0,5 (нитроборофоска)** | 2271 | 614 | 1930 | 522 | 79 | 0,041 | 0,15 | 1,5 |
| P80K80B0,5 (борофоска)*** | 2082 | 567 | 1947 | 530 | 67 | 0,034 | 0,13 | 1,8 |
| N80P80K80В0,5 (нитроборофоска)**** | 2204 | 595 | 2033 | 549 | 77 | 0,038 | 0,14 | 1,6 |
*, **, ***, **** – см. таблицу 12.
По содержанию цезия-137 в зеленой массе продукция соответствовала допустимым санитарным нормам (СанПиН 2.3.2.1078-01 – 370 Бк/кг). Наибольшее снижение поступления цезия-137 в растения многолетних трав отмечается от применения борофоски с калием электролитным – в 2,3 раза в сравнении с контролем. Наименьший эффект получен от азофоски – в 1,4 раза. Существенная кратность снижения отмечается от раздельного внесение NPK- удобрений и борофоски с калием хлористым – 2,1 и 1,8 раза. С введением в состав борофоски аммиачной селитры снижение поступления цезия-137 в растения злаковых трав снижалось только в 1,5-1,6 раза. Причина тому – ингибирование положительного эффекта калия азотом.
Агрохимическая и радиационная оценка применения удобрений
и мелиорантов на радиоактивно загрязненных почвах
В 2008-2011 гг. в МУП СХП «Дубенецкий» Красногорского района проведена производственная проверка «Борофоски гранулированной» и других агроруд местного значения для установления их агрохимической и антирадиационной эффективности при возделывании многолетних трав (овсяница луговая, тимофеевка, ежа сборная). Испытательный полигон представлен дерново-подзолистой супесчаной почвой, которая до проведения исследований имела следующие агрохимические показатели: гумус – 1,33%; рНКСl 5,1; Hг – 1,69; сумма поглощенных оснований – 3,7 мг-экв./100 г.; Са – 2,5, Mg – 0,45 мг-экв./100 г; Р2О5 – 33, К2О – 31 мг/кг. Удельная активность почвы по 137Cs отмечена на уровне 329 Бк/кг.
Из применяемых агрохимических средств, наибольшее воздействие на смещение обменной кислотности почвы в сторону подщелачивания оказали известняковая мука Клинцовского силикатного завода и сапропель. Сдвиг рН за 4 года произошел с 5,4 до 7,0-7,5 ед. От внесения 1 тонны СаСО3 в форме известковых мелиорантов величина рН почвы увеличилась в среднем на 0,27 ед. В прямом действии сапропель повысил концентрацию Са+2 в ППК в 1,7 раза, Mg+2 – 2,2 раза, известняковая мука – 1,3 и 3 раза, фосфоритная мука – 1,4 и 1,6 раза соответственно. Применение повышенных доз борофоски (Р100К160В2,5 и Р130К208В3,2) оказало позитивное действие на концентрацию в почве только обменного кальция, которая увеличилась в 1,2 и 1,6 раза.
Внесение в почву повышенных доз борофоски, а также фосфоритной муки значительно повысило её фосфатный уровень. От прямого действия борофоски в дозе Р100К160В2,5 содержание подвижного фосфора в почве увеличилось на 33, Р130К208В3,2 – 54 мг/кг к исходному количеству. В последействии (на 4 год) увеличение составило 40 и 75 мг Р2О5 на кг почвы. Использование фосфоритной муки (Рф160) повысило содержание подвижных фосфатов в почве на 52-54 мг/кг. Применение борофоски оказало и положительное влияние на обеспеченность почвы подвижным калием. Наибольший эффект достигнут от её использования в дозе Р130К208В3,2, где содержание подвижного калия в почве через 4 года повысилось на 90 мг/кг. Тем самым, почва по обеспеченности этим элементом перешла в группу с повышенной обеспеченности.
На испытательном полигоне установлено (табл. 14), что применение «Борофоски гранулированной» на фоне N70 было более предпочтительным в сравнении с другими агрохимическими средствами. В прямом действии применение комплексного удобрения в возрастающих разовых дозах повысило суммарную урожайность травосмеси за 2 укоса на 9-15 т/га к контролю. При этом прибавка урожая зеленой массы к азотному фону составила 25-70 %. В последействии при ежегодном внесении азотных удобрений на второй год возделывания многолетних трав борофоска обеспечила прибавку урожая зеленой массы 26-32 т/га, третий – 11-13, четвертый – от 7 до 21 т/га к контролю.
14. Влияние удобрений и химических мелиорантов на многолетние
травы (овсяница луговая, тимофеевка, ежа сборная)
в производственных условиях
| Вариант | Зеленая масса (за 2 укоса), т/га | В среднем за 4 года | |||||||||||
| 2008 г. | 2009 г. | 2010 г. | 2011 г. | ||||||||||
| урожай | прибавка | урожай | прибавка | урожай | прибавка | урожай | прибавка | урожай | прибавка | ||||
| Контроль (без удобрений) | 7,5 | – | 8,0 | – | 8,3 | – | 8,0 | – | 8,8 | – | |||
| N70 – фон | 13,4 | 5,9 | 23,9 | 15,9 | 12,8 | 4,5 | 11,5 | 3,5 | 15,4 | 6,6 | |||
| Фон + Р70К112В1,8 (борофоска) | 16,8 | 9,3 | 34,0 | 26,0 | 18,8 | 10,5 | 15,0 | 7,0 | 21,2 | 12,4 | |||
| Фон + Р100К160В2,5 (--//--) | 20,0 | 12,5 | 36,4 | 28,4 | 20,1 | 11,8 | 19,5 | 11,5 | 24,0 | 15,2 | |||
| Фон + Р130К208В3,2 (--//--) | 22,7 | 15,2 | 40,1 | 32,1 | 20,9 | 12,6 | 29,0 | 21,0 | 28,2 | 19,4 | |||
| Фон + Кх120 (калий хлористый) | 16,7 | 9,2 | 30,3 | 22,3 | 15,0 | 6,7 | 11,5 | 3,5 | 18,4 | 9,6 | |||
| Фон + Кх180 (--//--) | 18,5 | 11,0 | 32,2 | 24,2 | 15,3 | 7,0 | 13,0 | 5,0 | 19,8 | 11,0 | |||
| Фон + Сапропель (СаСО3+MgO)5840 | 14,5 | 7,0 | 28,8 | 20,8 | 15,4 | 7,1 | 14,0 | 6,0 | 18,2 | 9,4 | |||
| Фон + Известняковая мука (СаСО3+MgO)5840 | 15,3 | 7,5 | 27,6 | 19,6 | 13,0 | 4,7 | 15,2 | 7,2 | 17,8 | 9,0 | |||
| Фон + Фосфоритная мука (Рф160СаО200) | 13,6 | 6,1 | 24,9 | 16,9 | 13,3 | 5,0 | 12,0 | 4,0 | 16,0 | 7,2 | |||
| НСР05, т/га | 2,3 | 4,2 | 2,2 | 1,7 | |||||||||
В среднем за 4 года прибавка урожая зеленой массы многолетних трав от возрастающих доз борофоски при ежегодной подкормке азотом составила 12-19 т/га, калийного удобрения – 10-11, известкования сапропелем и известняковой мукой – 9, фосфоритной муки – 7 т/га. Эффективность мелиоративного приема посредством внесения борофоски в минимальной дозе (Р70К112В1,8) была выше традиционной химической мелиорации сапропелем на 24 %, известняковой мукой – 27 %, фосфоритования – 42 %, отдельного внесения калийного удобрения (Кх) – 19-23 %, в средней дозе (Р100К60В2,5) – 38, 41, 52 %, в высокой дозе (Р130К208В3,2) – 52, 54, 63 % соответственно.
Результаты исследований миграции 137Cs по почвенному профилю реперных участков в вариантах опыта испытательного полигона показали, что основное его количество сосредоточено в верхнем гумусовом (до 20 см), корнеобитаемом слое почвы (95-99 %). Содержание цезия-137 в поверхностном слое 0-10 см в среднем по годам в летний период варьировало от применяемых агрохимических средств в пределах 44-61 %, в слое почвы 10-20 см – 37-49 % от общего его количества в горизонте 0-60 см. В осенний период характер его распределения в этих горизонтах существенно не менялся. Контрольные замеры показали в первом слое дифференциацию от 47 до 62 %, во втором – от 35 до 51 %. Следует отметить общую тенденцию снижения скорости миграции цезия-137 в подпахотный слой почвы (20-30 см) при внесении борофоски, калия хлористого как отдельно, так и в комплексе с фосфоритной мукой на фоне азотного питания.
Биологическая доступность и интенсивность поступления цезия-137 в растения также определяется формой его нахождения в почве. Исследования показали (табл. 15), что доминирующей формой нахождения радионуклида в почве является прочнофиксированная (остаток в почве), которая не доступна для растений, так как закреплена в межпакетных пространствах кристаллической решетки глинистых минералов. В вариантах производственного опыта варьирование весной составляло от 70,6 до 80,6 %, осенью – 64,5-83,7 % от общего содержания цезия-137 в почве. В большей мере уровень его накопления в урожае многолетних трав зависел от содержания в почве обменной формы (десорбция 1 н. СН3СООNH4). Установлено, что применение борофоски в возрастающих дозах способствовало снижению этой фракции 137Cs в первом полигоне весной на 1,9-3,8 %, осенью – 0,8-2,7 % к контролю. Внесение сапропеля и известняковой муки привело к убыли фракции в весенний период на 2-3 %. Концентрация обменного цезия-137 в почве осенью в варианте с известняковой мукой была на 4 % меньше, чем в контроле. Калий хлористый снизил подвижность радионуклида в обменной форме весной на 3,2-3,4 %, осенью – 1,1-2,1 %. Применение фосфоритной муки на фоне азотного удобрения обеспечило уменьшение количества обменной формы цезия-137 за вегетационный период в среднем на 3 %. Следует отметить тенденцию присутствия в почве обменной формы 137Cs в более повышенной концентрации в весенний период, чем осенний. Внесение борофоски повышало содержание в почве необменной (кислоторастворимой) формы радионуклида, что имеет важное значение в обеспечении снижения доступности его для растений. Внесение хлористого калия, известковых мелиорантов и фосфоритной муки также снижало доступность 137Cs растениям, но в меньшей мере, чем борофоска.
15. Влияние удобрений на содержание форм 137Cs в дерново-подзолистой
супесчаной почве (среднее за 2008-2010 гг.), % от общего содержания
| Вариант | Десорбент | Остаток в почве (прочнофиксированная) | |||
| H2O | 1 н. CH3COONH4 (обменная) | 1 н. HCl (подвижная) | 3 н. HCl (необменная) | ||
| Контроль (без удобрений) | 1,4 н.о. | 6,3 5,6 | 3,0 7,2 | 17,0 9,5 | 72,3 77,7 |
| N70 –фон | н.о. | 2,9 5,3 | 2,0 7,9 | 21,1 13,8 | 74,0 73,0 |
| Фон + Р70К112В1,8 | н.о. | 2,5 3,9 | 1,2 10,0 | 16,6 15,8 | 79,7 70,3 |
| Фон + Р100К160В2,5 | н.о. | 4,4 4,8 | 2,8 13,4 | 19,7 16,4 | 73,1 65,4 |
| Фон + Р130К208В3,2 | н.о. | 3,4 2,9 | 3,0 9,1 | 19,6 12,0 | 74,0 76,0 |
| Фон + Кх120 | 1,5 н.о. | 3,1 3,5 | 1,7 10,5 | 16,9 17,9 | 76,8 68,1 |
| Фон + Кх180 | 2,7 1,8 | 2,9 4,5 | 2,6 11,0 | 15,7 11,8 | 76,1 70,9 |
| Фон + Cапропель (СаСО3+MgO)5840 | н.о. 2,7 | 4,3 5,8 | 3,5 9,4 | 21,6 17,6 | 70,6 64,5 |
| Фон + Изв. мука (СаСО3+MgO)5840 | 1,7 2,7 | 3,3 1,5 | 1,6 6,2 | 17,7 9,1 | 75,7 80,5 |
| Фон + Фос. мука (Рф160СаО200) | 1,2 3,7 | 3,8 1,6 | 4,1 5,2 | 10,3 5,8 | 80,6 83,7 |
Примечание: числитель – весна; знаменатель – осень; н.о. – не обнаружено
Исследованиями установлено, что без проведения реабилитационных мероприятий на землях, загрязненных 137Cs выше 300 кБк/м2, посев многолетних трав не обеспечивает получение зеленого корма, соответствующего нормативным ветеринарным требованиям (100 Бк/кг). Так, в контроле содержание цезия-137 в зеленой массе травосмеси превышало норматив в годы возделывания трав на 40-70 %. Использование борофоски в качестве агрохимического реабилитирующего средства было наиболее эффективным и отвечающим радиологическому контролю. В прямом действии от изучаемых доз комплексного удобрения зеленый корм получен с содержанием 137Cs 13-17 Бк/кг, в последействии на травах 2 г.п. – 22-31 Бк/кг. В засушливом 2010 г. от минимальной дозы борофоски эффект снижения составил 70 % к контролю, а содержание составило 53 Бк/кг. Средняя и повышенная дозы борофоски снизили содержание цезия-137 в продукции относительно минимальной дозы на 40-70 %. На четвертый год возделывания трав снижающий эффект от удобрения отмечается в 9-10 кратном размере. В соответствии с коэффициентами пропорциональности и накопления, характеризующими переход 137Cs из почвы в растения, установлено, что кратность снижения (Ксн) к контролю от применяемых доз борофоски составила порядка 6-8 раза в прямом действии удобрения, на травах 2 г.п. – 5-7 раза. В засушливых условиях 2010 года величина кратности снижения была более высокой от повышенной дозы борофоски (Р130К208В3,2) – 11 раз. На четвертый год все изучаемые дозы борофоски обеспечили высокий показатель снижения – 10-11 раза к контролю. Эффективность применения других агрохимических средств по коэффициенту кратности снижения уступала борофоске.
Эффективность освоения технологии реабилитации радиоактивно
загрязненных почв с применением нового комплексного удобрения
«Борофоска гранулированная»
Для производственных испытаний действия комплексного удобрения на снижение уровня загрязнения различных сельскохозяйственных культур 137Cs в 7 наиболее загрязненных юго-западных районах Брянского региона были подобраны 137 участков на площади 3765 га в 51 сельхозпредприятии. До начала проведения мелиоративных работ по применению борофоски участки характеризовались различным уровнем загрязнения почв цезием-137 – от 1,1 Ku/км2 (40,7 кБк/м2) до 20,3 Ku/км2 (751,1 кБк/м2) с реакцией почвенной среды – от среднекислой до нейтральной, от низкого до очень высокого содержания подвижных форм фосфора и калия, содержанием органического вещества от 1,38 до 3,44 %.
В результате проведенных испытаний установлено, что урожайность зерна озимой ржи в среднем составила 14,9 ц/га, озимой пшеницы – 34,2 ц/га, ячменя – 14,0 ц/га, рапса – 4 ц/га, картофеля – 304,4 ц/га, зеленой массы многолетних трав – 93,2 ц/га, однолетних злаково-бобовых трав – 84,2 ц/га, однолетних трав на зеленый корм – 80,3 ц/га, кукурузы на силос – 126,8 ц/га. По содержанию 137Cs вся полученная растениеводческая продукция соответствовала требованиям санитарно-гигиеническим и ветеринарным нормам. В зерне озимых культур содержание 137Cs было меньше допустимого уровня (70 Бк/кг) в 4,5-15,5 раза, ячменя в 1,9 раза, в картофеле меньше допустимого уровня (80 Бк/кг) в 10 раз, в зеленых кормах меньше ветеринарной нормы (100 Бк/кг) – в 1,1-3,3 раза и санитарного норматива (370 Бк/кг) – в 4,1-12,2 раза.
Экономическая эффективность. Применение комплексных удобрений, приготовленных на основе хлористого калия, на дерново-подзолистой супесчаной почве в полевом опыте СПК «Заречье» Новозыбковского района обеспечило условный чистый доход 2,5 рубля на 1 рубль затрат. В других полевых опытах окупаемость борофоски на разных культурах колебалась от 1,5 до 2,0 рублей на 1 рубль затрат. На испытательном полигоне МУП СХП «Дубенецкий» Красногорского района применение «Борофоски гранулированной» на загрязненной 137Cs почве в трех антирадиационных дозах обеспечило условный чистый доход 3,1-3,3 рубля на 1 руб. затрат, при многократном снижении цезия-137 в урожае многолетних трав.
Таким образом, новое комплексное удобрение «Борофоска гранулированная» и другие её композиции являются экономически выгодными и экологически безопасными агрохимическими средствами, способными конкурировать на рынке минеральных удобрений. При этом они способствует повышению урожайности полевых культур и получению нормативно чистой продукции за счет многократного снижения поступления цезия-137 в растения. Её следует рекомендовать для проведения реабилитационных мероприятий для создания антирадиационных барьеров на загрязненных радионуклидами сельскохозяйственных угодьях.
Технология производства комплексных минеральных
удобрений «Борофоска гранулированная»
Технологический процесс получения «Борофоски гранулированной» состоит в механическом смешивании фосфоритной муки (635 кг), калия хлористого (355 кг) и борной кислоты (21 кг). В смесь для получения достаточно прочной гранулы добавляется природный сорбент (трепел или бентонитовая глина) из расчета 20 кг на тонну готовой продукции. Смешанный удобрительный состав ленточным конвейером подается в малый смеситель диаметром 300 мм и длиной 1 метр, из которого ленточным конвейером подается в одновальный лопастной смеситель диаметром 500 мм, длиной 4 метра, где смесь предварительно увлажняют до 12-14 % подогретой водой, подаваемой через форсунки. Время смешивания в смесителе 3-5 минут, смеситель расположен под углом 3°, поэтому смесь самотеком поступает в сушилку-гранулятор диаметром 2,2 метра и длиной 12 метров, оснащенной газовоздушным калорифером ГВК-6, дымососом ВМ-15 и дутьевым вентилятором ВДН-12,5 и системой газоочистки типа ротоклон «Урал 1 М». В сушилке-грануляторе смесь окатывается и подсушивается посредством сжигания природного газа в ГВК-6 до содержания влаги в продукте 1,5-2 %. Максимально допустимая температура на входе в сушилку-гранулятор 350-400 С°, при разряжении не менее 2 мм водяного столба.
Гранулометрический состав удобрительной смеси, выходящей из сушилки-гранулятора разнообразный. Поэтому «Борофоска» системой транспортеров подается на грохот ГИЛ-32 и подвергается классификации. Грохот имеет 2 сита – верхнее с ячейкой 5 мм, нижнее с ячейкой 2 мм. Материал крупнее 5 мм направляется в молотковую дробилку для измельчения, из которой материал поступает на малый ленточный конвейер. Материал мельче 5 мм и крупнее 2 мм по лотку поступает на передвижной ленточный конвейер и направляется в фасовочное отделение, где происходит затаривание сразу в мягкие контейнера или удобрительная смесь подается системой ленточных конвейеров в склад готовой продукции – металлические банки из которых «Борофоска» может быть расфасована в мягкие контейнера или загружена в автомобильный транспорт навалом. Фракция мельче 2 мм из под грохота то же поступает на малый ленточный конвейер и вместе с измельченным материалом в дробилке направляется в приемный бункер нории длиной 9 м с производительностью 20 т/час, которая установлена вертикально и подает материал (ретур) на ленточный конвейер, перед лопастным одновальным смесителем. Ретур смешивается с основным материалом и гранулируется. Таким образом, в схеме предусмотрен замкнутый технологический цикл производства. Технологические потери составляют 1,5 %.
ВЫВОДЫ
1. Почвенный покров Брянского региона представлен преимущественно дерново-подзолистыми (61 %) и серыми лесными (21 %) почвами легкосуглинистого, супесчаного и песчаного гранулометрического состава. Они бедны гумусом, на значительных площадях (38 %) характеризуются кислой реакцией почвенной среды, имеют преимущественно (85 %) повышенное и высокое содержание фосфора и пониженное содержание калия (65 % пашни).
2. В настоящий период (через 25 лет после аварии на Чернобыльской АЭС) большинство пахотных земель области (78 %) имеет низкую плотность загрязнения радиоцезием (<1 Кu/км2). 16 % пахотных земель (197 тыс. га) характеризуются повышенным (1-5 Кu/км2) уровнем загрязнения радиоцезием. Средне загрязнённая пашня (5-15 Кu/км2) составляет 6 % или 68 тыс. га. Высокое загрязнение почв радиоцезием (15-40 Кu/км2) наблюдается на площади 9,0 тыс. га (0,8 %), очень высокое (>40 Кu/км2) – на 2,0 тыс. га (0,2 %). В семи наиболее загрязненных юго-западных районах, где проводили исследования распределение обследованных 346 тыс. га площадей по уровню загрязнения, следующее: до 1 Ku/км2– 98 тыс. га (28 %); 1-5 Ku/км2 – 169 тыс. га (49 %); 5-15 Ku/км2 – 68 тыс. га (20 %); 15-40 Ku/км2 – 9 тыс. га (2 %); свыше 40 Ku/км2) – 2 тыс. га (1 %). В целом, в регионе почти четверть пашни (23 %) загрязнены радиоактивным цезием, что позволяет хозяйствам на остальных угодьях производить экологически безопасную для человека сельскохозяйственную продукцию.
3. Применение местных карбонатсодержащих агроруд (известняк, сапропель, торфотуф, мел, мергель) на серых лесных почвах, с низкой плотностью загрязнения цезием-137 (до 1 Кu/км2) приводило к незначительному поступлению его в растения, и выращенная продукция в большинстве отвечала нормативным требованиям. Снижение содержания цезия-137 в ботве картофеля было 2-4 –кратным. Только внесение мергеля не оказывало существенного влияния на блокирование радионуклида. Поступление 137Сs в растения на низко плодородных почвах значительно повышалось.
4. Применение молотых фосфоритов, калийных удобрений и их комбинаций в повышенных дозах (фосфоритование, калиевание) создавали и поддерживали в почве высокие антирадиационные барьеры. Эти приемы обеспечивали существенное повышение урожайности кормовых культур и озимой ржи. Продуктивность севооборота за восьмилетний период при внесении фосфоритной муки, калия хлористого и их совместного внесения повышалась на 26-37 %. Применение фосфорита в последействии снижало поступление цезия-137 в травостой многолетних трав в 2-5 раз, от хлористого калия (Кх150-450) – 3-5, а от их совместного внесения – 3-7 раз. Это позволило получать нормативно-чистую продукцию зеленого корма.
5. Применение кремнийсодержащей агроруды – цеолитсодержащего трепела в 10-польном зернотравянопропашном севообороте на радиоактивно-загрязненной почве (исходная плотность по 137Cs – 578 кБк/м2) способствовало снижению поступления 137цезия в продукцию в среднем в 2-3 раза. При этом продуктивность севооборота повышалась на 15-20 %.
6. Новое комплексное минеральное удобрение «Борофоска гранулированная» марки А и Б, производимое на основе фосфоритов Полпинского месторождения, калия хлористого и борной кислоты, содержит в своем составе 10-12 % Р2О5, 12-19 % К2О, а также оксиды кальция, магния, кремния, бора ряд микроэлементов. Оно является эффективным агрохимическим средством для создания антирадиационных барьеров на загрязненных радионуклидами почвах. Применение «Борофоски гранулированной» позволяет исключить раздельное внесение известковых, фосфорных, калийных и борных удобрений, что снижает затраты на применение агрохимических средств.
7. На дерново-подзолистых супесчаных почвах Новозыбковского района высоко обеспеченных подвижным фосфором и калием при плотности загрязнения радиоцезием (600 кБк/м2) от борофосок разного состава дополнительно получено 7-10 ц/га зерна озимой ржи. Прибавка урожая зеленой массы многолетних трав составила 20-30 %. Содержание цезия-137 в зеленой массе трав снижалось в 2 раза, а удельная активность была в 5-7 раз ниже нормативной (370 Бк/кг).
8. На дерново-подзолистых супесчаных почвах с плотностью загрязнения 250-380 кБк/м2 при распашке залежи основное количество цезия-137 (95-99 %) было сосредоточено в верхнем гумусовом корнеобитаемом слое. При внесении в почву борофоски в возрастающих дозах (Р70К112В1,8; Р100К130В2,5; Р130К160В3,8) отмечалось перераспределение радионуклида между пахотным (0-20 см) и подпахотным (20-30 см) горизонтами почвы. При этом внесение борофоски способствовало повышению содержания в почве необменной (кислоторастворимой) формы цезия-137, что снижало его поступление в растения.
9. Применение борофоски под многолетние травы в среднем за 4 года на фоне азотных удобрений на бедных подвижным фосфором и калием (до 40 мг/кг) дерново-подзолистых почвах было эффективнее традиционного внесения известняковой и фосфоритной муки и калия хлористого в среднем на 20-63 %. За этот период общий выход продукции многолетних трав (в к.ед.) от применения изучаемых доз борофоски на фоне азотных удобрений увеличился на 103-162 ц/га, или на 25-28 %.
10. Кратность снижения цезия-137 в травостое опытных полигонов от разных доз борофоски составила 5-8 раз, нитроборофоски – 3 раза. Известкование и калиевание обеспечило 2-3- кратное снижение поступления цезия-137 в продукцию. Производственные испытания «Борофоски гранулированной» в семи наиболее загрязненных (до 20 Кu/км2, или 740 кБк/м2) юго-западных районах на площади 3800 га показали, что при внесении этого удобрения в зерне озимых зерновых культур содержание 137Cs было меньше допустимого уровня в 4-15 раз, в зерне ячменя в 2 раза, в клубнях картофеля в 10 раз, в зеленой массе однолетних и многолетних трав (ветеринарная норма – 100 Бк/кг) в 3 раза, зеленой массе кукурузы (норма – 370 Бк/кг) в 4-12 раз.
11. Применение борофоски на дерново-подзолистой супесчаной почве обеспечило условный чистый доход по общей продуктивности звена кормового севооборота от 5,2 до 7,3 тысяч рублей с гектара с окупаемостью 1,9-2,5 рубля. На серых лесных почвах в звеньях плодосменных севооборотов условный чистый доход составил 4,6-7,8 тыс. руб./га с полуторо-двукратной окупаемостью затрат. На экспериментальных полигонах применение «Борофоски гранулированной» на фоне ежегодной подкормки азотом многолетних трав давало условный чистый доход 3 рубля, без азотных удобрений – 1,8 рубля на 1 руб. затрат.
12. Проведение рекомендуемых мероприятий по реабилитации радиоактивно загрязнённых почв позволит получать нормативно чистую продукцию растениеводства в большинстве районов Брянской области, включая юго-западную часть. К 2060 году в результате распада 137цезия и целенаправленного использования агрохимических средств все сельскохозяйственные угодья, подвергшиеся воздействию Чернобыльской аварии перейдут в категорию чистых от радионуклидов (менее 1 Кu/км2 или 37 кБк/м2) и будут пригодными для выращивания радиационно безопасной сельскохозяйственной продукции.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. При ведении сельскохозяйственного производства на радиоактивно загрязненных почвах в каждом конкретном хозяйстве следует учитывать плотность загрязнения полей цезием-137 и проводить необходимые агрохимические мероприятия, снижающие поступление этого радионуклида в продукцию растениеводства. На почвах с содержанием 137Cs до 1 Ku/км2 (37 кБк/м2) все виды работ ведутся без ограничений по принятым технологиям. Для снижения концентрации радиоактивных веществ в верхних слоях почв с загрязнением от 5-15 и более Ku/км2 (185-555 кБк/м2) проводят комплекс агрохимических мероприятий (известкование, калиевание, фосфоритование, применение цеолитсодержащих пород). На почвах с кислой реакцией среды известкование осуществляют с учетом реакции почвенного раствора, на слабокислых и нейтральных – в первый год этот прием исключается, а в дальнейшем необходимо проводить поддерживающее известкование. Калийные, фосфорные удобрения и кремнийсодержащие средства вносят в удвоенных дозах в сравнении с зональными рекомендациями по их применению, азотные – на запланированный урожай.
2. Новое комплексное минеральное удобрение «Борофоску гранулированную» следует применять под все сельскохозяйственные культуры на всех типах почв, в особенности загрязненных радионуклидами, как основного (до посевного) удобрения. На почвах с плотностью загрязнения до 1 Ku/км2 (37 кБк/м2) ежегодная доза внесения удобрения составляет Р50К80Са100Mg10B1,3 (500 кг/га в ф.в.), 1-5 Ku/км2 (137-185 кБк/м2) – Р70К112Са140Mg14B1,8 (700 кг/га в ф.в.), более 5 Ku/км2 (более 185 кБк/м2) – Р90К144Са180Mg18B2,3 (900 кг/га в ф.в.). Её эффективность на дерново-подзолистых почвах легкого гранулометрического состава возрастает при совместном применении с азотными удобрениями в дозе 70-90 кг/га д.в. В сравнении с традиционными агрохимическими мероприятиями (известкованием, калиеванием, фосфоритованием) «Борофоска гранулированная» многократно снижает поступление цезия-137 в продукцию растениеводства.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Монографии, научно-методические пособия, рекомендации
- Прудников П.В. Почвенное плодородие и радионуклиды. (Экологические функции удобрений и природных минеральных удобрений в условиях радиоактивного загрязнения почв) / Г.Т. Воробьев, И.Н. Чумаченко, З.Н. Маркина, А.А Курганов., И.А. Кошелев, П.В. Прудников //. М.: НИА – Природа. - 2002. - 357 с.
- Прудников П.В. Современное состояние почв сельскохозяйственных угодий / Н.Г. Рыбальский, Е.Д. Самотесов, А.Г. Митюкова, П.В. Прудников //. М.: НИА - Природа. - 2007. - 1144 с.
- Прудников П.В. Агрохимическое и агроэкономическое состояние почв Брянской области / С.В. Карпеченко, А.А.Новиков, Н.Г.Поликарпов,
П.В. Прудников //. Брянск: Изд-во ГУП «Клинцовская городская типография». - 2007. - 608 с. - Прудников П.В. Методика оценки радиологической безопасности и экономической эффективности применения реабилитационных мероприятий в аграрно-промышленном комплексе / Н.И. Санжарова, Л.Н. Ульяненко,
А.В. Панов, Т.Л. Жигарева, О.Н. Бакалова, П.В. Прудников //. Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ. - 2007. - 23 с. - Прудников П.В. Методика прогнозирования уровней загрязнения почв сельскохозяйственных угодий, при которых обеспечивается получение нормативно чистых продуктов питания / Н.И. Санжарова, А.В. Панов, Г.И. Попова, О.А. Шубина, Т.Л. Жигарева, О.Н. Бакалова, А.А. Новиков, П.В. Прудников //. Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ. - 2007. - 17 с.
- Прудников П.В. Государственное управление аграрным сектором региона / С.П. Прудников, П.В. Прудников //. Брянск: ЦНТИ. - 2008. - 194 с.
- Прудников П.В. Методика оценки радиологической и экономической эффективности защитных мероприятий, проводимых в сельскохозяйственных предприятиях различных форм собственности / Н.И. Санжарова, О.Н. Бакалова, А.В. Панов, П.В. Прудников //. Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ. - 2008. - 27 с.
- Прудников П.В. Научные основы реабилитации сельскохозяйственных территорий, загрязненных радиоактивными веществами в результате крупных радиационных аварий / Н.И. Санжарова, П.В. Прудников //. Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ. - 2009. - 150 с.
- Прудников П.В. Оценка радиологической и экономической эффективности защитных мероприятий в сельском хозяйстве на примере районов Брянской области, загрязненных в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС / Р.М. Алексахин, Н.И. Санжарова, С.В. Фесенко, А.В. Панов, А.А. Новиков, П.В. Прудников // Информационный буклет. Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ. - 2009. - 36 с.
- Прудников П.В. Оценка радиационно-экологической обстановки на сельскохозяйственных угодьях, подвергшихся загрязнению после аварии на ЧАЭС / Р.М. Алексахин, Н.И. Санжарова, А.В. Панов, А.А. Музалевская, В.М. Соломатин, А.А. Новиков, А.Д. Пастернак, В.А. Горяинов, П.В. Прудников // Информационный выпуск. Обнинск: ВНИИСХРАЭ. - 2009. - 46 с.
- Прудников П.В. Современные проблемы радиологии в сельскохозяйственном производстве / Н.М. Белоус, Ю.А. Можайский, И.М. Богдевич, Ю.М. Жученко, Б.С. Пристер, П.В. Прудников и др //. Москва-Рязань: Мещерский ф-л ГНУ ВНИИГ и М Россельхозакадемии. - 2010. - 362 с.
- Прудников П.В. Применение природных кремнийсодержащих веществ на зерновых культурах (регламенты) / Н.В. Войтович, В.Д. Штырхунов, В.Н. Капранов, Б.А. Сушеница, Л.А. Щемелинский, П.В. Прудников /. М.: Россельхозакадемия. - МосНИИСХ «Немчиновка». - 2010. - 17 с.
- Прудников П.В. Оценка радиологической и экономической эффективности защитных мероприятий, обеспечивающих производство нормативно чистых продуктов питания на примере тестовых сельских населенных пунктов / С.В.Фесенко, Н.И. Санжарова, А.В. Панов, А.А. Новиков, П.В. Прудников // Информационный буклет. Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ. - 2010. - 36 с.
- Прудников П.В. «Чернобыль» Четверть века спустя / Н.А. Муратова, П.Н. Котенко, Т.Ю. Быстрова, И.В. Самигуллина, А.В. Силенок, Г.А. Романова, Е.А. Ермилова, П.В. Прудников // Статистический сборник / Брянскстат. Брянск: 2011. - 175 с.
- Прудников П.В. Рекомендации по использованию и реабилитации радиоактивно-загрязненных почв с применением традиционных агрохимических средств и нового комплексного минерального удобрения «Борофоска гранулированная» / Н.В. Карпеченко, П.А. Чекмарев, С.П. Прудников, П.В. Прудников //. Брянск: ГУП «Брянское областное полиграфическое объединение». - 2011. - 32 с.
- Прудников П.В. Чернобыль: 25 лет спустя. / Н.И. Санжарова, А.В. Панов, П.В. Прудников и др. //. М.: МЧС России. - 2011. - 78 с.
Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК для публикации
основных результатов диссертации
- Прудников П.В. Применение агрохимических средств на почвах, загрязнённых радионуклидами / П.В. Прудников // Плодородие. - 2001. - № 3. - С. 13.
- Прудников П.В. Состояние почвенного плодородия в Брянской области / П.В. Прудников // Агрохимический вестник. - 2003. - № 5. - С. 6-8.
- Прудников П.В. Эффективность агрохимических мероприятий при реабилитации радиоактивно загрязненных территорий / З. Н. Маркина, Л.А. Ковалев, П.В. Прудников // Агрохимический вестник. - 2006. - № 2. - С. 8-10.
- Прудников П.В. Радиоэкологическая обстановка на почвах сельхозугодий Брянской области и пути получения нормативно чистой продукции /
З.Н. Маркина, Л.А. Ковалев, А.А. Новиков, П.В. Прудников // Агрохимический вестник. - 2006. - № 2. - С. 10-11. - Прудников П.В. Влияние сельскохозяйственных защитных мероприятий на облучение населения, проживающего на территориях загрязненных после аварии на Чернобыльской АЭС / А.В. Панов, С.В. Фесенко, Н.И. Санжарова, Р.М. Алексахин, А.Д. Пастернак, П.В. Прудников // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2006. - Т. 46. - № 2. - С. 233-239.
- Прудников П.В. Радиологическая оценка защитных мероприятий в частном секторе сельских населенных пунктов в регионе аварии на Чернобыльской АЭС / А.В. Панов, С.В. Фесенко, Р.М. Алексахин, А.Д. Пастернак, П.В. Прудников // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2007. - Т. 47. - № 2. - С. 224-230.
- Прудников П.В. Эффективность разных моделей плодородия при выращивании сеянцев сосны обыкновенной / З.Н. Маркина З.Н., А.В. Милешина, П.В. Прудников // Агрохимический вестник. - 2007. - № 6. - С. 19-20.
- Прудников П.В. Радиоэкологическая ситуация в сельскохозяйственной сфере на загрязненных территориях России в отдаленный период после аварии на Чернобыльской АЭС / А.В. Панов, С.В. Фесенко, Н.И. Санжарова, Р.М. Алексахин, А.Д. Пастернак, В.А. Горяинов, А.А. Новиков, А.А. Музалевская, П.В., Прудников // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2007. - Т. 47. - № 4. - С. 423-434.
- Прудников П.В. Патент на изобретение № 2342350. Способ получения гранулированных комплексных удобрений. Патентообладатель: Прудников Петр Витальевич (RU) Автор: Прудников Петр Витальевич. Заявка
№ 2007108099. Приоритет изобретения 06 марта 2007 г. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 декабря 2008 г. Срок действия патента до 06 марта 2027 г. - Прудников П.В. К вопросу о производстве нормативно чистой продукции растениеводства и кормопроизводства в условиях загрязнения почв 137Cs / А.В. Панов, А.А. Музалевская, Р.М. Алексахин, Е.В. Власенко, П.В. Прудников // Радиационная гигиена. - 2008. - Т. 1. - № 2. - С. 4-13.
- Прудников П.В. Радиолого-экономическая эффективность защитных мероприятий в сфере сельского хозяйства на территории России, подверженной воздействию аварии на ЧАЭС // А.В. Панов, С.В. Фесенко, Р.М. Алексахин, А.Д. Пастернак, П.В. Прудников // Медицинская радиология и радиационная безопасность. - 2008. - Т.53. - № 5. - С. 9-20.
- Прудников П.В. Мониторинг радиологического состояния агроэкосистем и их реабилитация / Н.М. Белоус, В.Ф. Шаповалов, В.В. Талызин, Л.П. Маркевич, П.В. Прудников // Научный вестник национального аграрного университета Украины. - 2008. - Вып. 129. - С. 29-42.
- Прудников П.В. Влияние защитных мероприятий на накопление 137Cs сельскохозяйственными растениями из почвы после аварии на Чернобыльской АЭС / А.В. Панов, Р.М. Алексахин, А.А. Новиков, А.А. Музалевская, П.В. Прудников // Почвоведение. - 2009. - №4. - С. 484-497.
- Прудников П.В. Влияние средств химизации на продуктивность и качество пожнивно-корневых остатков кормового люпина в условиях радиоактивного загрязнения / В.В. Талызин, Н.М. Белоус, Духанин А.М., П.В. Прудников // Агрохимический вестник. - 2009. - №3. - С. 6-8.
- Прудников П.В. Влияние длительного комплексного применения удобрений и агротехнических приемов на размеры накопления l37Cs урожаем сельскохозяйственных культур в отдаленный период после аварии на ЧАЭС / Н.М. Белоус, Г.П. Малявко, В.Ф. Шаповалов, В.В. Талызин, П.В. Прудников // Проблемы агрохимии и экологии. – 2009. - №1. - С. 25-31.
- Прудников П.В. Испытание новых мелиорантов на радиоактивно-загрязненных территориях Брянской области / Н.И. Санжарова, С.П. Прудников, П.В. Прудников // Агрохимический вестник. - 2010. - №2. - С. 15-20.
- Прудников П.В. Эффективность новых комплексных удобрений в условиях радиоактивно загрязненных агроценозов / Б.А. Сушеница, В.Н. Капранов // Агрохимический вестник. - 2011. - № 5. - С. 23-25.
Статьи в зарубежных изданиях
- Прудников П.В. Состояние и динамика изменения радиоактивного загрязнения почв сельскохозяйственных угодий Брянской области / Г.Т. Воробьев, И.А. Кошелев, П.В Прудников // В сб. «Проблемы радиоэкологии леса. Лес. Человек. Чернобыль». - Вып. 61. Гомель: ИЛ НАН Беларуси. - 2004. - C. 196-199.
- P.V. Prudnikov. Results of Investigations Performed in the Chernobyl Accident Zone and Practical Results of the Accident Consequences Liquidation in the Agricultural Sector of the Russian Federation / R.M. Aleksakhin, N.I. Sanzharova, S.V. Fesenko, S.A. Geras’kin, S.I. Spiridonov, A.V. Panov, N.N. Isamov-Jr., A.V. Nizhebovsky, A.D. Pasternak, P.V. Prudnikov // In the Book: 20 Years After the Chernobyl Accident: Past, Present and Future / Ed. by E.B. Burlakova & V.I. Naidich. New York. Nova Science Publishers, Inc. - 2006. - P. 195-231.
- P.V. Prudnikov. Assessment of countermeasure effects on 137Cs accumulation from soil by farm crops after the accident at the Chernobyl NPP / A.V. Panov., R.M. Alexakhin, A.A.Novikov, A.A.Muzalevskaya & P.V. Prudnikov // International conference on Radioecology & Environmental Radioactivity. 15-20 June 2008. Bergen, Norway. Poster Proceedings. - Part 1. - P. 48-51.
- P.V. Prudnikov Assessment of countermeasure effects on 137Cs accumulation from soil by farm crops after the accident at the Chernobyl NPP / A.V. Panov, R.M. Alexakhin, A.A. Novikov, A.A. Muzalevskaya, P.V. Prudnikov // Radioprotection. - 2009. - V. 44. - № 5. - P. 897-902.
- Прудников П.В. Влияние лесных экосистем на перераспределение 137Cs в почвах радиоактивно загрязненных предполесских ландшафтов на территории Брянской области / З.Н. Маркина, В.П. Тарасенко, В.А. Егорушкин, В.И. Шошин, П.В. Прудников // Устойчивое управление лесами и рациональное лесопользование: Материалы Международной научно-практической конференции. - Кн. 2. Минск: БГТУ. - 2010. - С. 415-418.
- Прудников П.В. Поведение 137Cs в дерново-подзолистых почвах / З.Н. Маркина, В.П. Тарасенко, В.А. Егорушкин, В.И. Шошин, П.В. Прудников // Современное состояние и перспективы ведения лесного хозяйства на загрязненных радионуклидами землях: Материалы Международной научно-практической конференции. Гомель: Ин-т леса НАН Беларуси. - 2011. - С.65-69.
- Прудников П.В. Поведение 137Cs в почвах лесомелиоративных насаждений / З.Н. Маркина, В.П. Тарасенко, В.А. Егорушкин, В.И. Шошин, П.В. Прудников // Современное состояние и перспективы ведения лесного хозяйства на загрязненных радионуклидами землях: Материалы Международной научно-практической конференции. Гомель: Ин-т леса НАН Беларуси. - 2011. - С.70-74.
Статьи в научных бюллетенях, материалах конференций, симпозиумов
- Прудников П.В. Состояние плодородия сельскохозяйственных угодий Брянской области / Г.Т. Воробьев, П.В Прудников // Агроконсультант ИКС АПК Брянской области. Отдельный выпуск. Брянск: 2002. - С. 23-35.
- Прудников П.В. Влияние комплексных удобрений на урожайность и качество зерновых культур на почвах, подверженных радиоактивному загрязнению / П.В Прудников // Материалы всероссийского симпозиума «Сорт, удобрение и защита растений в системе высокопродуктивных технологий возделывания зерновых культур». М.: МГИУ. - 2002. - С.146-157.
- Прудников П.В. Разработка адаптивных технологий применения удобрений и средств химизации на радиоактивно загрязненных почвах, обеспечивающих получение нормативно «чистой» растениеводческой продукции / А.А. Курганов, П.В. Прудников // «Материалы международной научно-практической конференции «Производство экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства». Брянск: БГСХА. - 2004. - С. 24-28.
- Прудников П.В. Общая характеристика радиологической обстановки территорий Брянской области и проведение реабилитационных мероприятий, направленных на обеспечение производства нормативно-чистой продукции / П.В. Прудников // Материалы международной научно-практической конференции «Чернобыль – 20 лет спустя. Социально-экономические проблемы и перспективы развития пострадавших территорий». Брянск: РИО НОУ Брянский открытый институт управления и бизнеса. - 2005.- С. 38-44
- Прудников П.В. Радиоэкологическая обстановка на радиоактивно загрязненных территориях Брянской области и пути получения нормативно-чистой продукции / З.Н. Маркина, Л.А. Ковалев, П.В. Прудников // В сб. «Актуальные проблемы лесного комплекса. - Вып. 13. - Брянск: БГИТА. - 2006. - С. 196-198.
- Прудников П.В. Эффективность удобрений и минерального сырья при реабилитации радиоактивно загрязненных территорий / З.Н. Маркина, Л.А. Ковалев, П.В. Прудников // В сб. «Актуальные проблемы лесного комплекса.
- Вып. 13. - Брянск: БГИТА. - 2006. - С. 199-201. - Прудников П.В. Оценка уровней загрязнения Cs кормовых угодий, на которых возможно получение продукции животноводства, удовлетворяющей нормативам, в отдаленный период после аварии на Чернобыльской АЭС /
А.В. Панов, А.А. Музалевская, С.В. Фесенко, А.А. Новиков, П.В. Прудников // Материалы Всероссийской конференции молодых ученых «Экология в современном мире: Взгляд научной молодежи». Улан-Удэ: Изд-во ГУЗ РЦМП МЗ РБ.
- 2007. - С. 295-296. - Прудников П.В. Оценка эффективности защитных мероприятий по снижению перехода l37Cs из почвы в продукцию растениеводства после аварии на Чернобыльской АЭС / А.В. Панов, Р.М. Алексахин, А.А. Музалевская, А.А. Новиков, П.В. Прудников // Сборник научных работ лауреатов областных премий и стипендий. - Вып. 3. - Ч. 2. Калуга: КГПУ им. К.Э. Циолковского. - 2007. - С. 59-68.
- Прудников П.В. Оценка влияния защитных мероприятий на динамику поступления 137Cs в продукцию кормопроизводства после аварии на ЧАЭС / А.А. Музалевская, А.В. Панов, Р.М. Алексахин, А.А. Новиков, П.В. Прудников // Материалы I Всероссийской научно-практическая конференции с международным участием «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям». М.: МАКС Пресс. - 2008. - С 238-239.
- Прудников П.В. Оценка влияния защитных мероприятий на динамику поступления l37Cs в растения после аварии на ЧАЭС / А.А. Музалевская, А.В.Панов, P.M. Алексахин, А.А. Новиков, П.В. Прудников // Материалы 11 международной молодежной конференции «Полярное сияние 2008. Ядерное будущее: технологии, безопасность и экология». М.: 2008. - С. 165-167.
- Прудников П.В. Радиологическая оценка земель, временно выведенных из оборота в результате аварии на Чернобыльской АЭС, и научное обеспечение их возвращения в хозяйственное использование / Н.И. Санжарова, О.А. Шубина, А.А. Новиков, И.Е. Титов, П.В. Прудников // Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота. Материалы Всероссийской научной конференции. М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии.
- 2008. - С. 196-207. - Прудников П.В. Стратегия применения защитных мероприятий в условиях радиоактивного загрязнения территорий Брянской области / П.В. Прудников // Материалы V Всероссийского съезда почвоведов им. В.В. Докучаева. Ростов-на-Дону: ЗАО «Росиздат». - 2008. - С. 47-49.
- Прудников П.В. Регулирование физико-химических свойств дерново-подзолистой песчаной почвы при выращивании сеянцев сосны обыкновенной / А.В. Милешина, В.И. Шошин, П.В. Прудников // Материалы V съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Ростов-на-Дону: ЗАО «Росиздат». - 2008. - С. 184-190.
54. Прудников П.В. Особенности распределения 137Cs в структуре ландшафта на радиоактивно-загрязненной территории / З.Н. Маркина, В.П. Тарасенко, В.А. Егорушкин, В.И. Шошин, П.В. Прудников // В сб. «География продуктивности и биогеохимического круговорота ландшафтов: к 100-летию профессора Н.И. Базилевича». М.: Институт географии РАН. - 2010. - Ч. 2. - С. 458-461.
