К проблеме ведения растениеводства на радиоактивно загрязненных территориях

К проблеме ведения растениеводства на радиоактивно загрязненных территориях

Ратников А.Н., Филипас А.С., Жигарева Т.Л.,

Ульяненко Л.Н., Попова Г.И.

ВНИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии Российской академии сельскохозяйственных наук, Обнинск

В полевых экспериментах на радиоактивно загрязненной в результате аварии на ЧАЭС дерново-подзолистой песчаной почве установлена эффективность как раздельного, так и совместного внесения извести, калийных и органических удобрений в снижении накопления 137Св в урожае сельскохозяйственных культур. Показана возможность регулирования перехода радиоцезия в продукты растениеводства за счет подбора видов сельскохозяйственных культур с различной способностью к накоплению радионуклида. Установлено, что технология обработки почвы также позволяет уменьшить концентрацию радионуклидов в урожае до 2-х раз. Рассмотрены вопросы оптимизации защиты посевов зерновых культур на радиоактивно загрязненных территориях. Показана целесообразность использования метода предпосевной инкрустации семян биологически активными веществами, позволяющего стабилизировать фитосанитарную обстановку и таким образом снизить применение пестицидов. При этом отмечено получение прибавки урожая и минимизация перехода радиоцезия в продукцию.

On the problem of crop management of the radioactive contaminated territories

Ratnikov A.N., Filipas A.S., Zhigareva T.L.,

Ulyanenko L.N., Popova G.I.

Russian Institute of Agricultural Radiology and Agroecology of RAAS, Obninsk

In the field experiments on soddy-podzolic sandy soil contaminated as a result of the ChNPP accident the effectiveness of both separate and combined application of lime, potassic and organic fertilizers in decreasing 137Cs accumulation in crop yield has been demonstrated. It was revealed that the radiocaesium transfer to crop products can be controlled by selecting crop species with different radionuclide accumulation ability. The technology of fillage was found to reduce radionuclide concentration in the yield by up to 2 times. The problems of optimization of cereal crop protection on radioactive contaminated areas are considered. The advisability of using the method of presowing seeds incrustation by biologically active substances has been shown which makes possible stabilization of the phytosanitary situation and thus reducing pesticide application. In this case the yield gain and minimization of radiocaesium transfer to products is achieved.

При радиационных авариях, которые сопровождаются выбросами радиоактивных веществ в окружающую среду и загрязнением сельскохозяйственных угодий, поступление радионуклидов в агропромышленную продукцию приводит к формированию дополнительного источника облучения человека. В противоположность внешнему облучению, ограничение воздействия которого экономически достаточно дорогостояще, регулирование внутреннего облучения, т.е. изменение поступления радионуклидов в организм человека с местными продуктами питания, рассматривается как реально достижимый способ снижения суммарных дозовых нагрузок [4].

Ведение растениеводства на радиоактивно загрязненных территориях предполагает использо-

вание комплекса агротехнических и агромелиоративных приемов, направленных на снижение поступления радионуклидов в растениеводческую продукцию. Между тем, изменения норм внесения минеральных удобрений или способов обработки почвы способны повлиять на развитие сообщества вредных организмов в посевах сельскохозяйственных культур [2], что, наряду с фитозоомониторингом, требует разработки системы защиты растений с учетом необходимости снижения техногенной нагрузки на агросферу.

Проблемы, связанные с организацией сельскохозяйственного производства в зоне радиоактивного загрязнения, имеют определяющее значение при реабилитации этих территорий и обеспечении безопасного проживания населения [3].

1. Использование агротехнических и агромелиоративных приемов в растениеводстве, регулирующих поступление радионуклидов в урожай

Накопление 137Сэ, ведущего дозообразующего радионуклида, в продукции растениеводства зависит от почвенно-климатических условий, биологических особенностей растений и агротехники их возделывания. Нейтрализация кислотности почвенного раствора на всех типах почв в зоне радиоактивного загрязнения уменьшает накопление

137 ^ 90о

Сэ и Бг в урожае зерновых культур и злаковом сене в 2-3 раза.

В практике землепользования во всех почвенно-климатических зонах России, пострадавших от радиационной аварии на ЧАЭС, отдавали предпочтение мероприятиям, проведение которых не требует существенного изменения применяемой технологии возделывания сельскохозяйственных культур и коренной перестройки севооборотов, традиционных для данной территории. На радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных угодьях возрастает роль севооборотов в снижении перехода радионуклидов из почвы в растения и миграции по трофической цепочке: почва-

растения (корм)-животные-продукция животноводства. Так, содержание 137Сэ в зерне озимой ржи, возделываемой по овсяно-бобовой смеси на зеленый корм в 3 раза ниже, чем в урожае растений, выращиваемых после люпина и сераделлы.

При возделывании сельскохозяйственных культур в полевых и кормовых севооборотах на дерново-подзолистых почвах с низким содержанием гумуса и элементов минерального питания растений чередование культур должно быть направлено

на пополнение запасов органического вещества. Внесение органических удобрений (навоз, торфонавозный компост-ТНК в дозе 40-80 т/га) и двойной дозы фосфорных и калийных удобрений снижает накопление 137Сэ в урожае зерновых культур и картофеля в 2-3 раза. Существенное снижение концентрации радионуклидов в продукции растениеводства достигается при совместном внесении калийных удобрений и известковых материалов, особенно на почвах с низкой обеспеченностью обменным калием и кальцием. При возделывании сельскохозяйственных культур в зерно-травяном севообороте, внесении повышенной дозы калийных удобрений (2К) и известковании накопление 137Сэ в урожае снижается в 1,4-3 раза. Наибольший положительный эффект в ограничении перехода 137Сэ в продукцию растениеводства отмечается при возделывании сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистой песчаной почве при внесении М90Рб0К120.180 и известковых материалов, содержащих магний.

Внесение высоких доз азотных удобрений, особенно при несбалансированном соотношении Ы:Р:К в почвах, снижает качество получаемой сельскохозяйственной продукции, так как переход 137Сэ в растения заметно повышается.

Технология обработки почвы позволяет существенно уменьшить концентрацию радионуклидов в продукции растениеводства. Содержание 137Сэ в зерне ячменя и озимой ржи, в клубнях картофеля при обработке зяби дисковыми боронами и вспашке с полным оборотом пласта практически одинаково. Глубокое безотвальное рыхление дерновоподзолистой песчаной почвы приводит к удалению за пределы пахотного слоя до 17-20% 137Сэ, что снижает переход радионуклида в урожай ячменя, озимой ржи и картофеля в 2-2,3 раза (таблица 1).

Таблица 1

Содержание 137Cs в урожае сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистой песчаной почве

Способ обработки Ячмень, зерно Озимая рожь, зерно Картофель, клубни Кукуруза, зеленая масса

Вспашка (20-22 см) 0,057 0,051 0,075 0,030

Дискование (8-10 см) 0,050 0,049 0,067 0,032

Глубокое безотвальное рыхление (40-45 см) 0,028 0,023 0,033 0,031

НСР 0,95 0,004 0,004 0,007 0,004

Применение агромелиорантов, способных к необменной сорбции радионуклидов в почвах, снижает накопление 137Сэ в урожае трав в 1,5-5 раз по сравнению с контролем. Этот прием необходимо внедрять при улучшении травостоев кормовых угодий на торфяных почвах, где из-за низкого содержания глинистых минералов, которые переводят 137Сэ в труднодоступное для корневых систем состояние, накопление радионуклида в урожае трав в 3-4 раза выше, чем на дерново-подзолистых. Внесение агромелиорантов (бентонит, вермикулит, палыгорскитовые глины) в дерновоподзолистую почву уменьшает поступление 137Сэ в растения в 1,2-3 раза. Одним из наиболее результативных приемов, экономически недорогостоящим, на пахотных и кормовых угодьях в условиях радиоактивного загрязнения является подбор наиболее эффективных видов и сортов культур, характеризующихся минимальным накоплением радионуклидов. При одинаковых условиях возделывания культур в севооборотах различия в накоплении 137Сэ в урожае в зависимости от вида достигают 30-40 раз. Исследования по изучению влияния сортовых особенностей на поступление 137Сэ в растения свидетельствуют о том, что эти различия составляют 2,5-7 раз.

2. Оптимизация защиты растений от вредных организмов

Оптимизация защиты сельскохозяйственных культур в условиях их возделывания на радиоактивно загрязненных территориях по специальным технологиям может осуществляться за счет повышения эффективности существующих средств и методов (с учетом оценки целесообразности использования химических средств защиты растений или корректировки сроков их применения), а также посредством внедрения экологически безопасных препаратов, способствующих повышению устойчивости агроценозов [5]. К таким препаратам следует отнести комплексные соединения с биологической активностью на основе регуляторов роста растений, обладающих способностью повышать устойчивость сельскохозяйственных культур к абиотическим и биотическим воздействиям [1] и снижать поступление радионуклидов в урожай.

Разработку и внедрение оптимизированных приемов защиты растений от вредных организмов на радиоактивно загрязненных территориях осуществляли на основе данных многолетнего полевого эксперимента на сельскохозяйственных угодьях Новозыбковского филиала Всероссийского института удобрений и агропочвоведения (Брянская область, плотность радиоактивного загрязнения почвы по 137Сэ - 0,8±0,1 МБк/м2).

В ходе изучения видового разнообразия вредных фитофагов в посевах зерновых культур в течение длительного времени нами было выявлено около 20 видов. В число доминантов, как правило, входили злаковые мухи (преимущественно шведская), злаковые тли (в основном большая злаковая и черемуховая) и трипсы. Численность вредных насекомых редко превышала экономический порог вредоносности и существенно не отличалась от их распространения в доаварийный период. Однако, в зависимости от применяемых агротехнических приемов в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, мы наблюдали некоторые отличия в численности и видовом составе.

Постоянное, из года в год, проявление заболеваний на больших площадях сельскохозяйственных угодий отмечено для фузариозов, гель-минтоспориоза и ризоктониоза. Из грибов, обнаруженных на филоплане зерновых (ячмень, овес, рожь), наиболее распространены Drechslera teres, D. avenae, Rhynchosporium gramineum, Erysiphe graminis, Septoria avenae, Cladosporium herbarum. Развитие остальных, характерных для региона заболеваний (ржавчина, головневые, спорынья), не отличалось стабильностью и носило эпизодический характер. Особенностью фитосанитарного состояния в регионе является заметно выраженное бессимптомное (скрытое) распространение инфекции возбудителей заболеваний. Это особенно характерно для фузариозов и гельминтос-пориозов на зерновых культурах.

Определенное влияние на развитие фитопатогенов оказали уровни минерального питания: повышенные дозы удобрений (Ng0P60Kg0Mg30; Ni20P60K-|20Mg40) способствовали более интенсивному развитию сетчатого гельминтоспориоза на растениях ячменя. На посевах без внесения удобрений к концу вегетации развитие болезни было в 3-5 раз ниже, чем в удобренных вариантах.

Оценка фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур предопределила подходы к организации защиты растений от вредных организмов. В целях ее стабилизации был выбран экологически безопасный метод инкрустации семян биологически активными веществами (регуляторами роста растений) в сочетании с принятыми в растениеводстве протравителями. Все регуляторы роста растений - препараты с адапто-генными свойствами: амбиол - антистрессовый антиоксидант, обладающий антимутагенными

свойствами; джасол, крезацин - антистрессовые препараты, повышающие устойчивость зерновых культур к неблагоприятным воздействиям. Протравители семян раксил и байтан универсал -препараты комплексного системного действия для

одновременной защиты растений от внутренней и внешней инфекций.

Предпосевная обработка семян ячменя не оказывала существенного влияния на состояние эн-томофауны, вместе с тем, в значительной степени сдерживала развитие основных наиболее значимых заболеваний (таблица 2). Сильная степень инфицирования семян возбудителем Риэапит глуа!е способствовала интенсивному развитию гнилей (75-85%), однако обработка байтан универсалом снижала развитие болезней более чем вдвое, а при использовании джасола - до 4-х раз.

Использование регуляторов роста растений для предпосевной инкрустации семян повышало продуктивность ячменя и также позволило на 20% снизить накопление радиоцезия, что имеет немаловажное значение для ведения растениеводства на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению.

Заключение

Результаты исследований, проведенных в 1987-1995 гг., свидетельствуют о том, что снижение содержания 137Сэ в растениеводческой продукции происходит за счет биохимических процессов в почве, проведения защитных мероприятий в агропромышленном производстве и радиоактивного распада.

Применение агромелиорантов, способных к необменной сорбции радионуклидов в почвах, снижает накопление 137Сэ в урожае от 1,5 до 3-х раз, в то время как систематическое внесение физиологически кислых минеральных удобрений на дерново-подзолистых и торфяных почвах способ-

137„

ствует увеличению поступления Сэ в растения. Внесение азотных удобрений в аммиачной форме также увеличивает содержание 137Сэ в продукции растениеводства. Азотные удобрения на пахотных угодьях необходимо вносить в дозах с со-

Предпосевная инкрустация семян ячменя в той или иной степени также тормозила проникновение микрофлоры в узел кущения растений и при применении регуляторов роста растений почти исключала развитие сетчатой пятнистости и пыльной головни. Благоприятная фитосанитарная обстановка в посевах сельскохозяйственных культур не предполагала проведение плановых пести-цидных обработок в течение вегетации, что снижало антропогенную нагрузку на работников, занятых в технологических процессах.

отношением 1\1:Р:К = 1:1,5:2 под планируемый урожай с учетом биологических особенностей растений и фактического содержания элементов минерального питания растений в почве. Внесение двойной дозы калийных и фосфорных удобрений на почвах, слабообеспеченных подвижным калием и фосфором (до 10 мг/100 г почвы), снижает накопление радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур в 1,2-2,2 раза. Максимальный эффект в уменьшении поступления 137Сэ в сельскохозяйственные растения на дерново-подзолистых и торфяных почвах обеспечивается при внесении извести, навоза (более 40 т/га), двойной дозы фосфорных и калийных удобрений и достигает 2,5-3,0 раз. Особая роль в получении продукции растениеводства с минимальным содержанием радионуклидов связана с биологическими особенностями растений: подбором видов сельскохозяйственных культур и их сортов можно ограничить поступление 137Сэ в урожай от 1,5 до 7 раз.

Способы основной обработки почв с применением глубокой безотвальной вспашки уменьшают концентрацию радионуклидов в пахотном слое за счет перераспределения и удаления их в нижележащие горизонты и снижают содержание 137Сэ в урожае сельскохозяйственных культур в 1,2-2 раза

Таблица 2

Влияние предпосевной обработки семян на развитие болезней ячменя (%) и урожай

Варианты опыта Корневые гнили Риэапит В1ро!аг1з Трахеомикозы Риэапит эрр. Сетчатая пятнистость ОгееИэ!ега 1егеэ Урожай, ц/га КН (для зерна)х10"3

Контроль 75-85 66-74 12-17 18,5-19,0 10,0-10,3

Байтан 22-32 15-18 2-5 19,0-23,3 9,1-10,4

Раксил 20-25 10-13 5-6 19,5-23,0 9,0-10,3

Амбиол* + байтан 15-26 0-3 1-2 22,4-23,8 8,0-8,2

Джасол + байтан 19-24 3-5 0-2 23,0-25,6 8,3-8,5

* - при использовании крезацина были получены аналогичные результаты.

по сравнению с обычной вспашкой в зависимости от биологических особенностей растений.

В целях оптимизации мероприятий по защите посевов на радиоактивно загрязненных территориях целесообразно использование метода предпосевной инкрустации семян биологически активными веществами, позволяющего стабилизировать фитосанитарную обстановку и получать устойчивые урожаи. Этот метод способствует получению "чистой" растениеводческой продукции и снижает вероятность дополнительной техногенной нагрузки на агроценозы и человека за счет сокращения применения пестицидов.

Литература

1. Калинин Ф.А. Биологически активные вещества. -Киев: Наукова думка, 1984. - 251 с.

2. Методические рекомендации для фитосанитарной службы хозяйств по информационному обеспечению планирования и рациональной организации защиты зерновых культур от вредных организмов. - Ленинград, 1988. - 37 с.

3. Рекомендации по ведению сельского хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения территории в результате аварии на Чернобыльской АЭС на период 1991-1995 гг. - Москва, 1991. -57 с.

4. Сельскохозяйственная радиоэкология/Под ред.

Р.М.Алексахина, Н.А.Корнееева. - Москва: Экология, 1991. - 398 с.

5. Филипас А.С., Ульяненко Л.Н., Тараненко В.В., Дьяченко И.В., Степанчикова Н.С. К вопросу повышения устойчивости агроценозов и улучшения качества растениеводческой продукции на радиоактивно загрязненных территориях. Тезисы докладов радиобиологического съезда. - Пущино, 1993. - С. 113-114.