Роль минеральных удобрений при использовании радиоактивно загрязненных пойменных лугов в качестве сенокоса

УДК 631.82:632.118.3:633.2.03

РОЛЬ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАДИОАКТИВНО ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЙМЕННЫХ ЛУГОВ В КАЧЕСТВЕ СЕНОКОСА*

СМОЛЬСКИЙ Е.В.,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и экологии ФГБОУ ВО Брянского ГАУ.

СИЛАЕВ А.Л.,

кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой агрохимии, почвоведения и экологии ФГБОУ ВО Брянского ГАУ.

МАМЕЕВА В.Е.,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и экологии ФГБОУ ВО Брянского ГАУ.

СЕРДЮКОВА К.А.,

ассистент кафедры агрохимии, почвоведения и экологии ФГБОУ ВО Брянского ГАУ.

Реферат. В статье дана оценка роли азотных и калийных минеральных удобрений в повышении продуктивности естественного травостоя пойменных лугов и снижении содержания 137Cs в грубых кормах в обстановке радиоактивного загрязнения окружающей среды. Исследования проведены на пойменном лугу реки Ипуть Новозыбковского района Брянской области в подзоне дерново-подзолистых почв южной тайги, белорусской провинции дерново-подзолистых слабо-гумусированных почв и низинных болот. Почва опытного участка аллювиальная луговая, песчаная, преобладающая в поймах рек Брянской области, на ней располагается около 20 % лугов. Агрохимические параметры аллювиальной луговой почвы в начале проведения исследований: содержание гумуса - 3,08-3,33%; рНКС1 - 5,2-5,6; подвижного ^фосфора и обменного калия, соответственно, 106-244 и 89-120 мг/кг. Плотность загрязнения Cs поймы составила 559-867 кБк/м2 В результате исследований установлено, что урожайность сена естественного травостоя низкая, применение минеральных удобрений увеличивало урожайность сена естественного травостоя луга до 9,1 т/га, при этом основным фактором роста урожайности стали азотные удобрения. Снижение содержания 137Cs в сене естественного травостоя обусловливало применение калийного удобрения. Использование пойменного луга в качестве сенокоса при плотности загрязнения Cs свыше 555 кБк/м невозможно для получения продукции животноводства, отвечающей нормам по содержанию в молоке и мясе 137Cs без применения минеральных удобрений.

Ключевые слова: минеральные удобрения, радиоактивное загрязнение, пойменный луг, сено, урожайность, удельная активность 137Cs.

ROLE OF MINERAL FERTILIZERS WHEN USING IT IS RADIOACTIVE THE POLLUTED INUNDATED MEADOWS AS THE HAYMAKING*

SMOLSKIY E.V.,

candidate of agricultural sciences, associate professor of agrochemistry, soil science and ecology FSBEI HE Bryansk SAU.

SILAYEV A.L.,

candidate of agricultural sciences, head of the department of agrochemistry, soil science and ecology FSBEI HE Bryansk SAU.

MAMEEVA V.E.,

candidate of agricultural sciences, associate professor of agrochemistry, soil science and ecology FSBEI HE Bryansk SAU.

* Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ и администрации Брянской области в рамках научного проекта № 18-44-320001.

SERDYUKOVA K.A.,

assistant to department of agrochemistry, soil science and ecology FSBEI HE Bryansk SAU.

Essay. In article an assessment of a role of nitrogen and potash mineral fertilizers in increase in efficiency of natural herbage of inundated meadows and decrease in contents 137Cs in rough sterns in the conditions of radioactive environmental pollution is given. Researches are conducted on an inundated meadow of the river Iput of Novozybkovsky district of the Bryansk region in a subband of cespitose and podsolic soils of the southern taiga, the Belarusian province cespitose and podsolic of soils and low-lying swamps. The soil of the pilot site alluvial meadow, sandy, prevailing in flood plains of the rivers of the Bryansk region, on it is located about 20 % of meadows. Agrochemical parameters of the alluvial meadow soil at the beginning of carrying out researches: the maintenance of a humus - 3.083.33%; pHKCl - 5.2-5.6; mobile phosphorus and exchange potassium respectively 106-244 and 89-120 mg/kg. Pollution density 137Cs flood plains was 559-867 kBq/sq.m. As a result of researches it is established that productivity of hay of natural herbage low, use of mineral fertilizers increased productivity of hay of natural herbage of a meadow to 9.1 t/hectare, at the same time nitrogen fertilizers became a major factor of growth of productivity. Decrease in contents 137Cs in hay of natural herbage caused use of potash fertilizer. Use of an inundated meadow as a haymaking at the pollution density 137Cs over 555 kBq/sq.m is impossible for receiving products of the livestock production answering to norms on the contents in milk and meat 137Cs without use of mineral fertilizers.

Key words: mineral fertilizer, radioactive pollution, inundated meadow, hay, productivity, specific activity 137Cs.

Введение. Развитие лугового кормопроизводства в современных условиях Брянской области сдерживается последствиями аварии на Чернобыльской АЭС, в результате которой 491,4 тыс. га естественных сенокосов и пастбищ оказались загрязненными искусственными долгоживущими радионуклидами. Территория юго-запада области оказалась наиболее пострадавшей [1, 2].

По прошествии 33 лет после аварии на ЧАЭС радиационная обстановка улучшилась благодаря реализации комплекса реабилитационных мероприятий на территориях чернобыльских выпадений. Однако на территории юго-западных районов Брянской области с плотностью загрязнения 137Cs выше 555 кБк/м2 остается риск получения продукции кормопроизводства и животноводства не отвечающей действующим нормативам по содержанию 13 Cs [3].

Применение реабилитационных мероприятий существенно снижает риск производства сельскохозяйственной продукции не соответствующей нормативам по радиационной безопасности, при этом наиболее результативным является внесение минеральных удобрений, в которых особая роль принадлежит калийному удобрению [4, 5].

Остается не решенной проблема применения различных видов минерального удобрения на радиоактивно загрязненных лугах. Поэтому разработка теоретических основ разумного использования агрохимических приемов

реабилитации радиоактивно загрязнённых пойменных лугов является одним из актуальных и перспективных направлений по решению не только проблемы перехода 137Cs из почвы в растения, но и снижению его перемещения по пищевым цепям [6, 7].

Цель работы - оценка роли азотных и калийных минеральных удобрений в повышении продуктивности травостоя пойменных лугов и снижении удельной активности 137Cs грубых кормов.

Материал и методика исследований. В

исследованиях использовали системный подход, согласно которому оценивали эффективность применения минеральных удобрений на пойменных лугах в зависимости от условий территории. Объект исследования находится в подзоне дерново-подзолистых почв южной тайги, белорусской провинции дерново-подзолистых слабогумусированных почв и низинных болот. На выбранном участке до проведения эксперимента никаких защитных мероприятий, связанных с аварией на Чернобыльской АЭС, не проводилось.

Почва опытного участка аллювиальная луговая, песчаная, преобладающая в поймах рек Брянской области, на ней располагается около 20% лугов в области. Плотность загрязнения 137Cs исследуемого участка поймы составила 559-867 кБк/м2. Агрохимические параметры аллювиальной луговой почвы в начале проведения исследований: содержание гумуса -3,08-3,33%; рНКС1 - 5,2-5,6; подвижного фос-

фора и обменного калия, соответственно, 106244 и 89-120 мг/кг.

В опыте применяли аммиачную селитру, простой гранулированный суперфосфат и калий хлористый в дозах и соотношениях представленных в таблице 1. Азотные и калийные удобрения вносили в два приема: половина расчетной дозы под 1 укос, вторая половина - под 2 укос, а фосфорные в один прием под 1 укос.

Флористический состав естественного травостоя пойменного луга представлен следующими видами трав семейства мятликовых: Festuca pratensis Huds., Alopecuruspratensis L., Phleum pratense L. На долю разнотравья приходилось около 10-15 % от общего состава.

Урожайность воздушно-сухой массы естественного травостоя устанавливали путем высушивания вегетативной массы с 1 м до воздушно-сухого состояния, определением в ней содержания сухого вещества с последующим пересчетом на урожай сена. Отбор растительных образцов проводили в середине июня -первый укос и в конце августа - второй укос.

В исследуемых растительных образцах удельную активность 137Cs определяли на комплексе универсальном спектрометрическом «Гамма Плюс» (Россия), ошибка измерений не превышала 10 %, все измерения проводили в центре коллективного пользования научным оборудованием при Брянском ГАУ.

Полученные данные подвергали дисперсионному и корреляционному анализу c использованием компьютерного программного обеспечения Excel 7.0 и Statistica 7.0.

137

Удельная активность Cs молока и мяса была рассчитана как произведение суточного

потребления 6 кг грубого корма, удельной активности 137Cs корма и равновесного коэффициента перехода радионуклида в продукцию животноводства [8].

Результаты исследования. Агроклиматические ресурсы центрального луга поймы реки Ипуть Новозыбковского района Брянской области и естественное плодородие аллювиальной луговой почвы обеспечивают урожайность соответственно первого и второго укосов 1,11 и 0,52 т/га сена естественного травостоя (таблица 1). Это является показателем низкой продуктивности луга, использование минеральных удобрений существенно повышает урожайность сена естественного травостоя.

Так внесение фосфорно-калийных и калийных удобрений соответственно под первый и второй укос увеличивают урожайность сена в 2,7 и 2,6 раза в сравнении с вариантом без применения минерального удобрения. Включение в состав фосфорно-калийных и калийных удобрений возрастающих доз азотного удобрения, соответственно, под первый и второй укос существенно увеличивают урожайность сена в 4,8 и 5,3 раза в сравнении с вариантом без применения минеральных удобрений и в 1,8 и 2,1 раза в сравнении с вариантом, где применяли фосфорно-калийные и калийные удобрения.

В результате исследований обнаружили, что главным источником повышения урожайности сена естественного травостоя первого и второго укосов являются азотные удобрения, что подтверждается корреляционным анализом (рисунок 1).

Таблица 1 - Показатели использования пойменного луга в условиях радиоактивного загрязнения в зависимости от минеральных удобрений_ _

Вариант Соотношение K / N Урожайность, т/га Удельная активность 137Cs, Б/кг

корм молоко мясо

первый укос

N0P0K0 — 1,11 3320 199 797

РбоКбо N0 — 3,01 348 21 84

Р60К60 N45 1,3 4,63 488 29 117

Р60К60 N60 1,0 5,37 509 31 122

Р60К90 N60 1,5 5,95 237 14 57

НСР05 2,00 108 — —

второй укос

N0P0K0 — 0,52 3232 194 776

К60 N0 — 1,34 342 21 82

К60 N45 1,3 2,23 484 29 116

К60 N60 1,0 2,77 499 30 120

К90 N60 1,5 3,15 288 17 69

НСР05 0,73 132 — —

10 У = 0,0385x + 2,9896 ф г = 0,46

5 0

I

Первый укос ♦

I I

♦ ♦

20

40

а

60

80

Второй укос

б

Рисунок 1 - Зависимость между показателем урожайности

0

137

Плотность загрязнения Cs центрального луга поймы реки Ипуть Новозыбковского района Брянской области, а также естественное плодородие аллювиальной луговой почвы обеспечивают получение сена естественного травостоя первого и второго укосов с удельной активностью 137Cs 3320 и 3232 Бк/кг, что, соответственно, больше нормативного показателя в 8,3 и 8,1 раза (таблица 1).

Применение фосфорно-калийных и калийных удобрений под первый и второй укос снижает удельную активность 137Cs сена естественного травостоя в 9,5 раза в сравнении с вариантом без применения минеральных удобрений, при этом грубый корм соответствует действующему нормативу (грубые корма естественных лугов не более 400 Бк/кг) по содержанию 137Cs [9].

Включение в состав фосфорно-калийных и калийных удобрений возрастающих доз азотного удобрения под первый и второй укос ведет к снижению удельной активности 137Cs сена естественного травостоя в 6,5 раз в сравнении с вариантом без применения минеральных удобрений и увеличению удельной активности Cs сена естественного травостоя в 1,5 раза в сравнении с вариантом, где применяли фосфорно-калийные и калийные удобрения, при этом грубый корм не соответствует действующему нормативу по содержанию

Применение полного и азотно-калийного минерального удобрения с соотношением K / N равном 1 / 1,5 ведет к получению сена, соответствующего действующему нормативу по содержанию 137Cs.

В процессе исследования установили, что главным источником снижения удельной активности 137Cs сена естественного травостоя являлись калийные удобрения, а азотные в свою очередь её повышали, что подтверждается корреляционным анализом (рисунок 2).

Пользование пойменным лугом с плотностью загрязнения почвы свыше 555 Бк/м2, в качестве сенокоса для получения грубых кормов, способствует получению продукции животноводства, не отвечающей нормативу (молоко не более 100 Бк/л, мясо говядина не более 200 Бк/кг) [10] (таблица 1).

Применение минеральных удобрений на радиоактивно загрязненных пойменных лугах способствует снижению миграции 137Cs из почвы в грубые корма, что приводит к снижению его перехода в продукцию животноводства.

Данные о тесноте связи между переменными величинами, урожайностью сена и возрастающими дозами элементов питания в минеральном удобрении подтверждают среднюю роль азота в увеличении продуктивности пойменного луга, при этом обнаружили их возрастающую роль на втором в сравнении с первым укосом. Выявили, что применение азота в дозах от 0 до 60 кг по фону Р60К60 и К60 ведет к повышению урожайности сена первого и второго укосов естественного травостоя, а корреляционная зависимость между признаками средняя и составляет соответственно г = 0,46 и 0,68.

Данные о тесноте связи между переменными величинами, удельной активностью 137Cs сена и возрастающими дозами элементов питания в минеральном удобрении подтверждают значительную роль калия в снижении перехода 137Cs из почвы в грубые корма первого и второго укосов пойменного луга и среднюю роль азота в увеличении перехода Cs из почвы в грубые корма.

Выявили, что применение азота в дозах от 0 до 60 кг по фону Р60К60 и К60 ведет к повышению удельной активности 137Cs грубого корма первого и второго укосов естественного травостоя, а корреляционная зависимость между признаками средняя и составляет соответственно г = 0,58 и 0,57.

б

г

137

Рисунок 2 - Зависимость между показателем удельной активности 13 Cs сена (Бк/кг) и возрастающими дозами азотных и калийных удобрений (кг д.в.) (а - возрастающие дозы азотных удобрений по фону Р60К60; б - возрастающие дозы калийных удобрений по фону Щр60; в - возрастающие дозы азотных удобрений по фону К60; г - возрастающие дозы калийных удобрений по фону N60).

Корреляционная зависимость между снижением удельной активности 137Cs сена естественного травостоя первого и второго укосов и повышением калия по фону ^0Р60 и N60 сильная и составляет соответственно г = 0,94 и 0,85.

Вывод. При использовании радиоактивно загрязненных пойменных лугов в качестве сенокосов для получения грубых кормов необходимо соблюдать соотношения азотных и калийных удобрений в составе минеральных удобрений. Для получения грубых кормов с пойменных лугов с плотностью загрязнения

137 2

Cs свыше 555 кБк/м необходимо использовать за два укоса минеральные удобрения в дозе ^20Р60К180, что повышает урожайность сена естественного травостоя до 9,1 т/га, при этом корма соответствуют нормативу по содержанию 137Cs. Использование пойменного луга с плотностью загрязнения 137Cs свыше 555 кБк/м2 в качестве сенокоса невозможно для получения продукции животноводства, отвечающего нормам по содержанию в молоке и мясе 137Сб без применения минеральных удобрений.

Список использованных источников

1. Радиологический контроль продукции животноводства и кормопроизводства юго-западных районов Брянской области, подвергшихся воздействию аварии на ЧАЭС / А.В. Панов, Н.Н. Исамов, Н.И. Санжарова, Ю.А. Рыбалко // Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии. — 2015. — № 4(16). — С. 91-99.

2. Эффективность защитных мероприятий при реабилитации кормовых угодий России и Беларуси, загрязненных после катастрофы на Чернобыльской АЭС / Н.М. Белоус, А.Г. Подоляк, А.Ф. Карпенко, Е.В. Смольский // Радиационная биология. Радиоэкология. — 2016. — Т. 56. -№ 4. — С. 405-413.

3. Радиологические аспекты возвращения территорий Российской Федерации, пострадавших в результате аварии на Чернобыльской АЭС, к условиям нормальной жизнедеятельности / Н.И. Санжарова, С.В. Фесенко, И.К. Романович и др. // Радиационная биология. Радиоэкология. — 2016. — Т. 56. - № 3. — С. 322-335.

4. Алексахин Р.М., Спирин Е.В., Савкин М.Н. Радиационная безопасность населения и агропромышленное производство (к вопросу о нормировании содержания радионуклидов в сельскохозяйственной продукции) // Радиационная биология. Радиоэкология. — 1999. — Т. 39. - № 4. — С. 444-450.

137

5. Роль минерального калия в снижении поступления Сs в кормовые травы и повышении их урожайности на радиоактивно загрязненных угодьях / Н.М. Белоус, Е.В. Смольский, С.Ф. Чесалин, В.Ф. Шаповалов // Сельскохозяйственная биология. — 2016. — Т. 51. - № 4. — С. 543552.

6. Important factors governing exposure of the population and countermeasure application in rural settlements of the Russian Federation in the long term after the Chernobyl accident / S. Fesenko, P. Jacob, R. Alexakhin et al. // J. Environ. Radioactivity. - 2001. - Vol. 56. - P. 77-98.

7. Chernobyl consequences for agriculture / S.V. Fesenko, R.M. Alexakhin, M.I. Balonov et al. // Nuclear Engineering International 2006. - Vol. 51. - N 620. - P. 34-37.

8. Фокин А.Д., Лурье А.А., Трошин С.П. Сельскохозяйственная радиология. - СПб.: Лань, 2011. - 416 с.

9. Ветеринарно-санитарные требования к радиационной безопасности кормов, кормовых добавок, сырья кормового. Допустимые уровни содержания радионуклидов Sr и Cs. Ветеринарные правила и нормы. ВП 13.5.13/06-01 // Ветеринар. Патология. - 2002. - № 4. - С. 44-45.

10. Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов: Санитарно-эпидемиологические правила и нормы СанПиН 2.3.2.1078-01. - М.: Минздрав РФ, 2002. - 164 с.

List of used sources

1. Radiological monitoring of livestock products and fodder production of the south-western regions of the Bryansk region affected by the Chernobyl NPP accident / A.V. Panov, N.N. Isamov, N.I. Sanzharova, Yu.A. Rybalko // Problems of veterinary sanitation, hygiene and ecology. - 2015. - № 4 (16). - P. 91-99.

2. The effectiveness of protective measures in the rehabilitation of forage lands of Russia and Belarus contaminated after the disaster at the Chernobyl NPP / N.M. Belous, A.G. Podolyak, A.F. Karpenko, E.V. Smolsky // Radiation Biology. Radioecology. - 2016. - V. 56. - № 4. - P. 405-413.

3. Radiological aspects of the return of the territories of the Russian Federation affected by the accident at the Chernobyl nuclear power plant to the conditions of normal life / N.I. Sanzharova, S.V. Fesenko, I.K. Romanovich et al. // Radiation Biology. Radioecology. - 2016. - V. 56. - № 3. - P. 322335.

4. Alexakhin R.M., Spirin E.V., Savkin M.N. Radiation safety of the population and agro-industrial production (on the issue of rationing the content of radionuclides in agricultural products) // Radiation biology. Radioecology. - 1999. - T. 39. - № 4. - P. 444-450.

5. The role of mineral potassium in reducing the 137Cs supply to feed grasses and increasing their yield on radioactively contaminated sites / N.M. Belous, E.V. Smolsky, S.F. Chesalin, V.F. Shapovalov // Agricultural Biology. - 2016. - T. 51. - № 4. - P. 543-552.

6. Important factors / S. Fesenko, P. Ja-cob, R. Alexakhin et al. // J. Environ. Radioactivity. - 2001.

- Vol. 56. - P. 77-98.

7. Chernobyl consequences for agriculture / S.V. Fesenko, R.M. Alexakhin, M.I. Balonov et al. // Nuclear Engineering International 2006. - Vol. 51. - N 620. - P. 34-37.

8. Fokin AD, Lurie A.A., Troshin S.P. Agricultural radiology. - SPb.: Lan, 2011. - 416 p.

9. Veterinary and sanitary requirements for radiation safety of feed, feed additives, feed raw materials. Permissible levels of radionuclides 90Sr and 137Cs. Veterinary rules and regulations. VP 13.5.13 / 06-01 // Veterinarian. Pathology. - 2002. - № 4. - P. 44-45.

10. Hygienic requirements for the safety and nutritional value of food: Sanitary-epidemiological rules and regulations SanPiN 2.3.2.1078-01. - M .: Ministry of Health of the Russian Federation, 2002.

- 164 p.