К проблеме ведения растениеводства на радиоактивно загрязненных территориях

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 сопро вождаются выбросами радиоактивных веществ в окружающую среду и загрязнением сельскохозяйс твенных угодий , поступление радионуклидов в агропромышленную продукцию приводит к форми рованию дополнительного источника облучения человека . В противоположность внешнему облуче нию , ограничение воздействия которого экономи чески достаточно дорогостояще , регулирование внутреннего облучения , т . е . изменение поступле ния радионуклидов в организм человека с местны ми продуктами питания , рассматривается как ре ально 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 сельско хозяйственного производства в зоне радиоактив ного 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 ¹³⁷Cs, ведущего дозообразующего радионуклида , в продукции растениеводства зави сит от почвенно - климатических условий , биологи ческих особенностей растений и агротехники их возделывания . Нейтрализация кислотности поч венного раствора на всех типах почв в зоне ра диоактивного загрязнения уменьшает накопление ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в урожае зерновых культур и злаковом сене в 2-3 раза .

В практике землепользования во всех почвен но - климатических зонах России , пострадавших от радиационной аварии на ЧАЭС , отдавали пред почтение мероприятиям , проведение которых не требует существенного изменения применяемой технологии возделывания сельскохозяйственных культур и коренной перестройки севооборотов , традиционных для данной территории . На радио активно загрязненных сельскохозяйственных угодьях возрастает роль севооборотов в снижении перехода радионуклидов из почвы в растения и миграции по трофической цепочке : почва - растения ( корм )- животные - продукция животновод ства . Так , содержание ¹³⁷Cs в зерне озимой ржи , возделываемой по овсяно - бобовой смеси на зе леный 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 137Cs 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 137Cs в урожае снижается в 1,4-3 раза. Наибольший положительный эффект в ограничении перехода 137Cs в продукцию растениеводства отмечается при возделывании сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистой песчаной почве при внесении N90Р60К120-180 и известковых материалов, содержащих магний.

Внесение высоких доз азотных удобрений , осо бенно при несбалансированном соотношении N: Р : К в почвах , снижает качество получаемой сельскохозяйственной продукции , так как переход ¹³⁷Cs в растения заметно повышается .

Технология обработки почвы позволяет суще ственно уменьшить концентрацию радионуклидов в продукции растениеводства . Содержание ¹³⁷Cs в зерне ячменя и озимой ржи , в клубнях картофеля при обработке зяби дисковыми боронами и вспаш ке с полным оборотом пласта практически одина ково . Глубокое безотвальное рыхление дерново подзолистой песчаной почвы приводит к удалению за пределы пахотного слоя до 17-20% ¹³⁷Cs, 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 (Бк/кг продукции)/(кБк/м2 почвы)

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 ¹³⁷Cs в урожае трав в 1,5-5 раз по сравнению с контролем . Этот прием необ ходимо внедрять при улучшении травостоев кор мовых угодий на торфяных почвах , где из - за низ кого содержания глинистых минералов , которые переводят ¹³⁷Cs в труднодоступное для корневых систем состояние , накопление радионуклида в урожае трав в 3-4 раза выше , чем на дерново - под золистых . Внесение агромелиорантов ( бентонит , вермикулит , палыгорскитовые глины ) в дерново подзолистую почву уменьшает поступление ¹³⁷Cs в растения в 1,2-3 раза . Одним из наиболее резуль тативных приемов , экономически недорогостоя щим , на пахотных и кормовых угодьях в условиях радиоактивного загрязнения является подбор наиболее эффективных видов и сортов культур , характеризующихся минимальным накоплением радионуклидов . При одинаковых условиях возде лывания культур в севооборотах различия в нако плении ¹³⁷Cs в урожае в зависимости от вида дос тигают 30-40 раз . Исследования по изучению вли яния сортовых особенностей на поступление ¹³⁷Cs в растения свидетельствуют о том , что эти разли чия составляют 2,5-7 раз .

2.    Оптимизация защиты растений от вредных организмов

Оптимизация защиты сельскохозяйственных культур в условиях их возделывания на радио активно загрязненных территориях по специаль ным технологиям может осуществляться за счет повышения эффективности существующих средств и методов ( с учетом оценки целесообраз ности использования химических средств защиты растений или корректировки сроков их примене ния ), а также посредством внедрения экологиче ски безопасных препаратов , способствующих по вышению устойчивости агроценозов [5]. К таким препаратам следует отнести комплексные соеди нения с биологической активностью на основе ре гуляторов роста растений , обладающих способно стью повышать устойчивость сельскохозяйст венных культур к абиотическим и биотическим воздействиям [1] и снижать поступление ра дионуклидов в урожай .

Разработку и внедрение оптимизированных приемов защиты растений от вредных организмов на радиоактивно загрязненных территориях осу ществляли на основе данных многолетнего поле вого эксперимента на сельскохозяйственных угодьях Новозыбковского филиала Всероссийско го института удобрений и агропочвоведения ( Брянская область , плотность радиоактивного за грязнения почвы по ¹³⁷Cs - 0,8 ± 0,1 МБк / м ²).

В ходе изучения видового разнообразия вре дных фитофагов в посевах зерновых культур в течение длительного времени нами было выявле но около 20 видов . В число доминантов , как пра вило , входили злаковые мухи ( преимущественно шведская ), злаковые тли ( в основном большая злаковая и черемуховая ) и трипсы . Численность вредных насекомых редко превышала экономиче ский порог вредоносности и существенно не отли чалась от их распространения в доаварийный пе риод . Однако , в зависимости от применяемых аг ротехнических приемов в технологиях возделыва ния сельскохозяйственных культур , мы наблюдали некоторые отличия в численности и видовом сос таве .

Постоянное , из года в год , проявление забо леваний на больших площадях сельскохозяй ственных угодий отмечено для фузариозов , гель - минтоспориоза и ризоктониоза . Из грибов , обна руженных 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 за болеваний ( ржавчина , головневые , спорынья ), не отличалось стабильностью и носило эпизоди ческий характер . Особенностью фитосанитарного состояния в регионе является заметно выражен ное бессимптомное ( скрытое ) распространение инфекции возбудителей заболеваний . Это осо бенно характерно для фузариозов и гельминтос - пориозов на зерновых культурах .

Определенное влияние на развитие фитопа тогенов оказали уровни минерального питания : повышенные дозы удобрений (N 90 P 60 K 90 Mg 30 ; N 120 P 60 K 120 Mg 40 ) способствовали более интенсив ному развитию сетчатого гельминтоспориоза на растениях ячменя . На посевах без внесения удоб рений 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 ока зывала существенного влияния на состояние эн - томофауны , вместе с тем , в значительной степени сдерживала развитие основных наиболее значи мых заболеваний ( таблица 2). Сильная степень инфицирования семян возбудителем Fusarium nivale способствовала интенсивному развитию гнилей (75-85%), однако обработка байтан универ салом снижала развитие болезней более чем вдвое , а при использовании джасола - до 4- х раз .

Предпосевная инкрустация семян ячменя в той или иной степени также тормозила проникновение микрофлоры в узел кущения растений и при при менении регуляторов роста растений почти ис ключала развитие сетчатой пятнистости и пы льной головни . Благоприятная фитосанитарная обстановка в посевах сельскохозяйственных куль тур не предполагала проведение плановых пести цидных обработок в течение вегетации , что сни жало антропогенную нагрузку на работников , заня тых в технологических процессах .

Таблица 2

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

Варианты опыта	Корневые гнили Fusarium Bipolaris	Трахеомикозы Fusarium spp.	Сетчатая пятнистость Drechslera teres	Урожай , ц / га	КН ( для зерна ) х 10 -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 .

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

Заключение

Результаты исследований , проведенных в 1987-1995 гг ., свидетельствуют о том , что сни жение содержания ¹³⁷Cs в растениеводческой продукции происходит за счет биохимических про цессов в почве , проведения защитных мероприя тий в агропромышленном производстве и радио активного распада .

Применение агромелиорантов, способных к необменной сорбции радионуклидов в почвах, снижает накопление 137Cs 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 способствует увеличению поступления 137Cs в растения. Внесение азотных удобрений в аммиачной форме также увеличивает содержание 137Cs в продукции растениеводства. Азотные удобрения на пахотных угодьях необходимо вносить в дозах с со- отношением N:P:K = 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 137Cs 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 137Cs 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 137Cs в урожае сельскохозяйственных культур в 1,2-2 раза по сравнению с обычной вспашкой в зависимости от биологических особенностей растений.

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