Статья: Влияние систем обработки дерново-подзолистых автоморфной и полугидроморфной супесчаных почв на поступление 137сS в растения

Почвенные ресурсы и их рациональное использование

79

УДК 631.51:546.36:631.445.2

№Департамент по ликвидации последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС, г. Минск, Беларусь

ІМогилевский филиал РНИУП «Институт радиологии», г. Могилев, Беларусь

Влияние систем обработки дерново-подзолистых автоморфной и полугидроморфной супесчаных почв на поступление ¹³⁷сS в растения

Н.Н. Цыбулько¹, А.В. Ермоленко²,

Summary

почва биологический вспашка

On sod-podsolic sandy soil of different humidifying influence of systems of processing of the soil, differing on a way, depth and intensity of influence on a processed layer, on parameters of biological availability ¹³⁷Cs is studied. It is established, that influence of soil tillage and degree humidifying soils on transition ¹³⁷Cs in grain of cultivated cultures about the identical. Replacement traditional plowings by system of superficial disk processing of soil promotes receipt increase ¹³⁷Cs in production (grain). Systems chisel and the minimum tillage do not lead to essential increase of transition radionuclide in plants.

In technologies of cultivation of agricultural crops on polluted ³⁷Cs sandy soils for decrease in power expenses probably combination of ways and receptions of tillage of soil with replacement plowings, chisel and the minimum tillage.

В Беларуси в сельскохозяйственном пользовании находится около 1,0 млн. га земель, загрязненных ¹³⁷Сs с плотностью 37 кБк/м² и выше, в том числе около 0,6 млн. га - пахотных земель. Радиоцезий основной дозообразующий радионуклид, определяющий радиационный фон и радиоактивное загрязнение почв.

Система почва - растение является начальным звеном экологического цикла переноса радионуклидов из внешней среды к человеку. Поведение радионуклидов зависит от множества факторов, среди которых выделяют: физико-химические свойства радиоактивных изотопов, генетические свойства и плодородие почв, биологические особенности культурных растений и агротехнологии их возделывания [1-3].

В научной литературе крайне мало данных о воздействии механической обработки почвы на поступление ¹³⁷Сs и ⁹⁰Sr в растения, а имеющиеся сведения показывают неоднозначность влияния ее на биологическую доступность радионуклидов.

Установлено [4], что применение чизельного рыхления способствует снижению содержания ¹³⁷Cs в зерне озимой ржи в 1,3, ячменя - 1,9, овса - 1,2, зеленой массе люпина - в 2,6 раза по отношению к отвальной вспашке. Максимальное содержание ¹³⁷Cs в зерне озимой ржи отмечалось в варианте с безотвальной дисковой обработкой, в зерне ячменя - при дисковании и вспашке существенных различий не наблюдалось. По мнению авторов, минимизация глубины основной обработки почвы под зерновые культуры в большинстве случаев не изменяла концентрацию ¹³⁷Cs в урожае, а отдельные колебания в накоплении его растениями по годам объясняются вероятным влиянием погодных условий вегетационных периодов.

По данным [5], полученным на дерново-подзолистой песчаной почве, вспашка отличалась более высокими коэффициентами перехода ¹³⁷Cs в зерно озимой ржи, ячменя и клубни картофеля. В других работах [6] удельная активность ¹³⁷Cs в зерне озимой ржи при отвальной вспашке по сравнению с минимальной обработкой почвы имела тенденцию к снижению.

на дерново-подзолистых почвах Брянской и Калужской областей Российской Федерации, загрязненных ¹³⁷Cs, достоверных различий в накоплении радионуклида зерном в зависимости от способов основной обработки не выявлено [7].

Установлена эффективность различных способов обработки почвы в снижении накопления ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr при улучшении сенокосно-пастбищных земель [8]. наибольшим снижением загрязнения растений (до 15 раз) по сравнению с отвальной вспашкой на разную глубину характеризовался вариант с применением дисковой обработки. Данный факт авторами объясняется измельчением радиоактивной дернины и перемешиванием ее при дисковании по всему обрабатываемому слою, способствуя сорбции радионуклидов минеральной компонентой почвы.

Цель исследования - изучить влияние систем обработки почвы, различающихся по способу, глубине и интенсивности воздействия на обрабатываемый слой, на параметры биологической доступности ¹³⁷Cs.

Объекты и методика исследований

Исследования проводили в 2007-2009 гг. в полевом опыте на территории землепользования СПК «Зарянский» Славгородского района Могилевской области. В 2007 г. возделывали овес Богач, в 2008 - пелюшко-овсяную смесь, в 2009 г. - яровую пшеницу Мунк.

Объектом исследования являлись дерново-подзолистые супесчаные автоморфная и глееватая почвы на водно-ледниковых рыхлых супесях. Плотность загрязнения ¹³⁷Сs пахотных горизонтов почв составляла: автоморфной почвы 520 кБк/м² (14,1 Ки/км²), глееватой почвы - 477 кБк/м² (12,9 Ки/км²).

За годы исследований метеорологические условия вегетационных периодов различались. По величине гидротермического коэффициента 2007 г. характеризовался как умеренно влажный (ГТК = 1,4), 2008 и 2009 гг. - избыточно влажные (ГТК = 2,0 и 2,2) соответственно.

Схема опыта включала следующие системы обработки почвы:

„ вариант 1 - система обычной отвальной обработки, включающая лущение стерни, отвальную вспашку на 20-22 см плугом ППО-4-40, предпосевную обработку агрегатом АКш-7,2, посев сеялкой СПУ-3,6;

„ вариант 2 - система безотвальной чизельной обработки, состоящая из лущения стерни, чизелевания на 20-22 см чизель-культиватором КЧ-5,4, предпосевной обработки агрегатом АКш-7,2, посева сеялкой СПУ-3,6;

„ вариант 3 - система безотвальной поверхностной обработки, включающая лущение стерни, дискование на 10-12 см дисковыми боронами БДТ-7, предпосевную обработку агрегатом АКш-7,2, посев сеялкой СПУ-3,6;

„ вариант 4 - система минимальной обработки, состоящая из лущения стерни, посев комбинированным агрегатом Rabe Mega Seed 6002K2.

Размещение делянок в опыте рендомизированное. Общая площадь делянок 100 м², учетная - 40 м². Повторность вариантов в опыте четырехкратная.

Элементы технологии возделывания культур за исключением изучаемых вариантов соответствовали принятым отраслевым регламентам [9]. Фосфорные и калийные удобрения вносили перед посевом культур в дозах 60 и 120 кг/га действующего вещества соответственно. Азотные удобрения в форме карбамида применяли в следующие сроки: под овес и яровую пшеницу в дозах 90 кг/га действующего вещества дробно - N₆₀ перед посевом + N₃₀ в фазы выхода в трубку растений, под бобово-злаковую смесь - в дозе 60 кг/га перед посевом.

Удельную активность ¹³⁷Cs в почвенных пробах определяли на г-в-спектрометре МКС-АТ1315, в растительных - на г-спектрометрических комплексах «Canberra» и «Oxford» [10]. Аппаратурная ошибка измерений не превышала 1520%. Для количественной оценки поступления ¹³⁷Cs из почвы в растения рассчитывали коэффициент пропорциональности (перехода) [11].

Результаты исследований и их обсуждение

Миграция радионуклидов из почвы в растения является результатом как физико-химических процессов в почве, так и биологических (физиологических), связанных с поглощением радионуклидов, в частности ¹³⁷Cs, корневой системой растений из почвенного раствора.

В результате исследований с зерновыми и зернобобовыми культурами (овсом, пелюшко-овсяной смесью и яровой пшеницей) определено влияние систем обработки автоморфной и глееватой супесчаных почв на содержание ¹³⁷Cs в растениях, а также установлены коэффициенты перехода радионуклида из почвы в растениеводческую продукцию.

на дерново-подзолистых супесчаных автоморфной и глееватой почвах с плотностью загрязнения ¹³⁷Cs 13-14 Ки/км², средним (148 мг/кг почвы) и повышенным (218 мг/кг почвы) содержанием в пахотном горизонте подвижного фосфора, средним (173 мг/кг почвы) и повышенным (210 мг/кг почвы) содержанием подвижного калия и внесении под зерновые культуры (овес, яровая пшеница) N₉₀^Р₆₀^К₁₂₀, под бобово-злаковую смесь N₆₀^Р₆₀^К₁₂₀ удельная активность радиоцезия колебалась по годам и вариантам опыта в зерне овса от 7,5 до 25,0 Бк/кг, пелюшко-овсяной смеси - от 9,0 и до 23,0, яровой пшеницы - от 4,0 до 10,0 Бк/кг соответственно (табл. 1).

Таблица 1 Влияние систем обработки почв на содержание ¹³⁷сs в зерне возделываемых культур

Следовательно, за годы исследований содержание ¹³⁷Cs в зерне возделываемых культур не превысило 30 Бк/кг, при допустимом уровне на зерно для переработки на пищевые цели 90 Бк/кг, для детского питания - 55 Бк/кг соответственно. Согласно РДУ-99 допустимые уровни содержания ¹³⁷Cs в зернофураже при скармливании скоту для получения молока цельного 180 Бк/кг, для мяса - 480 Бк/кг.

Влияние разных систем обработки почвы на накопление ¹³⁷Cs в растениях зависело от степени гидроморфизма почвы и возделываемой культуры. замена традиционной отвальной вспашки системой поверхностной дисковой обработки на автоморфной почве при возделывании овса привела к достоверному увеличению поступления радионуклида в растения. Так, если на вспашке удельная активность ¹³⁷Cs в зерне была 13,6 Бк/кг, то на дисковой обработке она составила 21,1 Бк/кг при нСР₀₅ = 4,2. Различия между отвальной вспашкой и другими системами обработки почвы были несущественными. не установлено также достоверных различий между системами обработки почвы по накоплению ¹³⁷Cs в зерне овса при возделывании его на глееватой почве. наблюдалась только тенденция к увеличению содержания радионуклида по поверхностной дисковой обработке и к снижению - на минимальной обработке почвы.

Содержание ¹³⁷Cs в зерне бобово-злаковой смеси колебалось в зависимости от гидроморфизма почвы и системы основной обработки в среднем от 11,9 до 20,1 Бк/кг. В вариантах с отвальной вспашкой удельная активность ¹³⁷Cs в зерне составила на автоморфной почве 15,1 Бк/кг, на глееватой почве - 11,9 Бк/кг.

На автоморфной почве максимальным (20,1 Бк/кг) накоплением радионуклида характеризовался вариант с поверхностной дисковой обработкой почвы. Удельная активность ¹³⁷Cs в зерне здесь была достоверно выше по сравнению с обычной отвальной вспашкой и чизельной обработкой.

На глееватой почве применение поверхностной дисковой и минимальной обработок привело к достоверному повышению содержания радиоцезия по отношению к обычной отвальной вспашке. Среди безотвальных обработок почвы наименьшим поступлением ¹³⁷Cs в зерно бобово-злаковой смеси отличалась система обработки, включающая чизелевание.

Из возделываемых культур яровая пшеница характеризовалась минимальным накоплением радиоцезия, содержание которого колебалось по вариантам опыта незначительно - в пределах 4,2-7,6 Бк/кг. Различия между вариантами обработки почвы также были несущественными. Отмечалась только тенденция к увеличению активности ¹³⁷Cs в зерне по безотвальной поверхностной обработке на автоморфной почве.

Радиоэкологическим критерием интенсивности миграции радионуклидов из почвы в пищевые цепи и оценки эффективности защитных мер служит коэффициент перехода (Кп). Для установления интенсивности поступления ¹³⁷Cs из почвы в растения нами были рассчитаны Кп ¹³⁷Cs в урожай (зерно) возделываемых культур. Значения их колебались: на овсе от 0,018 до 0,050 Бк/кг:кБк/м², на бобово-злаковой смеси - от 0,018 до 0,049, на яровой пшенице - от 0,006 до 0,020 Бк/кг:кБк/м².