Способ возделывания сельскохозяйственных культур, загрязненных радионуклидами

Способ возделывания сельскохозяйственных культур, загрязненных радионуклидами

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству.

Авария на Чернобыльской АЭС привела к загрязнению значительной части территории России долгоживущими биологически значимыми радионуклидами - ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr. Сельскохозяйственная продукция, содержащая радионуклиды, стала источником дополнительного облучения сельскохозяйственных животных и населения

В связи с этим особое значение приобретает проведение защитных мероприятий в сфере сельскохозяйственного производства в общей системе действий по ликвидации последствий радиоактивного загрязнения территории. На всей загрязненной территории основным радиоактивным элеметом, представляющим опасность для человека, является цезий, выпавший в виде двух его радиоактивных изотопов - ¹³⁴Cs и ¹³⁷Cs.

С учетом сравнительно краткого периода распада ¹³⁴Cs (90% примерно за 6 лет) все защитные мероприятия в зонах загрязнения проводятся из расчета содержания в почве радиоактивного изотопа ¹³⁷Cs.

Период полураспада ¹³⁷Cs около 30 лет, т.е. примерно 90% его распадается за 90 лет. При этом основной задачей является ведение сельскохозяйственного производства на загрязненных радионуклидом территориях и получение продукции растениеводства, содержащей минимальное количество радионуклидов, соответствующее радиологическим нормативам.

Существуют различные приемы по снижению транслокации ¹³⁷Cs. Эти контрмероприятия можно свести в две группы: 1) агротехнические и 2) более действенные - агрохимические. К числу последних относятся внесение органических и минеральных удобрений, известкование, а иногда более изощренные способы, как, например, внесение в почву селективного сорбента (RU 2013913) или применение бактериальных препаратов (RU 2077831). Однако после аварии на ЧАЭС неизученным остаются вопросы об оптимизации доз вносимых удобрений, выбора наиболее эффективного контрмероприятия под конкретную культуру и оптимального соотношения минеральных удобрений при совместном их внесении. Во всех известных нам работах, носящих теоретический характер, приводятся примеры лишь по отдельным культурам безотносительно их биологических характеристик, т.е. культуры выбраны лишь в качестве общего объекта исследований (пшеница и ячмень в № 2013913 и свекла, клевер, ячмень в № 2077831).

Нами была поставлена цель обнаружения оптимального способа снижения содержания радионуклида цезия конкретно для каждой из основных культур севооборотов в зоне радиоактивного загрязнения в результате аварии на ЧАЭС, а также выявление оптимального соотношения азотных и калийных удобрений при совместном их внесении. В качестве прототипа нами было выбрано исследование, запатентованное под №2077831, в котором также описывается способ возделывания сельскохозяйственных культур на почвах, загрязненных радионуклидом. Достоинством способа является использование его не под 1-2 (как в других способах), а под 3 культуры, применение его при достаточно высоком уровне загрязнения почвы (25 Ки/км²), а также указание на дозу используемых азотных удобрений. Недостатками является (как и в № 2013913) использование дорогостоящих препаратов (в № 2013913 - селективный сорбент, в № 2077831 - группа бактериальных препаратов), отсутствие попытки выявления оптимального соотношения минеральных удобрений при полном их внесении. К тому же, как и во всех других способах, здесь не ставится вопрос об определении наиболее эффективного контрмероприятия по снижению накопления радионуклида в конкретных культурах.

В результате наших исследований обнаружены наиболее действенные мероприятия по снижению содержания цезия-137 в продукции в зависимости от биологических особенностей выращивания культур. При этом найдено, что в уменьшении поступления ¹³⁷Cs в растения особенно велика роль калийных удобрений, способных при внесении в повышенных дозах уменьшить накопление этого изотопа в растения в 2-3 раза.

По данным проведенных нами исследований для получения продукции с загрязнением ниже допустимого уровня необходимо вносить минеральные удобрения N₁₂₀P₉₀K₁₈₀ или N₁₈₀P₁₂₀K₂₇₀, т.е. при соотношении азот: калий = 1:1,5. Нами обнаружено, что именно это соотношение азотных и калийных удобрений является оптимальным для культур, могущих накапливать высокие дозы радиоцезия, или полях с постоянно высоким уровнем загрязнения (25 Ки/км²). Такие мероприятия наиболее эффективны при снижении содержания цезия-137 в зерне озимой ржи в 2 раза, зерне овса в 3 раза, зерне озимой пшеницы - в 2,2 раза и клубнях картофеля в 2,6 раза.

Органические удобрения в дозе 200 кг/га по азоту наиболее эффективно для снижения накопления цезия-137 в люпине (зеленая масса) в 4,8 раза и сераделле в 4,2 раза.

Опытным путем авторами установлено, что из кислых малоплодородных почв радиоцезий значительно активнее поступает в растения и накапливается в них в большем количестве, чем при выращивании на малоплодородных почвах. Известкование, устраняя избыточную кислотность почв, улучшает их агрофизические и агрохимические свойства, повышает плодородие и эффективность минеральных удобрений, способствуя переходу радионуклидов в недопустимое для растений состояние.

Известкование оказалось наиболее действенным контрмероприятием по снижению содержания радионуклида цезия в зерне ячменя - в 1,5 раза.

Мы полагаем, что такой учет биологических особенностей продовольственных и кормовых культур является необходимым условием использования того или иного агрохимического мероприятия. Так, согласно нашим данным, повышенные дозы калийных удобрений снижают накопление радиоцезия в зерне овса в 3,0 раза, известкование в 1,3 раза, а применение органических удобрений в 1,5 раза. Для картофеля соответствующие цифры равны 2,6; 1,2 и 1,8. Первое из упомянутых мероприятий снижает накопление радиоцезия в зерне люпина в 2,3 раза, известкование в 1,6 раза, а применение органических удобрений в 4,8 раза. Аналогичные эффекты выявлены и для других культур. Таким образом, выбор конкретного контрмероприятия обусловлен возделыванием конкретной сельскохозяйственной культуры и ее реакцией на применяемый способ. Несомненным является также и более высокий экономический эффект мероприятия, выбранного предложенным нами путем. Например, окупаемость удобрений урожаем клубней картофеля при использовании минеральных удобрений примерно в 2 раза выше, чем при использовании органических (в 1997 г. соответственно 23,3 и 11,5 кг/кг питательных веществ, в 2000 г. 18,0 и 11,5 кг/кг питательных веществ).

Следовательно, для каждой культуры выявлены наиболее эффективные мероприятия, максимально снижающие содержание радиоцезия в продукции, что обусловливает целесообразность включения их в качестве обязательных в комплексе с другими агрохимическими приемами. Также новым является обнаружение оптимального соотношения азотных и калийных удобрений. Таким образом, применение под конкретные сельскохозяйственные культуры агрохимических мероприятий, определенных нами как оптимальные, позволяет добиться значительного экологического и экономического эффекта.

Итак, нами заявляется новый способ возделывания сельскохозяйственных культур, загрязненных радионуклидами. Отличием способа является то, что применяют наиболее эффективные контрмероприятия по снижению накопления радионуклида в различных культурах, при этом условием наиболее эффективного снижения содержания радионуклида в сельскохозяйственной продукции является применение конкретного приема под конкретную культуру, а также выдерживание строго определенного соотношения азот: калий при полном внесении минеральных удобрений. В связи с этим проводят следующие контрмероприятия: обязательно вносят под следующие культуры: озимая рожь, озимая пшеница, овес, картофель - повышенные дозы калийных удобрений, при этом выдерживают соотношение азот: калий = 1:1,5; под люпин и сераделлу обязательно применяют органические удобрения; под ячмень обязательно используют известкование.

Способ возделывания сельскохозяйственных культур, загрязненных радионуклидами, включающий применение мероприятий по снижению накопления радионуклидов в различных культурах, заключающихся в использовании минеральных и органических удобрений, отличающийся тем, что минеральные удобрения вносят под следующие культуры: озимая рожь, озимая пшеница, овес, картофель, при этом азот относится к калию как 1:1,5, органические удобрения вносят под люпин и сераделлу и дополнительно осуществляют известкование под ячмень.