CC BY
50
УДК 631.438:539.16.04(476)
ВОЗВРАТ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ОБОРОТ ЗЕМЕЛЬ, ВЫВЕДЕННЫХ ПО РАДИАЦИОННОМУ ФАКТОРУ ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС, В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ
А.Г. Подоляк, к.с.-х.н., А.Ф. Карпенко, д.с.-х.н., С.А. Тагай
Институт радиологии НАН Беларуси, е-mail: [email protected]
На основе многолетних экспериментальных исследований предложены схемы севооборотов для возделывания сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах при их возврате в сельскохозяйственный оборот из категории земель, выведенных по радиационному фактору, в первые годы после аварии на Чернобыльской АЭС. Установлено, что при возврате в сельскохозяйственный оборот бывших радиационно-опасных земель требуется в обязательном порядке проведение комплекса агрохимических и агротехнических защитных мер (известкование, внесение фосфорных и калийных удобрений, подбор культур с низкими параметрами накопления радионуклидов). В связи с высокими уровнями поступления радионуклидов (особенно 90Sr) производимая на этих землях сельскохозяйственная продукция имеет ограниченное использование (может быть использована исключительно на фураж или для переработки на технические цели).
Ключевые слова: радионуклиды 137Cs и 90Sr, дерново-подзолистые почвы, севообороты, радиационно-опасные земли, Республика Беларусь.
RETURNING OF FARMLANDS PREVIOUSLY WITHDRAWN FROM AGRICULTURE DUE TO THE CHERNOBYL NPP ACCIDENT BACK TO IT'S AGRICULTURAL USE IN BELARUS
Ph.D. A.G. Podolyak, Dr.Sci. A.F. Karpenko, S.A. Tagai
Research Institute of Radiology NAS Belarus, е-mail: [email protected]
Proposes crop rotation schemes developed based on multi-year experiments studying cultivation of agricultural crops on soddy-podzolic soils withdrawn from agricultural use due to their radiation hazard in the first years after the Chernobyl NPP accident. It was established that in order to return previously withdrawn lands back to their agricultural use it should be mandatory to implement a complex of agrochemical and agrotechnical protective measures (e.g. lime treatment, application of phosphorus and potassium fertilizers, selection of crops with low radionuclide uptake characteristics). In view of the high levels of accumulated radionuclides f0Sr in particular), the use of agricultural products from such lands should be restricted (it should be used exclusively for feeding purposes as forage or be further processedfor technical purposes).
Keywords: radionuclides 137Cs and 90Sr, soddy-podzolic soils, crop rotation, radiation hazard, Belarus Republic.
После аварии на Чернобыльской АЭС обширные территории сельскохозяйственных земель в Республике Беларусь подверглись радиоактивному загрязнению, особенно в Гомельской и Могилев-ской областях. За 1986-1991 гг. из состава сельскохозяйственных угодий были выведены земли с плотностью загрязнения 137Сз более 40 Ки/км2 и 908г более 3 Ки/км2, которые вошли в состав зон отчуждения и отселения, а также земли с более низкой плотностью загрязнения, на которых было невозможно производство продукции с допустимыми уровнями содержания 137Сз и 908г [1, 2]. Их площадь в Гомельской области составила 216,3 тыс. га и 47,0 тыс. га в Могилевской. В постчернобыльский период происходит естественный распад радионуклидов (убыль за счет радиоактивного распада 908г составляет 2,35% в год, 137Сз - 2,27%) [3,
4]. Благодаря этому снижается загрязнение сельскохозяйственных угодий, в том числе и выведенных из оборота. На этом основании за постчернобыльский период в Республике около 17,5 тыс. га уже возвращено в хозяйственный оборот (табл. 1).
В Беларуси радиационно-опасные земли подразделяют на земли отчуждения и земли ограниченного хозяйственного использования. К землям отчуждения относят земли с плотностью загрязнения почв радионуклидами
ТГ / 2ч 90 о 238,239,240-п
Ки/км ), либо Ьг или Ри, соответственно,
111 и 3,7 кБк/м (3 и и более, а также
земли с меньшей плотностью загрязнения почв, на которых невозможно производство сельскохозяйственной продукции, но содержание радионуклидов не превышает республиканские допустимые уровни (РДУ-99). К землям ограниченного хозяйственного
1. Возврат в сельскохозяйственный оборот земель в Республике Беларусь из категории ра-
использования относят земли с плотностью загрязнения почв радионуклидами 137С8 менее 1480 кБк/м2 (40 Ки/км2), либо 9^г или 238,239,240ри менее, соответственно, 111 или 3,7 кБк/м2 (3 или 0,1 Ки/км2), на которых ограничено производство сельскохозяйственной продукции, но содержание радионуклидов не превышает РДУ [6].
Для решения вопросов о хозяйственном использовании ранее выведенных из оборота земель требуется их предварительное радиологическое и агрохимическое обследование, так как, в соответствии с действующим законодательством (Закон Республики Беларусь от 26 мая 2012 г. «О правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС»), земли с плотностью загрязнения ШС8 выше 40 Ки/км2 или 9^г выше 3,0 Ки/км2 относятся к категории радиационно-опасных и их нельзя использовать в сельскохозяйственном производстве [7, 8].
Процедура ввода земель в хозяйственный оборот осуществляется на основании результатов их радиологического и агрохимического обследования [9]. Использовать в сельскохозяйственном производстве выведенные ранее по радиационному фактору земли возможно только после положительного решения о переводе их из категории радиационно-опасных в разряд земель ограниченного хозяйственного пользования [10].
Цель исследования - оценить особенности перехода радионуклидов из почвы в сельскохозяйственные культуры при возврате в сельскохозяйственный оборот земель из категории радиационно-опасных и разработать пути снижения их поступления в сельскохозяйственную продукцию.
Методика исследований. Для решения поставленной цели изучены параметры перехода радионуклидов (137С8, 9^г) в сельскохозяйственные культуры в зависимости от биологических особенностей и системы применения удобрений на экспериментальном участке ранее выведенных по радиационному фактору земель в Брагинском районе Гомельской области вблизи бывшего населенного пункта Рафалов (42 км от ЧАЭС). Почва участка - дерново-подзолистая супесчаная с высокой плотностью загрязнения радионуклидами: 13^ - 993 кБк/м2 (26,8 Ки/км2), 9(^г -91,2 кБк/м2 (2,5 Ки/км2). Агрохимическая характеристика почвы: рИКС1 - 5,5; Р2О5 - 143 мг/кг; К2О -217 мг/кг; СаО - 1008 мг/кг; МgО - 96 мг/кг почвы; гумус
- 3,1%, сумма поглощенных оснований - 7,9 ммоль/100 г почвы.
Исследования проводили в двух севооборотах (зернотравяном и плодосменном) согласно схеме чередования культур по годам (табл. 2) на двух фонах применения известковых удобрений (рекомендуемая доза доломитовой муки 5 т/га (доза 1) и повышенная 7,5 т/га (доза 2), а также двух фонах калийных (рекомендуемая доза К120 и повышенная К180). Общая площадь делянок в опыте - 250 м2, повторность в эксперименте - трехкратная. Содержание 137Сs в почве и растениях определяли на гамма-спектрометре «СапЪегга-Раскагё», 9^г -радиохимическим методом в модификации ЦИ-НАО с радиометрическим окончанием на альфа-бета счетчике «СапЬегга-2400», Бк/кг.
Результаты исследований. Защитные мероприятия на дерново-подзолистых супесчаных почвах при их вводе в оборот (совместное внесение известковых и минеральных удобрений) снижали поступление радионуклидов 137Сз и 9^г в возделываемые сельскохозяйственные культуры. Минимальные коэффициенты перехода радионуклидов (Кп) в урожай наблюдаются при внесении минеральных удобрений в дозе №,0Р90К180 на фоне 7,5 т/га доломитовой муки (доза 2). По сравнению с контрольным вариантом происходит снижение параметров перехода радионуклидов: для зеленой массы озимых тритикале и рапса 137Cs - до 4 раз, 9^г - до 2,5 раз; для зерна (озимое тритикале, яровая пшеница), семян озимого рапса 137Cs - до 3 раз.
Параметры перехода 137Сз и 9^г из дерново-подзолистой супесчаной почвы в злаковые зерновые культуры не превышали данных, представленных в «Рекомендациях по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Республики Беларусь на 2012-2016 годы» [6]. Параметры перехода 137С8 в семена озимого рапса до 10 раз меньше, чем таковые для ярового рапса. Переход Sr в семена озимого рапса в 2 раза выше, чем для ярового рапса (табл. 3).
Ежегодное внесение калийных удобрений в системе севооборота позволило не только снизить переход 137Сз и 9^г в урожай, но и обеспечить поддержание подвижного К и обменного Са в почве на стабильном уровне. В то время как в варианте без удобрений содержание элементов в почве за 4 года снизилось на 20-30%.
При возделывании многолетних трав в зерно-травяном севообороте использовали бобово-злако-вую травосмесь, включающую по 6 кг/га тимофеевки луговой, овсяницы луговой, костреца безостого и по 4 кг/га клевера гибридного и клевера лугового. Величины накопления 137Сз в сене были ниже в 3 и более раз, по сравнению с аналогичными данными для группы почв с содержанием об-
диационно-опасных
Область 1993-1998 гг. 2006-2014 гг. Всего, га
Брестская - 99,0 99,0
Гомельская 12848,1 1770,4 14618,5
Могилевская 1744,7 1046,5 2791,2
Итого по Республике 14592,8 2915,9 17508,7
2. Схема чередования культур
Плодосменный севооборот
Год Зернотравяной севооборот
2011 Озимое тритикале (зеленая масса) Озимое тритикале (зеленая масса) + с подсевом многолетней бобово-злаковой травосмеси
2012 Озимое тритикале (зерно) Многолетние бобово-злаковые травы (зеленая масса, сено) 2 укоса
2013 Озимый рапс (зеленая масса, семена) Многолетние бобово-злаковые травы (зеленая масса, сено) 2 укоса
2014 Яровая пшеница (зерно) Многолетние бобово-злаковые гравы (зеленая масса, сено) 2 укоса
менного калия в диапазоне 141-200 мг/кг (рисунок).
Ежегодное внесение калия как основного антагониста цезия за 4 года возделывания бобово-злаковых трав в зернотравяном севообороте позволило обеспечить его поддержание в почве на стабильном высоком уровне (не ниже 250 мг/кг почвы), по сравнению с контролем, где содержание калия за этот период снизилось до 30%. Величина параметров поступления 9^г в сено не превысила аналогичные данные для дерново-подзолистых супесчаных почв с величиной рН 5,1-5,5, за исключением первого года в контроле (без внесения известковых и калийных удобрений).
3. Диапазон значений Кп13>^ и 9%г (Бк/кг / кБк/м2) в сельскохозяйственные культуры плодосменного севооборота (обменный
Сельскохозяйственная культура 137С* 9%г
Озимое тритикале (зеленая масса) 0,03-0,13 2,8-4,6
Озимое тритикале (зерно) 0,01-0,03 0,25-0,55
Озимый рапса (зеленая масса) 0,08-0,16 1,7-4,2
Озимый рапса (семена) 0,01-0,03 1,9-3,3
Яровая пшеница (зерно) 0,01-0,03 0,7-1,4
У многолетних бобово-злаковых трав накопление 137С8 и 9^г также зависит от их укоса (параметры перехода в травостой второго укоса до 2,5 раз выше, чем для первого). В связи с интенсивным ростом бобовых трав во второй год жизни параметры перехода 9^г в контроле достигают максимальных значений. Это подтверждает выводы о том, что бобовые травы накапливают 9^г больше, чем злаковые. На третий год жизни травостоя частичное выпадение бобовой компоненты влияет и на снижение параметров перехода 137Сз и 9^г в урожай многолетних трав.
В зависимости от радиоэкологических, почвенных и ландшафтных условий, специализации хозяйств применяют следующие севообороты: зерно-
| 1 |
1Г гп 1 1 Г|П1 11
Без известкования
а 1 укос
Доза 1
Доза2
а)
■ 2 укос
Без известкования
Доза 1
Доза2
б)
2 137 90
Коэффициенты перехода (Кп = Бк/кг / кБк/м ) Cs (а) Sr (б) в сено многолетних бобово-злаковых трав (в среднем за 2012-2014 гг.)
4. Схемы севооборотов для возделывания сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах при их возращении в сельскохозяйственный оборот
Дерново-подзолистые суглинистые и супесчаные автоморфные почвы, подстилаемые моренным суглинком
Зернотравяной севооборот Плодосменный севооборот
1 Озимые (яровые) зерновые + многолетние бобово-злаковые травы 1 Озимые (яровые) зерновые + клевер
2 Многолетние бобово-злаковые травы 2 Клевер
3 Многолетние бобово-злаковые травы 3 Озимый (яровой рапс)
4 Многолетние бобово-злаковые травы 4 Яровая пшеница (ячмень)+пожнивные
5 Многолетние бобово-злаковые травы 5 Бобово-злаковые смеси (горох + овес; вика + овес)
6 Многолетние бобово-злаковые травы 6 Озимые зерновые + пожнивные
7 Озимый (яровой) рапс на семена + однолетние травы
8 Однолетние травы + поукосные
Дерново-подзолистые супесчаные и песчаные автоморфные почвы, подстилаемые песками
Зернотравяной севооборот Плодосменный севооборот
1 Озимое (яровое) тритикале + многолетние бобово-злаковые травы 1 Озимое (яровое) тритикале, ячмень +однолетние травы
2 Многолетние бобово-злаковые травы 2 Однолетние травы + подсевные или поукосные
3 Многолетние бобово-злаковые травы 3 Бобово-злаковая смесь (горох + овес; вика + овес)
4 Многолетние бобово-злаковые травы 4 Озимый (яровой рапс) на семена + многолетние злаковые травы
5 Многолетние бобово-злаковые травы 5 Многолетние злаковые травы
6 Многолетние злаковые травы
7 Многолетние злаковые травы
травяно-пропашные (плодосменные); зернотравяные; зерновых.
зернопропашные; травяно-зерновые и травяно- Таким образом, при возвращении в сельскохо-
пропашные. На легких (песчаных и супесчаных на зяйственный оборот радиационно-опасных
песках) по гранулометрическому составу почвах набор земель на дерново-подзолистых почвах требует-
возделываемых культур ограничен, шмтому вводят ся проведение комплекса агрохимических и
севообороты с более короткой ротациеи. На связных „
, ч ^ агротехнических защитных мер. В связи с высо-
(глинистых и суглинистых) почвах с большим г Г
разнообразием культур формируют севообороты с более кими Ур°внями постУпления радионУклидов (°с°-
продолжительной ротацией и большим числом полей (от бенно Sr) производимая на этих землях сель-
3-4 до 7-8). В таблице 4 представлены схемы скохозяйственная продукция должна использо-
севооборотов для возделывания сельскохозяйственных ваться на фураж или для переработки на тех-
культур на дерново-подзолистых почвах при их нические цели. Зерновые и технические культу-
возращении из категории радиационно-опасных в ры рекомендуется возделывать в севооборотах
сельскохозяйственный об°рот. Многолетние и плодосменного типа, а кормовые - в специализи-
однолетние травы, а также другие кормовые культуры рованных кормовых севооборотах вблизи жи-
должны занимать в этих севооборотах небольшой вотноводческих комплексов и ферм. удельный вес и включаться как предшественники
Литература
1. Алексахин Р.М. Радиоактивное загрязнение почв как тип их деградации // Почвоведение, 2009, № 12. - С. 1487-1498.
2. Карпенко А.Ф. Эколого-экономические проблемы агропроизводства Гомельской области после Чернобыльской катастрофы: монография. - Брянск: Дельта, 2012. - 258 с.
3. Подоляк А.Г. Влияние агрохимических и агротехнических приемов улучшения основных типов лугов Белорусского Полесья на поступление в травостои 137Cs и 90Sr: автореф. дисс. к.с-х.н. - Минск: НИРУП «Институт почвоведения и агрохимии», 2002. - 19 с.
4. Подоляк А.Г. Рекомендации по использованию возвращаемых в оборот загрязненных радионуклидами сельскохозяйственных земель. - Гомель: РНИУП «Институт радиологии», 2015. - 35 с.
5. Седукова Г.В., Исаченко С.А. О возможности возвращения в оборот земель, выведенных после катастрофы на Чернобыльской АЭС / VII съезд по радиационным исследованиям: тезисы докладов, Москва, 21-24 октября 2014 года. - М.: РУДН, 2014. - С. 329.
6. Рекомендации по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Республики Беларусь на 2012-2016 годы. - Минск: РНИУП «Институт радиологии», 2012. - 121 с.
7. Цыбулько Н.Н., Шапшеева Т.П. Методология комплексной оценки радиационно-опасных земель при возврате в хозяйственное пользование // Экологический вестник, 2014, № 4(30) - С. 97-102.
8. Научные основы реабилитации сельскохозяйственных территорий, загрязненных в результате крупных радиационных аварий: монография. - Минск: РНИУП «Институт радиологии», 2011. - 438 с.
9. Крупномасштабное агрохимическое и радиологическое обследование почв сельскохозяйственных земель Республики Беларусь: методические указания. - Минск: Ин-т почвоведения и агрохимии, 2012. - 48 с.
10. Требования к радиационной безопасности: санитарные нормы и правила: утв. постановлением Минздрава Республики Беларусь, 28 декабря 2012 г. № 213 // Нац. реестр правовых актов Республики Беларусь. 2013. 8/26850.
