способ возделывания сельскохозяйственных культур на почвах, загрязненных радионуклидами

Формула изобретения

1. Способ возделывания сельскохозяйственных культур на почвах, загрязненных радионуклидами, включающий предпосевную обработку семенного материала и почвы с внесением минеральных азотных удобрений, отличающийся тем, что предварительно определяют плотность загрязнения почвы и при загрязнении 1 25 Ки/км² проводят предпосевную обработку семенного материала и почвы добавлением 200 400 г бактериального препарата на гектарную норму семян возделываемых культур, а минеральных азотных удобрений вносят в количестве 20 40 д. в. кг/га почвы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предпосевную обработку семенного материала осуществляют путем смешения в течение 15 20 мин семян, бактериального препарата и органического налипателя, взятых в соотношении бактериального препарата и налипателя 1:1, вес. на гектарную норму семян возделываемых культур.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к агротехническим способам борьбы с поступлением долгоживущих изотопов (стронций-90, цезий-137 и другие) в растения и применяются для возделывания сельскохозяйственных культур на почвах, загрязненных радионуклидами, где ведется хозяйственная деятельность.

Известны способы возделывания сельскохозяйственных культур на почвах, загрязненных радионуклидами (авт. св. СССР N 1584143б, кл. A 01 B 79/02, 13/16, опубл. 15.02.92; СССР N 1591201б, кл. A 01 79/02, 13/16, опубл. 15.02.92). В Республике Беларусь широко применяется принцип внесения фосфорных и калийных удобрений в дозах, превышающих потребность в этих питательных элементах, а также известкование в дозах по двойной гидролитической кислотности, так как с увеличением дозы извести происходит уменьшение накопления в растениях Sr-90, в меньшей степени радиоактивного цезия. Поступление радиоцезия из почвы в растения определяется суммой поглощенных оснований (кальций, калий и другие) и количеством обменного калия в почве (Чернобыльская катастрофа: Причины и последствия. /Под ред. В.Б. Нестеренко, т. 3, Минск-М.-Киев-Мн. Скарына, 1992, с.61). Однако это снижение происходит однократно. В дальнейшем обязательно необходимо поддерживать такой же положительный баланс питательных веществ.

Внесение в почву сорбентов, увеличивающих ее поглощенную емкость и избирательно действующих на ионы цезия и стронция, ожидаемого эффекта не дало. Для снижения загрязнения окружающей среды за счет уменьшения поглощения радионуклидов растениями осуществляют одноразовую отвальную вспашку с учетом мощности гумусового слоя почвы и последующие обработки без перемешивания почвенных слоев на глубину, зависящую от биологических особенностей возделываемых культур. Вспашка, позволяющая захоронить верхний загрязненный слой на глубину, не доступную для корневой системы растений, позволит в десятки раз снизить переход радиоактивных веществ в продукцию растениеводства. Однако вспашка на глубину 40-50 см возможна только на почвах с мощным плодородным горизонтом и в условиях Беларуси с ее бедными почвами оказался неприемлем. Кроме того, эти способы не достаточно технологичны из-за необходимости интенсивной обработки почвы при ведении полевых работ, связанных с разносом радионуклидов и поэтому не нашел широкого практического использования.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ возделывания сельскохозяйственных культур на почвах, загрязненных радионуклидами, содержащий предпосевную обработку семенного материала и почвы минеральными азотными удобрениями, включающие вспашку, боронование, культивацию, посев, прикатку, т.е. традиционную технологию землепользования согласно Руководству по ведению сельского хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения территории Республики Беларусь на 1991-1992 годы (Обеспечение радиационной безопасности и жизнедеятельности населения, проживающего на загрязненных радионуклидами территориях Республики Беларусь, сборник регламентирующих и организационно-методических документов. /Под ред. В.Б. Бурьяка, выпуск 1, Минск, 1991, с. 186). В зоне загрязнения радиоцезием 1-5 Ки/км² и стронцием-90 менее 0,3 Ки/км² на пашне все виды работ проводят без ограничения по общепринятым технологиям как на автомоторных, так и на мелиорированных землях, то есть аналогично чистой зоне. Для получения в зоне загрязнения 5-15 Ки/км² по цезию и 0,3-1 Ки/км² по стронцию-90 продукции растениеводства, пригодной для безопасности использования помимо общепринятых необходимы агромероприятия, направленные на сокращение затрат ручного труда и меньшего контакта с загрязненной почвой. Кроме того, высеивают кормовые корнеплоды и сахарную свеклу семенами одноростковых сортов с полной механизацией всех работ по их возделыванию. В зоне 15-40 Ки/км² по радиоцезию и 1-3 Ки/км² по стронцию-90 ужесточен перечень возделываемых культур. Помимо гречихи и льна снимаются с производства все зернобобовые, крестоцветные, овощные культуры, многолетние бобовые травы и так далее. В зоне 15-40 Ки/км² применение химической мелиорации, минеральных органических и микроудобрений направлено на оптимизацию минерального питания растений и аналогично зоне загрязнения радиоцезием 5-15 Ки/км². При возделывании сельскохозяйственных культур на загрязненных радионуклидами почвах применение минеральных удобрений строго регламентировано. Для улучшения качества получаемой продукции (нитраты, белок, крахмал и другие) для районированных сортов сельскохозяйственных культур при расчете доз азотных удобрений введены предельно допустимые безопасные в экологотоксикологическом отношении дозы. Так например, максимально допустимая годовая доза азота для ячменя 120 кг/га, свеклы 180 кг/га (Обеспечение радиационной безопасности и жизнедеятельности населения, проживающего на загрязненных радионуклидами территориях Республики Беларусь, Сборник регламентирующих и организационно-методических документов. /Под ред. В.Б. Бурьяка, выпуск 1, Минск, 1991, с. 186). Предпосевная обработка семенного материала с уровнем загрязнения до 15 Ки/км² проводится обычными методами, например, с использованием протравливателей.

Хотя этот способ и обеспечивает достижение хороших результатов в получении растениеводческой продукции, между тем, ему присущ ряд недостатков: ограничен перечень возделываемых культур с возрастанием загрязненных почв, значительно высоки нормы расхода азотных минеральных удобрений, недостаточно технологичен из-за применения специальных средств при полной механизации всех работ, что не всегда возможно.

Целью изобретения является создание способа возделывания сельскохозяйственных культур на землях, подвергшихся радиоактивному загрязнению, и получение продукции, отвечающей требованиям радиационной безопасности, принятым в Республике (РКУ-90), которые соответствуют требованиям, принятым в странах ЕЭС.

Цель достигается тем, что в способе возделывания сельскохозяйственных культур на загрязненных радионуклидами почвах предварительно определяется плотность загрязнения почвы, после чего проводится предпосевная обработка семенного материала и почвы путем добавления 200-400 г бактериального препарата (БП) на гектарную норму семян и внесения минеральных азотных удобрений в количестве 20-40 д. в. кг/га почвы при плотности загрязнения почвы 1-25 Ки/км² (по цезию-137).

Для повышения технологичности процесса возделывания и улучшения сохранности семян обработку семенного материала осуществляют путем смешивания семян, БП и органического налипателя в течение 15-20 мин, взятых в соотношении БП и налипатель 1 1 вес, на гектарную норму семян возделываемых культур.

Преимущества использования такого способа заключаются в том, что на загрязненных почвах получена экологически чистая сельскохозяйственная продукция, при этом снижена норма минеральных азотных удобрений, растения лучше развиваются, сокращая сроки созревания, повышается урожайность. Кроме того, способ расширяет диапазон применения за счет расширения перечня возделываемых культур с возрастанием загрязнения почв, а также более технологичен за счет использования традиционных примеров землепользования.

Пример 1.

Проводились сезонные замеры плотности загрязнения почвы, которая составила 1-25 Ки/км² (Cs-137). Закладывались опытные делянки с применением БП и обработкой минеральными азотными удобрениями, а также контрольные делянки, на которых возделывание сельскохозяйственных культур осуществлялось по общепринятой технологии. Полученный урожай контролировался на изотопный состав по Cs-137, K-40б Sr-90 с помощью радиометра (Низкофоновая установка "Тесла-автомат") и полупроводникового детектора ДГДК-63 В-3 с использованием анализатора импульсов УНО-93. Высеваемые культуры: клевер, свекла, ячмень. Применяемые БР: для клевера ризоторфин; для свеклы - флавобактерин; для ячмения ризоаргин. Гектарную норму БР разводят в 2-3 л воды или прилипателя и перемешивают с гектарной нормой семян. Обработку семян производят вручную или механизированным способом в день посева. Предпосевная обработка почвы с внесением минеральных азотных удобрений в пределах 20-40 д.в. кг/га почвы определялась исходя из того, что превышение верхнего порога (40 кг/га) приводит к увеличению содержания радионуклидов в растительной массе и не наблюдается эффекта по урожайности. Внесение удобрений менее 20 д.в. кг/га сказывается на урожайности культуры, она снижается. Показатели нуклидного состава в сельскохозяйственных культурах, возделываемых без применения БП, приведены в табл. 1. В табл. 2 приведены показатели нуклидного состава в сельскохозяйственных культурах, выращенных на тех же полях (делянках) с применением БП.

Нормы БП, взятые 200-400 г на гектарную норму возделываемых семян, являются оптимальными. Внесение менее 200 г БП приводит к уменьшению урожайности, а внесение выше нормы 400 г БП экономически нецелесообразно.

Предпосевную обработку семенного материала осуществляли смешиванием в течение 15-20 мин семян, БП, органического налипателя, взятых в соотношении БП и налипатель 1:1, вес на гектарную норму семян возделываемых культур. Время перемешивания определялось исходя из равномерности распределения БП и налипателя по поверхности высеваемых семян. Менее 15 мин неравномерное налипание, а более 20 мин перемешивание нецелесообразно.

Как следует из табл. 1 и 2, результаты изотопного состава показали существенное уменьшение радионуклидов в биомассе культур с делянок с БП.

Пример 2.

Результаты опытов по определению влияния БП на способность клевера накапливать радионуклиды почв приведены в табл. 3.

Поле клевера: общая площадь 90 га, pH 5,9, плотность загрязнения 15 Ки/км². Клевер высевался к высеянному ячменю. Засевались две делянки: N 1 засевались клевером без КП (контроль), N 2 с препаратом БП (ризоторфин). БП применялся как описано в примере N 1. Предпочвенная подготовка почвы описана в примере N 1. С участков взяты пробы зеленой массы с 1 м² в пяти повторностях. Клевер с делянки N 2 дал большую массу с 1 м² и, что существенно, клевер на этом участке зацвел. Сроки созревания растительной массы сокращаются на 10-14 дн. На делянке N 1 зеленая масса клевера более изреженная и отстает в формировании стебля растения.

Пример 3.

Данные проверки по нуклидному составу опытного поля овощных культур на примере свеклы приведены в табл. 4.

Поле свеклы: pH 5,7, N 1 площадь 1,6 га, N 2 1,5 га с БП. В почву вносилось минеральных азотных удобрений как описано в примере 1 (делянки 1 и 2), кроме того, делянка N 2 закладывалась с применением БП (флавобактерин) с технологией, описанной в примере N 1. Пробы на проверку нуклидного состава брались с 0,5 м² в пяти повторностях с каждого участка. Корнеплоды свеклы лучше развивались и по своей массе превосходили свеклу с участка, где посев производился без применения БП. Сроки созревания сокращаются на 10-15 дн.

Пример 4.

Содержание радионуклидов в растительной массе ячменя в зависимости от вида и количества вносимых добавок приведены в табл. 5.

Поле ячменя: общая площадь 100 га, pH 5,8, суглинок, фон 65-80 мкр/ч.

Перед посевом в почву вносились минеральные азотные удобрения, как описано в примере 1. Предпосевная обработка поля и контроль делянки проводилась одновременно в одних и тех же условиях. На поле закладывалось три производственные делянки площадью по 1,5 га (N 2, 3,4). Для сравнения на поле рядом с производственными делянками фиксировалась контрольная делянка площадью 1,56 га N 1 С полным высевом минеральных азотных удобрений 90 д.в. кг/га почвы. Делянка N 2 норма вносимых минеральных азотных удобрений та же, что и на делянке N 1. Семена высеваемого ячменя обрабатывались БП (ризоаргин) как описано в примере N 1. Делянка N 3 количество вносимых минеральных азотных удобрений сокращалось до 0,4 нормы. Семена ячменя обрабатывались БП как в примере N 1. На делянке N 4 семена обрабатывались только БП, минеральные удобрения не вносились. Пробы растительной массы брались с 1 м³ как на контрольном, так и на производственном полях в пяти повторностях. Предварительно на каждом м² отбираемых проб производилась дозиметрия почвенного фона и определялась плотность загрязнения почвы.

По результатам табл. 5 наблюдается существенное снижение содержания протонов Cs-137, K-40, Sr-90 в биомассе с участка, засеянного с применением БП. Таким образом, использование данной технологии возделывания культур позволяет получить на загрязненных почвах экологически чистую сельскохозяйственную продукцию. При этом растения лучше развиваются, сокращаются сроки созревания, уменьшается поступление радионуклидов почвы. Снижена норма вносимых минеральных азотных удобрений на 60-70% Способ более технологичен за счет применения традиционных приемов землепользования, а также за счет расширения перечня возделываемых культур с возрастанием загрязнения почв радионуклидами.