Эффективность защитных мер в растениеводстве на землях Республики Беларусь, загрязненных радионуклидами

1

Эффективность защитных мер в растениеводстве на землях

Республики Беларусь, загрязненных радионуклидами

Путятин Ю.В.

Лаборатория мониторинга плодородия почв и экологии

РУП «Институт почвоведения и агрохимии»Минск, Беларусь

2

Хозяйственная деятельность на территориях загрязненных радионуклидами

регламентируется законами Республики Беларусь:

√ "О правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС”

137Cs–40 Ки/км2 (1480 kBq/m2 ), 90Sr–3 Ки/км2 (111 kBq/m2 )

3

Система защитных мер в растениеводстве на землях загрязненных

радионуклидамиКонтрмеры:• подбор культур (137Cs и 90Sr);• подбор сортов (137Cs и 90Sr);• известкование почв (137Cs и 90Sr);• удобрения;калийные (137Cs),фосфорные (90Sr),органические (137Cs и 90Sr),• коренное улучшение сенокосов и пастбищ (137Cs и

90Sr);• переработка продукции (137Cs и 90Sr).

4

Схематическое изображение определения агроэкологического и агрохимического оптимумов по точке минимума и максимума квадратичной функции

0

10

20

30

40

50

60

70

80

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8

рН (агрохимический показатель)

Нак

опле

ние

137C

s, 90

Sr

0

10

20

30

40

50

60

70

Уро

жай

, т/г

а

Минимум накопления радионуклидов, агроэкологический оптимум

Высокая продуктивность, агрохимический оптимум

y = ax2 – bx + c

Интервал оптимумов

T=b/2a

5

• В условиях радиоактивного загрязнения земель для обеспечения минимизации потоков радионуклидов в растениеводческую продукцию следует достигать и поддерживать агрохимические показатели на более высоких уровнях, чем на “чистых” территориях.

6

Оптимизация кислотности почв загрязненных радионуклидами

7

Влияние кислотности дерново-подзолистой супесчаной почвы на урожайность

сельскохозяйственных культур и накопление радионуклидов 137Cs и 90Sr в продукции

Кислотность почвы

Без минеральныхудобрений

На фоне NP*K120

Урожай, т/к.е.

% Урожай, т/к.е.

%137Cs 90Sr 137Cs 90Sr

Среднекислые 3,6 100 100 5,0 100 100

Слабокислые 3,9 83 80 5,4 87 78

Близкие к нейтральным 4,0 74 69 5,5 79 70

* Яровой рапс (N90P90), люпин (N30P60), яровая пшеница (N70P60), картофель (N70P60), ячмень (N60P60), райграс (N30P60), клевер красный (P60).

8

Дозы известковых удобрений на загрязненных радионуклидами пахотных землях

Почва PH в KCl

Доза СaCO3 на

незагрязненных землях,

т/га

Доза CaCO3 на загрязненных землях, (т/га) при плотности, (Ки/км2)

137Cs 1-590Sr 0,15-0,30

137Cs >590Sr > 0,3

Пашня

Дерново-подзолистые:

Суглинистые

<4,5 8,5 8,5 15,0

4,6-5,0 7,5 7,5 13,0

5,1-5,5 6,5 6,5 11,0

5,6-6,0 4,5 4,5 7,0

Супесчаные

<4,5 6,5 6,5 11,5

4,6-5,0 5,5 5,5 9,5

5,1-5,5 4,5 4,5 7,0

5,6-6,0 − 3,0 4,0

Песчаные

<4,5 5,5 5,5 8,5

4,6-5,0 4,5 4,5 6,5

5,1-5,5 3,5 3,5 4,5

Торфяно-болотные

<4,0 12 19,0 19,0

4,1-4,5 7,0 11,0 11,0

4,6-5,0 4,0 6,0 6,0

9

Динамика кислотности пахотных почв Республики Беларусь

Область 1970 1989 1992 2000 2007

pH(KCl)

Брестская 4,87 5,74 5,84 5,81 5,81

Витебская 5,05 5,90 5,93 6,08 6,15

Гомельская 4,95 5,77 5,84 5,93 5,90

Гродненская 5,03 5,87 5,91 6,01 5,96

Минская 4,66 5,73 5,89 6,01 5,98

Могилевская 4,80 5,83 5,89 5,99 6,05

Беларусь 4,93 5,81 5,88 5,98 5,98

10

Распределение загрязненных 90Sr дерново-подзолистых пахотных почв по кислотности

(2008)

Область

Плотность загрязнения90Sr<0,15 Ки/км2 90Sr>0,15 Ки/км2

pH(KCl) pH(KCl) ± % от площади пашни

Гомельская 5,88 6,04 +0,16 23%

Могилевская 6,08 6,23 +0,15 1%

11

Оптимизация калийного режима почв загрязненных

радионуклидами

12

Дозы калийных удобрений на загрязненных радионуклидами землях (пашня)

Дополнительные дозы К2О (кг/га) при плотности загрязнения, Kи/км2 Cs 1,0-4,9 Cs 5,0-14,9 Cs 15,0-40,0

Почва Содержание К2О, мг/кг почвы

Основные дозы К2О, кг/га

Sr 0,15-0,29 Sr 0,30-1,99 Sr 2,00-3,00 Пашня

менее 80 100 50 100 150 81-140 90 30 60 90 141-200 80 20 40 60 201-300 55 15 30 45

Дерново- подзолистые, дерновые

более 300 25 - - - менее 200 140 40 80 120 201-400 120 30 60 90 401-600 100 20 40 60 601-1000 60 10 20 30

Торфяно- болотные

более 1000 30 - - -

13

Динамика содержания подвижного калия в почвах пахотных земель, К2О, мг/кг

Область 1970 1989 1992 2000 2008

Брестская 67 164 179 171 179

Витебская 75 162 168 162 177

Гомельская 59 172 176 172 205

Гродненская 69 177 188 170 168

Минская 70 183 198 201 214

Могилевская 60 173 180 170 193

Беларусь 67 172 182 175 191

14

Обеспеченность загрязненных 137Cs дерново-подзолистых пахотных почв подвижным калием

(2008)

Область

Плотность загрязнения137Cs<1 Ки/км2 137Cs> 1 Ки/км2

K2O, мг/кг K2O, мг/кг ± % от площади пашни

Гомельская 164 236 +72 43%

Могилевская 191 209 +18 18%

Брестская 177 187 +10 4%

15

Оптимизация фосфатного режима почв

загрязненных радионуклидами

16

Дозы фосфорных удобрений на загрязненных радионуклидами землях

(пашня)

Дополнительные дозы Р2О5 (кг/га) при плотности загрязнения, Kи/км2

Cs 1,0-4,9 Cs 5,0-14,9 Cs 15,0-40,0

Почва Содержание Р2О5,

мг/кг почвы

Основные Дозы Р2О5,

кг/га

Sr 0,15-0,29 Sr 0,30-0,99 Sr 1,00-3,00 Пашня

менее 60 45 15 30 45 61-100 40 10 20 30

101-150 35 5 10 15 151-250 20 - 5 10

Дерново- подзолистые, дерновые

251-400 10 - - - менее 200 60 20 40 60 201-300 45 15 30 45 301-500 30 10 20 30 501-800 20 - 5 10

Торфяно- болотные

800-1200 10 - - -

17

Динамика содержания подвижного фосфора в пахотных почвах, Р2О5, мг/кг

Область 1970 1989 1992 2000 2007

Брестская 69 154 172 158 151

Витебская 81 171 191 175 177

Гомельская 66 193 215 213 224

Гродненская 96 189 193 190 173

Минская 77 162 181 175 170

Могилевская 71 175 182 185 190

Беларусь 77 173 188 182 179

18

Распределение загрязненных 90Sr дерново-подзолистых пахотных почв подвижным

фосфором (2008)

Область

Плотность загрязнения90Sr<0,15 Ки/км2 90Sr>0,15 Ки/км2

P2O5 P2O5± % от площади

пашни

Гомельская 199 234 +35 23%

Могилевская

187 193 +6 1%

19

Переработка загрязненной продукции

20

Динамика допустимых уровней и производство продукции с превышением нормативов

Продукт Допустимые уровни содержания 137Cs, Бк/кг, л

Год начала действия норматива

1986* 1988** 1990 1992 1996 1999

Вода - 18,5 18,5 18,5 18,5 10

Молоко 370 370 185 111 111 100

Мясо 3700 1850-2960 600 600 370-600 500

Хлеб 370 370 370 185 74 40

Овощи 3700 740 185 185 100 100

Картофель 3700 740 185 370 100 80

Фрукты 3700 740 185 185 100 40

Производство сельскохозяйственной продукции с превышением установленных нормативов137Cs (тыс тонн)

Годы проведения контроля

1986-1987 1988-1989

1990-1991 1992-1995 1996-1998 1999-2008

Молоко 525-309 193-69 22-7 15-8 8-1 1,9-0,2

Зерно 340-312 122-92 25-6 0,8-0,1 0,1-0,03 0,9-0,1

Картофель 90-27 0,4-0 0,6-0,2 0,2-0 0,02-0 0,8-0,01

1986 – суммарная бета активность; 1988 - 137Cs и 134Cs

21

Динамика изменений коэффициентов перехода 137Cs и 90Sr в зерно ячменя из дерново-подзолистой супесчаной почвы в

зависимости от обеспеченности подвижным калием и кислотности

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

50 100 150 200 250 300 350обменный К2О

13

7 Cs,

Бк

/кг:к

Бк

/м2

1993 г.

2003 г.

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5pH (КСl)

90 S

r, Б

к/к

г:к

Бк

/м2

1993 г.

2003 г.

22

Распределение радионуклидов 137Cs и 90Sr в

процессе возделывания и переработки рапса

*- из рациона в молоко переходит *- из рациона в молоко переходит 0,74% 0,74% 137137Cs Cs и 0,14% и 0,14% 9090SrSr

137Cs

Масло0,02%

Солома64,3%

Створки5,9%

Зерно3,2%

Жмых3,2%

Корни26,5%

90Sr

Корни5,9% Жмых

5,8%

Зерно5,8%

Створки6,5%

Солома81,8% Масло

0,001%

0,023% 0,023% 137137CsCs

Молоко*Молоко*

00,,008% 008% 9090SrSr

23

y = 0,5796x + 0,4887

R2 = 0,80

0

1

2

3

4

5

0 2 4 6 8

Примеси, %

137

Cs,

Бк/

кг м

асла

24

Эффективность агротехнических, агромелиоративных и технологическихприемов при возделывании и переработке рапса.

Кратность снижения загрязнения

товарной продукцииМЕРОПРИЯТИЯ137Cs 90Sr

Известкование 14% 42%

Применение удобрений N90P90K180 42% 27%

Применение удобрений N90P90K180 и известкование 46% 56%

Подбор сортов 2,5 раза 3,0 раза

Переработка на масло-сырец более 250 раз более 600 раз

25

Эффективность агрохимических и технологических приемов при возделывании и переработке пшеницы

Мероприятия

Величина снижения загрязнения

137Cs 90Sr

Известкование 6 т/га 14% 31%

Применение удобрений N70P60K180 38% 20%

Применение удобрений N70P60K180 на фоне известкования 6 т/га

62% 41%

Подбор сортов 1,7 раза до 2 раз

Переработка на муку 1,6 раза 3,1 раза

26

27

Доля зерна произведенного с превышением продовольственного

норматива (90Sr>11 Бк/кг)

РайонПлотность

загрязнения 90Sr, Ки/км2

% от валового сбора

2005 2006 2007

Хойникский 0,99 97 99 100

Брагинский 0,77 58 65 33

Наровлянский 0,29 21 11 14

Ценовые потери от реализации загрязненного зерна – 30-50%

28