рослинництво

випадань. Надходження їх в рослину з ґрунту через коріння залежить від загальної кількості акумульованих ґрунтом радіоактивних речовин. Тому, при повторенні глобальних випадань радіонуклідів, їх кількість у ґрунті збільшується, а ступінь забруднення врожаю підвищується, в результаті поглинання радіонуклідів рослинами з ґрунту через корені.

Принципи ведення рослинництва на території забрудненій радіонуклідами. На забруднених радіонуклідами територіях уже є певний досвід виробництва продукції з допустимим вмістом цезію і стронцію.

Період піврозпаду цезію-137 і стронцію-90 близькі до 30 років, а практично повний їх розпад відбудеться лише через 300 років. За найближчі 100 років активність їх зменшиться приблизно в 10 разів, що сприятиме нормалізації радіаційного стану на основній частині забрудненої території.

Заходи, спрямовані на зменшення вмісту радіонуклідів у продукції рослинництва:

Видалення або загортання поверхневого шару ґрунту. Радіонук-

ліди стронцію і цезію надходять у рослини переважно через кореневу систему, засвоєнням їх із ґрунту. Основна їх кількість (90-97%) нині зосереджена у верхньому 10-сантиметровому шарі лучних ґрунтів і орних горизонтів. З теоретичного погляду радикальним способом різкого зменшення забруднення ґрунту (до 10 разів) може бути видалення поверхневого шару (4-5 см) з подальшим його похованням. Практично це питання здійснити важко через великі об’єми земляних робіт і невирішені проблеми із похованням ґрунту (маса 5-сантиметро- вого шару ґрунту з площі 1 га – близько 750 т).

Системи землеробства і технології вирощування сільськогосподарських культур мають бути спрямовані, насамперед, на закріплення радіонуклідів у ґрунті, з метою зниження інтенсивності їх переходу в рослини.

Це питання певною мірою можна вирішити глибоким загортанням верхнього шару ґрунту. Тому, ефективним прийомом у перші дні після аварії на ЧАЕС і випадання радіонуклідів на високородючих ґрунтах, було загортання забрудненого шару спеціальним плантажним плугом на глибину 45-50 см, з перевертанням скиби та наступний поверхневий обробіток дисковими знаряддями й окультурення вигорненого підорного шару. Цей прийом дав змогу у 3-4 рази зменшити щільність поверхневого забруднення ґрунту і в 5-6 разів – надходження радіонуклідів у рослини.

311

Ефективність такої оранки вища на ґрунтах важкого гранулометричного складу з глибоким (40-45 см) орним шаром, за вирощування сільськогосподарських культур із мичкуватою кореневою системою. Звичайно, таку оранку не слід проводити на малопотужних (орний шар – до 20 см) дерново-підзолистих ґрунтах, бо це може призвести до різкого зменшення родючості ґрунту і навіть до повної її втрати. У цьому разі оранку треба проводити ярусними плугами, які зміщують шари ґрунту, або виконувати її в два прийоми: спочатку плантажну оранку на глибину 40-45 см із перевертанням скиби, а потім повторну – на глибину 30-35 см, що дасть змогу вивернути на поверхню 10-20- сантиметровий шар більш родючого ґрунту з подальшим його окультуренням і поверхневим обробітком дисковими знаряддями.

Вважають, що загальноприйнятий спосіб обробітку ґрунту плугами з передплужниками перемішує шари ґрунту, але не забезпечує помітного зменшення надходження радіонуклідів у рослини. Проте слід пам’ятати, що навіть незначне (4-5 см і більше) заглиблення орного шару без попереднього лущення помітно знижує надходження радіонуклідів у рослини, оскільки верхній 5-сантиметровий шар ґрунту заробляється глибше, ніж за звичайної оранки.

Збільшення площ під культури з низьким рівнем накопичення радіонуклідів. Різні види і навіть сорти рослин з неоднаковою інтенсивністю поглинають і накопичують у своїх органах радіонукліди. Добір культур і сортів, які різняться за здатністю накопичувати в урожаї мінімальні кількості радіоцезію і радіостронцію – найпростіший і найдешевший захід зниження вмісту цих радіонуклідів у рослинницькій продукції. Як правило, види і сорти сільськогосподарських культур із низьким вмістом калію і кальцію мало накопичують радіонуклідів цезію і стронцію. Калієфільні рослини, такі як люпин, амарант, гречка, картопля, буряки та інші, разом із калієм нагромаджують великі кількості його аналогів – одновалентних елементів, у тім числі стабільного і радіоактивного цезію.

Кальцієфільні рослини (усі бобові), насамперед такі, як люпин, вика, люцерна, конюшина, боби, горох, квасоля, разом із кальцієм накопичують його аналоги – двовалентні катіони й передусім стронцій. Бобові культури накопичують значно більше стронцію-90 і цезію-137, ніж злакові. Поглинання рослинами мінеральних солей певною мірою залежить від катіонообмінної ємності їхніх коренів.

312

За збільшенням здатності до накопичення радіоцезію в урожаї зерна на одному й тому самому ґрунті, за однакової щільності забруднення сільськогосподарські рослини можна розмістити в такий ряд: кукурудза, ячмінь, пшениця озима, пшениця яра, тритикале, просо, жито, овес, боби, соя, горох, гречка, вика, люпин жовтий; кормові культури: кукурудза, кострець, вівсяниця, суріпка, грястиця збірна, вика, ріпак, люцерна, конюшина, капуста кормова, буркун, амарант, люпин жовтий; технічні культури: льон, соняшник, буряки цукрові (корені), ріпак, редька олійна; овочеві: баклажани, цибуля городня, томати, гарбузи, петрушка, огірки, картопля, морква, салат, буряки столові, капуста, щавель. Слід відмітити, що в побічний продукції (солома зернобобових) радіоцезію накопичується в 2-3 рази більше, ніж у зерні, за винятком люпину жовтого (табл. 39).

Рівень забруднення урожаю однієї й тієї самої культури залежить як від щільності забруднення, так і від агрохімічних властивостей ґрунтів. Чим вища окультуреність ґрунту (чим більший вміст у ньому гумусу, а також кальцію, калію, глинистих і колоїдних фракцій), тим менше накопичується радіоцезію в урожаї однієї й тієї ж культури.

39. Коефіцієнти переходу Kп цезію-137 в рослини з дерновопідзолистого супіщаного ґрунту залежно від біологічних

особливостей культур (за даними ЦИНАО, 1992 р.)

Розміщення культур з урахування їх біологічних властивостей та щільності забруднення ґрунтів, дасть змогу регулювати рівні забруднення врожаю.

Згідно з рекомендаціями Інституту землеробства УААН, на забруднених територіях, слід застосовувати такі сівозміни:

І) на дерново-підзолистих піщаних ґрунтах за щільності забруд-

нення 370-555 кБк/м2: 1) озимі на зелений корм + післяукісна кукурудза на зелений корм; 2) озиме жито; 3) картопля; 4) овес;

ІІ) на дерново-підзолистих супіщаних ґрунтах: 1) кукурудза на

313

зелений корм та силос; 2) озиме жито; 3) картопля; 4) ячмінь з підсівом багаторічних трав (злаково-бобові сумішки); 5) багаторічні трави; 6) пшениця;

ІІІ) на сірих лісових суглинкових ґрунтах та чорноземах обме-

жень щодо видового складу і чергування культур у сівозміні немає.

Запобігають вторинному забрудненню рослин скороченням кількості міжрядних обробітків, виконанням робіт по вологому ґрунту, використанням широкозахватної техніки, комбінованих агрегатів, сільськогосподарської авіації.

Меліорація природних лук і пасовищ. У рослинництві найкритич-

нішою ланкою є виробництво кормів, насамперед на природних сінокосах і пасовищах. Отримувати нормативно чисті корми на природних сінокосах і пасовищах дуже складно, тому що через низку особливостей міграція радіонуклідів на них інтенсивніша, ніж на орних землях. Концентрація радіонуклідів у кормах, заготовлених на природних луках, залежить від багатьох чинників і насамперед від типу луків, режиму зволоження та видового складу травостою.

Якщо з природних кормових угідь неможливо отримати продукцію, що відповідає допустимим рівням забруднення радіонуклідами, необхідно вжити спеціальних заходів щодо поліпшення сінокосів і пасовищ, з метою максимального зниження надходження радіонуклідів у корми. Коли ж і спеціальні заходи не дають бажаного ефекту, то в міру можливостей кормові культури треба вирощувати в умовах кормових і польових сівозмін.

Поверхневе поліпшення природних луків. При випасанні великої рогатої худоби на бідних природних пасовищах забруднення молока радіонуклідами в 2-3 рази вище, ніж у разі випасання на луках із добрим травостоєм, що пов’язано з мимовільним поїданням тваринами часточок ґрунту і дернини. На таких луках рекомендуються заходи, які б сприяли підвищенню їх продуктивності: підсівання травосумішей, внесення добрив, вапнування кислих ґрунтів. Внесення норми вапна, розрахованої за гідролітичною кислотністю (Нг) ґрунту, з наступним легким боронуванням дернини, як правило, забезпечує зниження переходу радіонуклідів із ґрунту в травостій в 1,5 рази, а внесення суміші добрив N60P90K120 і вапна – зниження переходу цезію-137 в біомасу рослин до 4 разів.

Поверхневе поліпшення проводять на піщаних ґрунтах та у ви-

314

падках, коли не можна переорювати луки, через загрозу ерозії, або коли у складі травостою збереглось до 50% цінних бобових і злакових трав. Для поверхневого поліпшення треба використовувати легкорозчинні форми мінеральних добрив (небажаним є застосування фізіологічно кислих добрив), які вносять без порушення дернини.

На суходільних угіддях фосфорні та калійні добрива краще вносити восени, азотні – навесні. Дози добрив встановлюють залежно від вмісту рухомих форм поживних речовин у ґрунті, складу травостою, рельєфу, гранулометричного складу ґрунту та інших чинників. Фосфорні та калійні добрива, в початковий період на забруднених радіоактивними елементами ґрунтах, краще вносити в підвищених дозах із розрахунку 120-180 кг/га, що сприяє зниженню переходу радіонуклідів у травостій в 1,5-2 рази. Через кілька років, коли ґрунт збагатиться рухомими формами фосфору та калію, можна переходити до оптимальних доз (90 - 120 кг/га).

Азотні добрива в умовах радіоактивного забруднення слід вносити в помірних дозах – 60-90 кг/га, краще по половині дози – навесні та після першого укосу.

Докорінне поліпшення природних кормових угідь. Докорінне поліпшення є одним із найефективніших заходів зниження забруднення природних кормових угідь відразу після аварії. Воно дає змогу зменшити надходження радіонуклідів із ґрунту в лучні трави у 16 разів, щоправда на практиці ефективність такого зниження не перевищує 2-10 разів. Повторне докорінне поліпшення луків забезпечує зниження надходження радіонуклідів із ґрунту в лучні трави лише в 2-3 рази.

Важливу роль у комплексі робіт щодо докорінного поліпшення природних кормових угідь відіграє вапнування і застосування добрив. Вапнують ґрунти з розрахунку 1,5 норми CaCO3, розрахованої за гідролітичною кислотністю. Вносять добрива диференційовано, залежно від родючості ґрунту та його типу. Як і в разі поверхневого поліпшення, в початковий період на малородючих ґрунтах природних кормових угідь треба застосовувати підвищені дози фосфорних і калійних добрив, із розрахунку 180-200 кг/га діючої речовини і помірні дози азотних (40-60 кг/га), для зниження надходження радіонуклідів із ґрунту в лучні трави. Через кілька років, після окультурення ґрунту, добрива можна вносити в орієнтовно-оптимальних дозах.

315

Важливе значення має видовий склад травостою луків. Різні види трав здатні накопичувати неоднакову кількість радіонуклідів. Відомо, наприклад, що злаки накопичують стронцію-90 в 1,5 рази більше, ніж кореневищні, а бобові трави – в 2 рази більше, ніж злаки.

Ранні злакові суміші характеризуються відносно меншим накопиченням радіоцезію, ніж пізні, однак, за високої інтенсивності випасання, коли вносять високі норми азотних добрив, використання пізніх трав виявляється ефективнішим, особливо в суміші з бобовими травами. Для підвищення вмісту кормового білка, рекомендується підсів конюшини червоної в суміші з ранніми злаковими і конюшини білої – в суміші з пізніми. При цьому вміст цезію-137 у кормі буде значно нижчим (до 2 разів), ніж у разі внесення азотних добрив.

Зелену масу першого укосу з посівів багаторічних трав і на пасовищах краще не згодовувати тваринам, а виготовляти з неї сінаж, який потім давати відгодівельному молодняку (групи дорощування). Звичайно, крім цих заходів, треба проводити суворий радіаційний контроль як одержуваних кормів, так і продукції тваринництва.

Зерно злакових культур нагромаджує мало важких металів (0,2% маси врожаю). Тому, на забруднених радіонуклідами територіях, доцільно вирощувати передусім зернові культури і виробляти свинину, м’ясо птиці та яйця. Поголів’я великої рогатої худоби на відгодівлі тут потрібно зменшувати, молоко переробляти на масло, сир, сметану, оскільки при його переробці важкі метали залишаються в сироватці. М’ясо худоби і свиней використовують згідно з існуючими щодо цього спеціальними вказівками.

Деякі види коренеплодів і бульбоплодів менше акумулюють важких металів, порівняно з іншими культурами. Наприклад, у картоплі вони залишаються в бадиллі. Топінамбур, за даними кафедри кормовиробництва Кам’янець-Подільського сільськогосподарського інституту сприяє виведенню радіонуклідів з організму, тому посіви його слід збільшувати, особливо на свино- і молочнотоварних фермах (О.І. Зін-

ченко, 1996).

Агрохімічні заходи. Вапнування кислих ґрунтів. Радіоактивні речовини часто надходять у навколишнє середовище у вигляді нерозчинних і важкорозчинних необмінних форм. Однак, із часом при контакті з водою, киснем повітря, вони можуть переходити в розчинний обмінний стан, особливо цьому сприяє кисла реакція середовища. Рослини, що ростуть на кислих ґрунтах, поглинають більше радіонуклідів, ніж ті, що ростуть на нейтральних чи лужних. У зв’язку з цим вапнування кислих ґрунтів не тільки поліпшує умови росту рослин, а й зменшує надходження в них радіонуклідів.

316

Вапнування кислих ґрунтів, забруднених радіонуклідами – один з основних заходів гальмування переходу радіонуклідів, насамперед Sr90, з ґрунту в рослини. За узагальненими даними різних авторів, отриманими за 17 років, що минули після аварії на Чорнобильській AEC, воно забезпечує зниження вмісту радіостронцію у картоплі в 5-10 разів, у сіні бобових трав – у 6-8, овочах – в 4-6, в ягодах – у 5 разів. Для радіоцезію ці величини, як правило, дещо менші.

Особливо цінними є вапнякові матеріали, які, крім кальцію, містять різні мікроелементи і магній. Хімічний аналог кальцію і стронцію – магній також може вступати в конкурентні взаємовідносини зі стронцієм і знижувати його вміст в рослинах.

Вапнування кислих дерново-підзолистих ґрунтів Полісся зменшує перехід радіонуклідів у рослини, проте створює передумови для поширення хвороб картоплі, льону і погіршує якість урожаю цих культур. Вапнування кислих ґрунтів призводить до зниження переходу з ґрунту в рослини багатьох мікроелементів. Тому, проведення вапнування ґрунтів, потрібно узгоджувати із спеціалізацією господарства.

Для зменшення ймовірності виявлення дії синергічних ефектів іонізуючої радіації і токсикантів хімічної природи на живі організми, заходи щодо захисту сільськогосподарських культур від шкідників

іхвороб у зоні підвищеного радіоактивного забруднення ґрунтуються на уточненні популяційних особливостей основних видів шкідників

іхвороб, з метою скорочення обсягів хімічної обробки.

Застосування мінеральних і органічних добрив. Різні мінеральні добрива по-різному впливають на надходження радіоцезію в рослини. Фізіологічно кислі азотні добрива (аміачна селітра, карбамід) спричинюють підвищення накопичення радіоцезію в урожаї, фосфорні – мало впливають на накопичення радіоцезію рослинами або дещо знижують його. Однак, згідно з результатами науково-дослідних установ і практики, внесення фосфорних добрив зменшує накопичення 90Sr практично усіма видами рослин у 2-6 разів.

Основним елементом живлення рослин, що знижує накопичення радіоцезію в урожаї, є калій. Механізм впливу калійних добрив спрацьовує за будь-якої дози калію, внесеного в ґрунт, але величина зниження рівнів забруднення врожаю з кожним збільшенням дози добрив зменшується.

Ефективність одних і тих самих доз калійних добрив також знижується, зі збільшенням початкового вмісту обмінного калію в ґрунті. Калій здатний витісняти цезій під час засвоєння елементів живлення

317

кореневою системою рослин. За вмісту обмінного калію понад 100 мг/кг ґрунту, ефективність калійних добрив, як засобу зниження рівня забруднення врожаю, різко зменшується.

Узв’язку з тим, що азотні добрива сприяють накопиченню радіонуклідів в урожаї, ефективність калійних добрив, які застосовують у складі повного мінерального добрива, знижується. Для забезпечення мінімального надходження радіонуклідів, дози фосфорних і калійних добрив слід збільшувати відповідно в 1,5 і 2,0 рази, відносно дози азоту, розрахованої на запланований урожай, а за великої щільності забруднення дерново-підзолистих ґрунтів легкого гранулометричного складу співвідношення N : P : K має бути 1:2:3.

Внесення в бідний на поживні речовини ґрунт органічних добрив (гною, компостів) істотно збільшує ємність вбирання ґрунту, знижує кислотність, сприяє утворенню комплексних органо-мінеральних сполук із радіонуклідами, внаслідок чого доступність останніх для рослин значно знижується. Тому застосування органічних добрив підвищує родючість ґрунтів, урожайність культур, сприяє зниженню радіоактивного забруднення врожаю сільськогосподарських культур в 1,5-3 рази, за дози внесення 50-80 т/га. Коефіцієнт переходу радіоцезію зі свіжого гною в рослини значно вищий, ніж із ґрунту. У зв’язку з цим, рекомендується вносити в ґрунт перепрілий гній, що містить незначну кількість радіонуклідів.

Усучасних умовах з року в рік зростає дефіцит традиційних органічних добрив, тому дедалі актуальнішим стає пошук альтернативних їх джерел. З місцевих органічних добрив велике значення мають сапропель, торфотуфи, мул. Відмінними органічними добривами є біогумус (вермикомпости) – продукт переробки органічних решток каліфорнійськими дощовими черв’яками і фермвей – продукт біологічної ферментації аеробними термофільними бактеріями гною, пташиного посліду та інших відходів тваринного походження разом із тирсою, соломою, корою, кукурудзяними качанами, відходами паперових фабрик тощо.

Великого значення набуває правильне використання зелених органічних добрив (сидератів), побічної продукції сільськогосподарських культур.

Застосування спеціальних речовин. Серед багатьох природних і штучних речовин, внесення яких у ґрунт зменшує надходження радіонуклідів у рослини, можна виділити дві основні групи – адсорбенти і комплексонати. Адсорбенти поглинають радіонукліди

318

іроблять їх недоступними для рослин, комплексонати – утворюють із радіонуклідами складні сполуки, переводять їх у важкорозчинні, не засвоювані рослинами форми або, навпаки – легкорозчинні, які вимиваються з кореневмісного шару в нижчі шари ґрунту.

Як адсорбенти найчастіше застосовують деякі мінерали, що виявляють високу сорбційну здатність стосовно радіонуклідів. До них належать цеоліти, іліти, вермикуліти, монтморилоніти, гідрослюди, дещо слабкішими сорбентами є каолініти, слюди, бентонітові глини, глауконіти тощо. Часто ці мінерали слугують меліорантами, оскільки їх внесення значно поліпшує фізико-хімічні властивості ґрунту, створює сприятливіші умови для росту і розвитку рослин. Їx можна розкидати по поверхні ґрунту з наступним заорюванням плугами з передплужниками на глибину 30-35 см або створювати прошарки в ґрунті – екрани.

Для видалення радіонуклідів з орного шару рекомендується промивати його розбавленими розчинами соляної та сірчаної кислот, нітрату і сульфату амонію та кальцію, хлорного заліза. Всі розглянуті спеціальні способи зменшення надходження радіоактивних речовин у рослини здебільшого дуже дорогі, тому їх слід застосовувати за дуже високої щільності забруднення на невеликих площах.

Застосуванням раціональних способів збирання зернових, овочевих

ікормових культур запобігають вторинному забрудненню урожаю. Так, при збиранні зернових колосових культур перевагу слід віддавати прямому комбайнуванню, при вирощуванні льону – підсівати багаторічні бобово-злакові трави, що значно зменшує контакт вибраної соломи з ґрунтом, при збиранні багаторічних трав і льону слід застосовувати механізовані технології, щоб зменшити вплив запилення на працівників.

Такі загальнодоступні заходи дають змогу різко зменшувати вміст важких металів у зерні, кормах, технічній сировині.

Питання для самоконтролю:

1.Що таке екосистема, агроекосистема і біогеоценоз?

2.Рівні організації та типи агроекосистеми.

3.Біогеоценоз. Екосистема. Умови їх функціонування залежно від антропогенного фактора.

4.Що таке біосфера та її складові?

5.Поясніть значення агрофітоценозів в рослинництві.

6.Наведіть приклади співжиття в агрофітоценозах.

319

7.Що розуміють під антропогенною енергією та які складові її витрат?

8.Глобальність антропогенного фактора. Ноосфера.

9.Трофічні зв’язки. Продуценти (автотрофи), консументи та реду-

центи.

10.Субедіфікатори та едифікатори.

11.Охарактеризуйте основні елементи сільськогосподарських екосистем.

12.Техногенні екосистеми. Техносфера.

13.Основні заходи поліпшення екологічного стану полів.

14.Охарактеризуйте систему контурно-меліоративного землероб-

ства.

15.Рекультивація земель та її значення.

16.Які існують способи збирання зернових культур?

17.Що таке адсорбенти?

18.Що таке комплексонати?

320