Л.В. Мисун, И.Н. Мисун, В.М. Грищук
Инженерная экология в АПК
пособие / под ред. проф. Л.В. Мисуна. – Мн.: БГАТУ, 2007. – 302с.

6. Особенности ведения сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения

6.1. Основные приемы снижения корневого поступления

радиоактивных веществ в продукцию растениеводства

Основным путем загрязнения продукции растениеводства является поступление радионуклидов из почвы в растения. Влиять на снижение содержания радионуклидов в продуктах питания можно на трех этапах: 1 – «почва-растение», 2 – «корм-животное», 3 – «доработка и переработка сельскохозяйственного сырья» [13]. Как показывает опыт ведения сельского хозяйства на радиоактивно загрязненных землях, наибольшего эффекта снижения поступления в организм человека мигрирующих по биологическим и пищевым цепям радионуклидов можно достичь в звене пищевой цепи «почва-растение». Связав радионуклиды в почве, мы прерываем их движение по всей цепи.

Радиоактивные вещества (РВ) в результате перемещения в почве накапливаются в частях растений, представляющих пищевую или кормовую ценность. Накопление радионуклидов в растительной массе может также происходить и за счет удержания их части на поверхности растений при аэральном пути загрязнения, характерным для периода радиоактивных выпадений из атмосферы. Следует учитывать и механическое загрязнение урожая сельскохозяйственных культур, а также естественных трав в процессе уборки или в результате вторичного ветрового подъема радионуклидов с поверхности почвы. Сопоставление величин корневого и вторичного загрязнения растений на поздних этапах после аварии свидетельствует о том, что более 90 % активности, содержащейся в растениях, связано с корневым поступлением.

С целью уменьшения перехода радиоактивных веществ из почвы в растения проводятся организационные, агротехнические и агрохимические мероприятия.

         К организационным мероприятиям относятся целевое использование сельхозугодий и переспециализация растениеводства, связанная с различной способностью растений накапливать радионуклиды.

Переспециализация отрасли растениеводства, как защитный прием, основывается на видовых различиях растений в поглощении радиоактивных веществ из почвы. В значительной степени подвержены загрязнению: сено естественных угодий; из полевых культур – бобовые (горох, люпин, клевер и др.), гречиха, озимый рапс, тимофеевка. Меньше радионуклидов накапливают зерновые культуры, картофель, кукуруза. Из овощных культур наиболее аккумулирующими радионуклиды являются: щавель, свекла, морковь; из ягод – смородина. Незначительное количество РВ накапливает земляника, капуста, огурец, томаты. Путем подбора видового состава культур можно добиться значительного снижения размеров радиоактивного загрязнения продукции, что и легло в основу разработки мероприятий по переспециализации растениеводства.

В связи с тем, что величина загрязнения сельскохозяйственной продукции во многом определяется плотностью загрязнения территории, особенности ведения сельского хозяйства определены для трех зон загрязнения сельскохозяйственных угодий:

—  с плотностью выпадения радиоцезия 1–5, стронция-90 до 0,3 Ки/км²;

—  с плотностью выпадения радиоцезия 5–15, стронция-90 до 0,3–1 Ки/км²;

—  с плотностью выпадения радиоцезия 15–40, стронция-90 до Ки/км².

В зоне загрязнения радиоцезием 1–5 Ки/км² и стронцием – 90 менее 0,3 Ки/км² на пашне все виды работ следует проводить без ограничений по общепринятым технологиям как на автоморфных, так и на мелиорированных землях. Необходимо исключить посевы гречихи.

Для получения в зоне загрязнения 5–15 Ки/км² по цезию и 0,3–1 Ки/км² по стронцию-90 продукции растениеводства, пригодной для использования, помимо общепринятых мероприятий необходимо проводить следующие: не следует планировать возделывание гречихи, льна, зернобобовых, зеленого горошка и крестоцветных культур, за исключением горчицы белой и озимого рапса. Снимается с производства редька масличная и рапс яровой на зеленый корм. Возделывание зернобобовых производится только на зеленый корм и семена. Посев многолетних трав проводится только в смеси со злаковыми компонентами. Сахарную свеклу и кормовые корнеплоды рекомендуется высевать одноростковыми семенами и проводить полную механизацию работ по их возделыванию.

В зоне 15–40 Ки/км² по радиоцезию и 1–3 Ки/км² по стронцию-90 снимаются с производства гречиха, лен, все зернобобовые, крестоцветные, овощные, многолетние бобовые травы, из ассортимента многолетних злаковых травосмесей – тимофеевка на корм скоту. Возделывание картофеля и корнеплодов планируется на площадях с уровнем загрязнения по цезию-137 не более 20 Ки/км². Посевы овса проводятся только на зеленый корм и семена. Торфяно-болотные почвы используют для выращивания многолетних трав и культур сплошного сева на семенные цели.

Поступление радиоактивных веществ в растение зависит от доступности их для корневой системы, которую можно уменьшить с помощью агротехнических мероприятий. Так, глубокая вспашка позволяет на почвах с мощным плодородным горизонтом захоронить верхний загрязненный слой на глубину, не доступную для корневой системы растений.

Другой прием – механическое удаление слоя почвы, концентрирующей основное количество радионуклидов, очень трудоемкий и дорогостоящий, сопровождается образованием больших объемов загрязненной почвы, которые рассматриваются как радиоактивные отходы и требуют специального захоронения. Поэтому данный прием может быть использован только на очень ограниченных площадях, например, при дезактивации небольших «пятен» с повышенной плотностью загрязнения.

К обработке загрязненных радионуклидами почв предъявляются следующие агротехнические требования [13]:

—  предотвращение или сокращение до минимума повторного аэрального переноса радиоактивной пыли;

—  обеспечение очищения основного корнеобитаемого гумусового слоя почвы от радионуклидов или разбавление его в нижних горизонтах почвогрунта (на тяжелых и средних суглинках при плотности загрязнения до 5–10 Ки/км² допускается загрязнение загрязненной почвы в верхнем пахотном горизонте);

—  активизация сорбционных свойств почвы по закреплению радионуклидов в малодоступной для растений форме;

—  создание питательного водно-воздушного, теплового и биологического режима, благоприятного для минимального перехода радионуклидов из почвы в растения с учетом сохранения и повышения урожая возделываемых культур.

Одним из наиболее эффективных агротехнических приемов обработки загрязненных почв является первичная специальная двухъярусная вспашка.

Сущность этого приема заключается в том, что после радиоактивных выпадений вспашку проводят специальными плугами. При этом слой толщиной 4–6 см срезается корпусом второго яруса, и укладывается на дно борозды на глубину 40–50 см. Очищенный гумусовый слой почвы, срезается в виде отдельного пласта, поднимается и смещается без оборота корпусом со специальным отвалом на загрязненный слой. При такой обработке около 2/3 очищенного гумусового слоя остается на поверхности с частичной примесью подстилающего грунта. Прием позволяет снизить накопление радионуклидов в растениях в 1,5–3 раза по сравнению с углубленной вспашкой плугами с предплужниками. Кроме того, при двухъярусной вспашке предотвращается вынос радионуклидов на поверхность, что исключает повторное аэральное загрязнение.

Прием двухъярусной вспашки является составной частью технологии глубокой вспашки загрязненных радионуклидами лугов и пастбищ, включающей следующие последовательно выполняемые виды работ:

1.  Радиационное обследование сельхозугодий.

2.  Начальное известкование площадей.

3.  Интенсивное измельчение и перемешивание основного слоя загрязнения (90–95 % содержание радионуклидов).

4.  Выравнивание микрорельефа.

5.  Специальная вспашка на глубину 35–40 см.

6.  Повторное известкование.

Последующая подготовка почвы к залужению осуществляется согласно принятым технологическим картам с помощью серийных машин и агрегатов в зависимости от состояния самой почвы.

Самыми опасными с точки зрения интенсивности перехода РВ в растения являются неокультуренные сенокосы и пастбища, особенно заболоченные. Это обусловлено как биологическими особенностями многолетних трав, которые накапливают радионуклиды в 10–20 раз больше, чем злаковые культуры, так и размещением части сенокосов и пастбищ на малопродуктивных заболоченных землях, где наблюдается повышенный переход РВ из почвы в растение. Причем в годы с повышенным количеством осадков поступление радионуклидов в кормовые культуры может усиливаться на 20–30 %. Для неокультуренных сенокосов и пастбищ первостепенными являются работы по окультуриванию и мелиорации, проведение которых позволяет снизить переход РВ из почвы в растения в 6–8 раз.

Для снижения аэрального переноса радионуклидов все операции по обработке почвы рекомендуется проводить широкозахватными и комбинированными машинно-тракторными агрегатами.

При одинаковых плотностях загрязнения почв радионуклидами степень загрязнения растений определяется гранулометрическим составом почв и их агрохимическими характеристиками. Из почвы, характеризующейся высоким плодородием, радионуклиды поступают и накапливаются в урожае значительно меньше, чем из низкоплодородных почв. Исходя из этого факта, основные агрохимические приемы были направлены на повышение плодородия загрязненных почв. При внесении извести в почву улучшаются физические и химические свойства почв и в целом повышается ее плодородие.

Вместе с тем смещение величины рН в сторону щелочных значений вызывает снижение подвижности легкогидролизующихся радионуклидов, что уменьшает их доступность для растений. Наиболее эффективным прием известкования оказывается на кислых ненасыщенных основаниями почвах.

Снижение поступления радионуклидов в растения может быть следствием их конкурентных отношений с входящими в состав удобрений микроэлементами, прежде всего с неизотопными носителями. Исходя из конкурентных отношений пар химических аналогов, радиостронций-кальций и радиоцезий-калий, наблюдается существенное влияние солей кальция и калия на переход радионуклидов в растения. Уменьшение накопления радиоактивных веществ в растениях обеспечивается и при внесении таких удобрений, с компонентами которых радионуклиды образуют малорастворимые соединения.

Так, фосфорные удобрения способствуют повышению прочности закрепления ряда радионуклидов за счет осаждения их с труднорастворимыми фосфатами. В связи с этим в Беларуси широко применяется принцип внесения фосфорных и калийных удобрений в дозах, превышающих потребность в этих питательных элементах в 1,5–2,0 раза, а также известкование по двойной гидролитической кислотности. Довольно эффективным приемом является подбор сочетаний органических, минеральных, известковых и микроудобрений. Этот комбинированный прием позволяет добиться увеличения общего урожая и разбавления вследствие этого количества радионуклидов, приходящихся на единицу массы растений.

Значительный процент от загрязненных территорий республики занимают торфяники. На них необходимо применять почвозащитные технологии, поскольку возможно поверхностное вторичное загрязнение растений радионуклидами, которое в послеаварийные годы составило 5–10 % от общего загрязнения.

На пахотных землях необходима специальная противоэрозионная обработка на основе сочетания глубокого и мелкого безопасного рыхления и запашки органических удобрений. Цель почвозащитной обработки – предотвратить вторичное загрязнение радиоактивными веществами, в результате водной и ветровой эрозии, и ускорить процесс миграции радиоизотопов вглубь почвенного профиля. Однако реализовать почвозащитную обработку возможно лишь при широком использовании малотоксичных средств защиты растений. Вторичное поступление радионуклидов в растения можно снизить путем уменьшения числа обработок, проведением уборки растений на повышенном срезе, доработкой их в специальных хранилищах, прямым комбайнированием без укладки в валки, преимущественной заготовкой сочных кормов.