Агроэкологические особенности применения биологически активных препаратов в условиях радиоактивно загрязненных территорий республики Беларусь

Изучено  влияние  биологически  активных  препаратов  «Байкал  ЭМ-1» и «Феномелан» на урожайность и накопление 137Cs и 90Sr зеленой массой горохо-овсяной смеси, соломой и зерном овса в условиях радиоактивного загрязнения почв чернобыльского происхождения.

Максимальную урожайность и достоверную прибавку урожая зеленой массы горохо- овсяной смеси как относительно контроля, так и варианта с предпосевной обработкой семян препаратом «Байкал ЭМ-1» обеспечил вариант опыта с предпосевной обработкой семян смесью «Байкал ЭМ-1» с «Феномелан» и последующей двукратной обработкой вегетирующих растений «Байкал ЭМ-1».

Однократная обработка вегетирующих растений препаратом «Байкал ЭМ-1») обеспечила достоверное снижение значений коэффициентов накопления 137Cs в зерне и соломе. Предпосевная обработка семян совмещенная с однократной обработкой вегетирующих растений препаратом «Байкал ЭМ-1» привела к значительному снижению коэффициента накопления 137Cs в соломе.

По литературным данным, около 70% коллективной дозы облучения населения Беларуси обусловлено радионуклидами, содержащимися в продуктах питания [1]. Поэтому главной задачей сельскохозяйственного производства на загрязненной территории является получение продукции с содержанием радионуклидов в пределах республиканских допустимых уровней и дальнейшее снижение радиоактивной нагрузки.

В условиях дефицита кормов и высоких цен на азотные удобрения стратегическим направлением на пахотных землях должно быть увеличение доли зернобобовых культур в структуре посевных площадей. Главным препятствием на пути увеличения их доли в структуре посевных площадей на загрязненных радионуклидами землях является способность зернобобовых накапливать радионуклиды в больших, по сравнению с другими культурами, количествах.

В последние годы для повышения урожайности сельскохозяйственных культур все более широкое применение находят регуляторы роста растений и биопрепараты.  В частности, появились публикации о производственных испытаниях в России нового биопрепарата «Байкал ЭМ-1», применение которого обеспечивает повышение урожайности сельскохозяйственных культуры, соответственно за счет эффекта «биоразбавления» может оказывать влияние на аккумуляцию радионуклидов сельскохозяйственными культурами [3, 4, 5, 6, 8, 9]. Начато производство указанного препарата и в Беларуси.

«Байкал ЭМ-1» – микробиологический препарат нового поколения, сочетающий в себе симбиотические, анабиотические микроорганизмы, продукты их жизнедеятельности и комплекс биологически активных веществ, стимулирующих рост и развитие растений. В то же время на настоящий момент не разработаны регламенты его применения в условиях Республики Беларусь для полевых и ряда овощных и плодовых культур.

Регулятор роста растений «Феномелан», содержит биологически активные природные меланины, аминокислоты, карбоновые и фенолкарбоновые кислоты и меланоидины. Препарат оказывает высокую ростоактивную способность. Эти препараты безвредны для человека, животных, водной фауны, полезных насекомых и почвенной микрофлоры.

Целью исследований являлось изучение влияние биологически активных препаратов на урожайность и накопление 137Cs и 90Sr зеленой массой горохово-овсяной смеси, а так же зерном и соломой овса посевного.

Материалы и методика

Исследования проводились в СПК «17 партсъезд» Славгородского района Могилевской области Республики Беларусь в производственных посевах. Почва опытного участка дерново-подзолистая супесчаная, агрохимическая характеристика почвы: рН – 5,75; гумус – 1,57%; содержание Р2О5 – 186 и К2О – 120 мг/кг почвы. Опыты велись в 4-х кратном повторении. Общая площадь экспериментальной делянки составляла 20 м2, учетная–12 м2.

Схема полевого опыта на зеленой массе горохо-овсяной смеси включала 7 вариантов (табл. 1). 

Таблица 1 – Варианты опыта с горохо-овсяной смесью

Варианты опыта с горохо-овсяной смесью 

Схема опыта с овсом посевным (сорт Полонез) включала 13 вариантов и приведена в таблице 2.

Температурный режим в вегетационный период был достаточно благоприятным для возделывания полевых культур.

Обработка семян, почвы и растений препаратами производилось с помощью ранцевого опрыскивателя «Neptun – 3». Доза внесения препарата составляла 2 л/га [3-8]. Первая обработка растений производилась в фазе кущения овса, вторая - в фазе трубкования,  третья - в фазе выброса метелки овса. Учет урожайности проводился поделяночно в фазе хозяйственной спелости культур. С учетных делянок отбирались растительные пробы и почва, в которых определялось содержание 137Cs и 90Sr.

Определение содержания радионуклидов в пробах проводилось на гамма-бета- спектрометре МКС-АТ1315 (Беларусь) по соответствующей методике.

Для установления размеров перехода 137Cs и 90Sr в сельскохозяйственную продукцию использовались коэффициенты накопления (Кн). Расчет коэффициентов производился по формуле:

Кн = удельная активность растительного образца (Бк/кг) / удельная активность почвы (Бк/кг). 

Таблица 2 – Варианты опыта с овсом посевным

 Варианты опыта с овсом посевным

Статистическую      обработку       полученных      результатов      проводили      методом дисперсионного анализа [2] с использованием стандартного программного обеспечения.

Результаты и обсуждение

  1. Урожайность горохо-овсяной смеси.

На рисунке 1 приведена урожайность зеленой массы горохово-овсяной смеси в зависимости от вариантов применения биологически активных препаратов.

Сочетание  предпосевных  обработок  семян  с  обработками  вегетирующих растений

«Байкал ЭМ-1» обеспечило достоверное увеличение урожайности горохо-овсяной смеси по сравнению с контролем во всех вариантах (№4-№7). В вариантах, где производилась предпосевная обработка семян «Байкал ЭМ-1» с последующей двух- и трехкратной обработкой им вегетирующих растений, получена урожайность 123,1 и 131,4 ц/га, прибавка к контролю при этом составила 15,0 и 23,3 ц/га соответственно.

Урожайность зеленой массы горохо-овсяной смеси

Рисунок 1 – Урожайность зеленой массы горохо-овсяной смеси 

Максимальная урожайность получена при сочетании предпосевной обработки семян смесью «Байкал ЭМ-1» с «Феномелан» и последующей двукратной обработкой вегетирующих растений «Байкал ЭМ-1» (136,2 ц/га). Прибавка к контролю при этом равна 28,1 ц/га. 

  1. Содержание 137Cs и 90Sr в сопряженных пробах горохо-овсяной смеси и почвы. 

Результаты спектрометрического определения содержания 137Cs и 90Sr в сопряженных пробах горохо-овсяной смеси и почвы по вариантам опыта приведены в таблице 3.

Активность 137Cs в горохо-овсяной смеси была в пределах от 20,2 до 28,8 Бк/кг, что не превышает действующий в Республике Беларусь норматив для зеленой массы (согласно Республиканских допустимых уровней (РДУ), накопление 137Cs в зеленой массе не должно превышать 165 Бк/кг). Содержание 137Cs в почве по вариантам опыта изменялось от 1040,0 до 1207,4 Бк/кг.

Значения рассчитанных коэффициентов накопления 137Cs зеленой массой колебались от 0,017 до 0,025. Из вариантов, где производилась только предпосевная обработка семян, достоверное снижение коэффициента накопления 137Cs с 0,025 до 0,018 обеспечил вариант №3  (предпосевная обработка семян препаратами «Байкал ЭМ-1» и «Феномелан»). В вариантах, где предпосевная обработка семян «Байкал ЭМ-1» сочеталась с обработками вегетирующих  растений, наблюдалось снижение коэффициента накопления относительно контроля в варианте №5 (предпосевная обработка семян «Байкал ЭМ-1» с трехкратной обработкой вегетирующих растений «Байкал ЭМ-1»). В вариантах с предпосевной обработкой семян смесью препаратов

«Байкал ЭМ-1» и «Феномелан» и последующими обработками вегетирующих растений раствором «Байкал ЭМ-1» также установлено снижение коэффициентов накопления относительно контроля. Это позволяет сделать вывод, что в снижение коэффициентов накопления 137Cs зеленой массой горохо-овсяной смеси в основном обусловлено предпосевной обработкой семян смесью препаратов «Байкал ЭМ-1» и «Феномелан». 

Таблица 3. – Содержание 137Cs и 90Sr в сопряженных пробах зеленой массы горохо-овсяной смеси и почвы

Содержание 137Cs и 90Sr в сопряженных пробах зеленой массы горохо-овсяной смеси и почвы

Примечание:  Варианты обработки см. таблицу 1

Содержание 90Sr в зеленой массе колебалось в пределах 13,3 – 20,1 Бк/кг, что не превышает установленной нормы (37 Бк/кг). Существенное снижение коэффициентов накопления 90Sr относительно контроля обеспечили лишь варианты №5 (предпосевная обработка семян «Байкал ЭМ-1» + трехкратная обработка вегетирующих растений «Байкал ЭМ-1») и №6 (предпосевная обработка семян смесью «Байкал ЭМ-1» с «Феномелан» в сочетании с двукратной обработкой вегетирующих растений «Байкал ЭМ-1»), где они составили 0,68 и 0,70 соответственно.

Представленные на рисунке 2 урожайность зеленой массы горохо-овсяной смеси и коэффициенты накопления 137Cs и 90Sr зеленой массой по вариантам опыта демонстрируют, что главная причина снижения коэффициентов накопления – это повышение урожайности, что в литературных источниках именуется как эффект "биологического разбавления" [1]. При этом коэффициенты корреляции между изучаемыми показателями составили от -0,78 до -0,81.

Урожайность и коэффициенты накопления 137Cs и 90Sr зеленой массой горохо-овсяной смеси

Рисунок 2 – Урожайность и коэффициенты накопления 137Cs и 90Sr зеленой массой горохо-овсяной смеси

  1. Урожайность зерна и соломы овса посевного.

Анализ урожайности зерна и соломы овса по вариантам опыта показал, что микробиологический препарат «Байкал ЭМ-1» не оказал существенного влияния на урожайность овса (рисунок 3).                                                      

Урожайность зерна и соломы овса посевного

Рисунок 3 – Урожайность зерна и соломы овса посевного

Урожайность зерна овса колебалась по вариантам эксперимента в пределах от 37,9 до 44,0 ц/га, при этом НСР05 составил 13,9 ц/га, что обусловлено достаточно высокой окультуренностью почвы и благоприятными погодными условиями. Биопрепарат оказал некоторое неоднозначное влияние на урожайность соломы.. 

  1. Содержание 137Cs и 90Sr в пробах продукции овса посевного и почвы.

Результаты спектрометрического определения содержания 137Cs в сопряженных пробах зерна, соломы овса и почвы, а также расчетные значения коэффициентов накопления по вариантам опыта приведены в таблице 4. 

Таблица 4 – Содержания 137Cs в сопряженных пробах зерна, соломы овса посевного и почвы

 Содержания 137Cs в сопряженных пробах зерна, соломы овса посевного и почвы

Анализ полученных результатов показал, что содержание 137Cs в зерне находилось в пределах от 14,9 до 19,5 Бк/кг, в соломе от 35,79 до 51,23 Бк/кг и во всех вариантах опыта было ниже предельно допустимых значений (90 Бк/кг – для зерна, 330 Бк/кг – для соломы).

Содержание 137Cs в почве опытных делянок колебалось от 1196 до 1360 Бк/кг (что соответствует поверхностной активности почвы 334,8-380,8 кБк/м2 или 9,12-10,3 Ки/км2), нами были рассчитаны коэффициенты накопления 137Cs из почвы в зерно и солому овса. Значения коэффициентов накопления 137Cs в солому в 2-3 раз выше, чем в  зерно. Полученные значения коэффициентов накопления показали, что вариант опыта №2 (однократная обработка вегетирующих растений препаратом «Байкал ЭМ-1») обеспечил их достоверное снижение в зерне и соломе. Предпосевная обработка семян совмещенная с однократной обработкой вегетирующих растений препаратом «Байкал ЭМ-1» привела к значительному снижению коэффициента накопления в соломе.

В таблице 5 приведены результаты определения содержания 90Sr в зерне и соломе овса, почве, а также рассчитанные соответствующие значения коэффициентов накопления. 

Таблица 5 – Содержания 90Sr в сопряженных пробах зерна, соломы овса посевного и почвы

 Содержания 90Sr в сопряженных пробах зерна, соломы овса посевного и почвы

Полученные результаты показали, что как на контроле, так и во всех вариантах опыта накопление 90Sr в зерне и соломе овса ниже предельно допустимого значения (11 Бк/кг и 185 Бк/кг соответственно). Содержание 90Sr в почве опытных делянок колебалось от 23,4 до 35,4 Бк/кг. Несмотря на варьирование как содержания 90Sr в зерне овса, так и соответствующих значений коэффициентов накопления, существенных различий этих показателей по вариантам опыта не установлено.

Таким  образом,  следует  отметить,  что  применение  микробиологического  препарата

«Байкал ЭМ-1» не оказало существенного влияния на урожайность овса. Кроме того, только вариант опыта №2 (однократная обработка вегетирующих растений препаратом «Байкал ЭМ-1») обеспечил достоверное снижение в зерне и соломе значений коэффициентов перехода 137Cs в зерно и солому. Предпосевная обработка семян совмещенная с однократной обработкой вегетирующих растений препаратом «Байкал ЭМ-1» привела к значительному снижению коэффициента накопления 137Cs в соломе. 

Заключение

Наиболее эффективным способом применения биологически активных препаратов на горохово-овсяной смеси (по урожайности, значениям коэффициентов накопления  137Cs и 90Sr)   является   пре   дпосевная   обработка   семян   смесью   препаратов   «Байкал   ЭМ-1» с «Феномелан» в сочетании с двукратной обработкой вегетирующих растений «Байкал  ЭМ- 1».

Вариант   опыта   №2   (однократная   обработка   вегетирующих   растений  препаратом «Байкал ЭМ-1») обеспечила достоверное снижение в зерно и солому значений коэффициентов перехода 137Cs. Предпосевная обработка семян совмещенная с однократной обработкой вегетирующих растений препаратом «Байкал ЭМ-1» привела к значительному снижению коэффициента накопления 137Cs в соломе.

Резюмируя изложенное необходимо отметить, что следует продолжить изучение влияние различных микробиологических и биологически активных препаратов на инкорпорирование радионуклидов различными видами сельскохозяйственных культур.

 

Литература 

  1. Агеец, В.Ю. Система радиоэкологических контрмер в агросфере Беларуси / В.Ю. Агеец. – Минск: РНИУП «Институт радиологии», 2001. – 250 с.
  2. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (c основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. – 5-е изд., доп. и перераб. – М.: Агропромиздат, 1985, 351 с.
  3. Ивьев, Н.М. ЭМ – технологии: проблемы и решения / Н.М. Ивьев, Т.П. Скуро, Ж.К. Любян. – Улан-Уде: Издательство Бурятского Университета. – 2003, 172 с.
  4. Чернуха, Г.А. О целесообразности применения микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» для снижения накопления радионуклидов зерновыми культурами. / Г.А. Чернуха, А.В. Щур, В.В. Линьков, Н.С. Чернуха // Проблемы сельскохозяйственной радиологии и пути их решения: Сб. науч. тр. «Агроэкология»/ УО «Белорусская сельскохозяйственная академия». – Горки, 2004. – Вып. 1.- С.204-207.
  5. Щур, А.В. Влияние микробиологического препарата «Байкал ЭМ 1» на содержание радионуклидов в зерне овса. / А.В. Щур, Г.А. Чернуха // Экологические проблемы полесья и сопредельных территорий: Материалы VI Межд. Науч.-практич. конф., Гомель, октябрь 2004 г. – Гомель, 2004. – С.273-274
  6. Щур, А.В. Использование биологического препарата «Байкал ЭМ -1» для снижения содержания радионуклидов в продукции растениеводства / А.В. Щур, Г.А. Чернуха, О.В. Валько // Региональные проблемы природопользования и охраны природных ресурсов Верхнего Поднепровья и сопредельных территорий. Межд. науч.- практ. конф. (27-28 октября 2005 г.): тезисы докладов. – Могилев: МГУ им. А.А. Кулешова, 2005. – С. 192-194.
  7. May, F.- P. E M. / F.- P. May. – Ganzheitlich Heilen Goldmann, 2002. – 280
  8. Tanaka, E M – X. / S. Tanaka. – Orgnisher Landbau Kurt Welter Lau OLV, 2003. –196 p.
Фамилия автора: А.В. Щур, В.П. Валько, О.В. Валько
Год: 2014
Город: Алматы