Введение к работе
Актуальность проблемы. Чернобыльская авария на атомной электростанции нанесла невосполнимый урон нашей стране и, в первую очередь, населению, окружающей среде и аграрному сектору регионов, территории которых подверглись радиоактивному загрязнению. Её последствия дают о себе знать и сейчас в 14 субъектах Российской Федерации, спустя четверть века после этого трагического события в апреле 1986 года. В связи с этим антирадиационные мероприятия в сельскохозяйственной отрасли данных субъектов, особенно в наиболее загрязненных цезием-137 Брянской, Калужской, Орловской, Тульской областях, требуют своего продолжения и совершенствования. Их основная роль заключается в противодействии распространению и трансформации в агроэкосистеме наиболее опасного радионуклида цезия-137, обладающего жестким гамма-излучением и длительным периодом полураспада. В разное время вопросами антирадиационной безопасности в нашей стране занимались В.М. Клечковский, Б.Н. Анненков, Е.В. Юдинцева, Р.М. Алексахин, Н.И. Санжарова, С.В. Фесенко, Г.Т. Воробьев, З.Н. Маркина, А.А. Курганов, Н.М. Белоус, А.Н. Ратников и другие. Ими были исследованы разные пути, способы и материалы, позволяющие снизить вред от радиоактивного излучения. К числу эффективных мероприятий такого рода следует отнести использование агрохимических средств промышленного и местного производства. Последние включают в себя разработку и использование агрономических руд разного назначения – карбонатсодержащие породы, фосфориты, калийные соли, кремнийсодержащие трепелы, другие природные образования с макро- микроэлементами (Чумаченко, Сушеница, Капранов и др., 2003). Комплексное их применение обеспечивает растения элементами питания, повышает плодородие почв и снижает радиационную нагрузку на агроценозы до нормативных значений. Промышленные залежи агрономических руд и их малые месторождения встречаются во многих регионах нашей страны, в том числе и на радиоактивно загрязненных территориях. В настоящее время на базе таких природных агроруд созданы новые комплексные минеральные удобрения (разные формы борофосок), содержащие в своем составе, наряду с элементами питания, основные компоненты антирадиационного назначения. Они прошли успешные испытания на полях Брянского и других регионов РФ, Республиках Беларусь и Украина. В определенной мере использование этих удобрений позволяет исключить раздельное внесение соответствующих агрохимических средств для создания антирадиационных барьеров на пути поступления цезия-137 из почвенной среды в растительные организмы, а затем в пищу животных и продукты питания человека. Решению этих актуальных вопросов посвящена данная работа.
Цель и задачи исследований. Цель исследований – разработать научно обоснованные приемы применения агрономических руд и новых комплексных удобрений в качестве агрохимических средств для повышения продуктивности пашни и снижения радиационной нагрузки на возделываемые культуры в условиях загрязнения цезием-137.
Для ее реализации были решены следующие задачи:
изучено агрохимическое и радиационное состояние почв, подвергшихся радиоактивному загрязнению;
определен химический состав природных агрохимических средств и степень их пригодности для выполнения поставленной цели;
изучено их влияния на агрохимическое, физико-химическое и радиационное состояние почв;
определен уровень положительного действия агрохимических средств на урожайность полевых культур, продуктивность агроценозов и степень воздействия на радиационное состояние почв и растений;
дана оценка эффективности новых комплексных минеральных удобрений на основе фосфоритной муки, макро- и микроэлементов;
разработаны технологические регламенты производства и применения агрономических руд и новых удобрений, определена их экономическая эффективность в агроценозах.
Научная новизна. Обоснована целесообразность использования агрономических руд в качестве источников элементов питания и средств реабилитации радиоактивно загрязненных земель в агроценозах Центрального Нечерноземья. Установлена их эффективность на культурах в разных звеньях севооборота в прямом действии и последействии. Выявлены высокие мелиоративные свойства карбонатсодержащих пород разного вида – известняковой муки, мела, сапропеля (озерной извести), мергеля, торфотуфа и их роль в снижении кислотности почвенной среды, повышении урожайности и реабилитации почвы от негативного воздействия цезия-137.
Изучена эффективность кремнийсодержащих пород цеолитовой природы – трепелов на разных культурах зернотравянопропашного севооборота. Выявлена их высокая сорбционная способность по отношению к цезию-137, снижающая его накопление в растениеводческой продукции в несколько раз.
Установлен высокий агрохимический и радиологический эффект применения под различные сельскохозяйственные культуры новых комплексных минеральных удобрений борофоска и нитроборофоска на основе фосфоритной муки Полпинского месторождения с добавлением агроруд, содержащих макро-, микроэлементы. Их преимущество заключается в том, что в одной грануле удобрения сосредоточены необходимые компоненты для питания растений, снижения уровня радиоактивного загрязнения сельхозугодий и создания антирадиационных барьеров. Применение этих удобрений исключает раздельное внесение фосфоритной муки, калийных и борных солей, что подтверждено результатами их широкомасштабных производственных испытаний.
Положения, выносимые на защиту:
1. Агрохимическое и радиационное состояние почв региона исследований.
2. Влияние молотых фосфоритов, карбонатных и цеолитсодержащих пород на плодородие почв, урожайность полевых культур и реабилитацию радиоактивно загрязненных почв.
3. Эффективность новых комплексных минеральных удобрений на основе молотых фосфоритов, макро-и микроэлементов в агроценозах и их роль в реабилитации радиоактивно загрязненных почв.
4. Оптимизация агрохимических свойств почв и создание антирадиационных барьеров для получения запланированной урожайности и экологически безопасной продукции сельскохозяйственных культур в условиях радиоактивного загрязнения.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Разработан комплексный подход применения агрохимических средств различной природы для улучшения состояния плодородия почв, повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур, снижения уровня радиации в продукции растениеводства и животноводства. Разработана система защитных мероприятий по оздоровлению радиационной обстановки и эффективной реабилитации радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных угодий. Создана нормативная база по использованию природных кальций-, магний-, кремнийсодержащих веществ, фосфоритов и их комбинации с макро-, микроэлементами для возделывания полевых культур на землях, загрязненных радионуклидами. За предыдущий десятилетний период применение известковых материалов (известняковая мука, торфотуф, сапропель, мел рыхлый, мергель) позволило обеспечить проведение известкования кислых почв на площади 84 тыс. га, а объем применения известковых удобрений составил 527 тыс. тонн. В ЗАО Аграрно-индустриальном предприятии «Фосфаты» (г. Брянск) введено в эксплуатацию производство новых комплексных минеральных удобрений «Борофоска гранулированная» марки А и Б. На данный период произведено 43 тыс. тонн этого удобрения, которое прошло производственное испытание в сельхозпредприятиях Брянской, Орловской Тульской областей, в Республиках Беларусь и Украины на площади 86 тыс. га, обеспечив высокий экономический эффект и получение растениеводческой продукции, соответствующей нормам радиационной безопасности по СанПиН 2.23.2.1078 - 01.
Эти вопросы детально отражены в коллективных монографиях «Почвенное плодородие и радионуклиды» (М.: НИА ПИРОДА.-2002. - 356 с.) и «Агрохимическое и агроэкологическое состояние почв Брянской области» (Брянск: 2007. - 608 с.); регламентах «Применение природных кремнийсодержащих веществ на зерновых культурах (Немчиновка: Россельхозакадемия.-2010. - 18 с.). На комплексные минеральные удобрения – «Борофоска гранулированная» марки А и Б автору выдан Патент на изобретение № 2342350 «Способ получения гранулированных комплексных минеральных удобрений», зарегистрированный в Госреестре изобретений РФ 27 декабря 2008 г. Для их применения подготовлены «Рекомендации по использованию и реабилитации радиоактивно загрязненных почв с применением традиционных агрохимических средств и нового комплексного минерального удобрения «Борофоска гранулированная» (Брянск: 2011. - 32 с.).
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Международной научно-практической конференции «Разработка адаптивных технология применения удобрений и средств химизации на радиоактивно загрязненных почвах, обеспечивающих получение нормативно «чистой» растениеводческой продукции» (Брянск, БГСХА, 2004 г.); научно-практической конференции «Влияние комплексных удобрений на урожайность и качество зерновых культур на почвах подверженных радиоактивному загрязнению» (Брянск, 2004 г.); Международной научно-практической конференции «Общая характеристика радиационной обстановки территории Брянской области и проведение реабилитационных мероприятий, направленных на обеспечение производства нормативно-чистой продукции» (Брянск: РИОНОУ Брянский открытый институт управления и бизнеса, 2005 г.); Международной научно-технической конференции «Эффективность удобрений и минерального сырья при реабилитации радиоактивно загрязненных территорий» (Брянск: БГИТА, 2006 г.); Всероссийской конференции молодых ученых «Оценка уровней загрязнения 137Cs кормовых угодий, на которых возможно получение продукции животноводства, удовлетворяющей нормативам, в отдаленный период после аварии на Чернобыльской АЭС» (Улан-Удэ, 2007 г.); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Оценка влияния защитных мероприятий на динамику поступления 137Cs в продукцию кормопроизводства после аварии на ЧАЭС» (Москва, 2008 г.); Всероссийской научной конференции «Радиологическая оценка земель, временно выведенных из оборота в результате аварии на Чернобыльской АЭС, и научное обеспечение их возвращения в хозяйственное использование» (Москва, ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаев Россельхозакадемии, 2008 г.); V съезде Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева «Стратегия применения защитных мероприятий в условиях радиоактивного загрязнения территорий Брянской области» (Ростов-на-Дону, 2008 г.); научно-практической конференции Союзного государства О результатах разработки и реализации сельскохозяйственных территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению» (Брянск, 2009 г.); Международной научно-практической конференции «25 лет после Чернобыльской катастрофы. Преодоление ее последствий в рамках Союзного государства» (г. Гомель, Республика Беларусь, 12-13 апреля 2011 г.); Международной научно-практической конференции «Использование агрономических руд для питания растений и реабилитации радиоактивного загрязнения в условиях юго-запада Центрального Нечерноземья» (Брянск, 14-15 апреля 2011 г.), отчетных сессиях Министерства сельского хозяйства РФ.
Публикации. По результатам диссертации опубликованы 54 печатные работы, в том числе 6 монографий, 3 методических руководства, 2 рекомендации, 1 патент на изобретение. В изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ для публикации основных результатов исследований диссертационной работы напечатано 16 статей.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 414 страницах машинописного текста, содержит 94 таблицы, 36 рисунков, 14 приложений. Работа состоит из введения, обзора литературы, 6 глав экспериментальной части, выводов и предложений производству, списка использованной литературы, включающего 488 источников, в т.ч. 25 на иностранных языках,
