Введение к работе
Актуальность проблемы. Авария на Чернобыльской АЭС привела к масштабному загрязнению Территорий России, Беларуси, Украины и ряда европейских стран. Одним из наиболее тяжелых последствий аварии явилось радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий, а также природных экосистем (Пристер и др., 1996; Маркина, 2006). Загрязнение сельскохозяйственных угодий и вызванное этим производство и потребление продукции с повышенным содержанием радионуклидов является одним из основных источников внутреннего облучения населения (Санжарова, 1997). В отдаленный период после аварии сохраняется вероятность производства сельскохозяйственной продукции с высоким уровнем загрязнения. Это обусловлено в значительной степени почвенно-геохимическими особенностями загрязненных территорий, в первую очередь, наличием в почвенном покрове дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава, для которых характерны высокие темпы миграции радионуклидов. Использование для производства кормов пашни, пастбищ и сенокосов на этих почвах является одним из критических путей с точки зрения производства продукции животноводства, не соответствующей санитарно-гигиеническим нормам (Алексахин, 1996; Белоус, 2006).
Кроме того, недостаточно изучено влияние агротехнических приемов на перераспределение радионуклидов и их миграцию по почвенному профилю и, как следствие, переход их в растения.
Мало изучены вопросы влияния различных видов минеральных удобрений и их доз и сочетаний на урожайность, качество получаемой продукции и степень перехода радионуклидов в кормовые многолетние травы.
В современной литературе практически не освещены вопросы влияния длительного применения минеральных удобрений на агрохимические свойства почвы и характер распределения радионуклидов в почвенном профиле лугов и пастбищ. Проблема состоит также в том, что необходимо изучить и разработать комплекс агрохимических и агротехнических мероприятий для конкретных почвенно-климатических условий зоны радиоактивного загрязнения, обеспечивающих получение с естественных и сеяных кормовых угодий кормов максимально высокой урожайности, хорошего качества и соответствующих нормативу по содержанию цезию-137.
Развитие животноводческой отрасли в стране существенно сдерживается недостатком белка в рационах сельскохозяйственных животных. В решении проблемы растительного белка важная роль принадлежит бобовым культурам, так как они являются источником и резервом самого дешевого растительного белка (Такунов, Кононов, 1996; Такунов, Слесарева, 2007). На дерново-подзолистых песчаных почвах такой культурой является однолетний кормовой люпин (Саввичева, 1997). Кроме того, севообороты, включающие в себя культуру люпина, являются основой создания систем по биологизации земледелия (Емельянов, 2004).
Высокое содержание переваримого протеина, в аминокислотном составе которого большую половину составляют незаменимые аминокислоты, а также большое содержание в зерне и зеленой массе макро- и микроэлементов, обеспечивает ему высокие кормовые достоинства. По этим показателям он в несколько раз превосходит не только зерновые культуры, но и такие зернобобовые, как горох, вика, кормовые бобы (Кононов, 2003).
В условиях радиоактивного загрязнения обширных территорий после аварии на ЧАЭС, помимо повышения урожайности за счет рационального применения удобрений и пестицидов, актуальным является получение нормативно чистой продукции по содержанию в ней радионуклидов и тяжелых металлов.
Сельскохозяйственное использование осадка сточных вод – одно из важнейших направлений их утилизации. Осадки сточных вод могут рассматриваться как органическое удобрение, содержащее большое количество основных элементов питания растений (Мерзлая, 2009). Но наличие в осадках значительных количеств тяжелых металлов и других токсикантов служит ограничивающим фактором повсеместного их использования в качестве удобрения.
Из-за опасения загрязнения почв тяжелыми металлами осадки сточных вод до настоящего времени применяются в сельском хозяйстве в крайне ограниченном количестве. Между тем, кроме осадков промышленно-бытовых сточных вод, содержание тяжелых металлов в которых обусловлено сбросами промышленных предприятий, имеются значительные объемы осадков незагрязненных или мало загрязненных тяжелыми металлами – предприятий пищевой промышленности, малых городов и поселков городского типа.
Использование незагрязненных осадков является одним из путей улучшения баланса органических веществ в земледелии (Афанасьев, Мерзлая, 2000).
В целях научного и практического решения вышеобозначенных проблем нами выполнена настоящая работа, которая посвящена изучению вопросов, связанных с научно обоснованным подходом к решению проблемы реабилитации естественных кормовых угодий, позволяющих получать экологически безопасные корма, и. следовательно, нормативно чистую продукцию животноводства, а также проблемы получения чистых зеленых кормов на пашне.
Цель и задачи исследований. Целью многолетних исследований явилась разработка технологических приемов реабилитации радиоактивно загрязненных естественных кормовых угодий и научное обоснование применения систем удобрения кормового люпина в комплексе с химическими средствами защиты растений в плодосменном севообороте, а также оценка возможности применения осадка сточных вод на дерново-подзолистых песчаных почвах в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды.
В задачи исследований входило:
- определить комплекс наиболее эффективных агротехнических приемов улучшения естественных кормовых угодий, способствующих максимальному снижению содержания радионуклидов в пахотном слое почвы и в получаемой продукции.
- определить оптимальные способы обработки почвы, дозы, сочетания и соотношения минеральных удобрений на пойменной дерново-оглеенной почве и их влияние на урожайность сеяной злаковой травосмеси.
- выявить влияние минеральных удобрений и способов обработки почвы на кормовую ценность трав и на размеры перехода радионуклидов в растения.
- выяснить действие различных систем удобрения на снижение поступления 137Cs в растениеводческую продукцию.
- изучить влияние обработок почвы и минеральных удобрений на характер и размеры внутрипочвенной миграции 137Cs в луговом агрофитоценозе.
- установить размеры выноса и баланс питательных веществ в луговом агрофитоценозе.
- разработать комплекс эффективных мероприятий, обеспечивающих получение высоких урожаев зеленой массы и сена луговых трав с хорошим качеством в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды.
- изучить влияние осадка сточных вод на продуктивность и качественные показатели сена многолетних трав.
- установить изменение урожайности кормового люпина под влиянием действия различных систем удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений.
- дать агроэкологическую оценку действия средств химизации на показатели качества получаемого корма в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды.
- изучить действие различных систем удобрения кормового люпина в комплексе с химическими средствами защиты растений на снижение 137Cs в урожае зеленой массы кормового люпина.
Научная новизна. Разработаны и апробированы комплексные приемы (агротехнические и агрохимические) по реабилитации естественных кормовых угодий, обеспечивающие получение кормов, соответствующих санитарно-гигиеническим нормативам.
Дана оценка эффективности проводимых мероприятий по снижению накопления 137Cs в естественном и сеяном травостое заливного луга.
Проведена сравнительная оценка параметров вертикальной миграции под влиянием обработок почвы и минеральных удобрений в луговом и полевом ценозе в отдаленный период после аварии на ЧАЭС.
Впервые в условиях дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава, загрязненных радионуклидами, изучено влияние осадка сточных вод на урожай и качество и дана агроэкологическая оценка его применения на многолетних злаковых травах.
В условиях радиоактивного загрязнения на дерново-подзолистой песчаной почве юго-запада Нечерноземной зоны России (Брянская область), впервые установлена возможность применения экологически обоснованных доз и сочетаний минеральных удобрений и химических средств защиты растений, позволяющих в значительной мере повысить продуктивность кормового люпина, качество получаемой продукции и снизить накопление в ней радионуклидов. Проведен полный зоотехнический анализ корма.
Практическая ценность работы. Разработанные на основе экспериментальных исследований технологии реабилитации радиоактивно загрязненных естественных кормовых угодий являются основой использования на практике конкретных мероприятий по увеличению производства кормов в условиях радиоактивного загрязнения естественных кормовых угодий и прогнозирования уровней загрязнения продукции животноводства.
Практическую ценность имеют полученные количественные параметры миграции 137Cs в почве заливного луга, которые могут быть использованы при прогнозировании радиологической обстановки на кормовых угодьях.
Полученные в опыте результаты по изучению видов и доз ОСВ могут быть использованы в сельскохозяйственном производстве в качестве рекомендаций.
Экспериментальными исследованиями в полевых опытах на дерново-подзолистых песчаных почвах юго-запада Нечерноземной зоны установлены оптимальные дозы удобрений в комплексе с химическим средствами защиты растений под люпин, возделываемый на зеленый корм, позволяющие в значительной степени увеличить производство кормов, повысить их белковость и снизить содержание радиоцезия. В работе определена экономическая эффективность возделывания кормового люпина, на зеленую массу.
Апробация работы. Результаты исследований вошли в рекомендации по технологиям реабилитации радиоактивно загрязненных кормовых угодий (2002), докладывались на международных конференциях «Проблемы и перспективы развития аграрного производства» (Смоленск, 2007), «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2010).. По материалам диссертации опубликовано 36 работ, в том числе монография и 13 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Личный вклад автора Диссертация является результатом многолетних исследований. Личное участие автора заключается в теоретическом и практическом обосновании производства кормов на радиоактивно загрязненных территориях, непосредственном участии в работе полевых и лабораторных исследований за период 1994 - 2011 гг., в сборе и обработке экспериментальных данных, разработке рекомендаций производству, подготовке монографии и научных статей.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 9 глав, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений.
