В зависимости от степени загрязнения почвы и воды радионуклиды по-разному накапливаются в растениях. Научными учреждениями разработаны временные допустимые уровни (ВДУ) накопления радионуклидов в растениях и продуктах животноводства, при которых они не становятся патогенами для человека и животных.
При этом радионуклиды стронция-90 более опасны, чем цезия, и ВДУ стронция, как правило, на порядок ниже, чем цезия. Различия в допустимых уровнях радиозагрязнения разных продуктов объясняются суточным количеством потребления его человеком. Например, человек в сутки потребляет больше питьевой воды, чем сушеных грибов или чая. Поэтому ВДУ загрязнения воды должен быть в 1000 раз ниже, чем этих продуктов.
В продукции животноводства, используемой в качестве кормов для животных, ВДУ содержания радионуклидов повышается на 1-2 порядка по сравнению с продуктами питания.
Если животные (КРС), выращиваемые на мясо содержались на кормах с повышенной радиозагрязненностью (естественные луга и пастбища) и содержание радионуклидов в их мясе превышает допустимые нормы, то таким животным устанавливают период реабилитационного кормления. Используют два организационных метода освобождения животных от радионуклидов.
При первом методе животных перевозят в районы, незагрязненные радионуклидами, на чистые корма. В течение 2-3 месяцев кормления животные практически освобождаются от радионуклидов. Этот процесс можно ускорить, если при стронциевом загрязнении в рацион вводить корма с повышенным содержанием кальция (люцерна, кальциевые премиксы). В обменных процессах организма кальций заменяет стронций, который выводится из организма.
При цезиевом загрязнении в рационе животных должно быть повышенное содержание калия. Калий в процессе физиологического обмена защищает цезий, и радионуклид выводится из организма.
Содержание калия в растениях прямо коррелирует с количеством этого элемента в почве, причем в широком диапазоне. Высокое содержание калия и кальция характерно для почв с нейтральной или щелочной реакцией (южные регионы). В этих районах не требуется дополнительно строить животноводческие фермы на период реабилитации. Следовательно, южные районы наиболее благоприятны для периода реабилитационного кормления. Однако у этого метода есть существенный недостаток. Радионуклидами через навоз могут быть загрязнены новые районы. Избежать этого можно либо распределением навоза на большие территории малыми нормами (чтобы существенно не повысить радиационный фон), либо захоронением в специальных хранилищах, либо другими способами утилизации. Для всех этих мероприятий требуются существенные затраты.
Второй организационный метод – кормление животных привозными чистыми кормами. С навозом поступают так же, как и в первом случае. Недостаток метода – большие затраты на перевозку чистых кормов из других регионов.
В зоне кислых почв (рН=3,8-4,8) на сильнозагрязненных участках с содержанием радионуклидов – 15-40Ки/км² снизить поступление радионуклидов в растения, т. е сделать корма более чистыми, можно в первую очередь повышением в почве концентрации кальция, сдвигом рНсол до 6,5-6,8. Для этого почву следует известковать осенью после перепашки под глубокую культивацию с учетом того, что при внесении 1т СаСО3 рНсол=4 необходимо довести до 6,5, следует внести 25т СаСО3/га. Учитывая, что известковые материалы имеют примеси и определенную долю воды, необходимо вносить поправочные коэффициенты. Так, при внесении 1т СаСО3 в нижних границах рНсол сдвигается на 0,15-0,18 единицы, а в верхних – на 0,04-0,07 единицы.
Кальций считается антагонистом стронция, и повышенное его содержание в почве будет ограничивать поступление стронция в растения, обеспечивать получение более чистой продукции.
Антагонист цезия – катион калия. Все почвы Нечерноземной зоны, как правило, кислые и бедны калием. Снизить поступление цезия в растения можно, усилив антагонизм этих катионов. При повышении содержания К2О с 5-6 до 14-1+6мг/100г почвы снижается поступление цезия-137 в 8-10 раз.
Для повышения содержания обменного калия на 1мг/100г почвы на среднесуглинистых малогумусированных почвах Нечерноземья необходимо вносить – 60кгК2О/га. Для сдвига содержания калия на 8-10мг/100г почвы следует за два приема (2 года) внести 480-600кг К2О/га, или 0,8-1т 60%-го хлористого калия/га. Нежелательно использовать 40%-ю калийную соль, так как повышенное содержание хлор-иона уносит в подпахотный слой двухвалентный катион кальция, подкисляя почву. Лучше в этом случае использовать калийные удобрения, не содержащие хлор.
Таким образом, на загрязненных радионуклидами почвах можно получать продукцию растениеводства с содержанием радионуклидов ниже ВДУ, т. е практически чистую.
Внесение азотных удобрений в средних и повышенных нормах способствует усвоению катионов цезия и стронция. Без применения азотных удобрений высокий урожай корма можно получить за счет бобовых культур, если почва хорошо произвесткована и высоко обеспечена калием. Но в этом случае содержание фосфора в почве необходимо поднять до нижнего предела оптимальной обеспеченности растений конкретного вида. Для большинства бобовых культур нижним пределом оптимальной обеспеченности фосфором является содержание Р2О5 – 12-14мг/100г почв (по Кирсанову). Исключение представляют лядвенец рогатый (8-10мг) и люпин желтый и многолетний (5мг/100г почвы).
Для сдвига содержания подвижного фосфора на 1мг/100г почвы требуется в зависимости от гранулометрического состава и гумусированности почвы внести – 60-100кг Р2О5/га. Чем тяжелее почва и чем выше ее гумусированность, тем выше норма Р2О5 для сдвига содержания фосфора на 1мг/100г.
Пример: В среднесуглинистой дерново-подзолистой почве содержится 60мг Р2О5 на 1кг почвы. Для получения высокого урожая клевера лугового за счет биологического азота необходимо поднять уровень подвижного фосфора в почве до 120мг/кг, т. е необходимо внести – 480кг Р2О5 на 1га (из расчета, что 80кг Р2О5 на 1га повышают содержание этого элемента в почве на 10мг/кг почвы), или 1,2т/га двойного суперфосфата на 1га. Это нужно сделать не ранее чем через год после известкования почвы, иначе свободный кальций, не вошедший в ППК, свяжет фосфорную кислоту в недоступный для растений трикальцийфосфат и ожидаемый эффект не будет достигнут. Фосфор малоподвижен, его можно вносить под вспашку или глубокую культивацию за один прием. Известкование и повышение уровня содержания калия в почве совместимы и могут быть выполнены одновременно.
Для успешного возделывания бобовых и активной симбиотической азотфиксации при резком сдвиге рН почвы, содержания в ней фосфора и калия необходимо применять микроудобрения, в первую очередь бор, в некоторых случаях молибден. Борные удобрения вносят в почву в виде боринизированного суперфосфата или других форм из расчета – 2-3кг бора на 1га. Молибден применяют при необходимости во время предпосевной обработки семян. Повышенное содержание молибдена в почве или высокие нормы молибденовых удобрений угнетают не только размножение ризобий, но и развитие растений.
Обязательный прием при возделывании бобовых на таких почвах – предпосевная инокуляция семян специфичным активным штаммом ризобий. Спонтанные штаммы ризобий, сформировавшиеся на кислых почвах, не приспособлены к новым условиям среды и обладают пониженным симбиотическими свойствами.
Исследованиями научных учреждений в разных экологических зонах определены приемы снижения отрицательного воздействия радиационного загрязнения на биосферу экосистемы. С учетом физико-химических свойств почвы, особенностей биологии отдельных видов возделываемых растений следует для каждого хозяйства разработать комплекс мероприятий, снижающих поступление радионуклидов в продукцию растениеводства и содержание их в продуктах.
Модель технологии получения биологически чистой продукции на загрязненных радионуклидами почвах включает обследование территории и прогнозирование содержания радионуклидов в урожае; инвентаризацию угодий по плотности загрязнения и составление картограмм; сопоставление картограммы загрязнения с картограммами реакции почвенного раствора, содержания обменного калия и кальция.
Для снижения содержания радионуклидов в пахотном слое почвы проводят глубокую вспашку с оборотом пласта. На лугах и пастбищах практикуют коренное улучшение с оборотом пласта.
Прогнозируют возможную степень загрязнения урожая радионуклидами. В соответствии с картограммой загрязнения определяют место для культур различного использования, т. е выращиваемых на продовольственные цели, корм, семена, техническую переработку.
Для снижения поступления радионуклидов в продукцию растениеводства проводят известкование почвы до рНсол=6,8 (желательно доломитовой мукой, содержащий магний), вносят в повышенных нормах калийные, органические удобрения (15т/га в год) и природные минеральные сорбенты. Содержание подвижного фосфора и микроэлементов доводят до повышенного уровня.
При известковании кислых почв можно снизить накопление цезия-137 в зерне озимых в 3 раза. Калий является антагонистом цезия и снижает поступление последнего в растения. Навоз (40т/га) снижает накопление цезия-137 в зерне озимой ржи в 2-2,5 раза. Кислый торф (рНсол=4,5) увеличивает переход цезия-137 в растения из дерново-подзолистой почвы. Следовательно, перед внесением торф необходимо известковать. Азотные удобрения следует применять в умеренных нормах, так как повышенные нормы могут вызвать увеличение поступления цезия-137.
Если перепашка в предыдущие годы уже была проведена, то в последующие годы лучше проводить безотвальную или минимальную обработку, чтобы снова не переместить на поверхность радионуклиды из нижней части пахотного слоя. Необходимо применять комбинированные агрегаты при посадке и уборке.