Клименко О.М. Розробка технології меліорації забруднених радіонуклідами грунтів внесенням меліорантів у суспензійному стані

Короткий зміст

У вступі обгрунтована актуальність теми дисертаційної роботи. Сформульована мета і завдання досліджень, наукова новизна і практичне значення одержаних результатів. Приводяться дані про публікації, апробацію і впровадження розробок і результатів дослідження.

У першому розділі здійснено аналіз і висвітлено стан проблем агроекологічного стану осушених дерново-підзолистих грунтів Полісся. Встановлено, що ці грунти характеризуються рядом несприятливих для ведення сільського господарства властивостей: строкатістю за складом, низьким вмістом гумусу (0,4...2,2%), високою кислотністю, ненасиченістю основами, низьким вмістом загальних та рухомих форм азоту, фосфору, калію, низькою біологічною, ферментативною активністю, несприятливими  водно-фізичними,  фізичними  властивостями ( Т.Н. Кулаковська,  А.М. Грінченко, А.А.Коротков, Б.А.Нікітін, М.О.Клименко, А.І.Скрипник, М.О. Лазарчук, Т.А. Грінченко, Г.А.Мазур, Д.В.Лико, Л.Ф.Кожушко, С.І.Веремеєнко, А.С. Меєровський, А.М. Ликов, І.С. Кауричев, О.І. Тишенко, Б.С. Пристер).

Після катастрофи на ЧАЕС  внаслідок забруднення грунтів радіонуклідами, агроекологічний стан грунтового покриву став нерідко катастрофічним. На значних площах сільськогосподарських угідь стало неможливим отримання чистої від радіонуклідів продукції та значно зріс ризик внутрішнього опромінення населення.

У відповідності з цим, виникає потреба в розробці нової технології меліорації деградованих дерново-підзолистих грунтів Полісся, яка передбачала б одночасне підвищення родючості цих грунтів, поліпшення їх агроекологічного стану та отримання екологічно чистої продукції.

Показано, що поліпшення агроекологічного стану деградованих грунтів в короткі проміжки часу можливо досягти за рахунок внесення в ці грунти багатокомпонентних меліорантів в суспензійному стані. При цьому склад багатокомпонентних меліорантів повинен повною мірою  враховувати і підбиратись у відповідності до показників родючості грунтів та рівнів їх забруднення радіонуклідами. Підготовку та внесення сумішей меліорантів доцільно здійснювати машинами, які мають досконалі системи розмиву та приготування суспензій.

В другому розділі приводяться методики проведення польових та модельних дослідів. Польовий дослід закладений на землях КСП “Україна” Лугінського району Житомирської області по схемі:1.Без добрив (контроль);2.N₉₀ P₉₀ K₉₀; 3.N₉₀ P₁₈₀ K₁₈₀ (фон); 4.Фон + 100 т/га суглинку; 5.Фон + 100 т/га суглинку +30 т/га торфу; 6.Фон + 100 т/га суглинку + 60 т/га гною; 7.Фон + 100 т/га суглинку + 60 т/га гною + 3 т/га вапна. Посівна площа складала 60 м², облікова - 42 м², повторність трикратна.

Виробничий польовий дослід закладено в 1997 році за схемою: 1.Без добрив (контроль); 2. N₉₀ P₉₀ K₉₀  (норма, яка вноситься у виробництві); 3. N₉₀ P₁₈₀ K₁₈₀ (фон); 4. Фон + 100 т/га суглинку; 5. Фон + 100 т/га 30% суспензії суглинку; 6. Фон + 100 т/га 30% суспензії суглинку та 10 % суспензії торфу. Посівна площа складала 100 м², облікова - 80 м², повторність трикратна.

На варіантах 1...4 мінеральні добрива та меліоранти вносилися на поверхню грунту машиною РУМ-5. На 5…6 варіанті досліду меліоранти та мінеральні добрива вносились у стані  суспензії підгрунтово на глибину 15 см машиною для внесення меліорантів МВМ-10. Після внесення меліорантів і мінеральних добрив проводили оранку грунту на глибину 22см та висівали сільськогосподарські культури.  В дослідах вирощувались: озима пшениця  сорту "Миронівська - 808", кукурудза сорту "Дніпропетровська", картопля сорту "Луговська", віко-вівсяна суміш сортів "Білоцерківська" та  "Чернігівська - 83".

В польовому досліді проводились комплексні спостереження та вивчення складу і властивостей грунтів, велись агрохімічні, радіоекологічні дослідження з використанням типових методик (Є.В.Аринушкін, А.Ф.Вадюнін, З.А.Корчагін). Облік врожаю проводили методом суцільного обрахування, математичний обробіток результатів дослідів виконувався методом дисперсійного та кореляційного аналізу по Б.А. Доспехову, розрахунки залежностей проводились з використанням ПЕОМ.

Поряд з цим, нами проводилось узагальнення численних фондових матеріалів радіологічних лабораторій зональних станцій агрохімічних досліджень Рівненської, Житомирської та Волинської областей.

Визначення цезію-137 у грунтових і рослинних зразках проводилось згідно з методикою Укргідромету на стинциляційному  гамаелектроаналізаторі та багато- канальному аналізаторі імпульсів Аі-1024-95. Для дослідження та моделювання про- цесів розмиву меліорантів була запроектована і виготовлена установка в масштабі 1:10 по відношенню до модернізованої машини МВМ-10М.

В третьому  розділі   приводяться  дані   встановлених   моделей   надходження радіонуклідів до сільськогосподарських культур, прогнозування заходів по зниженню їх міграційної здатності, наводяться характеристики меліорантів та встановлюється комплексний показник цінності місцевих меліорантів.

Дослідження надходження цезію-137 до сільськогосподарської продукції, проведені нами в Житомирській області, показали високу ефективність внесення мінеральних добрив та меліорантів. Так, при щільності забруднення дерново - підзолистого  грунту до 4,7 Кі/км² вміст цезію-137 складав:  для віко -вівсяної суміші - 191,4 Бк/кг, кукурудзи на силос - 78,3 Бк/кг, картоплі - 34,8 Бк/кг. Внесення норми мінеральних добрив  ( N₉₀ Р₉₀ К₉₀ ) в цьому досліді  забезпечувало  істотне зниження   вмісту цезію-137 у вико - вівсяній  суміші і дещо понизило його вміст при вирощуванні кукурудзи на силос та картоплі. Розширення співвідношення між азотом  N₉₀ за рахунок внесення  Р₁₈₀ К₁₈₀ також забезпечувало зниження  вмісту цезію-137 у вико - вівсяній суміші до 82,4Бк/кг, кукурудзі  - 48,3 Бк/кг та картоплі - 14,3 Бк/кг.

В дослідах найбільш ефективним було застосування  багатокомпонентної суміші (суглинку, гною та вапнякових матеріалів) на фоні мінеральних добрив. На  даному варіанті отримано  найнижчий вміст  цезію-137 в сільськогосподарських культурах.  Так, вміст цезію-137 в порівнянні з контролем на цьому варіанті по вико - вівсяній суміші складав 19,5 Бк/кг, або знижувався в 9,8 рази, кукурудзі 14,2 Бк/кг, або зменшувався в 5,6 рази, картоплі - 4,2 Бк/кг, або знижувався в 8,2 рази.

На зниження вмісту цезію -137 в сільськогосподарських культурах позитивно  впливало внесення меліорантів в суспензійному стані. Так, якщо в польовому досліді, при вирощуванні озимої пшениці на контролі вміст цезію-137 в зерні складав 88,7 Бк/кг, соломі 104,4 Бк/кг , то при внесенні 100т/га 30% суспензії суглинку на фоні мінеральних добрив знижувався до показників 9,8 та 15,4 Бк/кг відповідно. Підгрунтове внесення суспензії суглинку в поєднанні з мінеральними добривами та торфом забезпечило зниження вмісту цезію-137 в  зерні до 12,4 Бк/кг, а в соломі до 17,6 Бк/кг, що майже в 2 рази нижче, ніж на варіанті з внесенням 100 т/га суглинку по фону мінеральних добрив на поверхню.

Встановлено, що залежність надходження цезію-137 до основних сільськогос- подарських культур від вмісту гумусу та фізичної глини в грунтах описується рівня- нням гіперболи, а залежність надходження цезію-137 до культур від глибини оглеє- ння - рівняннями параболи. Слід відмітити, що кореляційні відношення встановлених  залежностей досить високі (0,75...0,98), а найвищі рівні переходу цезію-137 характерні для багаторічних трав, конюшини, льону. В умовах Полісся цезій-137 менше накопичується в зернових культурах, картоплі та зеленій масі кукурудзи.

Модель прогнозування коефіцієнту переходу цезію-137 для дерново-підзолистих  автоморфних і гідроморфних грунтів Полісся розробляли на прикладі озимої пшениці, яка в структурі посівних площ займає домінуюче місце.В основу розробки моделі прогнозування коефіцієнту переходу  цезію-137 в зерно озимої пшениці закладений метод множинного регресивного аналізу. Розрахунки за повними даними, коли аналізувались шість факторів, показали, що формула має вигляд:

f(х₁…х₆)=2,78501+0,03321х₁+0,00655х₂-0,41987х₃+ 0,2004х₄+04102х₅+0,5663х₆,           (1)

де f - показник коефіцієнту переходу  в діапазоні 0,1...0,99;  х₁х₂х₃х₄х₅х₆   - значення показників родючості грунту: гумус, фізична глина, рН, СПО, Са²⁺, К⁺  відповідно min - низької  та max підвищеної родючості.

Використання формули для розрахунку коефіцієнтів переходу цезію-137 в озиму пшеницю в діапазоні показників родючості дерново-підзолистих грунтів від високої до  низької показало добре співпадання  фактичних та встановлених показників коефіцієнтів переходу. Середнє значення похибки не перевищує значень 0,01802. Відхилення розрахованих за формулою значень коефіцієнту переходу від фактичних в 85% випадків не перевищує 2%.