Для снижения возможности попадания на растения радионуклидов с пылью исключают междурядные обработки посевов, заменяя их внесением гербицидов, используют приемы уборки урожая, исключающее вторичное загрязнение продукции.
Таким образом, зная радиационную обстановку хозяйства, поля, даже на загрязненных радионуклидами почвах можно с помощью подбора культур и сортов, выполнения специальных мероприятий, снижающих поступление радионуклидов в растение, получать биологически безопасную продукцию растениеводства и животноводства, не содержащую радионуклиды выше допустимых уровней.
2. Производство продукции растениеводства, свободной от тяжелых металлов
Избыток тяжелых металлов нарушает нормальные физиологические процессы в организме животного и человека. Включаясь в отдельные ферментные системы, тяжелые металлы изменяют их функции, вызывая болезни животного организма, иногда с летальным исходом.
К наиболее опасным для здоровья человека тяжелым металлам относят мышьяк, барий, кадмий, хром, кобальт, медь, свинец, ртуть, молибден, никель, олово, цинк, сурьму.
К сожалению, агрохимическая служба РФ и других стран мира не проводит анализ всех почв на содержание тяжелых металлов и не составляет соответствующие картограммы. Следовательно, для того чтобы иметь уверенность, что продукция свободна от тяжелых металлов, необходимо проводить химический анализ почвы каждого поля на содержание каждого из наиболее опасных металлов. В Нидерландах разработана нормативная база концентрации тяжелых металлов. Установлено три уровня содержания их в почве: А – фоновые концентрации; В – концентрации, вызывающие озабоченность и указывающие на необходимость проведения дополнительных исследований и мероприятий; С – пороговые концентрации, свидетельствующие о необходимости проведения срочных мер по очистке почвы.
На полях с повышенным содержанием двухвалентных катионов тяжелых металлов (кобальт, никель, цинк, кадмий, ртуть) снизить их поступление в растение можно с помощью искусственного повышения антагонизма двухвалентных катионов за счет известкования почвы.
Поступление в растения одновалентных тяжелых металлов можно снизить с помощью внесения калийных удобрений в повышенных нормах. На дерново-подзолистой почве при доведении содержания обменного калия до 130-150мг/кг резко снижается поступление в растения одновалентных тяжелых металлов – хрома, никеля.
Для получения продукции растениеводства, свободной от тяжелых металлов (или с содержанием их ниже предельно допустимых концентраций), на почвах с повышенным их содержанием необходимо:
1. Провести агрохимическое обследование пашни и с/х угодий, определить содержание тяжелых металлов в почве;
2. Составить почвенные картограммы по тяжелым металлам, сопоставить их с картограммами содержания калия и кальция;
3. Кислые почвы произвестковать до рНсол=6,5-6,8 для снижения поступления в растения двухвалентных тяжелых металлов;
4. Довести содержание обменного калия в почве до повышенного уровня (120-150мг/кг, по Кирсанову), чтобы снизить поступление в растение одновалентных тяжелых металлов;
5. Исключить применение минеральных удобрений, содержащих тяжелые металлы;
6. Подобрать культуры, минимально потребляющие эти элементы;
7. Определить площади для выращивания культур на пищевые и кормовые цели (на сильно загрязненных полях можно выращивать культуры на семена и для технической переработки;
8. Составить прогноз содержания тяжелых металлов в урожае отдельный культур;
9. Необходимо периодически проводить контроль продукции на содержание тяжелых металлов.
3. Производство продукции растениеводства, свободной от нитратов
Одним из показателей биологически чистой продукции является содержание нитратов, не превышающее ПДК. Нитраты – одна из главных форм минерального азота для питания растений. Растения без вреда для себя могут накапливать их в вегетативной органах в больших количествах, как бы в прок на будущее. Избыток аммиачной формы азота для растений – яд, излишки аммиака растения переводят в нитратную форму.
Для животных и человека аммиачная форма азота безвредна, а оксиды азота, особенно в повышенных концентрациях, приносят много вреда:
Во-первых, они блокируют гемоглобин крови. В результате снижается кислородное снабжение органов, нарушаются физиологические функции некоторых систем организма, у животных нарушается развитие плода, что приводит к выкидышам
Во вторых, нитраты в организме человека и животного восстанавливаются до нитритов – гипонитритов с последующим образованием нитрозоаминов – сильных канцерогенов. Поэтому в районах, где давно применяют азотные удобрения в высоких нормах, онкологические болезни встречаются намного чаще, чем в районах, где азотные удобрения используют в умеренных нормах. Допустимая суточная норма нитратов для взрослого человека – 300-325мг NO3.
В почвах естественного плодородия никогда не бывает избытка нитратов, которое бы вызвало накопление их в растениях сверх предельно допустимых концентраций. Однако на почвах с таким уровнем обеспеченности азотом можно получить лишь низкие урожаи полевых культур.
Быстрый рост народонаселения и рост потребностей при неуклонном снижении площади пашни, приходящийся на человека, обуславливают необходимость интенсификации растениеводства, резкого повышения урожайности всех полевых культур. А это возможно при высокой обеспеченности растений азотом.
В странах с развитым растениеводством, где получают в среднем – 6-8т/га зерна и соответствующие урожаи других полевых культур, применяют в среднем – 300-400кг/га азота минеральных удобрений в год и более. Соли нитратов очень подвижны и легко вымываются в грунтовые воды. Именно в этих странах или отдельных регионах грунтовые воды, как правило, перенасыщены нитратами и непригодны для питья. ВДУ нитратов в питьевой воде не должно превышать – 45мг/л. Кроме того, высокие нормы азотных удобрений сдвигают биологическое равновесие почвы в нежелательную сторону, в результате усиливается минерализация гумуса, ухудшается гранулометрический состав почвы, снижается ее плодородие.
Таким образом, с одной стороны, при применении азотных удобрений в высоких нормах обеспечивается высокая продуктивность гектара, а с другой – снижается плодородие почвы и ухудшается качество получаемой продукции.
Альтернативой минеральному азоту может быть только азот биологический. Даже самая высокая белковая продуктивность посева, сформированная за счет биологического азота, исключает негативные явления, вызываемые минеральным азотом.
К сожалению, в РФ доля биологического азота в азотном балансе растениеводства еще крайне мала – около 5%. При создании благоприятных условий для биологической фиксации азота воздуха она может возрасти до 35%, или 12-15млн тонн в год, что эквивалентно экономии 80-90млн аммиачной селитры.
Азот воздуха биологически фиксирует две крупные группы микроорганизмов:
1. Свободноживущие в почве, на ее поверхности, на поверхности корней и надземных органов растений;
2. Симбиотические микроорганизмы, которые проникают внутрь растения и образуют с ним симбиотические системы.
Такие системы очень активно усваивают азот воздуха и обеспечивают большую часть потребности растений в азоте. При этом растения не накапливают излишки нитратов, грунтовые воды не загрязняются нитратами, плодородие почвы возрастает.
Такой способностью обладают в первую очередь растения семейства Бобовые. Однако при определенных условиях другие полевые культуры тоже могут использовать симбиотически фиксированный азот и давать продукцию, не содержащую излишков нитратов.
Что необходимо для того, чтобы перевести растения с питания минеральным азотом на питание биологически фиксированным азотом? Как получать высокие урожаи с/х продукции, свободной от избытка нитратов? Как исключить излишнее поступление оксидов азота в организм человека и животного?
Снижение содержания нитратов в растениях можно за счет использования биологического азота бобовых другими культурами. Для этого нужно резко активизировать эффективность бобово-ризобиального симбиоза, обеспечить для симбиотических систем оптимальные параметры основных факторов среды.
Во-первых, необходимо создать взаимокомплементарные симбиотические системы, обеспечивающие наибольшую биологическую фиксацию азота воздуха: для каждого вида и сортотипа культуры подобрать соответствующий вид и штамм ризобий.
Во-вторых, следует обеспечить оптимальные параметры реакции почвенного раствора в соответствии с требованиями биологии культуры или подобрать симбиотическую систему, которую удовлетворяет данная реакция почвы.
В-третьих, нужно обеспечить оптимальную влажность почвы (для зерновых бобовых культур – в период налива семян, а для многолетних бобовых трав – в течение всей вегетации) или подобрать симбиотические системы, сравнительно толерантные к временному недостатку влаги. При этом продуктивность их будет ниже.
В-четвертых, содержание в почве подвижного фосфора и обменного калия должно превышать нижнюю границу оптимальной обеспеченности этими элементами для данной симбиотической системы. Если в почве недостаточно этих элементов, то их урожайность поднимают с помощью внесения минеральных удобрений.
В-пятых, содержание подвижного бора и молибдена в почве должно быть не ниже средней обеспеченности. При низком содержании этих элементов применяют борные и молибденовые удобрения в нормах, установленных для данной культуры.
В некоторых почвах симбиоз может лимитироваться недостатком цинка, железа, кобальта. По результатам химического анализа почв на содержание этих элементов принимают решение о целесообразности использования микроудобрений.