МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ АГРОЕКОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ДЕРЕБОН ІГОР ЮРІЙОВИЧ

УДК 633.521:631.95:677.021.151.2

АГРОЕКОЛОГІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ

ВИРОБНИЦТВА ЛЬОНОПРОДУКЦІЇ В УМОВАХ

РАДІОАКТИВНОГО ЗАБРУДНЕННЯ

03.00.16 – екологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Житомир – 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державному агроекологічному університеті Міністерства аграрної політики України

Науковий керівник: кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Дідора Віктор Григорович, Державний агроекологічний університет, доцент кафедри технології зберігання та переробки продукції рослинництва

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Ковальов Віталій Борисович, Інститут сільського господарства Полісся УААН, головний науковий співробітник

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник

Коваленко Наталія Петрівна, ННЦ “Інститут землеробства УААН”,

старший науковий співробітник лабораторії сівозмін

Захист відбудеться “10” жовтня 2007 р. о 10-й годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 14.083.01 у Державному агроекологічному університеті Міністерства аграрної політики України, за адресою: 10008, м. Житомир, бульвар Старий, 7

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного агроекологічного університету, Міністерства аграрної політики України: 10008, м. Житомир, бульвар Старий, 7

Автореферат розісланий “____” ______________2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат біологічних наук Побірський М.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Традиційно для Полісся України льон-довгунець є основною технічною культурою, що забезпечує народне господарство цінною вітчизняною сировиною для текстильної промисловості. У 80-х та на початку 90-х років галузь льонарства в Україні була добре розвиненою, причому вона мала повністю завершений цикл – від вирощування до одержання готових виробів, відіграючи вагому роль у забезпеченні населення одягом, побутовими та технічними тканинами. Так, на території Житомирщини, що нині забруднена радіонуклідами, до 1986 року висівали 25,59 тис. га льону-довгунця. Скорочення посівних площ, що насамперед, сталося у зв’язку з виведенням з обороту радіаційно забруднених земель, призвело до значного зменшення кількості господарств, які вирощують цю культуру. Слід зазначити, що Поліська зона за абіотичними факторами і, в першу чергу, забезпеченістю продуктивною вологою, м’яким кліматом та у зв’язку з тим, що льон-довгунець має низький коефіцієнт переходу 137Cs, є перспективною для галузі льонарства.

Актуальність теми досліджень. Нині якість лляної внаслідок дії комплексу негативних факторів трести коливається в межах 0,7–1,0 сортономера, що не забезпечує високий вихід і якість довгого волокна,. До того ж, існують обмеження щодо ведення льонарства в радіоактивно забрудненій зоні. Значна частина Полісся забруднена 137Cs, а тому можливе вторинне радіоактивне забруднення льонопродукції. Ці умови викликали необхідність розробки технології, яка дозволяла б отримати екологічно безпечну продукцію з високими показниками якості. Слід зазначити, що вичерпних даних про формування вторинного радіоактивного забруднення льонотрести, як результату впливу багатьох взаємопов’язаних факторів, нажаль, обмаль. Окрім того, недостатньо вивчено механізм цього явища при вилежуванні льоносоломи на стелищі з трав’яним покривом і обертанням стрічок.

Серед ґрунтових відмін, в яких вирощується льон-довгунець на Житомирщині домінують дерново-підзолисті, які завдяки легкому гранулометричному складу чутливі до вітрової ерозії. В Поліській частині області 46 % ріллі займають нестійкі в дефляційному відношенні землі. В таких умовах вітрова ерозія значно впливає на горизонтальну міграцію радіонуклідів. Існує небезпека вторинного радіоактивного забруднення трести завдяки підйому і вітровому переносу пилу за сільськогосподарської діяльності. В процесі технологічних операцій вирощування льону (сівба, догляд, збирання, тощо) та за вилежування відбувається переміщення ґрунтового матеріалу, який містить 137Cs, завдяки чому відбувається поверхневе радіоактивне забруднення льонопродукції. Враховуючи вище зазначене, проведення досліджень з впливу способів виготовлення трести на радіоактивність льонопродукції та її якість є досить актуальним і викликає теоретичну та практичну зацікавленість.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконували згідно з етапом “Розробка технологій вирощування льону” НДР за тематикою “Розробка регіональної системи льонарства на основі створення і впровадження нових продуктивних сортів та малозатратної технології вирощування та збирання луб’яних культур” (2001 – 2005 рр., номер держреєстрації 0105U002014) та з програмою “Сільськогосподарська радіологія”, завдання 2.3 розділу СО-216 “Экспериментальное изучение и математическое моделирование процессов миграции радионуклидов в агроландшафтах” (1993–1995 рр.), проектом 003.115.5396 (3.1.1.4.) “Оценить интенсивность и масштабы водной и ветровой миграции радионуклидов с учетом влияния мелиорации на их подвижность”.

Мета і завдання досліджень. Метою досліджень було вдосконалення технології росяного мочіння льоносоломи, яке дозволить зменшити вміст 137Cs у льонотресті та в продукції її переробки (довгому та короткому волокні, костриці, пилоподібних домішках) із одночасним скороченням терміну вилежування льоносоломи й покращанням технологічних показників якості. Для цього нами застосовано сумісний посів льону-довгунця з нещільнокущовими злаковими травами з метою створення трав’яного покриву стелища.

Для досягнення поставленої мети вирішували такі завдання:

- виявляли накопичення 137Cs в стеблах льону-довгунця в процесі його росту і розвитку;

- встановлювали кількісний та якісний склад мікрофлори росяного мочіння льоносоломи залежно від виду трав’яного покриву та обертання стрічки за різних рівнів радіоактивного забруднення ґрунтів;

- визначали тривалість вилежування льоносоломи до трести залежно від створення штучного зеленого покриву стелища з обертанням стрічок;

- виявляли вплив штучно створених стелищ та обертання стрічок на урожайність та якість льонопродукції;

- визначали питому активність льонопродукції за 137Cs (соломи, трести, волокна), побічної продукції та відходів (коротке волокно, костриця, пилоподібні домішки) залежно від створення зеленого покриву стелища за рахунок злакових трав та обертання льону в процесі вилежування;

- встановлювали еродованість ґрунтів Полісся з метою визначення небезпеки вторинного радіоактивного забруднення льонотрести за горизонтальної вітрової міграції 137Cs;

- розраховували економічну й енергетичну ефективність первинної переробки льону-довгунця.

Об’єкт досліджень. Процеси мацерації льоносоломи, що спрямовані на зниження питомої активності 137Cs у льонопродукції та покращання технологічних показників її якості.

Предмет досліджень. Зелений покрив стелища, горизонтальна міграція 137Cs за вітрової ерозії, треста та продукція її переробки.

Методи досліджень. Завдання, що вирішували в межах дисертаційних досліджень, визначили різнобічність методичних підходів, які застосовували. Польовий та лабораторний – визначення динаміки росту і розвитку льону-довгунця, структури та врожайності соломи, встановлення еродованості ґрунтів, їх гранулометричного складу, питомої цезієвої активності: ґрунтів, еолового матеріалу, екологічного стану льону-довгунця та продукції льонозаводу (волокна, костриці, відходів виробництва – пилоподібних домішок); аналітичний – виявлення мікробіологічних процесів мацерації та технологічних властивостей трести й волокна; розрахунково-порівняльний – з метою оцінки можливостей вторинного радіоактивного забруднення трести льону-довгунця внаслідок вітрової ерозії ґрунтів різних генетичних типів; математико-статистичний – встановлення достовірності отриманих результатів дослідів.

Наукова новизна полягає в уточненні впливу сумісного вирощування льону-довгунця і трав родини Роасеае на питому активність 137Cs в льонопродукції, на її урожайність та якість; у визначенні кількісного та якісного складу мікрофлори на льонищі зі штучно створеним зеленим покривом в умовах різних рівнів радіоактивного забруднення ґрунтів; у встановленні радіологічної оцінки дефляції ґрунтів Полісся і вторинного радіоактивного забруднення трести льону-довгунця.

Практичне значення отриманих результатів. За результатами досліджень визначено технологію отримання льонопродукції високої якості з мінімальною концентрацією радіоцезію, що дозволяє вирощувати льон і переробляти льоносолому до трести в умовах радіоактивного забруднення території, а льонотресту переробляти на льонозаводах, не завдаючи шкоди працюючому персоналу.

Особистий внесок здобувача полягає у проведенні огляду й аналізу літературних джерел за темою дисертації, формулюванні робочої гіпотези та завдань досліджень. Розробці схем польових дослідів, проведенні польових і лабораторних експериментів, математичній обробці, узагальненні результатів досліджень та публікації одержаних результатів, за якими розроблені рекомендації щодо ведення галузі льонарства в умовах радіоактивного забруднення.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися і були схвалені на міжнародних і регіональних науково-практичних конференціях: “Проблемы сельскохозяйственной радиоэкологии – десять лет спустя аварии на Чернобыльской АЭС” (Житомир, ГААУ, 12–14 червня 1996 р.), “Сучасні досягнення і перспективи розвитку галузі зберігання та переробки продукції рослинництва” (Київ, НАУ, 1–3 червня 2005 р.), “Стан і перспективи переробної галузі АПК” (Мелітополь, Таврійська ДАТА, 6–18 червня 2005 р.), “Біотехнології в сільському господарстві” (Житомир, ДАУ, 25 жовтня 2005 р.), “Агроекологія та якість продукції рослинництва” (Київ, НАУ, 14 березня 2006 р.), наукових конференціях професорсько-викладацького складу Державного агроекологічного університету, м. Житомир, 2003–2006 рр.

Публікації. Основні результати досліджень за темою дисертації опубліковані у 7 наукових працях, у тому числі 5 – у фахових виданнях. Публікації виконані як одноосібно, так і в співавторстві.

Структура та обсяг роботи. Дисертація викладена н а 155 сторінках комп’ютерного тексту, включає вступ, 7 розділів, висновки, рекомендації виробництву. В роботі наведено 41 таблицю, 18 рисунків та додатки. Бібліографія містить 264 найменування, з яких 11 латиницею.

Висловлюю щиру подяку кандидату сільськогосподарських наук, професору Г.І. Васєнкову за надання вагомих консультацій.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито суть наукової проблеми, обґрунтована актуальність, сформульована мета досліджень, визначені наукова новизна та практична цінність роботи. Наведені відомості про особистий внесок автора, апробацію результатів, структуру та обсяг роботи.

У першому розділі “Огляд літератури” на основі аналізу та узагальнення літературних джерел описано екологічні особливості льону-довгунця й нещільнокущових злакових трав, обґрунтовано доцільність їх використання у сумісних посівах з льоном-довгунцем в умовах радіоактивного забруднення ґрунтів. Розглянута і проаналізована науково-технічна інформація щодо радіоекологічної ситуації, яка склалась у сільськогосподарських угіддях, в яких традиційно вирощується льон-довгунець. Показані закономірності міграції 137Сs при вітровій ерозії, наведено закономірності виникнення дефляційних процесів у зоні Полісся.

Як свідчать результати проведеного аналізу науково-технічної інформації, існує можливість вторинного радіоактивного забруднення льоносоломи при вилежуванні. Хоча відомі роботи з впливу трав’яного покриву льонища на питому цезієву активність трести та її технологічну якість, досі не досліджено механізм радіоактивного забруднення льоносировини, недостатня увага приділена вивченню багатофакторності цього механізму. Відсутні дані про кількісний та якісний склад мікрофлори льоносоломи за вилежування в умовах різних рівнів радіоактивного забруднення ґрунтів.

У другому розділі “Умови, програма та методика проведення досліджень” наведено метеорологічні умови за період проведення досліджень: подекадна сума активних температур (°С) та сума опадів (мм), агрохімічна характеристика ґрунтів дослідних ділянок, їх забрудненість І37Сs. Дослідження, що виконані, проводились у господарствах Коростенського та Народицького районів Житомирської області й обмежувались рівнем радіоактивного забруднення ґрунту, за якого дозволено ведення сільськогосподарського виробництва.

Вказані місця проведення аналізів: на кафедрі технології зберігання та переробки продукції рослинництва Державного агроекологічного університету, у сертифікованих лабораторіях Всеросійського науково-дослідного інституту агролісомеліорації (м. Волгоград), у Науково-дослідному інституті регіональних екологічних проблем (м. Житомир) та на Ємільчинському льонозаводі.

Згідно з поставленими завданнями проведені такі дослідження:

Дослід 1. “Вплив сумісного посіву льону-довгунця з нещільнокущовими злаковими травами на продуктивність фітоценозу в умовах радіоактивного забруднення ґрунтів”.

Варіанти досліду:

1. Чистий посів льону-довгунця (контроль). 2. Сумісний посів льону-довгунця з пажитницею багаторічною. 3. Сумісний посів льону-довгунця з кострицею лучною.

Дослід 2. ”Вплив способів росяного мочіння льоносоломи на урожай, якість і питому цезієву активність льонотрести та продукції її переробки”.

Варіанти досліду:

1. Вилежування соломи на льонищі без трав’яного покриву і без обертання (контроль). 2. Вилежування соломи на льонищі без трав’яного покриву з обертанням. 3. Вилежування соломи на льонищі з пажитницею багаторічною без обертання. 4. Вилежування соломи на льонищі з пажитницею багаторічною з обертанням. 5. Вилежування соломи на льонищі з кострицею лучною без обертання. 6. Вилежування соломи на льонищі з кострицею лучною з обертанням.

Дослід 3. “Виявлення вітрової ерозії та вторинного радіоактивного забруднення трести льону-довгунця”.

Варіанти досліду з виявлення вітрової ерозії ґрунтів:

1.Дерново-підзолисті супіщані. 2. Дерново-підзолисті суглинкові. 3. Торфові.

У рамках досліду 3 визначали:

- вітрові характеристики для зони Полісся;

- розподіл І37Сs залежно від гранулометричного складу ґрунту;

- сезонні зміни питомої активності І37Сs в ґрунтових відмінах на яких вирощується льон-довгунець;

- еродованість вказаних вище ґрунтових відмін;

- питому активність І37Сs в ґрунті та еоловому матеріалі;

- моделі дефляції наведених вище ґрунтових відмін.

Дослідження сумісних посівів льону-довгунця і нещільнокущових злакових трав проводили шляхом постановки польових дослідів на ділянках з вирівняним рельєфом. Повторення чотириразове. Захисні смуги між довгими сторонами ділянок становили 3,6 м з врахуванням механізованого збирання. Площа досліду 8244 м2. Розміщення ділянок систематичне. Дослід закладали відповідно до вимог чинних нормативних документів. Сумісні посіви льону і нещільнокущових злакових трав в роки досліджень розміщували в ланці сівозміни: багаторічні трави – озиме жито – льон-довгунець.

Посівні якості насіння визначали за ДСТУ 4138-2002. Сіяли льон-довгунець зі злаковими травами в третій декаді квітня сівалкою СЗЛ-3,6 з розрахунку 25 млн схожих насінин льону-довгунця на гектар. Збирали льон-довгунець у фазі ранньої жовтої стиглості льонокомбайном ЛК-4. Досліди проводили згідно з методичними вказівками ВНДІЛ (1978). Технологічний аналіз соломи, трести і волокна відповідно до методичних вказівок з проведення технологічної оцінки льоносоломи і дослідів з первинної переробки льону-довгунця ВНДІЛ (1972), використовували рекомендовані прилади.

Технологічні показники якості визначали: соломи за ГОСТ 14897-69, трести за ДСТУ 4149:2003, волокна за ДСТУ 4015-2001. Переробку трести та визначення виходу та якості волокна проводили безпосередньо на Ємільчинському льонозаводі. Отримане при технологічній оцінці волокно випробовували на міцність, гнучкість та тонину. За цими трьома показниками розраховували прядивну придатність волокна. Чесання довгого волокна та визначення його фізико-механічних властивостей проводили згідно з “Методикою технологічної оцінки якості льонопродукції” (1978), дотримуючись принципів, наведених у вказівках “Виробництво льоноволокна та його використання” (2002).

Визначення видового і кількісного складу мікроорганізмів, за участі яких відбувалася мацерація соломи, проводили відповідно до “Методичних вказівок з проведення мікробіологічних робіт з льоном-довгунцем” (1971).

Питому активність 137Cs визначали методом спектрометрії на приладах АМА-03Ф з NaІ–детектором та на гама-спектрометричній системі, обладнаній Ge–детектором (ORTEC, PдT) і багатоканальним аналізатором (ORTEC Adcam).

Розрахунки забезпеченості кліматичних факторів дефляції проводились за методикою “Методы агроклиматической обработки наблюдений” (Н.В. Гулинова, 1974), дотримуючись вимог вказівок “Визначення гідрологічних величин розрахункової забезпеченості (ймовірності перевищення)” (Г.І. Васєнков та інші, 2003). Гранулометричний склад орних ґрунтів вивчався на зразках відібраних з верхнього п’ятисантиметрового шару в п’яти місцях поля. Зразки піддавалися сухому просіюванню на ситах з отворами від 0,25 до 10,0 мм. З метою визначення еродованості ґрунтів застосовували метод ґрунтових монолітів. Відбиралися ґрунтові моноліти непорушеного складу з наступним їх дослідженням в лабораторії аеродинаміки ВНДІАЛМ за принципом фізичного моделювання дефляційних процесів (М.Й. Долгілевич, Ю.І. Васильєв, 1976).

Еродованість ґрунтів вітром оцінювали за модулем дефляції. Втрати ґрунтів від видування за рік визначали розрахунком модуля дефляції в діапазоні швидкостей від критичної до максимальної швидкості заданої забезпеченості (20 %) та помноживши його на тривалість пилових буревіїв; такі розрахунки проводились для ґрунтових відмін Полісся, що традиційно використовуються при вирощуванні льону-довгунця. Одержані при проведенні досліджень дані обробляли статистично методом дисперсійного та кореляційного аналізів (Б.О. Доспєхов, 1979).

У третьому розділі “Продуктивність і якість сумісних посівів льону-довгунця й злакових трав у зоні радіоактивного забруднення” наведені результати досліджень з визначення урожайності та якості сумісних посівів льону-довгунця і злакових трав у зоні радіоактивного забруднення. За щільності радіоактивного забруднення ґрунту за 137Сs в межах 37–185 кБк/м2 зміни урожайності льоносоломи у варіантах з підсівом трав знаходились у межах похибки. Проте якість цієї сировини покращилась на 0,25–0,50 сортономера порівняно з контрольним варіантом (табл.1).

Таблиця 1

Вплив ущільнення посіву льону-довгунця злаковими травами

на урожай та якість його соломи, середнє за 2003–2005 рр.

Варіант досліду | Урожай льоносоломи, т/га | Якість соломи

т/га | +/- до контролю | сортономер | +/- до контролю

Льон-довгунець (контроль) | 3,58– | 1,25–

Льон-довгунець + пажитниця багаторічна | 3,65 | +0,07 | 1,50 | 0,25

Льон-довгунець + костриця лучна | 3,60 | +0,02 | 1,75 | 0,50

НІР05 | 0,16–––

Враховуючи мету досліджень, проаналізовано динаміку формування трав’яного покриву стелища (табл. 2). У фазу ранньої жовтої стиглості льону-довгунця пажитниця багаторічна і костриця лучна сформували достатньо щільний покрив стелища, забезпечивши покращання умов вилежування льоносоломи.

Таблиця 2

Динаміка формування трав’яного покриву, середнє за 2003–2005 рр.

Культура | Стан трав’яного покриву за фазами росту і розвитку льону-довгунця

швидкій ріст | цвітіння | р.–ж. стиглість

густота травостою, шт./м2 | маса травостою, г/м2 | індекс листкової поверхні | густота травостою, шт./м2 | маса травостою, г/м2 | індекс листкової поверхні | густота травостою, шт./м2 | маса травостою, г/м2 | індекс листкової поверхні

Пажитниця багаторічна | 289,0

± 6,66 | 128,3

± 5,32 | 0,270

± 0,03305,3

± 5,45 | 268,3

± 6,570,813

± 0,05358,8

± 19,29 | 436,3

± 6,981,541

± 0,02

Костриця лучна | 251,0

± 6,81 | 98,4

± 6,59 | 0,152

± 0279,3

± 7,02 | 223,8

± 4,070,706

± 0,03321,2

± 4,62 | 495,6

± 12,071,633

± 0,02

У четвертому розділі “Мікробіологічні процеси мацерації соломи льону-довгунця за різної щільності радіоактивного забруднення ґрунтів” представлені результати досліджень динаміки кількісного і якісного складу мікрофлори льону-довгунця залежно від способів вилежування льоносоломи.

Наявність трав’яного покриву стелища та проведення обертання стрічок льоносоломи позитивно вплинули на видовий склад мікрофлори. На 21-й день мацерації (через тиждень після проведення обертання) пектиноруйнівні гриби – Alternaria linicola та Cladosporium herbarum – зустрічались частіше, порівняно з вилежуванням без трав’яного покриву стелища та обертання. На кінець вилежування ці види грибів домінували або зустрічались з частотою, близькою до домінування. Запропоновані способи вдосконалення росяного мочіння вплинули і на чисельність грибів – збудників хвороб. Fusarium avenaceum, Fusarium gibоsum та Septoria linicola з 21–ої доби зустрічались рідше, порівняно з контролем, а на кінець приготування льонотрести – з частотою, меншою за 30 %, і лише в рідких випадках – з частотою, близькою до 50 %. Такі зміни якісного складу мікрофлори льоносоломи спостерігалися як в умовах зони посиленого радіоекологічного контролю, так і в зоні гарантованого добровільного відселення.

Для більш чіткої уяви про проходження мікробіологічних процесів було проведено кількісний аналіз мікрофлори, яка брала участь у мацерації. Доведено, що застосування агротехнічного заходу обертання, позитивно вплинуло на хід процесу вилежування льоносоломи. Це спостерігалося і у варіанті без підсіву трав, де на 21-й день мацерації, порівняно з контролем, збільшилась загальна кількість Alternaria linicola та Cladosporium herbarum і помітно зменшилась кількість супутніх грибів – збудників хвороб (рис. 1).

Рис. 1. Вплив способів приготування трести на кількісний склад мікрофлори на 21-й день вилежування в зоні посиленого радіоекологічного контролю

На 28-й день вилежування в зоні посиленого радіоекологічного контролю спостерігали зростання загальної кількості пектиноруйнівних грибів, що становить на контролі 125 тис./г соломи, з підсівом пажитниці багаторічної та костриці лучної – 152 та 157 тис./г соломи відповідно до варіантів досліджень. Обертання стрічок позитивно вплинуло на кількісний склад мікрофлори льоносоломи (рис. 2).

Рис. 2. Вплив способів приготування трести на кількісний склад мікрофлори на 28-й день вилежування в зоні посиленого радіоекологічного контролю

Характерною особливістю зазначеного періоду спостережень є значна перевага загальної кількості пектиноруйнівних грибів над кількістю іншої мікробіоти, при чому кількість мікроорганізмів – збудників хвороб є меншою у варіантах з підсівом нещільнокущових злакових трав. Динаміка мікроорганізмів, що досліджували і в умовах зони гарантованого добровільного відселення була подібною до представленої на рис. 1 - 2, а деякі відхилення у кількісних показниках пояснюються різною кількості грибної мікрофлори на початок вилежування льоносоломи. З’ясовано, що незалежно від щільності радіоактивного забруднення ґрунтів виготовлення льонотрести на трав’яному покриві та проведення обертання сприяло розвитку пектиноруйнівної мікрофлори й пригнічувало розвиток грибів збудників хвороб.

У п’ятому розділі “Виробництво льонопродукції за різних рівнів радіоактивного забруднення навколишнього середовища” наведено радіологічну оцінку дефляції ґрунтів Полісся і досліджено вторинне радіоактивне забруднення трести льону-довгунця.

За забезпеченості у 20 % (повторюваність 1 раз на 5 років) у льоносіючих районах Полісся кількість днів з пиловими буревіями і їх тривалість – невеликі, проте максимальні швидкості вітру за цієї ж повторюваності становили 9,2–14,1 м/с. Такі швидкості вітру значно перевищують критичні практично для всіх ґрунтів Полісся і тому існує можливість вітрової ерозії.

Дефляційні процеси відбуваються за рахунок дії вітрів на ґрунти з різною вологістю. Низька вологість верхнього шару, яка частіше спостерігається пізно навесні, влітку та восени зумовлює переміщення еолового матеріалу саме в ці періоди року. Це підтверджується розрахованим нами розподілом пилових буревіїв за порами року. Такий розрахунок проводили за багаторічними даними метеостанцій частини зони Полісся де вирощується льон-довгунець. Встановлено, що розподіл середньої кількості днів з пиловими бурями такий, що вони, в основному, виникають у теплу пору року. Так навесні спостерігається 4–29% пилових буревіїв, влітку – 2–41% та восени – 4–15 % (у відсотках від суми за рік). Рання жовта стиглість і строки збирання льону-довгунця припадають на кінець липня – першу декаду серпня, в цей період існує певна небезпека переміщення еолового матеріалу та випадання його на льон-довгунець впродовж періоду мацерації.

За визначення втрат від дефляції ґрунтових відмін на яких вирощується льон-довгунець, виявлені сезонні зміни, що відбувалися у структурному складі їх верхнього шару, та динаміку питомої активності 137Сs у фракціях (табл.3).

Таблиця 3

Структурний склад та радіоактивність дерново-підзолистого ґрунту в шарі 0–5 см

у СТОВ ім. В.Г. Шевченка Народицького району Житомирської області

Розмір фракції, мм | Дата відбору зразків

13.06 | 25.06 | 19.07 | 16.09 | 10.10

10 | 32,1*

532,8 | 20,9

529,8 | 24,1

534,3 | 31,0

519,8 | 29,2

610,7

10–7 | 7,2

587,6 | 7,4

520,6 | 8,1

519,6 | 6,4

606,5 | 5,8

640,3

7–5 | 7,2

536,1 | 6,3

590,6 | 6,6

514,3 | 6,6

592,7 | 6,0

624,3

5–3 | 8,3

555,0 | 7,7

620,1 | 8,5

531,4 | 5,9

543,4 | 7,4

605,8

3–2 | 6,7

490,9 | 5,4

521,0 | 5,7

507,3 | 5,1

740,4 | 5,6

686,7

2–1 | 20,8

612,3 | 16,3

709,2 | 12,8

624,1 | 10,0

803,4 | 15,0

851,3

1–05 | 1,0

929,4 | 2,6

944,2 | 2,8

961,2 | 2,0

931,3 | 2,1

961,2

0,5–0,25 | 3,9

899,6 | 7,4

825,1 | 9,8

812,9 | 7,3

968,9 | 5,9

1016,7

0,25 | 12,8

954,1 | 26,0

972,2 | 21,6

847,3 | 26,7

946,1 | 23,0

1248,4

<1 | 17,7 | 36,0 | 34,2 | 36,0 | 31,0

Примітка: *– чисельник – вміст фракційної складової, %; ** – знаменник – питома активність фракції за 137Cs, Бк/кг

Вміст ґрунтових агрегатів <1 мм дерново-підзолистого ґрунту (дефляційно небезпечних) становив 17,7–36,0 %. (табл. 3). Питома активність різних фракцій 137Cs протягом вегетаційного періоду змінювалася незначно. Спостерігається тенденція до її збільшення у фракціях розміром до 0,5 мм у дерново-підзолистого ґрунту з наближенням осені. Фракції зазначеного вище діаметру є найбільш ерозійно небезпечними, при дефляції вони складають основну частину переміщення маси ґрунту. Питома активність 137Сs фракцій діаметром до 0,25 мм, що займають 12,8–26,7 % структури дерново-підзолистого ґрунту, становить 847,3–1248,4 Бк/кг, що значно вище, ніж у фракцій більшого розміру.

Структурний склад та радіоактивність в шарі 0–5 см вивчалася і на торфових ґрунтах, де вміст ґрунтових агрегатів <1 мм становив 3,0–13,2 %. У передосінній період тобто під час вилежування льоносоломи вміст ерозійних агрегатів зростав.

Питома активність 137Сs різних фракцій протягом вегетаційного періоду практично не змінювалася.

З метою уточнення ролі дефляційних процесів за вторинного радіоактивного забруднення льонопродукції виявляли розподіл питомої активності 137Сs в структурних фракціях дерново-підзолистого суглинкового, дерново-підзолистого супіщаного і торфового ґрунтів. Встановлено ріст питомої активності 137Сs за зменшення розміру фракцій дерново-підзолистого суглинкового та торфового ґрунтів. На дерново-підзолистому супіщаному ґрунті питома активність 137Сs збільшується за збільшення діаметра фракцій (рис. 3).

З рис. 3 видно, що тіснота кореляційного зв’язку між фракційним складом ґрунту та його питомою активністю за 137Сs варіює від середньої на торфових до сильної на дерново-підзолистих ґрунтах. Метою наших досліджень було визначення питомої активності 137Сs саме в тій частині ґрунту, що транспортується вітром (так званих ерозійних часток або еолового матеріалу).

На рис. 4 – 6 наводиться рівняння зв’язку питомої активності 137Сs в еоловому матеріалі з питомою активністю 137Сs в ґрунтових відмінах на яких вирощується льон-довгунець у зоні радіоактивного забруднення.

З наведених рисунків видно, що питома активність 137Сs ерозійних фракцій ґрунтів, найбільш придатних для льонарства, зростає з ростом активності 137Сs в цих ґрунтах (при наведених областях визначення аргументів величин Асп, Асг, Ат) з тісним кореляційним зв’язком (коефіцієнти кореляції 0,81–1,00). Найбільш тісний кореляційний зв’язок між питомою активністю ґрунту та його ерозійних часток встановлено на дерново-підзолистих супіщаних ґрунтах (рис. 4). Відношення питомої активності 137Cs у еоловому матеріалі до питомої активності 137Cs у ґрунті наведено в таблиці 4 (при n=24).

Таблиця 4

Питома активність 137Сs в ґрунтах та еоловому матеріалі

за моделювання в аеродинамічній трубі, Бк/кг

Тип ґрунту, його гранулометричний склад | Ґрунт | Еоловий матеріал | Відношення питомої активності 137Сs у еоловому матеріалі до питомої активності 137Сs у ґрунті

М | ±m | М | ±m

Дерново-підзолистий супіщаний | 698 | 143 | 560 | 137 | 0,80

Дерново-підзолистий суглинковий | 353 | 2 | 297 | 1 | 0,84

Торфовий | 454 | 59 | 783 | 103 | 1,72

Дослідження в аеродинамічній трубі показали (табл. 4), що внаслідок селективності за видування еоловий матеріал торфового ґрунту характеризується більш високою питомою активністю цього радіонукліду, порівняно з торфовим ґрунтом в цілому. Виходячи з даних таблиці, для дерново-підзолистих ґрунтів питома активність еолового матеріалу, навпаки, нижча, ніж ґрунту в цілому.

За результатами фізичного моделювання умов вітрового переносу встановлено, що модуль дефляції при швидкості вітру 20,4 м/с на висоті флюгера становить:

дерново-підзолистого супіщаного ґрунту – 3,490,65 т/га за годину; дерново-підзолистого суглинкового ґрунту – 0,580,65 т/га за годину; осушених торфових – 1,390,90 т/га за годину.

Наведені вище модулі дефляції показали, що дерново-підзолисті супіщані ґрунти досить податливі до дії вітру, дерново-підзолисті суглинкові ґрунти та осушені середньорозкладені торфові ґрунти виявилися дещо стійкішими до дії вітрової ерозії.

Зв’язки модуля дефляції (Е) зі швидкістю вітрового потоку на висоті флюгера (U) за параметру шорсткості 1,0 показали, що вони мають різні рівняння за типами ґрунтів:

для дерново-підзолистих супіщаних – ; для дерново-підзолистих суглинкових – ; для осушених середньорозкладених торфових –.

Визначені вище моделі дефляції дозволили встановити річні втрати ґрунтів для частини Полісся в якій вирощується льон-довгунець (табл. 5).

Таблиця 5

Вітрове переміщення ґрунтів на яких вирощується льон-довгунець за різної забезпеченості

максимальних швидкостей вітру і тривалості пилових буревіїв, т/га за рік

Метеостанція, тип ґрунту, його гранулометричний склад | Повторюваність

1 раз в 100 років | 1 раз в 5 років | 1 раз в 2 роки

v, м/с | t, години | втрати | v, м/с | t, години | втрати | v, м/с | t, години | втрати

Луцьк

Дерново-підзолисті ґрунти:

- супіщані

- суглинкові

Торфовий | 17,8 | 7,5 |

16,74

2,67

4,65 | 12,6 | 3,8 |

3,79

0,51

0,49 | 9,8 | 2,1 |

1,20

0,14

0,13

Житомир

Дерново-підзолисті ґрунти:

- супіщані

- суглинкові

Торфовий | 17,9 | 11,5 |

26,0

4,05

7,36 | 13,0 | 4,2 |

4,50

0,61

0,34 | 9,9 | 1,9 |

1,12

0,13

0,11

Коростень

Дерново-підзолисті ґрунти:

- супіщані

- суглинкові

Торфовий | 19,5 | 12,3 |

26,0

3,96

5,66 | 14,1 | 6,7 |

8,68

1,23

1,41 | 11,0 | 2,1 |

1,57

0,19

0,18

З даних таблиці 5 видно, що дефляція викликає переміщення ґрунту 0,11–1,57 т/га за рік за повторюваності 1 раз за 2 роки. Розрахунки дозволили встановити, що при повторюваності 1 раз за 5 років величина річних втрат ґрунту від вітрового переміщення зростає до 0,34–8,68 т/га. Також відомо, що втрати від вітрової ерозії відбуваються з верхнього шару ґрунту (0–5 см), який забруднено 137Сs. Вітрова ерозія і пов’язане з нею переміщення ґрунту відбуваються під час інтенсивного проведення сільськогосподарських робіт восени, і в цей же період вище вказана маса ґрунту забруднює солому, розстелену на льонищі, підвищуючи її радіоактивність.

У зв’язку з цим, одним зі шляхів зниження екологічної вразливості льонопродукції є штучне створення на стелищі зеленого покриву за рахунок сумісного посіву льону-довгунця і злакових трав та додаткове обертання стрічки.

Слід зазначити, що наведені вище дані про вітрове переміщення (див. табл. 5) відносяться до орних ґрунтів, на поверхні яких відсутня рослинність. Порівняно з відкритою поверхнею, рослинність на ґрунті залежно від стану, виду та щільності її фітоценозу впливає на формування повітряного потоку. Тому для введення в модель дефляції розраховано коефіцієнти, що коректують втрати ґрунту за однакових кліматичних факторів.

Як наголошено вище, радіоактивне забруднення льонопродукції має комплексний характер й одночасно з вітровою ерозією одним з чинників вторинного радіоактивного забруднення трести є контакт льоносоми з ґрунтом. Тому в цьому ж розділі ми досліджували вміст 137Cs в льонопродукції залежно від способу виготовлення льонотрести та обертання стрічок на стелищі (табл. 6).

Таблиця 6

Накопичення 137Cs рослинами льону-довгунця при щільності радіоактивного забруднення ґрунту в межах 186–195 кБк/м2, середнє за 2003–2005 рр.

Варіант досліду | Питома активність рослин, Бк/кг | Коефіцієнт переходу, 103кг/м2 | за вегетацію | за період мацерації | за вегетацію | за період мацерації | Вилежування на льонищі

без обертання стрічок (контроль) | >12 | 25 | 0,06 | 0,13 | Вилежування на льонищі

з обертанням стрічок | 19 | 0,06 | 0,10 | Вилежування на льонищі з пажитницею багаторічною без обертання стрічок | >13 | 21 | 0,07 | 0,11 | Вилежування на льонищі з пажитницею багаторічною з обертанням стрічок | 17 | 0,07 | 0,09 | Вилежування на льонищі з кострицею лучною без обертання стрічок | >12 | 18 | 0,06 | 0,10 | Вилежування на льонищі з кострицею лучною з обертанням стрічок | 15 | 0,06 | 0,08 |

З даних таблиці 6 видно, що незалежно від щільності фітоценозу питома активність рослин льону-довгунця і коефіцієнти переходу 137Сs впродовж вегетаційного періоду досить низькі. Проте після збирання льону, в процесі росяного мочіння, відбувається вторинне радіоактивне забруднення соломи в зв’язку з тим, що вона розстеляється для вилежування на льонищі, вільному від рослинного покриву і забруднюється ґрунтом.

За вилежування на трав’яному покриві, утвореному внаслідок сумісного посіву льону-довгунця і нещільнокущових злакових трав, усувався контакт льоносоломи з ґрунтом, завдяки чому знижувалася її питома активність за 137Сs, порівняно до вилежування на “голому” ґрунті. За різної щільності радіоактивного забруднення ґрунтів сумісний посів та обертання стрічки льону в середині процесу вилежування дозволили зменшити питому активність за 137Cs льонотрести на 28–50%, а коефіцієнти переходу відповідно на 20–31 %. Встановлено тенденцію до збільшення вмісту 137Cs, у готовій льонотресті порівняно з льоносоломою.

Питома активність 137Cs у волокні і костриці змінилася незначно умовах щільності радіоактивного забруднення ґрунту від 35–38 до 184–195 кБк/м2 і відповідно становила 3–8 Бк/кг для волокна та 5–25 Бк/кг для костриці. Проте, встановлені значення питомої активності цього радіонукліду у відходах переробки трести (пилоподібних домішках, що накопичуються в робочій зоні м’яльно-тіпального агрегату) в межах 47-55 Бк/кг (за щільності забруднення ґрунту 35–38 кБк/м2) та 128–135 Бк/кг (за щільності забруднення ґрунту 184–195 кБк/м2 ).

Мацерація соломи на льонищі з трав’яним покривом та обертання стрічки дозволили зменшити абсолютну величину питомої активності 137Cs в льонотресті, за рахунок зменшення її вагової засміченості пилоподібними домішками (табл. 7).

Таблиця 7

Маса пилопоподібних домішок в льонотресті і вміст в них 137Сs

при щільності радіоактивного забруднення ґрунту 184–195 кБк/м2, середнє за 2004–2005 рр.

Показник | Варіант вилежування

на льонищі без обертання стрічок (контроль) | на льонищі з обертанням стрічок | на льонищі з пажитницею багаторічною без обертання стрічок | на льонищі з пажитницею багаторічною з обертанням стрічок | на льонищі з кострицею лучною без обертання стрічок | на льонищі з кострицею лучною без обертання стрічок

Маса домішок:

- в м.п. трести, кг |

0,071 |

0,038 |

0,032 |

0,018 |

0,034 |

0,017

Питома активність 137Сs у домішках, Бк/кг | 132 | 128 | 134 | 135 | 133 | 134

Абсолютна активність 137Сs у домішках:–

в 1 м.п. трести, Бк;–

на 1 га, кБк |

9,4

61,7 |

4,9

32,0 |

4,3

28,2 |

2,4

16,0 |

4,5

29,8 |

2,3

15,0

Питома активність 137Сs у льонотресті, Бк/кг | 25 | 19 | 21 | 17 | 18 | 15

За рахунок зменшення вагової засміченості домішками відбувалося зниження питомої активності 137Сs у льонотресті. За вилежування льоносоломи на льонищі з трав’яним покриттям й обертанням стрічки абсолютна величина питомої активності 137Сs у домішках льонотрести, що розподіляється на 1 га знизилася і становила 15,0 кБк. За таких умов, з льонотрестою на переробні підприємства завозилося з площі 1 га в 4 рази менше 137Сs за абсолютною активністю.

У шостому розділі “Урожай і якість льонопродукції залежно від способів мацерації в зоні радіоактивного забруднення” наведено результати досліджень з впливу способів мацерації в зоні радіоактивного забруднення на урожай та якість льонопродукції.

Стан стелища та обертання стрічки у всіх варіантах досліду прискорили строк первинної переробки льону-довгунця. Строк вилежування соломи на штучно створеному зеленому покриві зі злаковими травами за обертання стрічок становив 34–35 днів, період вилежування порівняно до контролю скоротився на 5-6 днів. Встановлено, що вилежування соломи на льонищі з пажитницею багаторічною і кострицею лучною та обертання стрічок не вплинули на урожай льонотрести, але покращили її якість. Так номер льонотрести, порівняно з контролем, зріс на 0,50–0,58 сортономера. Вихід волокна збільшився на 2,1–3,0, в тому числі довгого – на 1,9–2,5 %.

За рахунок покращання умов вилежування та підвищення якості трести збільшилися вихід і урожайність волокна (табл. 8).

Таблиця 8

Вплив трав’яного покриву стелища й обертання

стрічки на урожайність льоноволокна

Варіант досліду | Роки

2003 | 2004 | 2005 | середнє

т/га | ± до контролю | т/га | ± до контролю | т/га | ± до контролю | т/га | ± до контролю

Вилежування на льонищі без обертання стрічок (контроль) | 0,67– | 0,84– | 0,78– | 0,76–

Вилежування на льонищі

з обертанням стрічок | 0,69 | 0,02 | 0,86 | 0,02 | 0,79 | 0,01 | 0,78 | 0,02

Вилежування на льонищі

з пажитницею багаторічною

без обертання стрічок | 0,68 | 0,03 | 0,92 | 0,09 | 0,86 | 0,08 | 0,82 | 0,06

Вилежування на льонищі

з пажитницею багаторічною

з обертанням стрічок | 0,70 | 0,03 | 0,93 | 0,09 | 0,82 | 0,06 | 0,82 | 0,06

Вилежування на льонищі

з кострицею лучною

без обертання стрічок | 0,71 | 0,04 | 0,93 | 0,09 | 0,82 | 0,06 | 0,82 | 0,06

Вилежування на льонищі

з кострицею лучною

з обертанням стрічок | 0,73 | 0,06 | 0,92 | 0,08 | 0,85 | 0,04 | 0,83 | 0,07

НІР05: варіантів

фактор А – сумісний посів

фактор В – обертання | 0,022

0,016

0,013 | 0,012

0,009

0,007 | 0,029

0,020

0,016 | 0,032

0,023

0,018

З даних таблиці видно, що в середньому за три роки урожайність волокна у варіантах з вилежуванням соломи на льонищі з трав’яним покривом і обертанням стрічок зросла на 0,6–0,7 т/га.

Створення штучного зеленого покриву льонища, особливо з наступним обертанням, суттєво покращило показники якості волокна. Так волокно, отримане з трести, що виготовлялася на льонищі з підсівом костриці лучної з наступним обертанням стрічки, забезпечило підвищення міцності на 2,9 даН, гнучкості – на 13,8 мм. У цьому варіанті досліду колір волокна покращився на 1,4 бали. В результаті якість тіпаного льону підвищилась на 2 сортономера.

У сьомому розділі “Економічна та енергетична ефективність первинної переробки льону-довгунця” проведені розрахунки, які показали, що вилежування льоносоломи на трав’яному покриві, створеному за сумісного посіву льону-довгунця й злакових трав та обертання стрічок економічно ефективні заходи.

Таблиця 9

Економічна ефективність способів виготовлення

трести льону-довгунця, середнє за 2003–2005 рр.,

Показники | Без підсіву трав | З підсівом трав

без обертання (контроль) | з обертанням | без обертання | з обертанням

Вартість валової продукції з 1 га, грн., у тому числі:

- трести

- насіння | 2433

1358

1075 | 2579

1504

1075 | 2864

1664

1200 | 3078

1878

1200

Вартість приросту врожаю, грн./га– | 146 | 431 | 645

Всього прямих витрат, грн./га– | 48 | 120 | 168

Умовно чистий прибуток, грн./га– | 98 | 311 | 477

Вартість прибавки врожаю на 1 грн. витрат, грн.– | 3,0 | 3,6 | 3,8

Рівень рентабельності підсіву трав і обертання, %– | 204 | 259 | 284

Так, навіть при найвищих прямих витратах, що становлять 168 грн./га, за рахунок максимальної вартості приросту врожаю - 645 грн./га у цьому варіанті досліду отримано рівень рентабельності – 284%. Впевнено можна сказати, що використання цих високорентабельних способів удосконалення росяного мочіння дає можливість підвищити загальну рентабельність виробництва льонопродукції.

Слід відмітити, що завдяки приросту енергоємності урожаю льоноволокна – 6,3 ГДж у варіанті досліду з сумісним посівом льону-довгунця й костриці лучної й проведенням обертання стрічок соломи льону отримано коефіцієнт енергетичної ефективності 3,3, що на 10% більше ніж на контрольному