Параметры перехода радионуклидов в биомассу мискантуса гигантского на землях зоны отчуждения Полесского государственного радиационно-экологического заповедника

  • Евгений Борисович Евсеев Полесский государственный радиационно-экологический заповедник
  • Максим Владимирович Кудин Полесский государственный радиационно-экологический заповедник
  • Дмитрий Константинович Гарбарук Полесский государственный радиационно-экологический заповедник
  • Алеся Николаевна Воронецкая Полесский государственный радиационно-экологический заповедник
  • Александр Викторович Драгун Гомелаб Технолоджи

Аннотация

Изучается новая для Беларуси культура мискантус гигантус, интродуцированная в условиях Белорусского Полесья, описаны ее биологические и экологические особенности. Предложено использование исследуемой культуры на энергетические цели. Предполагается, что выращивание в Беларуси растений на энергетические цели наиболее перспективно в природно-климатических условиях Гомельской обл. Культивирование мискантуса способствует решению ряда значимых экологических вопросов, обеспечивая получение устойчивого урожая качественной растениеводческой продукции, что повышает эффективность низкоплодородных земель, улучшает гумусное состояние и стабилизирует фонд подвижных форм зольных элементов почвы, тем самым препятствуя нарастающему истощению ее плодородия и деградации. Дана характеристика климатических условий произрастания на протяжении опыта с 2020 по 2023 гг. Описывается экспериментальная деятельность по выращиванию мискантуса гигантуса сорта «Дружба-Автюки» на территории зоны отчуждения Полесского государственного радиационно-экологического заповедника. Определены параметры накопления Cs137 и Sr90 в вегетативной массе растения. Рассчитаны предельно допустимые плотности загрязнения почв при выращивании исследуемого растения на различные технические цели. При выращивании мискантуса гигантского сорта «Дружба-Автюки» на дерново-подзолистых песчаных и дерново-подзолистых глееватых почвах для производства древесного технического сырья, топлива древесного и прочей непищевой продукции лесного хозяйства возможно без ограничений по плотности загрязнения Cs137. Однако получение нормативно чистой биомассы исследуемой культуры на дерново-подзолистых временно избыточно увлажненных почвах налагает ограничения по плотности загрязнения почвы Cs137: 27,85 Ки/км2 – для прочей непищевой продукции лесного хозяйства; 22,3 Ки/км2 – для древесного технического сырья; 11,1 Ки/км2 – для топлива древесного. Предполагается перспективность использования растительного сырья мискантуса гигантского, выращенного на радиоактивно загрязненных землях в технологических целях (для получения целлюлозы, биодизеля, биогаза), при условии выполнения дополнительных исследований и проработки технологических операций на реальных производственных объектах.

Биографии авторов

Евгений Борисович Евсеев, Полесский государственный радиационно-экологический заповедник

кандидат сельскохозяйственных наук; заведующий отделом радиационно-экологического мониторинга.

Максим Владимирович Кудин, Полесский государственный радиационно-экологический заповедник

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент; заместитель директора по научной работе.

Дмитрий Константинович Гарбарук, Полесский государственный радиационно-экологический заповедник

заведующий отделом экологии растительных комплексов.

Алеся Николаевна Воронецкая, Полесский государственный радиационно-экологический заповедник

младший научный сотрудник отдела экологии растительных комплексов.

Александр Викторович Драгун, Гомелаб Технолоджи

директор, владелец сорта «Дружба-Автюки».

Литература

  1. Belarus’ i Chernobyl’: 34 goda spustya. Informacionno-analiticheskie materialy [Belarus and Chernobyl: 34 years later. Information and analytical materials]. Minsk: IVC Minfina; 2020. 38 p. Russian.
  2. Cybul’ko NN. Radioaktivnoe zagryaznenie territorii Belarusi: dinamika i sovremennoe sostoyanie [Radioactive contamination of the territory of Belarus: dynamics and current state]. Ekologicheskij vestnik BGU. 2012;2(1):80–85. Russian.
  3. Velichko VV, Ulasevich MV. Analiz effektivnosti ispol’zovaniya biogazovyh ustanovok [Analysis of the efficiency of using biogas plants]. In: Basalaj IA, editor. Sbornik materialov 73-j studencheskoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii. Minsk: BNTU; 2017. p. 49–55. Russian.
  4. Loseva LA. Vozdelyvanie energeticheskih travyanistyh rastenij v usloviyah vostochnoj chasti Belarusi [Cultivation of energy herbaceous plants in the conditions of the eastern part of Belarus]. In: Makovskaya NV, editor. Problemy ustojchivogo razvitiya regionov Respubliki Belarus’ i sopredel’nyh stran: sbornik nauchnyh statej HI mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj internetkonferencii. Mogilev: MGU imeni A. A. Kuleshova; 2022. p. 8–11. Russian.
  5. Shklyar AH. Klimaticheskie resursy Belorussii i ispol’zovanie ih v sel’skom hozyajstve [Climatic resources of Belarus and their utilization in agriculture]. Minsk: Vyshejshaya shkola; 1973. 4 32 p. Russian.
  6. Kupcov NS, Popov EG. Energoplantacii. Spravochnoe posobie po ispol’zovaniyu energeticheskih rastenij [Energoplantations. Reference manual on the use of energy plants]. Minsk: Tekhnalog iya; 2015. 128 p. Russian.
  7. Nijsen M, Smeets E, Stehfest E et al. An evaluation of the global potential of bioenergy production on degraded lands. Global Change Biology Bioenergy. 2012;4(2):130–147.
  8. Figala J, Vranova V, Rejsek K, Formanek P. Giant miscanthus (Miscantus x GiganteusGreef et Deu.) – A promising plant for soil remediation: A Mini Review. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis. 2015;63(6):2241–2246.
  9. Wang C, Kong Y, Hu R, Zhou G. Miscanthus: a fast-growing crop for environmental remediation and biofuel production. Global Change Biology Bioenergy. 2020;13(1):1–12.
  10. Zinchenko VA, Yashin M. Energiya miskantusa [The energy of miscanthus]. Lesprominform. 2011;6(80):134–140. Russian. 11. Kapustyanchik SY, Burmakina NV, Yakimenko VN. Ocenka ekologo-agrohimicheskogo sostoyaniya agrocenoza s mnogoletnim vyrashchivaniem miskantusa v Zapadnoj Sibiri [Assessment of ecological and agrochemical condition of agrocenosis with perennial cultivation of miscanthus in Western Siberia]. Agrohimiya. 2020;9:65–73. Russian.
  11. Gushchina VA, Ostroborodova NI. Formirovanie biomassy miskantusa gigantskogo v lesostepi Srednego Povolzh’ya [Formation of biomass of Miscanthus giganteus in the forest-steppe of the Middle Volga region]. Niva Povolzh’ya. 2019;3(52):81–87. Russian.
  12. Kapustyanchik SY, Yakimenko VN. Miskantus – perspektivnaya syr’evaya, energeticheskaya i fitomeliorativnaya kul’tura (literaturnyj obzor) [Miscanthus – promising raw material, energy and phytomeliorative crop (literature review)]. Pochvy i okruzhayushchaya sreda. 2020;3(3):126. Russian.
  13. Yan J, Chen W, Luo F, et al. Variability and adaptability of Miscanthus species evaluated for energy crop domestication. Global Change Biology Bioenergy. 2012;4(1):49–60.
  14. Hodkinson TR, Chase MW, Takahashi C, et al. The use of dna sequencing (ITS and trnL-F), AFLP, and fluorescent in situ hybridization to study allopolyploid Miscanthus (Poaceae). American Journal of Botany. 2002;89(2):279–286.
  15. Bonin CL, Mutegi E, Chang H, Heaton EA. Improved feedstock option or invasive risk? Comparing establishment and productivity of fertile miscanthus giganteus to miscanthussinensis. Bioenergy Research. 2017;10:317–328.
  16. Bagmet LV, Dzyubenko EA. Prognozirovanie oblastej kul’tivirovaniya Miscanthus sacchariflorus (Poaceae) na territorii Rossijskoj Federacii [Predicting areas of Miscanthus sacchariflorus (Poaceae) cultivation on the territory of the Russian Federation]. Vavilova. 2019;2(4):35–49. Russian.
  17. Bulatkin GA. Issledovanie effektivnosti energeticheskih kul’tur na primere miskantusa kitajskogo (Miscanthus sinensis Anderss) [Study of the efficiency of energy crops on the example of Chinese Miscanthus sinensis Anderss (Miscanthus sinensis Anderss)]. Ekologicheskij vestnik Rossii. 2018;10:36–41. Russian.
  18. Sakovich GV, Skiba EA, Gladysheva EK, Golubev DS, Budaeva VV. Miskantus – syr’e dlya proizvodstva bakterial’noj nanocellyulozy [Miscanthus – raw material for the production of bacterial nanocellulose]. Doklady Rossijskoj akademii nauk. Himiya, nauki o materialah. 2020;495:35–38. Russian.
  19. Gushchina VA, Ostroborodova NI. Formirovanie biomassy miskantusa gigantskogo v lesostepi Srednego Povolzh’ya [Formation of biomass of Miscanthus giganteus in the forest-steppe of the Middle Volga region.]. Niva Povolzh’ya. 2019;3(52):81–87. Russian.
  20. Dorogina OV, Vasil’eva OYu, Nuzhdina NS, et al. Formirovanie i izuchenie kollekcionnogo genofonda resursnyh vidov roda Miscanthus Anderss. v usloviyah lesostepi Zapadnoj Sibiri [Formation and study of the collection gene pool of resource species of the genus Miscanthus Anderss. in the conditions of the forest-steppe of Western Siberia]. Vavilovskij zhurnal genetiki i selekcii. 2019;23(7):926–932. Russian.
  21. Lewandowski I, Scurlock JMO, Lindvall E, Myrsini C. The development and current status of perennial rhizomatous grasses as energy crops in the US and Europe. Biomass and Bioenergy. 2003;25(4):335–361.
  22. Blanco-Canqui H, Gilley J, Eisenhauer D, Boldt A. Soil carbon accumulation under switchgrass barriers. Agronomy Journal. 2014;106(6):2185–2192.
  23. Robertson AD, Davies Ch A, Smith P, et al. Carbon inputs from Miscanthus displace older soil organic carbon without inducing priming. BioEnergy Research. 2017;10:86–102.
  24. Kapustyanchik SY, Danilova AA, Lihenko IE. Miscanthus sacchariflorus v Sibiri. Parametry produkcionnogo processa, dinamika biofil’nyh elementov [Miscanthus sacchariflorus in Siberia. Parameters of the production process, dynamics of biophilic elements]. Sel’skohozyajstvennaya biologiya. 2021;1:25–33. Russian.
  25. Himken M, Lammel J, Neukirchen D, et al. Cultivation of Miscanthus under West European conditions: seasonal changes in dry matter production, nutrient uptake and remobilization. Plant and Soil. 1997;189:117–126.
  26. Lewandowski I, Kicherer A. Combustion quality of biomass: practical relevance and experiments to modify the biomass quality of Miscanthus x giganteus. European Journal of Agronomy. 1997;6(3–4):163–177.
  27. Lewandowski I, Clifton-Brown JC, Scurlock JMO. Miscanthus: European experience with a novel energy crop. Biomass and Bioenergy. 2000;19(4):209–227.
  28. Naidu SL, Moose SP, Al-Shoaibi AK, et al. Gold tolerance in Miscanthus x giganteus: adaptation in amounts and sequence of C4 photosynthetic enzymes. PlantPhyziology. 2003;132:1688–1697.
  29. Heaton EA, Flavell RB, Mascia PN, et al. Herbaceous energy crop development: recent progress and future prospects. Current Opinion in Biotechnology. 2008;19(3):202–209.
  30. Dospekhov BA. Metodika polevogo opyta [Methodology of field experience]. Moskva: Agropromizdat;1985. 351 p. Russian.
  31. Mel’nik VI, et al. Agroklimaticheskoe zonirovanie territorii Belarusi s uchetom izmeneniya klimata [Agroclimatic zoning of the territory of Belarus taking into account climate change]. Minsk – Zheneva: [publisher unknown]; 2017. p. 6–8. Russian.
  32. Cybul’ko NN, Shashko AV, Zhukova II, Evseev EB. Vliyanie azotnyh i kalijnyh udobrenij na nakoplenie 137Cs mnogoletnimi bobovo-zlakovymi i zlakovymi travami na torfyanyh pochvah [Effect of nitrogen and potassium fertilizers on 137Cs accumulation by perennial legume-grass and cereal grasses on peat soils]. Melioraciya. 2021;4(98):35–45. Russian.
  33. Evseev EB, Kudin MV, Garbaruk DK, Voroneckaya AN, Dragun AV. Perspektivnaya energeticheskaya kul’tura miscánthus giganteus na zagryaznennyh radionuklidami zemlyah. Radiobiologiya i ekologicheskaya bezopasnost’ – 2024 [Prospective energy crop miscánthus giganteus on radionuclide-contaminated lands]. In: Sbornik nauchnyh statej po materialam mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii. Gomel’: Institut radiobiologii NAN Belarusi; 2024. p. 85–88. Russian.
Опубликован
2025-01-09
Ключевые слова: мискантус гигантский, Cs137, Sr90, параметры перехода, предельно допустимые плотности загрязнения почвы, технологические цели
Как цитировать
Евсеев, Е., Кудин, М., Гарбарук, Д., Воронецкая, А., & Драгун, А. (2025). Параметры перехода радионуклидов в биомассу мискантуса гигантского на землях зоны отчуждения Полесского государственного радиационно-экологического заповедника. Журнал Белорусского государственного университета. Экология, 4, 44-54. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/ecology/article/view/6618
Выпуск
№ 4 (2024): Журнал Белорусского государственного университета. Экология
Раздел
Радиоэкология и радиобиология, радиационная безопасность