CC BY
115
Булохов А. Д. Аккумуляция 137Cs растениями луговых экосистем приграничных территорий Брянской, Гомельской и Черниговской областей / А. Д. Булохов, Н. А. Сковородникова, Н. М. Дайнеко, А. В. Лукаш, Н. Н. Панасенко, Ю. А. Семенищенков // Научный диалог. -2014. - № 1 (25) : Естественные науки. - С. 5-13.
УДК 574.4:581.5:57.044
Аккумуляция 137Сб растениями луговых экосистем приграничных территорий Брянской, Гомельской и Черниговской областей1
А. Д. Булохов, Н. А. Сковородникова, Н. М. Дайнеко,
А. В. Лукаш, Н. Н. Панасенко, Ю. А. Семенищенков
В статье приведены данные по накоплению 13^ в растениях луговых экосистем радиационно-загрязненных районов Брянской, Гомельской и Черниговской областей. Исследования проводились в 2013 году в пределах ландшафтов речных долин рр. Ипуть, Десна, Снов, Днепр. Доказано, что луговые растения различных биологических видов, экологических групп, обитающие в сообществах различных синтаксонов, демонстрируют разную способность к аккумуляции радионуклидов. Высокая удельная активность 137Сз отмечена для растений рода Сэгвх. Низкой интенсивностью аккумуляции 13^ характеризуются растения асс. Рез1исе-Ьит arundinaceae. Практическое значение исследований связывается с необходимостью решения проблемы производства чистых кормов для нужд животноводства. Выполняется сопоставительный анализ содержания радионуклида в сухой фитомассе на каждой из обследуемых территорий. Выяснено, что в Брянской области удельная активность радионуклида превышает контрольный уровень содержания
Исследование выполнено при поддержке гранта РФФИ № 13-04-90350 РБУ а «Состояние и оценка техногенного загрязнения естественных и сеяных лугов, их рациональное использование и охрана на приграничных территориях Брянской (Россия), Гомельской (Республика Беларусь) и Черниговской (Украина) областей в постчернобыльский период».
радионуклида в сене для РФ (600 Бк/кг). В Гомельской области сено, заготавливаемое на пойменных лугах, отвечает допустимому в Беларуси уровню содержания 13^ в сене (1300 Бк/кг). Плотность загрязнения 13^ почв исследуемых сообществ в Черниговской области Украины низкая, и содержание радионуклида в сухой фитомассе не превышает допустимых уровней.
Ключевые слова: удельная активность 13^; аккумуляция 13^; коэффициент накопления; радионуклиды; син-таксономия; Брянская область; Гомельская область; Черниговская область.
Основу работы составляют материалы исследования луговых экосистем, проведенного в 2013 году на территории Брянской (Россия), Гомельской (Республика Беларусь) и Черниговской (Украина) областей, пострадавших от радиационного загрязнения после аварии на ЧАЭС. Районы исследования расположены в пределах ландшафтов речных долин рр. Ипуть, Десна, Снов, Днепр.
Синтаксономия луговой растительности разработана в соответствии с общими установками метода J. Braun-Blanquet [Вгаип-Blanquet, 1964] на основе системы, разработанной А. Д. Булоховым [Булохов, 2001] для Юго-Западного Неченоземья России и Л. М. Са-пегиным [Сапегин, 1989] для Белорусского Полесья. Предварительные названия новых синтаксонов даны в соответствии с Международным кодексом фитосоциологической номенклатуры [Вебер и др., 2005]. Названия сосудистых растений даны по С. К. Черепанову [Черепанов, 1995].
Отбор образцов для радиометрического анализа проведен на пробных площадках площадью 10 м2. Для анализа отбирались: грунт с глубины 0-10 см и фитомасса сосудистых растений.
Мощность экспозиционной дозы (МЭД, мкР/час) на пробных площадках определена на поверхности почвы и на высоте 1 м от поверхности дозиметром-радиометром РКСБ-104. Удельная активность 137Cs (УА, Бк/кг) в образцах установлена с использованием универсального спектрометрического комплекса «Гамма Плюс» со сцинтилляционным детектором по стандартным методикам. Регистрация излучения и обработка спектров произведена с помощью программного обеспечения «Прогресс 2000».
Коэффициент накопления (Кн) рассчитывали как отношение удельной активности радионуклида в растениях (Бк/кг) к его удельной активности в почве (Бк/кг).
В таблице приведены результаты анализа удельной активности, коэффициенты накопления и перехода 137Cs в фитомассу луговых растений (табл.).
Как показывают результаты проведенного исследования, луговые растения различных биологических видов, экологических групп, обитающие в сообществах различных синтаксонов, демонстрируют разную способность к аккумуляции радионуклидов.
Наибольшая удельная активность 137Cs в фитомассе отмечается для растений в асс. Caricetum gracilis и асс. Caricetum praecocis у д. Добродеевка Брянской области в пойме р. Ипуть, где наблюдается очень высокое содержание радионуклида в почве. Максимальная удельная активность 137Cs на пойменных лугах характерна для фитомассы Carex acuta: 2090 Бк/кг, что коррелирует с данными, полученными нами при проведении предыдущих исследований [Булохов и др., 2010; Булохов и др., 2011]. Высокая удельная активность радионуклида отмечена также для фитомассы Carex praecox: 1986 Бк/кг, а также Phalaroides arundinacea: 1792 Бк/кг. Кроме того, значительное загрязнение фитомассы 137Cs отмечено для Alopecurus pratensis, Deschampsia cespitosa и растений в асс. Agrostio stoloniferae-Beck-mannietum eruciformis.
Для оценки интенсивности поступления радионуклидов из почвы в растения использован коэффициент накопления (Кн). Максимальные значения коэффициента 137Cs отмечены у растений Carex praecox: 2,42. Высокими значениями Кн характеризуются также растения Deschampsia cespitosa и Festuca pratensis. Коэффициенты накопления для растений рода Agrostis варьируют в достаточно широких пределах, причем наблюдается тенденция уменьшения значения коэффициента накопления по мере увеличения степени загрязнения почвы. К сожалению, пока наших данных не хватает для детального выяснения особенностей накопления радионуклидов. Возможно, что при насыщении растения калием и цезием (Cs является химическим аналогом K) интенсивность поступления данных элементов снижается, в связи с чем, видимо, относительное поступление радиону-
Таблица
Параметры накопления 137Cs растениями в луговых экосистемах
Ассоциация; область, административный район, местообитание Удельная активность 137Cs в грунте, Бк/кг Проба (укос) Удельная активность 137Cs, Бк/кг Коэффициент накопления (Кн)
1 2 3 4 5
Асс. Побегоноснополевице-вая - Agrostietum stoloniferae Burduja et al. 1956; Брянская обл., Злынковский р-н, пойма р. Ипуть 2315±250 Agrostis stolonifera 480,4±94,6 0,21
Асс. Побегоноснополевице-вая - Agrostietum stoloniferae Burduja et al. 1956; Черниговская обл., Новогород-Север-ский р-н, пойма р. Десна 211,0±30,0 Agrostis stolonifera 115,3±12,5 0,55
Асс. Виноградниково поле-вицевая - Poo angustifoliae-Agrostietum vinealis Sapegin et al 2009 prov.; Брянская обл., Злынковский р-н, пойма р. Ипуть 1918±207 Agrostis vinealis 580,5±98,3 0,30
Асс. Виноградниково поле-вицевая - Poo angustifoliae-Agrostietum vinealis Sapegin et al 2009 prov.; Гомельская обл, Добрушский р-н, пойма р. Ипуть 630,0±95 Agrostis vinealis 310,0±45 0,49
Асс. Виноградниково поле-вичная - Poo angustifoliae-Agrostietum vinealis Sapegin et al 2009 prov.; Брянская обл., Гордеевский р-н, пойма р. Ипуть 1139±125 Agrostis vinealis 164,2±42,9 0,14
Асс. Виноградниково поле-вичная - Poo angustifoliae-Agrostietum vinealis Sapegin et al 2009 prov.; Брянская обл., Гордеевский р-н, пойма р. Ипуть 214,1±27,5 Agrostis tenuis + Agrostis vinealis 341,5±62,0 1,60
Продолжение таблицы
1 2 3 4 5
Асс. Бекманиево-побегонос-нополевицевая - Agrostio stoloniferae-Beckmannietum eruciformis Alexandrova 1989; Брянская обл., Злынковский р-н, пойма р. Ипуть 7460±777 Agrostis stolonifera + Beck-mannia eruciformis + Potentilla anserina 851±127 0,11
Асс. Лисохвостовая - Carice-tum vulpinae Nowinski 1927; Брянская обл., Злынковский р-н, пойма р. Ипуть 4894±515 Alopecurus pratensis 896±154 0,18
Асс. Остроосоковая -Caricetum gracilis SaviC 1926; Брянская обл., Злынковский р-н, пойма р. Ипуть 11670±1206 Carex acuta 2090±292 0,18
Phalaroides arundinacea 1792±254 0,15
Асс. Остроосоковая - Caricetum gracilis Savic 1926; Гомельская обл., Добрушский р-н, пойма р. Ипуть 1220,0±189 Carex acuta 960,0±146 0,79
Асс. Раннеосоковая - Caricetum praecocis ass. nov. prov.; Брянская обл., Злынковский р-н, пойма р. Ипуть 820,8±93,1 Carex praecox 1986±261 2,42
Асс. Щучковая - Deschamp-sietum cespitosae Horvatrc 1930; Брянская обл., Злынковский р-н, пойма р. Ипуть 4291±453 Deschamp- sia cespitosa 771±130 0,18
Асс. Щучковая - Deschamp-sietum cespitosae Horvath 1930; Гомельская обл., Добрушский р-н, пойма р. Ипуть 580,0±76 Deschamp- sia cespitosa 410,0±66 0,71
Асс. Щучковая - Deschamp-sietum cespitosae Horvath 1930; Черниговская обл., Новогород-Северский р-н, пойма р. Десна 300,0±40,3 Deschamp- sia cespitosa 189,4±32,1 0,63
Асс. Тростниковидно-овсяницевая - Festucetum arundinaceae ass. nov. prov.; Брянская обл., Мглинский р-н, сеяный луг, 15,22±4,98 Festuca arundinacea 1,8±11,2 0,12
Окончание таблицы
1 2 3 4 5
Асс. Тростниковидно-овся-ницевая с ежой - Festucetum arundinaceae ass. nov. prov.; Брянская обл., Новозыбков-ский р-н, сеяный луг, 1419±154 Festuca arundinacea + Dactylis glomerata 71,2±41,0 0,05
Асс. Тростниковидно-овсяницевая - Festucetum arundinaceae ass. nov. prov.; Брянская обл., Клинцовский р-н, сеяный луг, 419,2±48,5 Festuca arundinacea + Dactylis glomerata 22,8±38,8 0,05
Асс. Луговоовсяницевая -Festucetum pratensis Soo 1938; Гомельская обл., Добрушский р-н, пойма р. Ипуть 760,0±112 Festuca pratensis 460,0±68 0,61
Асс. Луговоовсяницевая -Festucetum pratensis Soo 1938; Черниговская обл., Семеновский р-н, пойма р. Снов 35,5±8,3 Festuca pratensis 23,7±4,7 0,67
Асс. Мятликово-лисохвосто-вая - Poo palustris-Alopecure-tumpratensis Shelyag-Sosonko et al. 1987; Брянская обл., Мглинский р-н, пойма р. Ипуть 28,99±6,63 Achillea millefolium 1,8±2,2 0,06
Alopecurus pratensis 1,9±3,1 0,07
Agrostis tenuis 39,7±39,7 1,37
Асс. Мятликово-лисохвосто-вая - Poo palustris-Alopecure-tumpratensis Shelyag-Sosonko et al. 1987; Гомельская обл., Добрушский р-н, пойма р. Ипуть 810,0 ±122 Alopecurus pratensis 760,0±109 0,94
клидов (Кн) в растения на высокозагрязненных почвах ниже, чем на слабозагрязненных.
Низкой интенсивностью аккумуляции 137Cs характеризуется фитомасса Festuca arundinacea и Dactylis glomerata: Кн составил 0,05.
Сенокосно-пастбищные угодья до настоящего времени остаются критическими экосистемами в загрязненных ландшафтах. В них
наличие луговой дернины, в которой сосредоточена большая часть 137Cs, обеспечивает интенсивное и длительное поступление радионуклидов в растения. Поэтому одной из важнейших проблем на радиоактивно-загрязненных территориях остаётся проблема производства чистых кормов и, соответственно, обеспечения населения радиационно-безопасной продукцией животноводства. Это особенно актуально для личных подсобных хозяйств, выпасающих скот и заготавливающих сено, как правило, на неокультуренных пойменных лугах.
Анализ наших данных показал, что практически на всех обследуемых площадках в Брянской области, на которых плотность загрязнения почвы 137Cs составляет более 74 кБк/м2 (2 Ku/км2), удельная активность радионуклида в сухой фитомассе превышает контрольный уровень (КУ) содержания радионуклида в сене для РФ (600 Бк/ кг). Минимальной накопительной способностью среди исследуемых ассоциаций характеризуется асс. Festucetum arundinaceae, где содержание в травостое 37Cs невелико (даже при высоких уровнях загрязнения почвы) и не превышает КУ.
В связи с тем, что в Беларуси республиканский допустимый уровень содержания 137Cs в сене существенно выше утвержденного в РФ и составляет 1300 Бк/кг, заготавливаемое на пойменных лугах в До-брушском р-не Гомельской обл. сено на корм скоту отвечает требованиям РДУ-2003.
Плотность загрязнения 137Cs почв исследуемых сообществ в Черниговской обл. Украины низкая, и содержание радионуклида в сухой фитомассе не превышает допустимых уровней.
Таким образом, наиболее высокая удельная активность 137Cs характерна для растений рода Carex, максимальный коэффициент накопления отмечен для Carex praecox. Высокая накопительная способность отмечается также у Deschampsia cespitosa и Festuca pratensis. Однако в целом луговые растения характеризуются сравнительно более низким коэффициентом накопления радионуклида по сравнению с лесными травами [Булохов и др., 2010]. Пойменные почвы лугов по сравнению с дерново-подзолистыми и подзолистыми песчаными лесными почвами обладают более благоприятными физико-химическими и агрохимическими свойствами, менее кислой реакцией среды, достаточно высоким содержанием гумуса и тонкодисперсных
глинистых частиц, вследствие чего интенсивность поступления 137Cs в луговые растения, как правило, ниже, чем в лесные, несмотря на то, что в луговых экосистемах значительная масса радионуклида сосредоточена в дернине. Также различие показателей Кн связано с видовой специфичностью растений в накоплении радионуклидов.
Литература
1. Булохов А. Д. Аккумуляция 137Cs в лесных биогеоцеозах юго-западных районов Брянской области / А. Д. Булохов, Е. В. Борздыко, Н. Н. Па-насенко, Ю. А. Семенищенков, Н. А. Сковородникова // Вестник Брянского государственного университета : Математика. Физика. Биология. Химия. Медицина.. - 2010. - № 4. - С. 107-115.
2. Булохов А. Д. Аккумуляция 137Cs растениями в водных и прибрежноводных экосистемах юго-западных районов Брянской области / А. Д. Бу-лохов, Н. А. Сковородникова, Е. В. Борздыко, Н. Н. Панасенко, Ю. А. Се-менищенков // Вестник Брянского государственного университета : Математика. Физика. Биология. Химия. Медицина. - 2011. - № 4. - С. 97-103.
3. Булохов А. Д. Травяная растительность Юго-Западного Нечерноземья России / А. Д. Булохов ; Брян. гос. ун-т им. И. Г. Петровского. -Брянск : БГУ, 2001. - 296 с.
4. Вебер X Э. Международный кодекс фитосоциологической номенклатуры : 3-е изд. / Х. Э. Вебер, Я. Моравец, Ж.-П. Терийя // Раститель-
ность России. - 2005. - № 7. - С. 3-38.
5. Сапегин Л. М. Синтаксономия луговой растительности как основа разработки экологической стратегии использования (на примере пойм Белорусского Полесья) : автореферат... доктора биологических наук : 03.00.05 / Л. М. Сапегин. - Москва, 1989. - 48 с.
6. Черепанов С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств / С. К. Черепанов. - Санкт-Петербург : Мир и семья, 1995. - 992 с.
7. Braun-Blanquet J. Pflanzensociologie : 3. Aufl. / J. Braun-Blanquet. -Wien ; New York, 1964. - 865 S.
8. Ellenberg H. Zeigerwerte von Pflazen in Mitteleuropa / H. Ellenberg. H. E. Weber, R. Dull, V. Wirth, W. Werner, D. Paulssen // Scripta Geobotanica. -1992. - V. XVIII. - 2. Aufl. - 258 P.
© Булохов Алексей Данилович (2014), доктор биологических наук, профессор кафедры ботаники, Брянский государственный университет им. акад. И. Г. Петровского (Брянск), [email protected].
© Дайнеко Николай Михайлович (2014), кандидат биологических наук, заведующий кафедрой ботаники и физиологии растений, Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины (Гомель), [email protected].
© Лукаш Александр Васильевич (2014), доктор биологических наук, профессор кафедры экологии и охраны природы, Черниговский национальный педагогический университет имени Т. Г. Шевченко (Чернигов), [email protected].
© Панасенко Николай Николаевич (2014), кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники, Брянский государственный университет им. акад. И. Г. Петровского (Брянск), [email protected].
© Семенищенков Юрий Алексеевич (2014), кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники, Брянский государственный университет им. акад. И. Г. Петровского (Брянск), [email protected].
© Сковородникова Наталья Алексеевна (2014), кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры экологии и рационального природопользования, Брянский государственный университет им. акад. И. Г. Петровского (Брянск), [email protected].
