CC BY
22
УДК 634.54:581.192.1.046;631.438
НАКОПЛЕНИЕ СТРОНЦИЯ В ФУНДУКЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ В ПОЧВЕ
А.Г. Кощаев, д.б.н., А.И. Мельченко, к.б.н.
Кубанский государственный аграрный университет, e-mail: [email protected]
В результате многолетних исследований изучена миграция 90Sr в звене трофической цепи: почва - растение. Определены варианты агротехники возделывания фундука, уменьшающие накопление радионуклида в древесине, коре и плодах. Глубина расположения радионуклида в почве оказывает влияние на накопление его в плодах фундука. При поверхностном распределении в почве накопление 90Sr в почках было больше в 7,3 раза, чем при его залегании на глубине 50 см.
Ключевые слова: радионуклид, глубина расположения, почва, накопление, фундук.
STRONTIUM ACCUMULATION IN THE FILBERT IN DEPENDANCE OF SOIL DEPTH
Dr. Sc. A.G. Koshchaev, PhD. A.I. Mel'chenko
Kuban State Agrarian University, e-mail: [email protected]
As a result of long-term researches migration 90Sr in a link of a trophic chain is studied: soil plant. The options of an agrotechnology of cultivation of a filbert reducing accumulation of radionuclide in wood, bark and fruits are defined. Radionuclide arrangement depth in the soil has impact on accumulation it in filbert fruits. Accumulation of 90Sr in the presence of it in surface were higher for 7,3 times than in the presence of it at 50 cm depth.
Keywords: radionuclide, deposition depth, soil, accumulation, filbert.
Изучению физико-химических и агрохимических показателей почвы, определяющих подвижность радионуклидов в системе «почва - растение» посвящено довольно много научных работ [1-6]. Но приходится констатировать, что в количественном отношении влияние отдельных свойств почвы неодинаково для разных радионуклидов. Оказавшись в окружающей среде, радионуклиды перемещаются на различные расстояния и выпадают, чаще всего, на поверхность почвы. В дальнейшем они или мигрируют вглубь почвы, или закрепляются на ее поверхности. Из почвы радионуклиды могут накапливаться в растениях. Накопление их будет зависеть от многих факторов: климат, почвы, особенности растений, физико-химические свойства самих радионуклидов.
Не всегда загрязненные почвы можно использовать в сельском хозяйстве. Однако должны быть изучены все варианты по их дальнейшей судьбе. Если почвы не будут покрыты растительностью, возможны различные виды эрозионных процессов. Естественная растительность, если она есть на радиоактивно загрязненной территории, будет включаться в трофические цепи. Поэтому изучение проблемы получения сельскохозяйственной продукции с радиоактивно загрязненных сельхозугодий весьма актуально.
Один из возможных вариантов использования территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению - выращивание многолетних древесных и
кустарниковых пород. В Краснодарском крае большую площадь занимают семечковые, косточковые и орехоплодные сады. Поэтому вариант создания орехоплодного сада на радиоактивно загрязненных территориях может быть предложен, однако для этого следует изучить эту возможность.
Цель работы - изучить влияние глубины залегания радиоизотопа в почве на закономерности накопления его в орехоплодных породах.
Опыты проводили на черноземе выщелоченном малогумусном, сверхмощном. Мощность гумусового горизонта 180 см, тяжелый механический состав: физической глины 62%, фракции ила 33%, песка почти нет. Общая скважность 51%. Пахотный слой на участке выполняемых опытов имеет нейтральную реакцию (рИКС1 6,9). В нижних слоях реакция слегка щелочная (рИКС[ 7,2-7,5). Обменная кислотность 0,6 мг-экв/100 г почвы, гидролитическая - 1,3 мг-экв/100 г почвы. Сумма поглощенных оснований в пахотном слое составляет 37,5 мг-экв/100 г почвы, содержание гумуса - 3,8% [7].
Все работы по подготовке участка для закладки орехоплодных насаждений проводили очень тщательно с соблюдением однородности условий. Посадочный материал орехоплодных культур выращивали в питомнике с соблюдением определенных требований. Все отобранные саженцы были однородными по силе развития и с доброкачественной корневой системой. Для агротехнических опытов рекомендуют и чаще всего используют в исследова-
тельской работе делянки с 6 деревьями [8, 9]. На концах рядов расположены защитные растения - у орехоплодных культур по 1-2 куста.
В 1989 г. в полевых условиях Всероссийского НИИ биологической защиты растений (ВНИИБЗР, г. Краснодар) был заложен экспериментальный участок орехоплодных пород (фундук сорта Луиза), по следующей схеме: 1 вариант - в почву, поверхностно загрязненную 908гС12, проведена посадка фундука. Площадь питания саженцев 4 х 4 м. Уровень загрязнения опытного участка составил 500 МБк/м2. Радионуклид расположен в почве на глубине 50 см, проведена плантажная вспашка опытного участка с оборотом пласта. Повтор-ность опыта шестикратная. После отбора проб растения разделяли на органы и части, высушивали при температуре 105 °С, взвешивали и измельчали на мельницах МРП-1 или ЭМ-ЗА.
Испытания продукции по признаку радиоактивного загрязнения выполнены на приборе УСК «Гамма Плюс» по методике измерения активности бета-излучающих радионуклидов в счетных образцах с применением программного обеспечения «Прогресс». Методика разработана ГП ВНИИФТРИ и утверждена Госстандартом России 05.05.1996 г. Для регистрации бета-излучения от счетного образца используют бета-спектрометрический тракт со сцин-тилляционным блоком детектирования (СБД). Для экспонирования счетных образцов применяют специальные алюминиевые кюветы (Комплекс универсальный спектрометрический «Гамма Плюс», 1995).
Для контроля почвы применяли «Инструкции по отбору проб почвы при радиационном обследовании загрязненности местности», утвержденные Госкомгидроме-том в 1987 г. При контроле содержания 908г в почвах и растениях применяли Методические указания по определению содержа-
ния 8г и С8 в почвах и растениях (ЦИ-НАО, 1985), ГОСТ Р 50801-95, а также ОСТ Р 10070-95 Почвы. Методика определения 908г в почвах сельхозугодий (ОСТ Р 10070-95). Полученные результаты обрабатывали методами математической статистики по Б.А. Доспехову [9].
Результаты. Глубина расположения радионуклида в почве оказала влияние на накопление его в орехоплодных культурах. В приросте биомассы (коре) фундука, больше
90
накапливалось Ьг при расположении ра-
дионуклида на поверхности почвы. Корневая система фундука располагается в основном в верхнем слое почвы [10, 11], а глубина залегания радионуклида различная: поверхностная и с заглублением на 50 см. Это стало причиной разной возможности в накоплении радионуклида в растении. Причем эта разница была от 1,7 до 3,1 раз.
Исходя из экспериментальных данных (рис. 1) можно сделать вывод, что заглубление в почве радионуклида уменьшает его накопление в коре фундука, так как поверхностное расположение корневой системы не способствует высокому накоплению 90Ьг при его заглубленном расположении. Кроме того при выполнении полевых работ заглубленный в почву радионуклид меньше будет оказывать влияние на людей, работающих в поле.
Полученные результаты позволяют сделать определен-
90
ные выводы и по отношению накопления Ьг в древесине фундука (рис. 2).
В первые годы роста и развития фундука в древесине несколько больше накапливается радионуклида при его поверхностном расположении на почве, в дальнейшем это различие постепенно нивелируется.
1,5
Бк/кг 1 (х1000)
0,5 0
ШИР
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 годы исследований Рис. 1. Накопление 9%г в коре фундука (сорт - «Луиза»), 1 - глубина залегания 0 см; 2 - глубина залегания 50 см
4
Бк/кг 3 (х100) 2
1
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 годы исследований Рис. 2. Накопление 9%г в древесине фундука (сорт - «Луиза»), (1 - глубина залегания 0 см; 2 - глубина залегания 50 см)
2
5
0
После выполненных экспериментов стало очевидным, что в многолетних древесных сообществах параметры загрязнения в целом коррелируют с показателями биологической продуктивности растений, причем максимальная интенсивность загрязнения характеризует те структурные компоненты фитомассы, которые отличаются наибольшим текущим приростом. В органах многолетней аккумуляции органического вещества (ствол, ветви и побеги) при этом наблюдается длительное во времени накопление радионуклидов, а во фракциях с меньшей продолжительностью жизни (листья, генеративные органы) объемы депонирования загрязнителей определяются их актуальным поглощением из почвы.
В отличие от большинства радиоактивных продуктов деления Ьг в почвах находится в основном в обменном состоянии; переход его в необменные формы («старение»), если и происходит, то очень медленно. По истечении 12 лет после попадания 90Ьг в выщелоченный чернозем 92-96% находилось в обменном состоянии. Длительное пребывание 90Ьг в почве в обменной и, следовательно, легкодоступной для усвоения растениями форме и медленная миграция по профилю почвы обеспечивают существование устойчивого источника поступления этого радионуклида в растения [12].
Анализ различных радиологических ситуаций (облучение от естественного радиационного фона, аварийные и технологические выбросы радионуклидов предприятий ядерной энергетики, глобальное загрязнение внешней среды от ядерных испытаний и другое) свидетельствует о том, что роль почвенного пути миграции радионуклидов в допол-
нительном облучении населения является весьма значительная, а иногда и доминирующая. Особенно эта роль важна при выбросе в биосферу биологиче-
/-14/-1
ски подвижных долгоживущих радионуклидов ( С, 90Ьг, 1291, 137С8 и др.). Иногда это может происходить в результате аварийных ситуаций [13-18].
Если говорить о дополнительной дозовой нагрузке на организм человека, то надо обязательно знать накопление радионуклидов в хозяйственно - ценной части растения. Изучаемые нами звенья трофической цепи «почва - растения» служат начальными и основными для многих следующих звеньев: консу-ментов первого, второго и т.д. порядка. Для составления прогноза внутренней дозовой нагрузки на организм человека требуется определить Кп для растительных организмов, входящих в рацион питания. Полученный экспериментальный материал расширяет границы в этом направлении (рис. 3 и 4). Глубина расположения радионуклида в почвенном горизонте не влияла на накопление в скорлупе (околоплоднике) ореха. Его содержание было близким к фоновому значению.
Определено различие в накоплении 90Ьг в ядре фундука в зависимости от глубины расположения радионуклида в почве. Меньше в 1,5 раза накопление радионуклида было в варианте с расположением его на глубине 50 см. Причина такого различия кроется в поверхностном расположении корневой системы фундука. При глубине залегания радионуклида 50 см контакт с корневой системой меньше, чем при поверхностном расположении радионуклида на почве. В связи с этим наблюдается различие в накоплении 90Ьг в ядре фундука.
накопление. Бк/кг (х 1004
2 0
□ А
□ Б
□ В
А1 А2 Б1 Б2 В1
органы растения
В2
8
Рис. 3. Накопление 9%г в генеративных органах фундука, в зависимости от глубины его расположения (1 - поверхностное загрязнение почвы, 2 - глубина залегания 50 см), (А - околоплодник (скорлупа), Б - ядро, В - сережки) (2000-2004 гг.)
накопление, Бк/кг (х 100)
□ Г
°Д
Г1
Г2 Д1
органы растения
Д2
Рис. 4. Накопление 9%г в различных органах фундука, в зависимости от глубины его расположения (1 - поверхностное загрязнение почвы, 2 - глубина залегания 50 см),
(Г - почки, Д - листья) (2000-2004 гг.)
Кроме того, ядро служат тем «депо», в котором происходит накопление запасных питательных веществ для весеннего появления проростка. Радионуклиды, оказавшись в почве вместе с питательными веществами, попадают в ядро и загрязняют его.
Различия в накоплении 908г в соцветиях фундука - сережках в зависимости от расположения его в почве не обнаружено.
Накопление 908г в почках фундука существенно зависит от глубины расположения радионуклида в почве. При поверхностном расположении на почве, в почках его накопилось в 7,3 раза больше, чем при залегании на 50 см глубине (рис. 4). Также наблюдается различие (в 1,2 раза) в накоплении 908г в листьях фундука в зависимости от расположения в почве. Следовательно, при заглублении 908г в почву
на 50 см уменьшается его содержание и в опаде по сравнению с поверхностным его расположением.
Таким образом, заглубление в почве радионуклида уменьшает его накопление в коре фундука, так как поверхностное расположение корневой системы не способствует высокому накоплению 90бг. Вариант расположения радионуклида в почве оказал влияние на его накопление в ядре фундука - в 1,5 раза меньше накопление в ядре фундука в варианте с расположением радионуклида на глубине 50 см. Накопление 90Бг в почках фундука существенно зависит от глубины расположения радионуклида в почве. При поверхностном расположении на почве в почках его накопилось в 7,3 раза больше, чем при залегании на 50 см глубине.
Литература
1. Радиоэкология орошаемого земледелия / под ред. Р.М. Алексахина. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 224с.
2. Симакин А.И. Удобрение, плодородие почв и урожай. - Краснодар: Краснодарское кн. изд-во, 1988. - 270 с.
3. Тонконоженко Е.В. Микроэлементы в почвах Кубани и применение микроэлементов. - Краснодар: Краснодарское кн. изд-во, 1973. - 122 с.
4. Тарасенко Б.И. Повышение плодородия почв Кубани. - Краснодар: Краснодарское кн. изд-во, 1981. - 146 с.
5. Гаркуша И.Ф. Почвоведение. - Л.-М.: Сельхозиздат, 1962. - 276 с.
6. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. - М.: АН СССР, 1957. - 236 с.
7. Мельченко А.И. Миграция стронция в разных слоях чернозема выщелоченного // Агрохимический вестник, 2015, № 1. - С. 12-14.
8. Юдин Ф.А. Методика агрохимических исследований. - М.: Колос, 1971. - 272 с.
9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1968. - 336 с.
10. Плодоводство / под ред. В.А. Колесникова. - М.: Колос, 1979. - 415 с.
11. Плодоводство / под ред. В.И. Якушева. - М.: Колос, 1982. - 415 с.
12. Алексахин Р.М., Нарышкин М.А. Миграция радионуклидов в лесных биогеоценозах. - М.: Наука, 1977. - 144 с.
13. Куликов Н.В., Молчанова И.В. Континентальная радиоэкология. - М.: Наука, 1975. - 184 с.
14. Гусев Н.Г., Беляев В.А. Радиоактивные выбросы в биосфере. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - С. 15-27.
15. Холл Э.Дж. Радиация и жизнь. - М.: Медицина, 1989. - 256 с.
16. Трефилов В.И. Чем заполнить «атомную паузу» // Вестник Академии наук СССР, 1990, № 12. - С. 49-58.
17. Силантьев А.Н., Силантьев К.А., Шкуратова И.Г. Определение выпадений радионуклидов на почву на фоне имевшихся загрязнений // Атомная энергия, 1998, Т. 84, вып. 6. - С. 551-555.
18. Булатов В.И. Россия: экология и армия. Геоэкологические проблемы ВПК и военно-оборонной деятельности. - Новосибирск: ЦЭРИС, 1999. - 168 с.
