CC BY
17
Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2019. Вып. 97. Dokuchaev Soil Bulletin, 2019, 97 УДК 631.4:581.1
ЗАКОНОМЕРНОСТИ МИГРАЦИИ 137CS В
АЛЛЮВИАЛЬНОЙ ПОЧВЕ
__ __ *
© 2019 г. С. М. Пакшина, Л. П. Харкевич , Н. М. Белоус,
**
Е. В. Смольский
Брянский ГА У, Россия, 243365, Брянская обл., с. Кокино, ул. Советская 2а, *https://orcid. org/0000-0003-2547-0239, e-mail: sev 84@mail.ru
Поступила в редакцию 28.02.2019, после доработки 08.04.2019, принята к публикации 28.05.2019
В данной работе рассмотрены закономерности миграции 137Cs в аллювиальной почве центральной поймы реки Ипуть (Новозыбковский район, Брянская область). Исследовано влияние фильтрации воды во время паводка, биовыноса и радиоактивного распада 137 Cs на процесс миграции в почве. Вклад радиоактивного распада, фильтрации воды и биовыноса в общий вынос 137Cs из почвы составил за период с 1994 г. по 2007 г. соответственно 50-79, 20-50, 0.3-2.2 % в зависимости от способа обработки, дозы минерального удобрения и соотношения в ней элементов питания. Установлено, что повышенный вынос 137 Cs из слоя почвы поймы при проведении двухъярусной вспашки, по сравнению с дискованием и естественным травостоем, определяется более низким значением числа Пекле, что свидетельствует о преобладании конвективного переноса 137 Cs, по сравнению с диффузионным, в общем потоке раствора.
Ключевые слова: 137Cs, миграция, закономерность, радиоактивный распад, биовынос, фильтрация воды. DOI: 10.19047/0136-1694-2019-97-165-180
ВВЕДЕНИЕ
В работе исследуется влияние радиоактивного распада, фильтрации воды во время паводка, биовыноса на процесс миграции 137Cs в корнеобитаемом слое аллювиальной почвы естественного луга, а также при поверхностном и коренном его улучшении.
В настоящее время известны закономерности движения и распределения макроэлементов в почве при отсутствии растительного покрова. В работе (Волобуев, 1975) описаны две закономерности миграции солей в почве, которые были получены на основе
обобщения и анализа многочисленных данных экспериментально -полевых и лабораторных опытов по промывкам засоленных почв.
Первая закономерность связывает массу солей со временем в процессах засоления - рассоления почв и имеет следующий вид:
St = Soexp(± pt), (1) где t - время, необходимое для изменения содержания солей в почве от начального значения So до значения St, Р - постоянная для определенных условий протекания процесса миграции, знаки "±" относятся соответственно к процессам засоления и рассоления почвы.
Вторая закономерность связывает массу солей с пространством, в котором протекает процесс рассоления почвы и имеет вид:
h = ц lg(Si/So), (2)
где h - толщина почвы, разделенная на i слоев, Si - запас солей в слоях i = 0 - h, So - запас солей в поверхностном слое, ц - параметр, характеризующий фильтрационную способность и степень дренированности почвогрунта. Величина h зависит от количества профильтровавшейся влаги (Q). Поэтому значение ц определяется по графику функции lg(Si/S0) = f(Q), который имеет линейный прямопропорциональный вид. Параметры Р и ц представляют собой постоянные для конкретной почвы величины, поскольку величины So, St, Si, Sh имеют конечное значение (Волобуев, 1975). В работе (Борздыко, 2000) впервые было показано, что уравнение (2) соблюдается также при описании распределения активности 137Cs по глубине почвы при отсутствии растительного покрова.
В работах (Пакшина, 1985; 1989) дано теоретическое обоснование зависимостей (1), (2). Для этого была построена модель, включающая не только диффузионные и конвективные потоки ионов по порам почвы вдоль движения раствора, но и диффузионный поток ионов в электростатическом поле вокруг заряженных стенок пор, направленный перпендикулярно стенкам пор, который описывает ионный обмен на почвенно-поглотительном комплексе (ППК). При решении уравнения для случаев нисходящего (Пакшина, 1985) и восходящего (Пакшина, 1989) потоков ионов было получено следующее выражение:
Ct = Coexp(-Xot), (3)
где Co, Ct - соответственно начальная и конечная концентрация ионов в почве, t - время, необходимое для снижения содержания иона от Co до Ct, и - скорость потока, X - параметр массопереноса для определенных условий протекания процесса.
Получена связь между параметрами р, ц, и X, которая определяется следующими соотношениями:
р = Хи, ц = 1/X. (4)
Модель позволила расшифровать содержание параметра X и выразить его в виде формулы, включающей только физические величины:
X = 1,8-103-ЕКО-Ре (5)
где ЕКО - емкость катионного обмена, мг-экв/100 г почвы, Б -удельная поверхность почвы, м2/г, Т - абсолютная температура почвы, Ре - параметр Пекле, равный Б/иг. Б - коэффициент диффузии иона, и - скорость потока раствора, г - радиус пор, 71, 72 -валентность аниона и катиона соли (Пакшина, 1985; 1989).
Учитывая уравнение (1) в работе (Пакшина, 1994), была выведена формула, связывающая плотность загрязнения почвы 137С8 со временем, которая изменяется под действием процессов радиоактивного распада, фильтрации воды через почву, биовыноса, и имеет следующий вид:
Ак= Ао - е-^ - пе-*з2вЕт). (6)
Где, первый, второй и третий члены относятся к радиоактивному распаду, фильтрации воды и биовыносу; А1, Л2, Аз - постоянная радиоактивного распада, параметры массопереноса ионов при фильтрации влаги и биовыноса радионуклида корневой системой растений; Q, 2вЕт - количество профильтровавшейся через почву влаги и транспирация соответственно. Ао, Ак - начальная и конечная плотность загрязнения слоя почвы, А0е-^1{ — , оставшееся
137/-1
плотность загрязнения слоя после радиоактивного распада С8 за период ^ Аое-*2^ — вынос 137С8 при фильтрации воды, Аопе-^з2вЕт — биовынос доступного растениям 137С8, п-доля доступного 137С8 от общей активности.
Модель (6) описывает миграцию 137С8 из определенного слоя почвы тремя механизмами массопереноса во времени.
Целью данной работы является исследование применимости формулы (6) к процессу миграции 137Cs в корнеобитаемом слое при наличии растительного покрова многолетних трав, выращиваемых в затопляемой паводковыми водами пойме.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследование закономерностей миграции 137Cs в корнеобитае-мом слое многолетних трав проводили на луговом участке центральной поймы реки Ипуть (Новозыбковский район, Брянская область) в течение 14 лет (1994-2007 гг.).
Почва опытного участка представлена аллювиальной луговой, маломощной, среднегумусной, песчаной на супесчаном аллювии и имеет следующее строение профиля: Ah (0-4), A (4-18), Bi (18-40), Bg (40-60), Cg (60-90).
Агрохимические свойства почвы в период проведения опытов колебались в следующих интервалах значений: pHKCi - 5.25.43; гидролитическая кислотность - 2.78-2.43 мг-экв/100г почвы; сумма поглощенных оснований - 10.1-12.24 мг-экв/100г почвы; содержание гумуса - 3.11-3.21 % (по Тюрину); содержание подвижного фосфора и обменного калия соответственно 121-135 и 50-69 мг/кг (по Кирсанову).
Плотность загрязнения опытного участка в среднем составила 1221-1554 кБк/м2. Длительность затопления опытного участка во время весеннего паводка составляла 20-22 дня.
Объектами исследований служили естественный травостой и сеяная мятликовая травосмесь при обработке поймы дискованием и двухъярусной вспашкой. Злаковая травосмесь имела следующий состав: овсяница луговая (Festuca pratensis Huds.), тимофеевка луговая (Phleum pratense L.), кострец безостый (Bromopsis inermis Holub.), двукисточник тростниковидный (Phalaris arundinacea L.), лисохвост луговой (Alopecurus pratensis L.).
На каждом фоне обработки поймы и естественном травостое использовали 5 вариантов внесения удобрения: 1 - Контроль, 2 -
Nl20P90K120, 3 - ^20Р90К2^ 4 - Nl80P120K180, 5 - N180P120K360.
Азотные (аммиачная селитра) и калийные (хлористый калий) удобрения вносили в два приема: половина расчетной дозы -под первый укос, вторая половина - под второй укос. Фосфорные
удобрения (простой гранулированный суперфосфат) вносили в один прием весной.
Площадь посевной делянки составляла 63 м2, уборочной -24 м2; повторность опыта была трехкратной. Урожайность многолетних трав учитывали методом сплошной поделяночной уборки и отбора пробного снопа. В год проводили два укоса (первый - с 01 по 10 июня, второй - с 23 по 30 августа). Удельную активность 137Cs в образцах почвы и растений измеряли на универсальном спектрометрическом комплексе Гамма Плюс (НПП "Доза", Россия), ошибка измерений не превышала 10 %.
В год закладки опыта (1994) и в 2007 г. были отобраны образцы из каждого слоя почвы, равного 5 см, до глубины, равной 60 см, на определение плотности загрязнения 137Cs (Харкевич, 2011).
Транспирацию посевов рассчитывали по формуле (Пенман, 1972), испаряемость - по формуле Иванова (Иванов, 1954), радиоактивный распад 137Cs - по формуле Резерфорда (1903). Для расчета параметра биовыноса Х3 использовалось уравнение, выведенное из данных полевых опытов, которое имеет следующий вид:
Ln(Ak / Ai) = А!вЕт, (7)
где Ak, Ai - соответственно удельная активность 137Cs на контроле и на варианте i (Пакшина и др., 2017). Для расчета параметра мас-сопереноса 137Cs в почве при фильтрации воды использовалось уравнение (5), где ЕКО = 15.3 мэкв/100г почвы, S = 31.3 м2/г, Т = 279.6 К, Ре = 0.4 (естественный травостой), Ре = 0.35 (дискование), Ре = 0.25 (двухъярусная вспашка). При фильтрации воды из почвы выносятся не только доступные корневой системе растений формы 137Cs, но и коллоидные частицы, содержащие труднорастворимые соединения 137Cs (Сковородникова, 2005). При расчетах биовыноса 137Cs учитывалось, что активность водорастворимой и обменной форм 137Cs в оглеенных почвах составляет 5 % от общей активности 137Cs (Сковородникова, 2005).
Для расчета испаряемости, дефицита атмосферной влаги, фильтрации влаги из слоя почвы, равного 60 см, использовали данные метеостанции "Красная гора", наиболее близко расположенной к месту проведения опытов.
Каждый год (с 1994 по 2007) был разделен на три периода, включающего месяцы: I-IV, V-IX, X-XII. В каждый период года
подсчитывали среднемесячную сумму осадков, испаряемости и дефицита атмосферной влаги. Дефицит атмосферной влаги в течение 14 лет наблюдали только в V-IX месяцы, который составил 1075 мм воды. Сумма выпавших осадков за 14 лет составила 7197 мм воды, испаряемость - 6163 мм, коэффициент увлажнения (КУ) - 1.17, который характеризует промывной тип водного режима почвы. Фильтрация паводковых вод по данным Брянскгипровод-хоза составляет 26 % от общей суммы осадков за год, которая составила 134 мм в рассматриваемый период (1994-2007 гг.). Скорость фильтрации паводковых вод составила 0.8 х 10 м/с, что свидетельствует о высокой водопроницаемости.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В таблице 1 представлены данные урожайности сена (ц/га) и транспирации многолетних трав (мм) в среднем за два укоса и в среднем за периоды вегетации в 1994-2007 гг.
Таблица 1. Урожайность сена и транспирация многолетних трав в среднем за период вегетации 1994-2007 гг.
Table 1. The average hay yield and transpiration of perennial grasses for the growing season from 1994 to 2007
Вариант Естественный травостой Сеяный травостой
дискование вспашка
У ХвЕт К.т. У ХвЕт К.т. У ХвЕт К.т.
Контроль 23.9 183 766 31.2 239 766 32.9 252 766
N120P90K120 104.3 798 765 128.4 982 765 139.6 1068 765
N120P90K240 94.7 724 764 118.0 903 765 120.8 924 765
N180P120K180 121.5 929 765 140.0 1071 765 141.4 1082 765
N180P120K360 107.0 819 765 121.8 932 765 126.0 964 765
Примечание. У - урожайность сена в сумме за два укоса, ц/га; ХвЕт -транспирация за вегетационный период, мм; К.т. - транспирационный коэффициент, равный расходу транспирирующей влаги (т) на формирование 1т воздушно-сухой фитомассы.
Установлено, что при внесении полного минерального удобрения урожайность трав зависит не только от соотношения доз калия к азоту, но и дозы фосфора. Увеличение отношения К : N в два раза при равной дозе фосфора вызывает его недостаток, и приводит к снижению транспирации и урожайности (табл.1). Транспирационный коэффициент (К.т.) не зависит от дозы удобрения и способа
обработки почвы, на всех вариантах опыта составляет равное значение. Независимость величины К.т. от дозы минерального удобрения было отмечено ранее в работе Шатилова (Шатилов, 1978). Высокие значения К.т. обусловлены использованием грунтовых вод в период вегетации трав при близком их уровне в центральной пойме. В таблице 2 приведены данные плотности загрязнения 137Cs почвы по профилю корнеобитаемого слоя многолетних трав в 1994 г.
Таблица 2. Распределение плотности загрязнения почв 137Cs по профилю корнеобитаемого слоя в 1994 г. (в год закладки опыта) Table 2. The distribution of soil contamination (137Cs) density in the root zone profile in 1994 (in the year of trial establishment)
Слой почвы, 0-20 21- -30 31- -40
см Вариант Ai % Ai % Ai %
Естественный травостой 1 339.0 98.6 14.8 1.1 4.9 0.3
Сеяный травостой
(обработка почвы - 1 311.0 99.0 10.0 0.7 3.7 0.3
дискование)
Сеяный травостой
(обработка почвы -двухъярусная 1 323.4 95.4 54.7 4.0 8.9 0.6
вспашка)
Примечание. Ai - плотность загрязнения слоя 137Cs, кБк/м2.
По прошествии 8 лет после аварии на ЧАЭС плотность загрязнения 137С8 слоя аллювиальной почвы, равного 0-20 см, на естественном травостое и при проведении поверхностного улучшения (дискование) поймы снизилась только на 1 % от начального загрязнения. После проведения коренного улучшения (двухъярусная вспашка), которое привело к перемешиванию почвы до глубины 45 см, плотность загрязнения 137С8 слоя почвы 0-20 см уменьшилась на 5 %. Выпавший в 1986 г. 137С8 переместился к 1994 г. до глубины 40 см. В таблице 3 представлены данные изменения плотности загрязнения 137С8 корнеобитаемого слоя аллювиальной
Таблица 3. Распределение плотности загрязнения почвы 137Cs по профилю корнеобитаемого слоя по вариантам опыта в 2007 г.
Table 3. The distribution of soil contamination (137Cs) density in the root zone profile in various tretments (2007)
почвы, см Вариант 0-20 21-30 31-40 41-50 51-60
Ai % Ai % Ai % Ai % Ai %
Естественный травостой
Контроль 788.8 97.5 18.4 2.1 2.5 0.3 0.5 0.07 0.32 0.06
N120P90K120 784.3 92.8 55.2 6.2 6.8 0.7 1.3 0.14 0.48 0.06
N120P90K240 805.9 91.3 70.9 7.5 7.6 0.8 2.9 0.3 0.72 0.07
N180P120K180 790.4 91.7 56.5 6.2 14.7 1.6 3.9 0.4 0.92 0.1
N180P120K360 719.6 86.8 89.7 10.2 20.3 2.1 6.4 0.7 1.52 0.16
Сеяный травостой (обработка почвы - дискование)
Контроль 803.2 96.6 24.0 3.0 1.6 0.2 1.0 0.14 0.48 0.06
N120P90K120 666.9 93.1 46.7 6.2 4.2 0.5 1.1 0.15 0.41 0.05
N120P90K240 762.6 94.7 33.6 3.9 9.0 1.0 9.2 0.35 0.56 0.05
N180P120K180 777.0 97.8 16.9 2.0 1.1 0.1 0.4 0.05 0.32 0.04
N180P120K360 631.0 91.5 50.9 6.9 8.1 1.1 2.4 0.3 0.96 0.12
Сеяный т равостой (обработка почвы - двухъярусная вспашка)
Контроль 414.5 61.7 255.8 36.2 15.1 2.0 0.7 0.07 0.46 0.05
N120P90K120 311.1 49.6 278.0 42.3 56.1 7.9 0.9 0.14 0.32 0.06
N120P90K240 380.4 60.3 258.6 39.1 2.8 0.4 1.0 0.13 0.56 0.07
N180P120K180 492.1 68.6 223.6 29.6 13.4 1.7 0.8 0.08 0.32 0.02
N180P120K360 427.3 68.6 200.9 20.8 3.3 0.4 1.0 0.14 0.36 0.06
Примечание. Ai - плотность загрязнения слоя 0-60 см 137Cs ( кБк/м2).
почвы в 2007 г. в зависимости от варианта опыта, заложенного в 1994 г. На контроле в слое аллювиальной почвы, равном 0-20 см, остается около 98 % 137Cs от слоя, равного 0-60 см. Внесение минерального удобрения ускорило процесс десорбции 137Cs из дернины и вынос его из слоя, равного 0-20 см. В этом слое активность 137Cs составила в среднем 91 % от активности слоя 0-60см.
Измельчение дернины при дисковании и оставление ее на по-
137
верхности не оказало существенного влияния на вынос Cs, по сравнению с естественным травостоем. Активность 137Cs в слое почвы 0-20 см на контроле и с внесением NPK составила соответственно 97 % и 94 % от активности слоя 0-60 см.
Измельчение дернины и перемешивание ее остатков с другими горизонтами при проведении двухъярусной вспашки на глубину 45 см повысило вынос 137Cs из слоя 0-20 см на контроле и вариантах с внесением NPK. Активность 137Cs в этом слое в среднем составила 62 % от активности 137Cs в слое 0-60 см. На всех вариантах при разных обработках почвы 137Cs присутствует в слое 50-60 см, на границе с оглеенной материнской породой Cg (6090).
В таблице 4 представлена сравнительная оценка рассчитанных по уравнению (6) значений At (t = 14 лет) с экспериментальными значениями. Экспериментальные значения включали плотность загрязнения слоя почвы 0-60 см в 1994 г. и 2007 г., снижение плотности загрязнения за 14 лет, экспериментальные значения биовыноса фитомассы трав. Биовынос 137Cs из почвы определялся
путем умножения урожайности сена за 14 лет на удельную актив__137
ность в нем Cs. При расчете биовыноса Cs из почвы фитомас-сой трав использовал значение А.31вЕт, полученное по формуле
(7).
Для расчета выноса 137Cs из почвы во время паводков находились значения Л2 по формуле (5) и значение Ре для разных способов обработки почвы. В работе (Pakshina et al., 2018) было показано, что между значениями Ре и относительной транспирацией имеет место линейная обратнопропорциональная зависимость. На рисунке представлены зависимости значений Ре от относительной транспирации трех мятликовых культур. Как следует из рисунка, число Ре уменьшается с увеличением потерь воды из почвы.
Таблица 4. Количественная оценка процессов выноса 137Cs из слоя почвы 0-60 см за период с 1994 по 2007 гг. Table 4. Quantitative assessment of 137Cs removal from 0-60 cm soil layer for the period from 1994 to 2007_
Вариант 1994 2007 Вынос 137Cs Ao-Ак Процесс выноса 137Cs из почвы, экспериментальные и рассчитанные значения
Ao Ak Экс. Рас. Радиоактивный распад Биовынос Фильтрация воды
А1 | Ао-At Экс. | Рас. Экс. | Рас.
Естественный травостой
Контроль 1 359 810 549 985 374 13.2 161
N120P90K120 848 511 526 22.1 26 115 128
N120P90K240 888 471 5.6 7.2 91
N180P120K180 856 503 16.8 17 112
N180P120K360 847 512 3.5 4 134
Сеяный травостой (обработка почвы - дискование)
Контроль 1 325 830 495 961 364 13.7 117
N120P90K120 719 606 511 20.3 23 .8 221 169
N120P90K240 809 516 4.2 5.6 147
N180P120K180 796 529 9.1 9.8 155
N180P120K360 693 632 2.5 3.1 265
Сеяный травостой (обработка почвы - двухъярусная вспашка)
Контроль 1 387 687 700 1006 381 9.1 310
N120P90K120 646 741 724 13.2 23 .6 347 319
N120P90K240 643 744 2.9 6.2 360
N180P120K180 730 357 7.4 13.2 269
N180P120K360 633 754 1.7 3.4 371
Примечание: А0, Ак (экс.), Ак (рас.) - соответственно начальная (1994 г.) и конечная экспериментальная и рассчитанная по формуле (6) для слоя 0-60 см плотность загрязнения почвы кБк/м2.
При значениях относительной транспирации, равных 2 и 2.5, число Ре соответственно равно 0.4 и 0.25. Испаряемость в апреле во время паводков в среднем за 14 лет составила 53.9 мм. Отсюда Q/ЕЕо = 2.5, здесь Q = 134 мм. При максимальных потерях воды на фильтрацию число Ре составляет 0.25, при минимальных - 0.4.
На рисунке представлена корреляционная зависимость между числом Pe и относительной транспирацией посевов мятлико-вых трав.
а
б
в
Рисунок. Корреляционная связь между числом Ре потоков почвенной влаги и относительной транспирацией посевов мятликовых трав: а - ежа сборная, б - овсяница луговая, в - двукисточник тростниковидный. Figure. Correlation communication between Peclet's number of streams of soil moisture and a relative transpiration of crops of bluegrass herbs: а -
Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2019. Вып. 97. Dokuchaev Soil Bulletin, 2019, 97
Dactylis glomerata, б - Festuca pratensis, в - Phalaris arundinacea.
Как следует из рисунка, с увеличением расхода почвенной влаги на транспирацию посевов трав или влажностью почвы, увеличивается конвективный поток ионов и снижается число Pe. С уменьшением расхода влаги посевами трав на транспирацию увеличивается диффузионный поток ионов с потоком жидкости и возрастает число Pe.
Как следует из таблицы 4, экспериментальные значения
137 137
биовыноса Cs из почвы фитомассой трав и выноса Cs при фильтрации паводковых вод через слой почвы, равный 0-60 см, совпали.
Количественная оценка процессов выноса 137Cs из корне-обитаемого слоя трав за период 1994-2007 гг. выявила, что вклад биовыноса в общий вынос 137Cs невелик и на всех вариантах не превышает 4 %. Минеральные удобрения оказывают существенное влияние на биовынос 137Cs из почвы. Особенно низкий биовынос 137Cs наблюдается при внесении NPK при отношении доз K : N = 2.
Вынос 137Cs при фильтрации воды через слой почвы в несколько раз превышает биовынос. Особенно высокий фильтрационный вынос 137Cs наблюдается при проведении двухъярусной вспашки поймы.
Двухъярусная вспашка, увеличивая пористость и размер пор почвы, скорость потока влаги и уменьшая число Ре, повышает вынос 137Cs в нижние слои почвы во время паводков, по сравнению с дискованием и естественным травостоем в 1.9 и 2.5 раза.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ экспериментально-полевых данных изменения плотности загрязнения 137Cs почвы корнеобитаемого слоя многолетних трав со временем позволяет выявить следующее:
- Убывание плотности активности 137Cs корнеобитаемого слоя зависит от вклада каждого процесса. Вклад радиоактивного распада, инфильтрации воды, биовыноса 137Cs из почвы за 14 лет соответственно составил: 50-79 %; 20-50 %; 0.3-2.2 %.
- Двухъярусная вспашка повышает вынос 137Cs из верхнего слоя почвы, равного 0-60 см, по сравнению с естественным траво-
стоем во время поводка и дискованием, соотвественно в 2.5 и 1.9 раза.
- Экспериментально подтверждена формула, связывающая активность 137Cs в корнеобитаемом слое со временем, которая имеет следующий вид: At = A0(e-A1,t х e-A2Q х пе-Л32вЕт), где первый, второй, третий члены относятся соответственно к радиоактивному распаду, инфильтрации воды и биовыносу 137Cs из почвы.
- Доказано, что причиной повышенного выноса 137Cs из аллювиальных почв, по сравнению с другими почвами Брянской области, является интенсивная миграция 137Cs в период ежегодных паводков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Борздыко И.А. Разработка системы автоматизированного мониторинга последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС в юго-западных районах Брянской области: Автореф. дис. ... канд. т. наук. Брянск. 2000. 19 с.
2. Волобуев В.Р. Расчет промывки засоленных почв. М.: Колос, 1975. 71 с.
3. Иванов Н.Н. Об определении величины испаряемости // Известия Всес. Географического общества. 1954. Т. 86. № 2. С. 189-195.
4. Исаков А.Н., Володченков А.Н. Динамика содержания радионуклидов в почвах Калужской области // Агрохимический вестник. 2010. № 2. С. 11-14.
5. Маркина З.Н. Радиоэкологическое состояние агроландшафтов Юго-Запада России и их реабилитация: Автореф. дис. ... докт. с.-х. наук. Брянск. 1999. 42 с.
6. Пакшина С.М. Исследование закономерности вертикального распределения солей по профилю почвы и ее частичных случаев // Почвоведение. 1989. № 2. С. 86-93.
7. Пакшина С.М. Модель для долгосрочного прогноза загрязнения пахотных почв 137Cs // Тезисы докладов XXXI Межвузовской научно-практической конференции "Наука и передовой опыт в производстве и учебном процессе". Великие Луки. 1994. С. 24-26.
8. Пакшина С.М. Физическая интерпретация параметра солеотдачи почв и метод его расчета при проведении промывок засоленных почв // Доклады ВАСХНИЛ. 1985. № 12. С. 34-36.
9. Пакшина С.М., Белоус Н.М., Силаев А.Л., Смольский Е.В. Количественная оценка биологического выноса 137 Cs из почвы наземной
массой мятликовых трав при внесении минеральных удобрений // Радиация и риск. 2017. Т. 26. № 4. С. 99-110.
10. Пенман Х. Круговорот воды. Биосфера. М.: Мир, 1972. С. 60-72.
11. Харкевич Л.П. Эффективность способов обработки почвы и агрохимических приемов при производстве кормов на радиоактивных угодьях Юго-Запада России: Автореф. дис. ... докт. с.-х. наук. Брянск. 2011. 45 с.
12. Шатилов И.С. Водопотребление и транспирация растений в полевых условиях. Научные основы программирования урожаев культур. М.: Колос, 1978. С. 53-66.
13. Сковородникова Н.А. Миграция цезия-137 в почвах различных биосистем Брянского Полесья: Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Брянск. 2005. 20 с.
14. Pakshina S.M., Belous N.M., Shapovalov V.F., Chesalin S.F., Smolsky E.V., Silaev A.L. Calculation of 137Cs accumulation by phytomass of motley herbs // International Journal of Green Pharmacy. 2018. Vol. 12. No. 3. P. 704-711.
REGULARITIES OF MIGRATION 137CS IN THE
ALLUVIAL SOIL
*
S. M. Pakshina, L. P. Harkevich , N. M. Belous,
**
E. V. Smolsky
Bryansk State Agrarian University Russia, 243365, Bryansk region, s. Kokino, Sovetskaya str., 2а *https://orcid. org/0000-0003-2547-0239, e-mail: sev_84@mail.ru Received 28.02.2019, Revised 08.04.2019, Accepted 28.05.2019
This paper examines the patterns of 137Cs migration in the alluvial soil of the central floodplain of the Iput River (Novozybkovsky district, Bryansk region). The effect of water filtration during flooding, bioremoval by plants and 137Cs radioactive decay on the migration process of Cs ions in the soil was studied. The contribution of radioactive decay, filtration of water and bioremoval to the total removal of 137Cs from the soil during the period from 1994 to 2007 was 50-79, 20-50, 0.3-2.2 % coorespondingly, depending on the treatment method, the dose of mineral fertilizers and the ratio of nutrients. It was found that the increased removal of 137Cs from the soil layer of the floodplain during double-depth plowing, compared with disking and natural grass stands, is determined by a lower Peclet number, which indicates the prevalence of convec-tive 137Cs transfer in contrast to diffusion in the total solution flow.
Keywords: 137Cs, migration, regularity, radioactive decay, biocarrying out, water filtration.
REFERENCES
1. Borzdyko I.A., Razrabotka sistemy avtomatizirovannogo monitoringa posledstvii katastrofy na Chernobyl'skoi AES v yugo-zapadnykh raionakh Bryanskoi oblasti: Avtoref. dis. ... kand. t. nauk (Development of a system for automated monitoring of the consequences of the disaster at the Chernobyl nuclear power plant in the south-western districts of the Bryansk region, Extended abstract of Cand. Tech. sci. thesis), Bryansk, 2000, 19 p.
2. Volobuev V.R., Raschet promyvki zasolennykh pochv (Calculation of desalinization of saline soils), Moscow: Kolos, 1975, 71 p.
3. Ivanov N.N., Ob opredelenii velichiny isparyaemosti (On determining the value of evaporation), Izvestiya Vses. Geograficheskogo obshchestva, 1954, Vol. 86, No. 2, pp. 189-195.
4. Isakov A.N., Volodchenkov A.N., Dinamika soderzhaniya radionuklidov v pochvakh Kaluzhskoi oblasti (Dynamics of radionuclide content in the soils of the Kaluga region), Agrokhimicheskiy vestnik, 2010, No. 2, pp. 11-14.
5. Markina Z.N., Radioekologicheskoe sostoyanie agrolandshaftov Yugo-Zapada Rossii i ikh reabilitatsiya: Avtoref. dis. ... dokt. s.-kh. nauk (Radioecological state of agricultural landscapes of South-West Russia and their rehabilitation, Extended abstract of Dr. Agric. sci. thesis), Bryansk, 1999, 42 p.
6. Pakshina S.M., Issledovanie zakonomernosti vertikal'nogo raspredeleniya solei po profilyu pochvy i ee chastichnykh sluchaev (Study of the regularity of the vertical distribution of salts in the soil profile and its partial cases), Pochvovedenie, 1989, No. 2, pp. 86-93.
7. Pakshina S.M., Model' dlya dolgosrochnogo prognoza zagryazneniya
1 1 pakhotnykh pochv 137Cs (Model for a long-term forecast of 137Cs
contamination of arable soil), Tezisy dokladov XXXI Mezhvuzovskoy nauchno-
prakticheskoy konferentsii "Nauka i peredovoy opyt v proizvodstve i
uchebnom protsesse " (Proc. of the XXXI Inter-University Scientific-Practical
Conf. "Science and Advanced Experience in Production and the Educational
Process"), Velikie Luki, 1994, pp. 24-26.
8. Pakshina S.M., Fizicheskaya interpretatsiya parametra soleotdachi pochv i metod ego rascheta pri provedenii promyvok zasolennykh pochv (Physical interpretation of the soil salt transfer parameter and the method of its calculation during the desalinization of saline soils), Doklady VASKhNIL, 1985, No. 12, pp. 34-36.
9. Pakshina S.M., Belous N.M., Silaev A.L., Smol'skii E.V., Kolichestvennaya otsenka biologicheskogo vynosa 137Cs iz pochvy nazemnoi
massoi myatlikovykh trav pri vnesenii mineral'nykh udobrenii (Quantitative assessment of 137Cs biological removal from the soil by above the ground mass of bluegrass when mineral fertilizers are applied), Radiatsiya i risk, 2017, Vol. 26, No. 4, pp. 99-110.
10. Penman Kh., Krugovorot vody. Biosfera (The water cycle. Biosphere), Moscow: Mir, 1972, pp. 60-72.
11. Kharkevich L.P., Effektivnost' sposobov obrabotki pochvy i agrokhimicheskikh priemov pri proizvodstve kormov na radioaktivnykh ugod'yakh Yugo-Zapada Rossii: Avtoref. dis. ... dokt. s.-kh. nauk (The effectiveness of methods of tillage and agrochemical methods in the production of feed on radioactive lands of South-West Russia, Extended abstract of Dr. Agric. sci. thesis), Bryansk, 2011, 45 p.
12. Shatilov I.S., Vodopotreblenie i transpiratsiya rastenii v polevykh usloviyakh. Nauchnye osnovy programmirovaniya urozhaev kul'tur (Water consumption and transpiration of plants in the field. Scientific basis for programming crop yields), Moscow: Kolos, 1978, pp. 53-66.
13. Skovorodnikova N.A., Migratsiya tseziya-137 v pochvakh razlichnykh biosistem Bryanskogo Poles'ya: Avtoref. dis. ... kand. s.-kh. nauk (Migration of cesium-137 in the soils of various biosystems of the Bryansk Polesie, Extended abstract of Cand. Agric. sci. thesis), Bryansk, 2005, 20 p.
14. Pakshina S.M., Belous N.M., Shapovalov V.F., Chesalin S.F., Smolsky E.V., Silaev A.L., Calculation of 137Cs accumulation by phytomass of MOTLEY herbs, International Journal of Green Pharmacy, 2018, Vol. 12, No. 3, pp. 704-711.
Ссылки для цитирования:
Пакшина С.М., Харкевич Л.П., Белоус Н.М., Смольский Е.В. Закономерности миграции 137 Cs в аллювиальной почве // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2019. Вып. 97. С. 165-180. DOI: 10.19047/0136-1694-2019-97-165-180 For citation:
Pakshina S.M., Harkevich L.P, Belous N.M., Smolsky E.V. Regularities of migration 137Cs in the alluvial soil, Dokuchaev Soil Bulletin, 2019, V. 97, pp. 165-180, DOI: 10.19047/0136-1694-2019-97-165-180
