Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

НАКОПЛЕНИЕ РАДИОЦЕЗИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ КУЛЬТУРАМИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СВОЙСТВ ПОЧВ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАСТЕНИИ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "НАКОПЛЕНИЕ РАДИОЦЕЗИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ КУЛЬТУРАМИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СВОЙСТВ ПОЧВ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАСТЕНИИ"

$ - №чоч

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

Людмила Ивановна ГОРИНА

НАКОПЛЕНИЕ РАДИОЦЕЗИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ КУЛЬТУРАМИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СВОЙСТВ ПОЧВ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАСТЕНИИ

(Специальность 06.01.04 — агрохимия)

Автореферат^ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — 1976

Работа выполнена на кафедре агрономической и биологи* ческой химии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени, сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научные руководители: доктор биологических наук профессор И. В. Гулякнн, доктор биологических наук профессор Е: В. Юдинцева. ' ■ >

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Ф. А. Тихомиров, кандидат сельскохозяйственных наук Р.А.Ширшова.

Ведущее предприятие—Центральный институт агрохимиче: ского обслуживания сельского хозяйства (ЦИНАО).

Защита диссертации состоится * $ » го- '

да в «/р^® часов на заседании Специализированного совета Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан 1976 года.

I

Ученый секретарь Специализированного совета

Л. А. ДОРОЖКИНА

1Б0ТЫ

; : ■;■ ядерной энергии

1 : » ■ . а выдвинуло ряд

1 ■ : проблемой охра-

) ■ - !■. ■ ; 1си среды. Среди

I ' ; ; : точки зрения ра-

; ' :'..;"■'',.■' _ ий-137..

; 1 опы цезия прочно

' ше о незначитель-

: . 1 этим нуклидом, ических условий в I : ! > ; ■ * ■: ' ' " ' высокая подвиж>

•рно для песчаных, . ^ ; >ана имеет 72 млн.

! ____ _ ' : Розов, Ободовская,

1967)7 и значительное"количество торфяных почв, поэтому изучение поведения радиоцезия в системе почва — растение имеет практическое значение. В литературе имеются данные о поведении этого нуклида в почве, поступлении его в растения. Однако большинство исследований по изучению поведения цезия-137 в почвах проведено на ограниченном количестве почв. Опыты обычно проводились только по изучению размеров поглощения микроколичеств нуклида почвами и способности к вытеснению его в раствор различными десорбента-ми или только по изучению форм нахождения его в почве и единичные исследования по изучению одновременно на одних и тех же почвах, степени закрепления микроколичеств радиоцезия почвами и форм нахождения его в почвах. Кроме того, поведение цезия-137 в почве часто рассматривали без постановки опытов с растениями.

Изучение поступления радноцезик в растения в зависимости от их биологических особенностей довольно ограничено и проводилось обычно на какой-либо одной почве с зерновыми н зернобобовыми культурами. Практически отсутствуют исследования по сравнительному накоплению цезия-137 в овощных культурах.

д^лц,---------,,,,.,.„1.—

Московской1фд< Л о;::;:: а Сельхоз. Лкаггатт:! пг.т. II. Л. Тг-угнева

Цель исследований. Цель настоящих исследований заключалась в изучении следующих вопросов:

I; Поведение микроколнчеств радиоцезия в различных : почвах.

2. Влияние свойств почвы на накопление цезия-137 в уро-. жае овса и ячменя.

3. Накопление радионуклида в урожае зерновых и зернобобовых культур и трав.

4. Поступление радионуклида в урожай овощных культур.

Научная новизна работы. Научная значимость результатов

заключается в том, что получены данные по сравнительному накоплению в урожае растений радиоцезия из различных типов и разностей почв. Оценена количественная зависимость между накоплением цезия-137 в урожае растений и отдельными свойствами почв.

Установлены различия в накоплении радиоцезия в урожае зерновых, зернобобовых, овощных культур и трав при выращивании на супесчаной и суглинистой дерново-подзолистых почвах и выщелоченном черноземе.

Получены новые данные по поступлению цезия-137 в растения и накопления его в урожае из 20 различных почв, а также в различных сельскохозяйственных культурах на трех сильно различающихся по свойствам почвах. Эти результаты исследований являются существенным вкладом в проблему изучения миграции радиоцезия в системе почва — растение.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Результаты исследований могут быть использованы для прогнозирования уровня загрязнения урожая сельскохозяйственных культур. Основные положения результатов иссле-; дований освещены в опубликованных работах.

Объем работы. Диссертация изложена на 117 страницах машинописного текста, включая 9 рисунков и 44 таблицы. Список использован ной литературы содержит 212 наименований, в том числе 52 иностранных.

Материал, методика и условия проведения опытов

Экспериментальная работа включает вегетационные опы-^ ты и лабораторные исследования, которые выполнены в течение 1972—1975 годов во ВНИИСХР и на кафедре агрохимии ТСХА. На двух дерново-подзолистых почвах (супесчаной и суглинистой) Московской области и выщелоченном черноземе Тамбовской области выращивали 21 культуру: пшеницу Тп-Исиш регзкиш; овес сорта Московский А-315; ячмень — Московский 124; горох — Немчиновский-3; фасоль — Латвийская; кукуруза — Буковинская-3; картофель— Столовый-19; столовая свекла — Бордо; гречиха — Большевик; просо — Скоро-

спелое 66, соя— Ранняя-10; огурцы — Алтайские ранние; помидоры — Белый налив; капуста — Грибовская номер первый; морковь — Нантская; клевер красный; тимофеевка луговая; овсяница луговая; райграс многоукосный; костер безостый; люпин.кормовой — Немчнновскнк-846.

Для выявления влияния свойств почвы на накопление нуклида в урожае были проведены опыты на почвах различных типов и почвенных разностях одного и того же типа.

При набивке сосудов вносили под овес, пшеницу, горох, ячмень, гречиху, просо и сою по 0,75 г Я; 0,6 г Р5О5; 0,75 К2О на сосуд, вметающий 5 кг тючвы; под кукурузу —по 2 г Ы; 1,5 г Р205; 1,5 г КгО на сосуд, вмещающий 7 кг почвы; под картофель по 2 г N и Р2О5; 3 г КгО на сосуд, вмещающий 7 кг почвы; под столовую свеклу — по 0,75 г -М; 1 г Р2О5; 1,5 г КгО на сосуд, вмещающий 3,5 кг почвы; под овощные культуры — по 1,5 г N и Р2О5; 2 г КгО на сосуд, вмещающий 5 кг почвы; под тралы—по 0,6 г Ы; 0,4 г Р2О5; 0,6 г КгО на сосуд, вмещающий 3,5 кг почвы; под ячмень н овес в сосудах, вмещающих 1,5 кг почвы, вносили 0,25 г 0,2 г Р2О5; 0,25 г КаО. Питательные элементы вносили в виде солей С а (ЙОз)г. КМОз; Са (Н2Р04)г. Под морковь и огурцы 1/3 азота и калия вноси-, ли в подкормку; под травы 1/3 N в подкормку.

На супесчаной почве дополнительно вносили по 0,06 г/кг магния и по 0,5 мг/кг бора и марганца в виде Мл504, Н3ВО3, Л^БО«.

На второй и третий год почву в сосудах рыхлили и вносили -питательные элементы в виде тех же солей и в таких же количествах, что и в первый год опыта.

Доза радиоизотопа цезия-137 составляла 0,03 мкюри/кг почвы в виде СэС1. Полив растений проводился дистиллированной водой из расчета 60% от полной капиллярной влаго-емкости почв. Повторность опытов в зависимости от культуры 3—6-кратная. Все растения выращивали до полного созревания, кроме трав. Агрохимические анализы почв проводились по общепринятым методикам.

Опыты по изучению сорбционных свойств почв по отношению к микроколичествам цезия-137 проводили в статических условиях при соотношении твердой фазы к жидкой 1 : 10. Время взаимодействия десорбирующего раствора .с сорбентами составляло сутки, Десорбирующнми растворами служили 0,5 н N^N03 и 0,5 н и 1 н КЫОз-

В почвах определяли обменную и кислотнорастворимую формы цезия-137. Обменный цезий вытеснялн из почвы 1 н СНзСООЫН* при соотношении фаз почва—раствор 1 : 10. Навеску почвы встряхивали на ротаторе 1 час и оставляли для взаимодействия на ночь, отфильтровывали раствор и почву подсушивали до воздушно-сухого состояния, брали пробы

з

почв для Определения в последней радиоцезия. Обменный цезий находили 'по разности между активностью почвы до обработки CHsCOONH« и после обработки. Кислотнораствори-мый цезий экстрагировали из остатка почвы 3 н HCl и определяли как разность между активностью почвы после обработки уксуснокислым аммонием и активностью после обработки 3 н НС).

Калий в растительных образцах определяли на пламенном фотометре после мокрого озоления в смеси серной и хлорной кислот. Определение радноцезия в растительных и почвенных , образцах проводили на гамма-анализаторе ЛП-48-40.

Математическую обработку урожайных данных и результатов анализа выполняли методом дисперсионного анализа и определяли среднюю арифметическую ошибку (Доспехов, 1968). Установление взаимосвязи между накоплением це-зия-137 растениями и некоторыми свойствами почв (содержанием подвижного калия, количеством физической глины, количеством илистой фракции), накоплением и сорбционными свойствами почв по отношению к микроколичествам цезия-137 проводилось с использованием корреляционного анализа.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Поведение микроколичеств радиоцезия в различных почвах

Для исследования были взяты двадцать почв различных климатических зон страны (табл. 1). Изучаемые почвы существенно отличались по агрохимическим свойствам и механическому составу. По содержанию гумуса разница была в 12 раз; количество обменного калия изменялось от 5,6 до 68,0 iMr на 100 г почвы, обменного кальция—от 1,6 до 23,0 мэкв на 100 г почвы.

Результаты лабораторных опытов по изучению сорбции радноцезия двадцатью различными почвами (табл. 2) показали, что микроколичества цезия-137 довольно полно поглощаются всеми почвами. Однако следует отметить некоторое различие в степени сорбции цезия-137 почвами, коэффициент распределения (Ка) в наших исследованиях изменяется больше чем в 8 раз.

На разных почвах способность к десорбции поглощенного радноцезия неодинакова. Наиболее слабо цезий-137 закрепляется дерново-подзолистыми супесчаными почвами и красноземом. Наибольшее количество изотопа, свыше 40%, вытеснялось любым из взятых десорбентов из дерново-подзолистых супесчаных почв (№ 1, 2, 6), почвы тяжелые по меха' 4

Т а б л я ц а 1

Характеристика почв

.V* Почвы < ■о. нг Са и § я л и О Х-5 и' >ч X (СзЗ

мэкв/100 г почвы

! Дерново-подзолистая. су- 2.9 16,0

песь ........ 5,4 3,5 1,6 0,7

2 Дер ново-подзолиста я, су- 6,5

песь . 4,5 3,7 2,3 1,5 1.2

3 Дерново-Подзолистая, сред- 4.9 7.3 5,5 23,2 1.6

ний суглинок ..... 4,7

4 ' Дер но в о-подзол иста я, сред-

ний суглинок..... 5,2 5,9 4.5 3,8 13.2 1.0

5 Дер но в о-подзолиста я, сред-

ний суглинок ..... 5.2 1,9 8,9- 7,6 19.8- 1,5

6 Дерново - подзолистая, су-

песь ........ 4,3 3,7 3,6 2,2 5,6 0,6

7 Серая лесная, средний су- 2.8

глинок ....... 5,6 21,8 17.5 11,5 5.0

8 Аллювнально - карбонатная.

средний суглинок , . . 7.3 — 28,6 22,4 11,6 3,0

9 Каштановая, легкая глина . 6.8 — 1 25,6 16,4 36,0 2,1

10 1 Светлый серозем, легкий су-

глинок ........ 7,0 — * 10.8 8.3 31,6 0^6

11 Гипнчний серозем, средний

суглинок....... 7,1 — 11,Г 8,9 60.4 1.5

12 Темный серозем, средний

суглинок .... , . . 7,0 — 16,9 11,9 68,0 1,7

13 Луговая, тяжелый суглинок 7,2 — 26,8 23,6 36,6 3.1

14 Чернозем обыкновенный,

легкая глина..... 7,0 — 29,1 22,9 67,0 7,2

15 Чернозем выщелоченный,

средний суглинок , . . 5.2 4,4 24,0 18,3 23,0 4,2

16 Чернозем выщелоченный,

тяжелый суглинок , . . 5,5 3,6 21,3 15,6 34,0 0.6

17 Чернозем солонцеватый, тя-

желый суглинок . , . , 6,9 — 15,4 12,3 32,8 2,8

18 Черноземовидная. легкая

глина . ....... 6,9 26,2 21,1 65,4 3,5

19 Краснозем, тяжелый сугли-

нок ......... 5,6 • 6,6 16,0 14,5 20,5 7,5

20 Дерново-подзолистая, лег-

кая глина...... 5.2 19,3 2,9 2,1 ' 9,5 3,8

ническому составу прочнее удерживал» поглощенный радиоцезий (№№ 3, 4, 5). Из этих почв десорбир овал ось. 12—30% поглощенного нуклида. Однако краснозем и дерново-подзолистая почва (Лв 20) тоже имеют тяжелый механический состав, но слабо закрепляют нуклид, это, по-видимому, связано с высокой гидролитической кислотностью, с малой насы-

Щбнностью почв основаниями. Из чернозёмов, Сероземов, каштановой почвы и аллювиально-карбонатной вытесняется в раствор цезия-137 в 2—5 раз меньше, чем из вышеназванных, эти почвы тяжелые по механическому составу, содержат значительное количество гумуса, практически не имеют гидролитической кислотности.

* - Та б л и ц а 2

Сорбция и десорбция почвами

Вытеснено, % от поглощенного

о . V а ~ 3 м о -о * <5 -Ч «4 =о о X, О -К —

95,0 87,4 190 69 56,4 58,9 45,1 42,9 46.5 60,5

94,2 162 30,9 21,9 23,5 '

87,8 72 33,2 15,0 23,6

90,9 90,1 92,8 100 91 129 24.7 55,6 27.8 12,2 40,3 33,9 17,4 48,2 19,4

92,1 90,3 93,5 117 93 143 15.3 15,1 30.4 7,6 7.2 11.1 7,9 9.3 14,1

88,9 97,1 96,3 80 335 260 27.4 29.2 18.3 13,2 16,5 17,4 14.9 20,9 18,7

93,4 142 31,3 13,9 12.8

86,7 65 30,1 13,7 10,8 ,

90,3 93 18,1 15,7 27,6

95.6 96,2 97.7 83,5 217 252 424 50 13,7 21,2 48,5 67.3 6,2 14,7 33,2 44,5 8,1 13,1 47,4 55,9

Почвы

Дерноио-погзолнстая, супесь . Дерново-подзол истая, супесь Дерново-подзолистая, средний су

глинок........ . . ■

Д ер по ао-подзол и ста я. средний су

глинок...........

Дерново-'подзолнстая, средний су; глинок ...........

Дер ново-подзолиста я, супесь . , Серая лесная, средний суглинок , Л ял юви а л ыго-к а р бои а тна#, тя же-

1 лый суглинок...... .

Каштановая, легкая глина . , . Светлый серозем, легкий суглинок Типичный серозем, средпий суглинок ...........

Темный серозем, средний суглинок Луговая, тяжелый суглинок . . Чернозем обыкновенный, легкая

глина..........

Чернозем вшцелоченный. средний

суглинок..........

Чернозем выщелоченный, тяжелый

суглинок . ........

Чернозем солонцеватый, легкая

глина ...........

Черноземовидиая, легкая глина , Краснозем, тяжелый суглинок . . Дерново-подзолистая, легкая глина

При взаимодействии воднорастворимого радиоцезия с почвой образуются различные формы, что имеет значение при поступлении его в растения. Содержание обменного це-зия-137 практически на всех почвах больше кислотнораство-римого (табл. 3). В супесчаных дерново-подзолистых поч-

• '

Таблица 3

Содержание различных форм.11' Cs в почвах, %.

Кислот-

Обменная но рас- Фиксиро-

.V» Название почв 1 н. ворк-

CHjCOONH« мая Зн НС1 ванная

. ! Дер но во-подзолиста я, супесь . . 28,3 • 10,3 61,4

2 Дерново-подзол иста я. супесь . , 20,8 23,8 55,4

3 Дер ново-подзол иста я, средний су-

глинок .......... 21,3 5,2 73,5

4 Дерн oso'Подзолиста я, средний су-

глинок .......... 20,8 4,8 74,4

5 Дерноао-подзолиста я, средний су- 84,0

глинок ....... . . . 13,5 2,5

6 Дер ново-подзолиста я, супесь . . 28,2 10.3 61,5

7 Серая лесная, средний суглинок . 9,3 5,8 84,9

8 Лл люви алыю ■ карбо иат н а я, тяже-

лый суглинок........ 11,8 4,5 833

9 Каштановая, легкая глина . . . 8,2 83,6

10 Светлый серозем, легкий суглинок 11.7 3,4 84.9

П Типичный серозем, средний сугли- 81,0

нок .......... 16.9 ■ 2,1

12 Темный серозем, средний суглинок 16,0 3,1 80,9

13 Луговая, тяжелый суглинок . , 8,6 6,3 85.1

14 Чернозем обыкновенный, легкая 81,8

глнна......... . 14,7 3,5

15 Чернозем выщелоченный, средний 84,6

суглинок......... 13.2 . 2-2

16 Чернозем выщелоченный, тяжелый 73,6

суглинок ......... 13,7 12,6

17 Чернозем солонцеватый, легкая 87,2

глина............ 8,3 4,5

18 Черноземов ид на я, легкая глина . 6,4 , 3,5 90,5

19 Краснозем, тяжелый суглинок , . 23,9 ,11,4 64,7

20 Дер ново-подзол иста я, легкая глн-

24,7 11,8 63,7

вах (№№ 1, 2, 6), красноземе и дерново-подзолистой лочое из Грузин {№ 19, 20) находится в обменной форме более 20% нуклида, в других-почвах — в 1,5—3 раза, меньше. При сопоставлении содержания различных форм цезия-137 в почвах с их свойствами (см. табл. I, 3) можно отметить, что в почвах, тяжелых по механическому составу, с высоким содержанием обменных оснований, гумуса, количество радиоактивного цезия в обменной и клслотнорастворимой формах составляет 15—20% (каштановая почва, сероземы, черноземы). Почвы, имеющие высокую гидролитическую кислотность, малую степень насыщенности основаниями, легкие по .механическому составу, содержат доступного цезия-137 до 35—40% (Кг 1, 2,6,19,20).

Влияние свойств почвы на накопление цезия-137 в урожае овса и ячменя

Опыты с ячменем и овсом проводили на тех же почвах, что и лабораторные исследования по изучению поведения микроколичеств цезия в почвах. Повторность опытов трехкратная. Содержание цезия-137 в растениях, выращенных на разных типах почв, а также на разных почвах в пределах одного почвенного типа резко различалось (табл. 4). Максимально накопление цезия-137 в соломе ячменя на дерново-подзолистой супесчаной почве превышает минимальную величину на черноземовндной почве в 80 раз, для зерна ячменя — в 90 раз. Различия в накоплении радноцезия в урожае овса, выращенного на различных почвах, в первый год опыта достигали для соло.®мы и зерна 100 раз (ЛГа 18, 20). На второй год опыта указанные различия менее выражены.

На почвах одного и того же типа содержание цезия-137 в растениях также сильно колеблется. Например, содержание радиоцезня на единицу веса сухого вещества зерна овса на дерново-подзолистых почвах изменяется в 7 раз, па сероземах — в 3 раза, на черноземах— в 7 раз.

Примерно такая же разница получается и*в накоплении цезия-137 в ячмене, выращенном на разных видах и разновидностях почв. В порядке снижения поступления нуклида в растения почвы можно расположить в такой последовательности: дерново-подзолистые сунесчаные, краснозем, дерпово-подзолистые суглинистые, серая лесная, черноземы, сероземы, аллю-внально-карбонатная, каштановая.

Накопление цезия в растения определяется свойствами почв. Поступление радноцезия в растения в пределах типа и почвенных разностей зависит от содержания обменного калия в почве. При высоком содержании в почве обменного калия не наблюдается существенной разницы в' поступлении радиоцезня п урожай. Между поступлением радиоцезня в растения и количеством подвижного калия в почве наблюдается обратная зависимость (табл. 5), а именно, с увеличением обменного калия в почве уменьшается накопление цезия-137 к урожае ячменя и овса. Коэффициент корреляции между поступлением це-зия-137 в растения и содержанием обменного калия в почве довольно высокий и составляет для соломы ячменя (—0,773±0,202); овса — (—0,848^0,133); для зерна — (—0,660±0,280) и (—0,835^:0,140) соответственно. Однако на некоторых почвах обратная зависимость между содержанием обменного калия в почве и накоплением цезия-137 в растениях нарушается. Например, краснозем (№ 19) характеризуется более высоким содержанием доступного калин, чем почвы № 1, 4, 7, а накопление радноцезия в растениях овса на красноземе 8

Таблица 4

Содержание 137С$ в урожае ячменя м овса (Нкюрн/г воздушно-сухого вещества)

Ячмень Овес

1 год 2 год

.\г Почвы « я

£ о Е. к о а. О '■

О г; о е; о о.

3 с». 8 п 3. п

1 Дерново-подэали ста я , . . 7,9 3,4 13,5 8,3 6,2 4,0

2 Дерново-подзолиста я . . . 40,2 18,5 27,0 21,3 14,6 6,6

3 Дерново-подзолистая . . . 2,8 1.1 4,1 35 3,5 3,1

4 Дер но во-подзолиста я , . . 9,0 2,9 10,8 8,4 5.5 4.8

5 Дер нов о-подзол иста я . . . 4,2 1,6 4,0 2,5 2,6 .2,0

6 Дерново-подзолистая . . . 36,8 14,1 31,0 18,2 —

7 Серая лесная ...... 8,9 4,3 5,1 4,8 2,1 2Д

8 Аллювиально-кзрбонатная . 1.1 0.5 — — 0,2

9 Каштановая...... 0,9 0,6 1.0 0.4 '0,3 0,2

10 Светлый серозем . . . . 2,0 0.7 2,2 1,2 1.1 1.0

И Типичный серозем . . . . 1,6 0,4 и 0.6 — —

12 Темный серозем..... 0,7 ол 0,8 0,4 — —

12 Луговая....... 1.6 0,6 1.4 0,8 1,4 1,1

13 Чернозем обыкновенный 13 0,3 1,7 0,3 0,4 0,3

14 Чернозем выщелоченный , 2.5 0,9 4,8 2,0 2,2 1.8

15 Чернозем выщелоченный , 2,4 1,1 3,0 1.6 — —

16 Чернозем солонцеватый . 2,0 0,8 1.9 1.1 1,2 0.8

17 Черноземовидная . , . 0,5 0,2 0,3 10,2 0,4 0,2

18 Краснозем ...... — — 23,0 14,2 5.3 6,3

19 Дерново-подзолист а я . . . — — 31,3 21,5 10,3 12,7

20 НСРс.м для всего опыта , НСРе,в5 ЛЛЯ 1—6, 19, 20 . НСРсед яля 8—13 . . . НСРо,« для 14—18 . . . 3,0 0.5 1,2 2,0 0.4 0,5 1,0 1,7 0,2 0,1 0,4 0,3

в пять раз выше, чем на серой лесной, в полтора-три раза больше, чем на дерново-подзолистых почвах (I, 4), что обусловлено слабовыраженной способностью дерново-подзолистых почв н краснозема закреплять радиоизотоп в труднодоступной для растений форме по сравнению с другими почвами. Это подтверждается и результатами анализа по содержанию обменно-и кнслотнорастворимых форм цезия-137 в почве (см. табл. 3); чем больше поступает нуклида в растения, тем выше содержание нефиксированного изотопа в почве. При рассмотрении взаимосвязи между накоплением цезия-137 в растениях и количеством изотопа, вытесняемого в раствор I ни К>ГОз и 0,5 н ГМЦЫОз, в большинстве случаев обнаружена прямая зависимость между этими показателями (табл. 5).

На поступление радноцезия в растения оказывает влияние и величина поглощенных оснований. С увеличением количества обменных оснооаннй уменьшается ■ содержание цезия-137

Т а б л и ц а 5

Коэффициент корреляции

Показатели Ячмень Овес

И Г

Цезий-137, нкюри/1 г соломы—к алий, мг/100 г Почвы........ Цезий-137, нкюри/1 г зерна—калий, мг/100 г почвы ......... Цезий-137, и кюри/г соломы—физическая глина, % Цезий-137, нкюри/1 г зерна—физическая глина, % Цезнн-137, нкюри/1 г соломы—илистая фракция, % Цезий-137, нкюрн/1 г зерна—илистая фракция, % Цезий-137, нкюри/1 г соломы ......... Цезий-137, десорбироваи-ныЙ 0,5 н . . . ЦезнД-137, нкюрн/1 г зерна Цезий-] 37, десорбирован-ный 0,5 н ЫН,ЫО, . . . Цезий-137, нкюри/1 г соломы ......... Цезий-137, десорбирован- ный 1 н ККОа..... Цезий-137, нкюри/1 г зерна Цезий-137, десорбирован-ный I и ККОз..... —0,773 ±0,202 —0,660±0,2в0 —0,647*0,292 —0,569±0,334 -0,693 ±0,255 -0,603 ±0,3 И 0,319 <1* <0,857 0,034 <К <0,778 0,336< «<0,872 0 430<1«0,868 8,02 4.96 4,74 3,59 5,77 4,03 4.92 2,27 6,40 4,09 —0,848± 0,138 —0,835±0,140 —0,867±0,105 —0,62Э± 0,292 —0,706± 0,235 -0,631 ±0,281 0,30 4 < К <0,852 0,254<К <0,887 0,345 <К<0,9$0 0,601 <Й <0,931 13,41 12,47 15.97 4,52 6,31 4,70 5,49 4,67 . 5.84 6,44

в урожае (табл. I, 4), Наибольшее накопление изотопа в ра--стеннях ячменя и овса наблюдается в почвах №№ 1, 2, 4, 6, 20, имеющих сумму поглощенных оснований не более 4,5мэкв/ 100 г почвы. Краснозем (почва № 19) имеет сумму поглощенных оснований 16,5 мэкв, т. с. в 3,5 раза больше, чем вышеназванные почвы, а поступление в растения радиоцезия в этом случае незначительно отличается по сравнению с почвами №№ 1, 2, 4, 6, 20. Очевидно, здесь большую роль играет относительно высокая гидролитическая кислотность (табл. 1), так как чем выше гидролитическая кислотность, тем больше поступает изотопа в урожай при прочих равных условиях. Из почв, имеющих сумму обменных оснований больше 20 мэкв/ 100 г почвы, поступление цезня-137 в растения мало зависит от этого показателя.

Величина суммы поглощенных оснований находится в определенной взаимосвязи с количеством ила н физической гли-

Ю

ны в почве. При расчете коэффициентов корреляции между накоплением цезия-137 в растениях ячменя и овса и содержанием в почве физической глины и илистой фракции наблюдается обратная зависимость между этими величинами (табл. 5),т.е. чем тяжелее почва по механическому составу, тем меньше це-.зня-137 накапливается в растениях. Однако в ряде случае» наблюдается отклонение от этой зависимости. Например, при

■ одинаковом механическом составе почв (№ 1, 2, 3) поглощение цезия растениями различалось. Это обусловлено, очевидно, тем, что эти почвы различаются по содержанию обменного калия,-гумуса.

Таким образом, результаты исследований с растениями ов-

■ са н ячменя показывают, что наиболее высокое накопление изотопа происходит на почвах, легких по механическому составу, имеющих низкое содержание поглощенных оснований и доступного калия, повышенную гидролитическую кислотность.

Аналогичные результаты получены в других опытах на трех различных почвах с 21 культурой. В зерновые,-зернобобовые, овощные культуры и травы из дерново-подзолистой почвы, поступало нуклида в 5—10 раз больше, чем из выщелоченного чернозема, что обусловлено различием механического состава и разным количеством подвижного калия в почвах. Содержание цезия-137 в урожае этих культур, за исключением люпина и проса, на выщелоченном черноземе и дерново-подзолистой суглинистой почве практически одно и то же. Эти почвы одинаковые по механическому составу и содержанию подвижного калия (табл. 6, 8,9).

ч

. Накопление цезия-1<77 в урожае зерновых и зернобобовых

культур

Содержание цезия-137 в зерновых и зернобобовых культурах значительно различалось (3—10 раз). Для зерновых культур с учетом почв наибольшее накопление радиоцезия наблюдалось у овса в зерно, из зернобобовых — у люпина и гороха. Наименьшее накопление цезия-137 на всех почвах отмечалось в зерне фасоли по сравнению с другими культурами (табл. 6).

В порядке увеличения содержания радиоцезня в зерне, при выражении в абсолютных величинах, культуры можно расположить в такой последовательности: фасоль<соя<просо<ку-куруза< пшеница, ячмень<горох<гречиха<овес<люпин. Максимальное накопление радиоцезия наблюдалось в соломе люпина, пшеницы, овса на супесчаной почве.

Концентрирование цезия-137 растениями из почвы практически не происходит. Содержание радиоцезня на единицу веса урожая значительно меньше, чем на единицу веса почвы.

и

- *''%■■" .'■ Таблица б

Содержание* в; урожае зерновых н зернобобовых культур (нкюри/г воздушно-сухого'вещества в среднем за 3 года)

Культура " Вегетативная масса-'^'" Зерно

на дер но во-под-, золистой почве ^ на выщелоченном ;чер-ноэеме ; на,дерново-под-, золистой почве на выщелоченном черноземе

супесчаной сугли-, нистой. ■ супесчаной , суглинистой

Пшеница 33J 6,0 3,5 * 11,0 1.5 0.9

Овес 31,7 5,1 . 3.4 21,9 2,5 1,7 .

Ячмень 22,6 ,4.6. 3,9 12,0 2,1 1.2

Кукуруза — ■ 5,2 4,9: ■ —■ 1,2 1,6

Горох 26,5 '3,4 ' 2.9,- 12,0 1,8 2,1

Фасоль 10,1 3,5 ■ 3,1 1,2 0.5 0,5

Люпин* . 58,4 ; - 21.9 -7,4 38,1 22,8 8.2

Соя* . 9.4 3.2 • 1.6 6,7 1,6 1.3

Просо* 27,1 ' 4,6 3.2 13,7 1.4 0.4

Гречиха* 21,3 , 4.1 : ' 4,3 14.2 1,7 2,0

_ /

* Однолетние данные,

Коэффициент накопления радионуклида как в соломе, так н в зерне для большинства культур меньше единицы (табл. 7). Для зерна величина коэффициента накопления изменилась от 0,01 до 0,76, только в зерне люпина этот показатель, больше единицы.

1 _ ■ , Таблица 7

Коэффициент накопления для зерновых и зернобобовых культур {в среднем за 3 года) '

Культура - Вегетативная. масса Зерно

на дернаво-под-,золистой почве на выщелоченном черноземе на дерново-под-листой почве на выщелоченном черноземе

супесчаной' суглинистой г супесчаной суглинистой

Пшеница "'■1.1а' 0,20 0,12 0,37 0,05 0,03

Овес 1,09 0,16 - 0,11 0,73 0,11 0,07

Ячмень 0,70 0,15 0,13 - 0,40 0,08 0,04

Кукуруза — 0,18 . 0,16 — 0,04 0,04

Горок 0.75 0,11 о,ю 0,40 0,06 0,07

Фасоль ^ 0,34 " 0,12 ' 0,10 0,11 0,01 0,02

Люпин* 1,95 0,73 0,25 1,27 0,76 0,27

Соя* ^ 0,31 0,11 0,05 ... " 0,22 0.О5 0,04

Просо* 0,92 0,15 • 0,11 0,44 0,04 0,01

Гречиха* 0.70 - V 0,13 0,14 ; 0,46 0.05 0,07

* Однолетние данные. .' 12

Накопление цезия-137 в урожае трав

Поступление радиоцезня в травы различается, на дерново-подзолнстои супесчаной почве разница в накоплении нуклида достигает 7 раз, дерново-подзолистой суглинистой 4 раз, на выщелоченном черноземе 14 раз. Различие по накоплению нуклида в травах на разных почвах составляет примерно 5— 15 раз. В порядке уменьшения накопления радиоцезия в среднем за укосы травы можнб расположить в такой последовательности: овсяница >райграс>костер>клевер>тимофеевка (табл. 8).

Таблица 8

Содержание 13ТС$ в урожае трав

Культура 3 и О £ Пкюри/г воздушно-су ко го вещества Коэффициент накопления

на дерново-иодзодистой почве « я я ^ о о 3 н о (й о> Е « О & Л Ч В1 на дерново-подзолистой почве . _ е> К 5 к а 2 щ ц г п 3 те о П 2 <*■ Е. Я О и г ч в

ё о С X >.« и г су- глннн-нистой 1 Л .2 5 О с г и X А- £ О = «Т » Я (-1 о и =

23.0 2,4 3.0 0,77 0,08 0.10

Овсяница...... 2 51.9 4,8 5,2 1,73 0,15 0,17

3 84,5 6,2 4,2 2.81 0,20 0,14

I ИЛ 2.6 0.8 0,37 0,09 0,03

Райграс ....... 2 42,9 3,0 1,5 1,43 0.10 0,05

3 18.2 2,3 1,1 0.60 0.08 0,04

I 22,6 2.3 1.5 0,75 0,08 0,05

Костер 2 70,Э 3,7 3.8 3,8 0.12 0,12

Тимофеевка в среднем за 1 7,6 2,1 2,3 0.26 0,07 0,08

2 года...... 2 Н,1 3,8 4,0 0,37 0,13 0.14

Клевер в среднем за 1 10,6 3,5 6,8 0.36 0,12 0,23

2 года ....... 2 32.1 9,0 11.4 1,08 0,30 0,38

В звене почва—травы коэффициент накопления меньше единицы. Только на супесчаной ночве этот показатель в отдельных случаях больше единицы. Колебание коэффициента концентрации имеет примерно такой же порядок, что н при выражении нуклида в абсолютных единицах.

Накопление радиоцезия в урожае овощных культур

Результаты исследований показывают, что содержание це-зия-137 в урожае овощных культур в зависимости от биологических особенностей растений различается на дерново-подзолистой супесчаной почве в 28 раз, на суглинистой и выщелоченном черноземе — в 20—30 раз (табл. 9).

" ■ Л-Таблица 9 Содержание .,мСа в урожае овощных культур (для сырой массы хозяйственно-ценной части урожая)

Культура Нкюри/1 г вещества Коэффициент накопления

на дерново-под- ■ ' золистой почве ■, „ о де « ■ 2 я о ■ « = . в1 а,' ' ч о В ^ У на дерново-подзолистой почве • «9 в* " ■ ¿К чг а я о а а> я р Й, 1 О а . а ч зг

ё о аз и 9 . * *в : ' >>5 о >3 и о ■ .в а >»Э V V , (Я 2 О г, М н К и А

Огурцы 0.26 0.07 0,05 0,009 0,003 0,002

Томаты 0,Н 0.03 0,03 0,004 0,001 0.001

Капуста 3,12 0,46 0,89 0,106 - 0,016 0,020

Морковь 0,7.1 — ■ 0,21 0,024 — 0,007

Свекла 0,66 0,20 0,16 " 0,022 0,006 0,001

Картофель 1.24 : 0.61 0,42 0,031 0,020 0,005

Наибольшее различие в поступлении нуклида наблюдается между капустой и томатами и достигает 30 раз. Для других овощных культур разница в накоплении радиопезия составляет 3—5 раз, что превышает различия и поступлении изотопа на единицу воздушно-сухого вещества (табл. 10).

Т а С л и н а 10 Содержание ,ИС$ в урожае овощных культур (нкгорн/г воздушно-сухого вещества)

Культура Побочная продукция ' Основная продукция те е. о и и = Й =

на дерново-подзолистой ■почве «Я й 3 2 41 Е^ =1 ^ 3 я © п ё й _ ЁС га О о я г: я- на дерново-подзолистой почве . ^ о й 5 з ЯОА) Э Д 3 = о Ц ^ В1 о. А О ь Я г; г

супесчаной суглинистой супесчаной суглинистой

Огурцы 11,5 2.9 1,5 6,3 1,3 1,5 0,4

Томаты 7,5 " 1.8 2,2 '1,3 0,6 0,5 0,2

Капуста 35,4 9,2 10,4 23,6 5,1 6,8 1,3

Морковь 13,5 — 3,5: ' 3,9 — 1,4 — ,

Свекла 41,3 8,9 7,2 3,8 0,6 0,5 0,1

Картофель 5,9 2,8 ' 1,3 5.3 1.3 1,4 0,3

НСРо.и *3,7 0,4 0,3

Овощные культуры в порядке уменьшения содержания радиоизотопа в товарной части урожая можно расположить в такой последовательности: капуста >картофель>морковь> свекла>огурцы>томаты (на сырое вещество).

При рассмотрении содержания цезия-137 на единицу сухого вещества чередование культур будет несколько другое, так как различное содержание сухого вещества в основной продук-н ■-' .1 .

цнн. Наибольшее накопление радиоцезия наблюдалось в капусте и меньше — в томатах. Для других овощных культур: огурцов, моркови, свеклы и картофеля — накопление нуклида различается в 1,5—3 раза (табл. 10).

Величина коэффициента накопления как в основной, так и в побочной продукции меньше единицы, за исключением ботвы огурцов, свеклы, листьев и кочана капусты на дерново-подзолистой супесчаной почве (табл. И) и изменяется в пределах от 1,18 до 0,05 в побочной продукции и от 0,76 до 0,02 — в основной.

Таблица 11 Коэффициент накопления тСа в овощных культурах

Культура Побочная продукция Основная продукция

на дерново-под-зол него и почве а 5 ж 32 и Над" 3 ад о 0 1»! 2Г & Я О 4Г К ч в- на дерново-под-зол нотой почве 3 к о А 4» Д а- о. <9 О V X В1

супесчаной суглинистой супесчаной суглинистой

Огурцы 0.38 0,10 0,05 0,21 0,04 0,02

Томаты 0,25 0,06 0.07 0,04 0,02 0,02

Капуста 1,18 0.31 0.35 0,76 0,17 0,16

Морковь 0,41 — ■ 0,12 0,13 — 0,05

Свекла 1.37 0,29 0,26 0,12 0,02 0,02

Картофель 0,20 0,29 0,05 0,18 0,04 0,05

Выводы

.1. На основании результатов опытов с овсом и ячменем, проведенных на 20 почвах разных типов, а также опытов с 21 культурой: зерновыми, зернобобовыми, овощными и травами на супесчаной и суглинистой дерново-подзолистых почвах и выщелоченном черноземе получены данные о поведении радиоцезия в почвах и закономерностях накопления нуклида в урожае в зависимости от свойств почвы и биологических особенностей растений.

2. По увеличению прочности закрепления поглощенного радиоцезня почвы можно расположить в следующем порядке: дерново-подзолистые супесчаные, почвы латеритного типа, дерново-подзолистые суглинистые, черноземы, сероземы, каштановая, аллювиально-карбонатная.

Количество радиоцезня, вытесняемое в растворы солей, за-' висит от механического состава, обменного калия, гумуса и и кислотности почв. С увеличением в почве илистых частиц, гумуса повышается степень закрепления сорбированного радиоцезня.

" Установлена, что прочно сортированного цезия-137 содержится больше по сравнению с' катионно-обменным, при этом чем сильнее закрепление, рад иод езня почвой, тем большее количество изотопа сорбируется- в необменной форме. Черно-* земы, сероземы, каштановая и аллювиально-карбонатные почвы закрепляют мнкроколичества радиоцезия в необменном состоянии относительно в больших размерах, чем дерново-подзолистые супесчаные и почвы латеритного типа:

4. Переход радиоактивного изотопа цезия из.почв в растения определяется степенью его закрепления в почве. Более полное вытеснение поглощенного радиоцезия солями калия и аммония наблюдалось, из дерново-подзолистых супесчаных почв и почв латеритного типа, из которых растения кон центр и-. -руют радиоцезий.значительно в больших количествах, чем из ^ других почв.

5. Между накоплением радиоцезия в урожае растений и количеством нуклида, вытесненного из почвы в растворы I н КЫОз и 0,5 н ЬШ4М03, наблюдалась тесная прямая коррелятивная связь. " '

6. По степени снижения накопления цезия-137 в урожае растений исследуемые почвы можно расположить в такой последовательности: дерново-подзолистые супесчаные, краснозем, дерново-подзолистые суглинистые, серая лесная, черноземы, сероземы, каштановая, аллювиально-карбонатная. Од- 1 нако в пределах типа почвы поступление радиоцезия в растения может сильно различаться в зависимости от содержания обменного калия, емкости поглощения, механического соста-' ва и других показателей. "

7. На 20 почвах в опытах с зерновыми культурами установлена обратная зависимость накопления радноцезия в растениях от содержания обменного калия и количества ила в почвах. На ряде почв показаны отклонения от указанной зависимости, которые обуславливаются кислотностью почвы, содержанием гумуса, суммой поглощенных оснований.

■• 8. В опытах, проведенных с 21 культурой на двух дерново-подзолистых почвах (супесчаной и суглинистой) и выщелочен- I ном черноземе, установлено, что содержание цезия-137 в урожае в зависимости от биологических особенностей растений рахчнчается в пределах одной почвы примерно в 10—20 раз.

9. По степени снижения накопления цезия-137 в основной продукции урожая культуры располагаются в такой последовательности: зерновые и зернобобовые — люпин, овес, гречиха, горох, ячмень, пшеница, кукуруза; просо, соя, фасоль; овощные—капуста, картофель, свекла, морковь, огурцы, томаты; травы —овсяница, райграс/костер^ клевер, тимофеевка.

10. Концентрация цезия-137 растениями из почвы практически не наблюдается. Коэффициент накопления для большин-

ства культур на разных почвах меньше единицы, на дерново-подзолистой супесчаной почве этот показатель на порядок • больше, чем на дерново-подзолистой суглинистой почве л черноземах.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1, Накопление цезня-137 в урожае растений на разных почвах. Доклады ТСХА, 1974, вып. 198, стр. 9—22 (в соавторстве).

2, Накопление цезия-137 в урожае в зависимости от видовых особенностей растений. Агрохимия, 1975, № 7, стр. 121 — 129 {в соавторстве).

3, Накопление цезия-!37 в урожае ячменя и овса из разных почв. Изв. ТСХА, 1975, № 6, стр. 98—106 (в соавторстве).

О Съем 1'/» п. л.

Заказ 790,

Тираж 150

Типография Московской с.-х. академии им. К. Л. Тимирязева 125008, Москва А-8, Тимирязевская ул., 44