Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ СТРОНЦИЯ-90 И КАЛЬЦИЯ В РАСТЕНИЯХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ СТРОНЦИЯ-90 И КАЛЬЦИЯ В РАСТЕНИЯХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

—Л », 01 IА 2/ С~" На правах рукописи

РУЛЕВСКАЯ Наталья Николаевна

ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ СТРОНЦИЯ-90 И КАЛЬЦИЯ В РАСТЕНИЯХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ

(Специальность 06.01.04 — агрохимия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

\

МОСКВА - 1974

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

Научные руководители: доктор биологических наук профессор Е. В. Юдинцева, доктор биологических наук профессор И. В. Гулякин.

Официальные оппоненты: доктор биологических паук Ю. А. Поляков, кандидат биологических наук Р. М. Алексахин.

Ведущее предприятие — Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, лаборатория радиоэкологии. • ..ч „-11

Автореферат разослан «( V . » *'/ _•' -л_- • 1974 года.

Защита диссертации состоится «/$.», Д/ . . 1974 года в « /& • » час- ча заседании Ученого совета факультета агрохимии и почвоведения ТСХА, корп. № 17.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦЫБ ТСХА.

Просим Вас принять личное участие в работе указанного Совета или прислать письменный отзыв по данному автореферату по адресу: 125008, Москва А-8, ул. Тимирязевская, дом 47, корпус 8, Ученый совет ТСХА.

Отзывы, заверенные печатью, просьба направлять в двух экземплярах.

.Ученый секретарь Совета академии W -€—*СлАО

Ф. А. Девочкин

'•ч • Проблема изучения закономерностей накопления строн-♦ ::ция-90 в растениях, поведения нуклида в системе почва-ра-1 стение возникла, в связи с развитием атомной промышлен-- ности и возможностью загрязнения радиоактивными продук- . тами деления земной поверхности, в частности сельскохозяйственных угодий. Поэтому-большое значение приобретают вопросы изучения поступления радиостронция в растения, распределения нуклида по, растительному организму, а также ' мероприятий, способствующих снижению накопления строи-, ция-90 в урожае сельскохозяйственных культур.

На'процессы накопления радионуклидов и распределения .; их по органам растений большое влияние оказывают условия . внешней среды. Отсюда возникла необходимость исследования способов воздействия на эти процессы с целью снижения опас-♦ ности, обусловленной,возможным загрязнением почв и сель] скохозяйственных культур долгоживущимй-фадионзотолами. -."..". В задачу данной работы входило изучение динамики на- коплення форм соединений стронция-90 и кальция в различ-;•. ных органах растений при поступлении элементов через кор- невую систему. С целью выявления агрохимических приёмов, снижающих накопление! стронция-90 в урожае сельскохозяйственных культур, изучалось поступление стронция-90 в ра.". стения в зависимости от внесения в почву различных химических соединений и изменения соотношения кальция, калия,11 -магния в питательной среде. Кроме того изучались размеры " передвижения стронция-90 в растениях при прекращении поступления радионуклида из внешней среды в растения.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ .V.. Указанные задачи решали путем постановки вегетацион---ных опытов в условиях песчаных, почвенных и водных культур с фасолью (Сакса), овсом (Московский А-315) и подсолнечником (Ставропольский). Повторность опытов'3-г1-4-кратная. ;/• В условиях песчаных"культур с фасолью различное соотношение кальция и калия.в питательной смеси создавали пу-: тем внесения различных доз азотнокислых солей кальция и Р; калия-и добавления хлористого калия. В сосуды, вмещающие ♦4 кг песка, вносили 45мг-экв азота, 5 мг-экв фосфора, а магний. '.и железо — по смеси Гельригеля, бор и марганец — по 4 мг на .сосуд. Доза стрпнния-ПО срлпплодя—МЩорп на сосуд

В другом опыте с фасолью соотношение кальция, калия .и магния создавали в питательной смеси путем внесения различных доз сернокислого магния, азотнокислых солей кальция и калия и добавления хлористого калия. В качестве фона вносили 35 мг-экв азота, 4 мг-экв фосфора, бор и марганец — по 5 мг.на сосуд. Сумма катионов в питательной смеси была постоянной (50 мг-экп). Доза стронцня-90 составляла 0,01 мкюри на сосуд. . ,

♦"."В", условиях" почвенных культур выращивали фасоль и овес на дерново-подзолистой супесчаной почве Люберецкого опытного поля лМосковской области со следующей агрохимической характеристикой: рН солевой вытяжки 4,5; гидролитическая кислотность 3,5; сумма поглощенных оснований 1,8 мг-экв на 100 г почвы; подвижный алюминий 3,1; подвижный калий (по Масловой) 5,5; подвижный фосфор (по.Кирса-нову) 13,8; подвижный магний 0,8 мг на 100 г почвы; подвижный кальций 1,2 мг-экв на 100 г почвы; гумус (по Тюрину) 1,2%; степень насыщенности основаниями 33,3%. Доза строн-ция-90 составляла 0,03 мкюри на сосуд, вмещающий 3,5 кг почвы. В качестве фона на каждый сосуд вносили 32 мг-экв азота, по 10 мг-экв фосфора и калия, бор и марганец — по 4 мг. Гидрат окиси кальция, различные соединения кальция, окись магния и карбонаты калия и натрия вносили в количестве 1/2 дозы гидролитической кислотности, что составляет 61 мг-экв на сосуд.

" •: Водные культуры фасоль и подсолнечник выращивали в сосудах емкостью 5,5 литра. В питательной смеси содержание азота равнялось 40 мг-экв, фосфора — 5 мг-экв на сосуд. Магний и железо вносили по смеси Гельригеля, бор и марганец— по 5 мг на сосуд. Соотношение кальция и калия в питательной смеси создавали путем внесения разных доз азотнокислых солей кальция и калия и добавления хлористого калия. Доза стронция-90 составляла 0,2 мкюри на сосуд.

Высушенный и растертый растительный материал подвергали последовательной экстракции (по 24 часа) водой, раство рами 2н NaN03, 2н СН3СООН, 2н НС1, при соотношении растительный .материал, экстрагирующий раствор 1 :50, после чего остаточный материал озоляли и золу растворяли в 25%- НС1. В полученных вытяжках определяли содержание кальция оксалатным методом и активность экстрактов.

Накопление стронция-90 в растениях фасоли при различном соотношении двухвалентных и одновалентного катионов в питательной среде Изменение соотношения одновалентного и двухвалентных катионов в питательной среде оказывает заметное влияние на рост и урожай фасоли. Наибольший урожай зерна фасоли

о

получается при преобладании кальция над калием и магнием во внешней среде (Са : К-40 : 10; Са : М§ :'К = 30 : 10 : 10) и, при соотношении Са : М§ : К= 15 : 5 :30: Низкое содержание кальция и калия в питательной среде (Са : К= 10 :10; Са :М§: 1<=10: 30: 10) снижает урожай зерна фасоли (табл. 1).

Таблица!

Содержание стронция-90 в зерне фасоли

. Соотношение Са, А\» и К, мг-экв на сосуд Вес зерна, г/сосуд Стронций-90 И.О.

нкюри на 1 г сухого вещества , с. е. (млн.)

С а: К

10'. 10 12,2 35.. 2 32.0 0,64

20: 10 12,6 28.7 19,1 0,76

30:10 13.2 23.9 14,1 0,85

40:10 14,5 18,4 11,5 0,92

20:20 12,8 33,8 22,5 0,90

20:30 12,3 31,9 21,3 0.85

20.: 40 12,9 21,4 16,5 0.66

30:30 13,0 26,5 15.6 0,94

НСРо.05 0,7 6,7 • _ _

Са : М8 : К

30:10:10 4,0 13,3 0,5 0.57

10:30:10 2,8 11,0 12,9 0,26

15: 5:30 4,6 12,1 10,9 0,33

НСРо.05 0,9 0,8 ' — _

Поступление стронция-90 в растения и накопление его в урожае изменяется в зависимости от соотношения кальция, калия и магния во внешней среде. Накопление стронция-90 на единицу веса зерна фасоли снижается при увеличении содержания кальция с 10 до 40 мг-экв с неизменной концентрацией калия и при повышении магния и калия до 30 мг-экв в питательной среде. Наименьшее содержание стронция-90 на 1 г сухого вещества в зерне было при избытке кальция (Са:К — = 40:10) и калия (Са:К=20:40) в питательной среде, .а наибольшее — в вариантах с равноэквивалентным соотношением кальция и калия (Са : К='Ю : 10; Са : К ==20 : 20) и при преобладании кальция над суммой калия и магния (Са:М§:К=-30: 10: 10).

Содержание стронция-90 на 1 г кальция в урожае фасоли снижается в 1,5—3 раза как с увеличением количества кальция при постоянной концентрации калия, так и в случае преобладания кальция над суммой калия и магния во внешней среде.

При поступлении радиостронция и кальция из питательной среды в листья фасоли наблюдается дискриминация стронция-90 относительно кальция. В стебли растений строн-

ций-90 - поступает относительно быстрее, чем кальций

и: о.>1).

При цередвижепни радиостронция и кальция в зерно фасоли наблюдается довольно сильная дискриминация строн-ция-90 но отношению к кальцию. Величина наблюдаемого отношения составляет 0,26—0,94. Размер дискриминации стронция-90 относительно кальция при поступлении их в зерно" зависит ог сотношения кальция, калия и магния в питательной среде. Величина наблюдаемого отношения в звене зерно — питательная смесь увеличивается с повышением доли кальция при неизменной концентрации калия и одновременно низком содержании калия и магния во внешней среде.

Внесение в дерново-подзолистую супесчаную почву химических соединений кальция, калия, магния и натрия уменьшает накопление радиостронция в расчете на единицу веса и на 1 г кальция в зерне фасоли в 1,5—3 раза и зерне овса в 2 раза по сравнению с содержанием нуклида в растениях контрольного'варнпнта (табл.2).

Таблица 2

Содержание стронция-90 в зерне растений при внесении в почву -— химических соединений кальция, магния, калия и натрия

Схема опыта

Вес зерна, г/сосуд

Стронций-90

нкюри на 1 г сухого вещества

се. (млн)

Н.О.

Фасоль

Контроль Са(ОН)2 MRO К2СО3

Ca(N03)2,

Са(Н2РО,)2

HCPc.cs

СаС12

7,0 11,1 11,0 6,5 3,5

5,7 0,6

23,7

15.6

12.7 14,6

8,6

13,2 3,5

13,9 7,4 9,8 10,4

7.8

6.9

0,44 0,40 0,31 0,33 0,22

0,27

Овес

Контроль Са(ОН)2 iMftO ^03

Ca(N03)2,

Ca(H2PCM2

HCPo.05

СаС12

7.8 7,6

6.9 7,2 4,1

0,7

11.0

6.3 10,0 11,9

6,1

6,2

2.4

9.2

5.3 10,0 11,9 6,8

4,1

0,35 0,32 0,28 0,41 0,20

0,23

При переходе стронция-90 и кальция из почвы в надземные органы фасоли н овса наблюдается в основном дискриминация радиостронция по отношению к кальцию, которая

более резко выражена в зерне (Н.О. = 0,22—0,44). Только в стеблях фасоли, выращенной на почве с окисью магния и углекислым калием, отношение стронция к кальцию было " больше отношенияэтих элементов в почве (Н. 0.>1). Внесенные соединения кальция, калия, магния и натрия на дерново -подзолистой почве не оказывали существенного влияния на размер дискриминации радиостронция относительно кальция при передвижении их в зерно растений.

Фракционный состав стронция-90 и кальция в растениях при различных условиях питания

. Изменение соотношения кальция, калия и магния'в питательной среде, а также внесение в почву химических соединений указанных элементов и натрия оказывают влияние не только на процесс поступления радиостронция и кальция в растения, но и на включение их в различные химические соединения. В литературе имеются единичные сведения (G. Schilling, 1960; С. Myttenaere, 1965; С. Myttenaere, M. Masset, 1971; A. Ringoet, D. de Zeenw, 1968; Г. И. Попова, 1973), что строн-ций-90 извлекается различными растворителями вместе с кальцием и, следовательно, распределяется в тех же фракциях, что и кальций.

К настоящему времени накоплен обширный материал по вопросу о передвижении, реутилизации и участии кальция в химических соединениях растительной ткани. С. П. Косты-чев и И. Берг (1929) одними из первых исследовали отдельные формы соединений кальция в растениях. Методами .изотопного и хроматографического анализов А. Е. Петров-Спиридонов (1965) определил, что из растительной ткани водой < извлекаются такие соединения кальция, как' протеинат каль-ция-и соли органических кислот, в кислотнорастворимых фракциях кальций в основном представлен солями яблочной и щавелевой кислот, а адсорбированными формами кальция •' являются белковые и другие, очевидно, полимерные соединения.

Данные фракционного состава радиостронция и кальция -при различном соотношении кальция и калия в питательной среде показывают (рис. 1), что из зерна и створок бобов фасоли значительная часть стронция-90 и кальция (29—40,%) извлекается раствором NaN03 и уксусной и соляной кислотами (50—65%). Распределение стронция-90 по фракциям '• взерне и створках бобов в основном аналогично распределению кальция. Различия же наблюдаются в том, что содержание солянокислой фракции кальция было выше, а уксусно-растворимой — меньше, чем радиостронция "в этих фракциях. В-зерне и створках бобов'фасоли соединений' стропция'90,

извлекаемых водой, в 1,5—2 раза меньше, а извлекаемых раствором азотнокислого натрия в 1,2—1,3 раза больше, чем кальция.

В зерне фасоли доля воднорастворимои и обменной форм соединений стронцня-90 и кальция незначительно уменьшается, а уксуснорастворимой — возрастает с 27,1 до 40,3%' и с 21,0 до 25,7% соответственно по мере изменения соотношения кальция и калия в питательной среде как в сторону возрастания количества кальция, так и калия. В этих условиях снижалось относительное содержание соединений радиостронция, растворимых в соляной кислоте, и увеличивалось накопление кальция в солянокислой фракции.

В створках бобов с увеличением содержания кальция во внешней среде доля воднорастворимои и уксуснорастворимой фракций стронция-90 ¿1 кальция уменьшается в 1,2—1,3 и 2 раза соответственно. Относительное накопление соединений радиостронция в обменной форме возрастает с 23,8 до 37,5%, а Лкальция в этой форме — с 28,6 до 46,6%'. Относительное содержание радиостронция и кальция в воднорастворимои и обменной формах снижалось, а в уксуснорастворимой — повышалось при увеличении концентрации калия с 20 до 40 мг-экв на сосуд.

Результаты определения фракционного состава строн-ция-90 и кальция в надземных органах фасоли при различном соотношении кальция, калия и магния в питательной среде показали (рис. 2), что основное количество стронция-90 и кальция в листьях растений находится в воднорастворимои и обменной фракциях. Содержание кислотнорастворимых фракций этих элементов в листьях составляет 18—11%'." При преобладании кальция в питательной среде значительная часть радпостронция и кальция из стеблей извлекается водой (35—427о) и соляной кислотой (25—31%), а при избытке магния и калия основное содержание стронция-90 и кальция приходится на долю солянокислой фракции (27—38%). Относительное содержание соединений строицня-90 и кальция, растворимых в воде, в листьях и стеблях несколько увеличивается. а растворимых в кислотах — уменьшается с повышением концентрации кальция до 30 мг-экв на сосуд.

При преобладании кальция над суммой калия и магния в питательной среде (Са : М§: К=30 : 10 : 10). в створках бобов образуется больше труднорастворимых соединений радиостронция и кальция (50—60%), а при избытке магния и калия (30 мг-экв) возрастает доля воднорастворимых соединений.

Основное количество стронция-90 (48—60%) в зерне фасоли находится в кислотнорастворимых фракциях. Доля вод-норастворимого и обменного стронция уменьшается при со-

б

отношении кальция, магния и калия, равном 10:30:10 по сравнению с другими вариантами опыта и составляет всего 40%.общего содержания его в зерне. Основное же количество кальция содержится в воднорастворимой и обменной фракциях зерна фасоли. Содержание кнслотнорастворнмых форм кальция не превышает 35%.

Стронций-90 распределяется по фракциям в надземных органах фасоли в большинстве случаев аналогично кальцию, однако имеются и различия. В листьях и стеблях несколько больше найдено воднорастворимых соединений кальцияЛ чем стронция-90. Кнслотнорастворнмых соединений стронция-90 в листьях и стеблях содержится больше, чем кальция.

В створках бобов и зерне фасоли накапливается соединений кальция, извлекаемых азотнокислым натрием, в 1,5 раза больше, чем радиостронция. Относительное содержание соединений стронция-90, растворимых в уксусной и соляной кислотах, в створках бобов и зерне выше, чем кальция,

Если выражать содержание стронция по отношению к кальцию (с. е.); то наибольшая величина стронциевых единиц в зерне фасоли наблюдается при недостатке кальция и . калня (Са : К-10 : 10; Са : Л1§ : К= 10 : 30 : 10) в питательной среде (табл. 3), а наименьшая — при преобладании кальция над калием (Са :К = 40 : 10) и суммой" калия и магния (Са:М§:К = 30: 10: 10).

• •••••-••••'- Таблица 3

Соотношение стронция-90 и кальция по фракциям в зерне фасоли

Стронциевые единицы (млн.)

Наблюдаемое отношение (Н..О.)

Соотношение Са, ,МЯ Ц К, мг-экв. на сосуд

О 2 .

О - О

Ч

о

2

О О

Ч

и

Са : К 10:10 20: 10 30: 10 40 : 10 20 : 20 20: 30 20:40 30: 30

Са : ЫИ : К

30:10:10 10:30: 10 15 : - 5:30

22,5 . 16.7' 12,7.

7,6 17,9 17,1 11,9 11,8

7,9 10,4 -9,0

4,3,6 38.4 28,2 17,1 39,8 37,4 20,4 20,3

6.7

7.8 7,1

47.1

42.5

38.6 23,0

46.7 45.9.

зад

28.2 16,4

30.0

26,0

29.6 21,1 17,8 8,5

22.7 19,6

11.8 11,3

23.6

32.7 25,0

0.45 0,6.3 0,77 0,61 0,72 0,68 0.48 0,71

0,48 0,21 0,27

0,87: 1,54 1,70 1,37, 1,89 1,50 0,82 1,22

0,40 0,16 0,21-

0,95 1,70 2,33 1,81 1,87 1,84 1,52 1,70

0,98 О.60 0,78

1Д2. 0,65 0,75

6

о

и

у

о

В зерне фасоли при различном соотношении кальция и ка- -лия в питательной средестронций-90 дискриминирует отно-. сительно кальция в воднорастворпмой и' солянокислой фракциях (Н. 0.<1), что касается обменной и уксуснорастворнмон фракций, то стронция-90 в них содержится относительно больше, чем кальция. Численное значение наблюдаемого отношения увеличивается с повышением доли кальция при постоянном уровне калия но внешней среде, т. е. дискриминация стронция-90 относительно кальция при включении их в водно-растворимую и солянокислую фракции несколько снижается.

В зерне фасоли в зависимости от концентрации кальция, калия н магния во внешней среде величина наблюдаемого отношения в изучаемых фракциях кальция и радиостронция изменяется в основном в пределах 0,16—1,00. Наименьшее отношение стронция-90 к кальцию в зерне в обменной и водно-растворимой фракциях для этих фракций отмечается и низкая величина наблюдаемого отношения. Радиостронцнй в кис-лотнорастворнмую фракцию включается интенсивнее, чем в обменную и водиорастворимую. Труднорастворимых соедине: ннн радиостронция в зерне накапливается больше, чем кальция.

Распределение стронция-90 и кальция по фракциям в зерне фасоли ir овса практически не зависело от содержания химических соединений кальция, калия, магния и натрия: в почве (рис. 3). Наибольшее количество стронция-90 в зерне фасоли содержится в кислотнорастворимых формах (60—67%). Воднорастворнмая фракция составляет лишь 13—19%. Количество же кальция, извлекаемое из зерна фасоли уксусной и соляной кислотами, составляет всего примерно 40%". Относительное содержание кальция, извлекаемое НС1, в зерне фасоли в 1,5—2 раза ниже, чем радиостронция. Соединений кальция, растворимых в МагТОз, в зерне накапливается 38—43%, а стронция-90 —20—26%'.

Значительная часть стронция-90 и кальция в зерне овса включается в обменную (33—52%) и водиорастворимую (25—38%) фракции. Соединения этих элементов, переходящие в солянокислую вытяжку, составляют всего 7—12%, В зерне овса больше найдено обменных (43—52,%) соединений кальция и меньше уксуснорастворимых (12—16%), чем радиостронция (соответственно 33—45;%'и 17—21%). «г

Распределение стронция-90 и кальция по различным фракциям в значительной степени зависит от биологических особенностей растений. Основное количество стронция-90"и кальция, в соломе овса содержится в воднорастворпмой форме (до 60—70%). Содержание кислотнорастворимых фракций в соломе и зерне овса составляет не более 30%. В зерне овса

основное количество стронция-90 и кальция содержится в обменной форме (до 50%). .

В надземных органах фасоли наблюдается несколько иное распределение стронция-90 и кальция по различным фракциям. В листьях, стеблях, створках бобов и зерне фасоли радиостронций содержится в основном в кислотнораствори-мых фракциях (до 60—65%). Кальций в кнслотнораствори-мых фракциях надземных органов фасоли накапливается в меньших количествах, чем стронций-90, однако количество кальция в кнслотнорастворимых фракциях надземных органов , фасоли составляет до 35—50% общего содержания. В зерне фасоли относительное содержание воднорастворимых форм радиостронция и кальция примерно в 2 раза меньше, чем в зерне овса. Такое же различие наблюдается и в содержании обменных форм радиостронция. Количество стронция-90, извлекаемое азотнокислым натрием, также в зерне овса в 2 раза больше, чем в зерне фасоли. Следовательно, в зерне фасоли преобладают кислотнорастворимые фракции стронция-90, а в зерне овса — обменные и воднорастворимые формы.

Отношение стронция-90 к кальцию в различных вытяжках из зерна фасоли и овса зависит от внесения в почву химиче-

/ Таблица 4

Соотношение стронция-90 и кальция по фракциям в зерне растений

Стронциевые единицы (млн.)

Схема опыта О О

д,4 О /С та 12 о НС1 О о сз 2 о и НС1

Наблюдаемое отношение (Н. О.)

Фасоль

Контроль 12,7 9,7 22,1 33,9 0,40 0,31 0,70 1,07

Са(ОН)2 8,1 4,4 11,8 15,5 0,14 0,21 0,63 0,83

МкО 10,4 7,8 21,6 31,5 0,33 0,25 0,78 0,99

к2со3 №а2С03 10,0 7,3 19,5 22,9 0,32 0,23 0,62 0,72

6,5 4,2 11,8 16,9 0,18 0,12 0,41 0,47

Са(Ш3)2, СаС12,

Са(Н2РО,)2 9,0 5,6 11,5 14.3 0,36 0,22 0,46 0,51

Овес

Контроль 10.4 8,1 18,0 8,8 0,39 0,30 0,68 0,33

Са(ОН)2 6,1 6,0 10,1 7,1 0,37 0,37 0,63 0,13

МкО 10,4 • 6,5 17,5 8.5 0,29 0,18 0,49 0,24

васСв1 12,4 11,9 16,3 9,2 0,32 0,30 0,41 0,23

7.6 7,8 10,0 8,2 0,22 0,23 0,29 0,24

Са(Ш3)2, СаС12, V

Са(Н2РО,)2 4,8 4,7 7,5 6.7 0,27 0,26 0,42 0,37

ских соединений кальция, калия, магния и натрия (табл. 4).

Наименьшая величина стронциевых .единиц-, в различных фракциях наблюдается в урожае.овса и фасоли при добавлении в почву соединений кальция и углекислого натрия. ,'/ Наибольшая величина стронциевых единиц в зерне расте-". ний -наблюдается а кнслотнорастворимых фракциях. Для ' этих фракций отмечается и более высокое численное значение , наблюдаемого отношения.-: Дискриминация стронция-90 "по'/', отношению к кальцию при включении!.в кислотнорастворимые " фракции в зерне меньше, выражена по сравнению с включе- •" нием этих элементов в другие фракции; *-• • . *

Передвижение,стронция-90 в растении и формы его соединений при прекращении поступления изотопа-через корневую систему

Для изучения передвижения стронция-90 в растения фасо- . ли и подсолнечника при прекращении поступления изотопа из* питательной среды были-проведены вегетационные опыты в условиях водных культуру Радиостронций.поступал в растения из питательного раствора с равноэквивалентнымн количествами кальция и калия (Са:К=20:20) и с преобладанием кальция (Са : К=40: 10). Пересадка растений на питательный _ раствор без изотопа проводилась до начала бутонизации фасоли и при появлении.4-й.пары,настоящнх листьях подсолнеч-

Условия питания растений кальцием . оказали заметное. ; влияние на накопление-:стр6нция-90 в различных органах подсолнечника (табл. 5). Наименьшее содержание радиостронция в расчете на единицу, сухого вещества и на "одно ра- . стение наблюдалось у подсолнечника, выращенного при избыт- , ке кальция в питательном растворе (Са: К=40: 10). Содержание стронция-90 на 1 Г;сухого вещества в.корне и листьях подсолнечника до пересадки растений было выше, чем в; ' стебле. ;• ••-; \ ]'•.--.•••-•> * . ' '."-"-;>•."

Стронций-90, накопленный в старых , органах растения,. '

• после прекращения поступления из внешней, среды, передни- \ гается во вновь образующиеся органы;фасоли и подсолнеч-.--• инка (табл..5, 6) независимо.от соотношения кальция и калия

• в питательном растворе.! В отличие о г.. фасоли,, стронций-90 более интенсивно передвигался во вновь образующиеся орга-1 ны-подсолнечника (до 25%), причем из корней, образовав- >

•' шихся до пересадки,-радиостронция переместилось во"вновь ' образующиеся органы ^ 20 — 25%,-а"из-стеблей— 11—23%'. Значительное поступление; стронция-90 из корней наблюда-.,. •' ' лось также и вч старые "'листья, образовавшиеся до пересадкиЛ "•' Содержание строшшя-90 в листьях- стеблях,.створках.бобов

io .' ' ' о~-\ .

Таблица

Содержание стронция-90 в органах подсолнечника при пересадке растения с раствора, содержащего изотоп, на раствор без изотопа

Органы растения

Соотношение Са : К в питательной среде, мг-экв на сосуд

20:20 40: 10

нкюри % от накопившегося в растении нкюри а «5 й я «2| О ЯсЗ я п

на 1 г сухого вещества на одно растение на 1 г сухого вещества на одно растение

5

Растение перед пересадкой

Листья Стебель Корень 7077±158 4662±106 12555*213 9051 8268 9288 34.0 31.1 34.9 5057±123 4323±97 6991 ±147 5531 5848 4050 35.8 37.9 26,3

Всего 26607 100,0 15429 100,0

Растение после пересадки в фазу полной спелости

Органы, образовавши еся до пересадки: листья стебель Органы, образовавшиеся после пересад-кп;

листья стебель корзинка оболочка семени ядро семени Корень

7085 ±168 596 ±30

847±62 561 ±18 278±21 67±3 12±2 836 ±59

12891 5432

2420 2082 925 53 30 2508

48,5 20,4

9,1 7,8 3,5 0,2 0,1 9,4

4579 ±103 265±3б

7738 50,2 2349 15,2

563 ±34 1941 12 6

260±25 1389 9 0

164±7 656 4 3

59±4 65 0 4

9±1 36 0 2

334 ±47 1201 7 8

и зерне фасоли, образовавшихся после пересадки растений с питательного раствора, содержащего изотоп, на раствор без изотопа составляют примерно 7—8% от количества, накопившегося до пересадки. В урожае подсолнечника и фасоли радностронция накапливаются всего десятые доли процента от количества, содержащегося в растении до пересадки.

В литературе нет сведений о включении стронцня-90 в различные фракции в условиях прекращения поступления изотопа из внешней среды в растения. Поэтому в наших исследованиях изучалось перераспределение радиостронция по фракциям в органах фасоли и подсолнечника при пересадке растений;с раствора, содержащего изотоп, на раствор без изотопа. •

П.

Таблица О

Содержание стронция-90 в органах фасоли при пересадке растения . " с раствора, содержащего изотоп, на раствор без изотопа

- Органы растения

^."Соотношение Са : К в питательно'! - -;--среде,,мг-экв на сосуд

- Г 20:20" "- -- : 40: 10

- V нкюри .-•' % от накопившегося в растении нкюри .% от нам пизшегос * врастен II

на 1 г • СУХОГО : вещества' • на'одно растение на 1 г сухого вещества на одно растение

Растение перед пересадкой

Листья Стебель Корень 12173+357. 7893 +1971 8175+248 .6504 '1421 1717 67,6 14,6 17,8 9005+147 5958+137 4643+113 4760 1073 1021 69,4 15,7 14.9

Всего .9642 100,0 6854 100,0

Растение после пересадки в фазу полной спелости

Органы, образовавши- _

еся до пересадки: листья 9166+303 6685 69,3

стебель 585+45 ,419, - 4,3

Органы, образовавши-

еся после пересад-

ки: '462

листья 332+40 4,8.

стебель 15Э+15 138 1,4:

створки бобов 74+8 : 138 1,4

зерно : 5 + 0,4 * 26 0,3

Корень 386 +25 418 4,3 V..,.—

6096+216 489+33

210+16 138*11 44+3 3+0,2 284+6,7

4190 260

270 92 75 15 287

61,1 3,8

3,9 1,3 1.1 . 0,2 4,2:

Наибольшее содержание; воднорастворимого и растворимого в соляной кислоте стронция-90 в процентах от накопившегося в растении до,пересадки наблюдалось в листьях подсолнечника, уксуснорастворимого — в корнях. Что касается-обменных соединений, радиостронция, то . они * относительно равномерно распределяются по органам (табл. 7).

После перестановки:;-растений с раствора, содержащего изотоп на раствор без изотопа, соединения стронция-90 передвигаются из стебля и корня не .только во вновь образующиеся органы и части* подсолнечника,,но. в'процессе вегетацииЛ происходит дальнейшее их накопление в ранее образовавшихся листьях. Почти в 2 раза увеличилось содержание строн-ция-90, извлекаемого • из. старых -листьев--: соляной . кислотой ' (84,4%), по сравнению с количеством этого нуклида в листьях":

Таб липа ? Распределение строиции-90 по органам подсолнечника и формы его соединений при пересадке растения с раствора, содержащего изотоп, на раствор без изотопа (соотношение Са : К = 20 : 20 п питательной среде, мг-экв на сосуд)

Органы растении

Стропцин-90, % от ., накопившегося в растении

сшсооп

11С1

Н20

Растение перед пересадкой.

Листья Стебель Корень 43,2 27,6 29 2 34,6 29,0 ' 36,4 22,5' * 31.7 45.8 45.2 31.3 23.3

Всего 100,0 100,0 100,0 100.0

Растение после пересадки в фазу полной спелости

Органы, образовавши еся до пересадки: листья стебель Органы, образовавшиеся после пересадки:

листья стебель корзинка оболочка семени ядро семени Корень

49,5 14,2

13,4

9.0

6.1 0,3 0,2 5,1

46,5 17,2

5,2 6,5 2,4 0,1 0,1 13,0

27,6 18,8

5.2

6.3 2,2 0,1 0,2 8,9

84,4 34,6

19,2. 12,6 6,9 0,3 0,2 12,5

до пересадки (45,2%). Это явление можно объяснить образованием соединений радиостронция, извлекаемых НС1, за счет уксуснорастворимых, количество которых в растении значительно уменьшилось после пересадки.

Содержание воднорастворимого радностронция во вновь образовавшихся листьях, стеблях, корзинке, оболочке семени и ядре, семени достигало 29% (из них половина приходится на листья и стебель), в то время как относительное содержание уксуснорастворимого н обменного стронция-90 в этих органах было вдвое меньше того количества, которое накопилось в растении до пересадки. Что касается соединений строн-ция-90, растворимых в соляной кислоте, то их содержание во вновь образовавшихся органах (39,2%) превышает количество передвинувшегося радиостронция из корней (23,5%' до пересадки, 12,5% в фазу полной спелости). Это говорит о том, что труднорастворимые формы радиостронция малоподвижны в растении.

Все изучаемые формы соединений радиостронция очень слабо передвигаются в репродуктивные органы подсолнечника. В оболочке и ядре семени радиоактивного стронция накапливаются всего десятые доли, процента от накопившегося количества в растении до пересадки.

В отличие от подсолнечника, стронций-90, накопленный в растениях фасоли до пересадки, слабее передвигается во вновь образующиеся органы (табл. 8). В органы фасоли, образовавшиеся после прекращения поступления радионуклида в расте-

.....1";."'- Таблица ))

Распределение стронция-90 по органам фасоли и формы его соединений при пересадке растения с раствора, содержащего изотоп, на раствор без изотопа V • (соотношение Са : К—20 : 20 в" питательной среде, мг-экв насосуд)." -

Органы растения ' • Стронций-90, % от накопившегося в растении

. Н20 СНзСООН НС1

Растение перед пересадкой

Листья Стебель Корень 84,6 • 9.3-. ; 6.1 66,7 ' 15,1 18.2 49,5 15.7 34.8 62,8 18,4 18,8

Всего 100,0 100,0 100,0 100,0

Растение после пересадки в фазу полной спелости

Органы, образовавшиеся до пересадки: листья стебель Органы, образовавшиеся после пересадки:

листья стебель створки бобов зерно Корень

85,0 2,9

6,0 1,0 2,4 0,5 1,0

65,7 3,0

4.3 1,2

1.4 0,3 2,1

Я0.1

2,6

2,0 1,3 1,2 0,6 4,9

51,7 8,2

-6,3 1,9 2,7 0,9 П.2

нне, воднорастворимого стронция-90 передвинулось 9,9%,\ уксуснорастворпмого и обменного в 1,5—2 'раза меньше. Соединения радиостронция,! извлекаемые- соляной кислотой, оказались более подвижными" • в растении фасоли по сравнению с подсолнечником.' Количество передвинувшегося строн-ция-90 из листьев, стеблей и корней.фасоли во вновь образовавшиеся органы составило 11,8%.

.--Таким образом,'передвижение -радиостронция во вновь образующиеся органы фасоли и подсолнечника происходит за. счет уменьшения его'содержания во всех формах в ранее образовавшихся органах.

Общие выводы

1. Наибольший урожай зерна фасоли получается при преобладании кальция над калием (Са:1< —40: 10), а также над суммой калия и магния (Са : М§ : К = 30 : 10 : 10) во внешней среде. Низкое содержание кальция (Са : МЯ : К*= 10 : 30 : 10) в питательной среде снижает урожай фасоли.

2. Накопление стронцня-90 на единицу веса зерна фасоли снижается при увеличении содержания кальция с 10 до 40 мг-экв с неизменной концентрацией калия и при повышении магния и калия до 30 мг-экв в питательной среде.

3. Внесение в дерново-подзолистую супесчаную почву химических соединений кальция, калия, магния и натрия в количествах, эквивалентных /г дозы гидролитической кислотности, уменьшает накопление радиостронция в зерне фасоли в 1,5—3 раза и зерне овса в 2 раза.

4. С повышением содержания кальция во внешней среде величина стронциевых единиц в зерне уменьшается в 1,4— 3 раза, а в зерне овса в 2 раза.

5. Соотношение между формами соединений радиостронция и кальция в надземных органах растении зависит от величины отношения кальция, калия и магния во внешней среде и внесения в почву химических соединений указанных эле-. ментов и натрия.

6. Распределение стронцня-90 и кальция по различным фракциям в значительной степени зависит и от биологических особенностей растений. Большая часть (до 60—70%) радиостронция и кальция в соломе овса содержится в воднораство-рнмой форме. В листьях, стеблях и створках бобов фасоли 50—60% радиостронция содержится в кислотнорастворимых фракциях.

7. В зерне фасоли значительная часть стронция-90 включается в кнслотнорастворимые фракции, а в зерне овса в обменные н вднорастворимые формы. Относительное содержание воднорастворимого и обменного радиостронция в зерне фасоли примерно в 2 раза меньше, чем в зерне овса.

8. С увеличением количества кальция в питательной среде и при внесении в почву различных химических соединений кальция относительное содержание воднорастворимых форм стронция-90 и кальция в листьях и стеблях фасоли, соломе овса повышается, а обменных и уксуснорастворимых форм снижается.

..-9.=:Величина отношения;стронция-90 к кальцию в различ- ] " ных ;фракциях надземных::* органов ; растений г уменьшается .•_-" с- увеличением содерн<аиияг кальция,и: возрастает.с увеличе-1-нием количества магния во"внешней среде. Наименьшая вели- /•*• чина стронциевых единиц в изучаемых фракциях наблюдается . в.урожае овса и фасоли лфиЛдобавлении в почву соединений--''-",' Лкальция и при преобладании]кальция над калием и магнием. ; в.питательной среде. :;:; : ' г;щЛ::: 1 :; ' "--'':;

,-'>'. 10, В зерне фасоли и; овса ;величина: наблюдаемого отно- . . лненип в отдельных фракциях/в большинстве случаев меньше ,. -; единицы, что указываетгна дискриминацию радиостронция по Г-отношению к кальциюЛ; Дискриминация- стронцня-90 относи-: '. телыю кальция при включении.в: обменную фракцию в зерне,-, овса и фасоли выражена более, резко по сравнению с вклю-^-чением этих элементов в другие,фракции.--"*"»;/Л';:.: <. ; '.-" . -

: 11. Накопленный в органах;; растений стронций-90- после,-, прекращения его поступления.через корни из водного раство— . ра слабо передвигается/вогвновь-.образующиеся органы фа-; ;' \ соли (6,2—7,7%) и. внёзначителыюм количестве (0,2—0,3%), ," накапливается в зерне.; ' ;;:»--Л '";;;- ;• -: --' .••/•••••>!

'Более интенсивно радиостронций.,после:*прекращения:пог -ступления его из питательной ; среды: передвигается во вновь .; образующиеся органы подсолнечника (20,6—26,3%). Однако,-. \ в ядре семени накапливаются/'всего десятые'доли процента .'. ;.',: от количества, содержащегося в растении. . '.-'„,

.12. Накопление стронция-90 тю; вновь образующихся орга-**';< нах после прекращения;поступления.нуклида из внешней ере-* ,'": дьг через корни происходит за' счет'изменения содержания вод-, Г норастворимой, обменной, и кислотнорастворимых-форм. . .'* .

Материалы диссертации опубликованы в:следующей работе _

•1 «Фракционный состав, стронция-90 и кальция в растениях- ;>; фасоли в зависимости от соотношения кальция икалня в.пи-'у •'•••• тательной среде». Доклады ТСХЛ, вып..183, 1972,,0,3 п. л::. ;?. ; '

Объем 1 п. л. - ' ' - . ..Заказ 1312. ' •' : - Тираж 150

;,.[. Типография Московской сл-х';'; академии* и'м. К., АЛ Тимирязева ".).'. .->':>'• ' = '. "•' 125008; Москва Л-8,1 «Тимирязевская ул.; 44 ..^.у