Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

НАКОПЛЕНИЕ СТРОНЦИЯ-90 И ЦЕЗИЯ-137 В УРОЖАЕ ТОМАТОВ ПРИ РАЗЛИЧНОМ СООТНОШЕНИИ КАЛЬЦИЯ И КАЛИЯ В ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "НАКОПЛЕНИЕ СТРОНЦИЯ-90 И ЦЕЗИЯ-137 В УРОЖАЕ ТОМАТОВ ПРИ РАЗЛИЧНОМ СООТНОШЕНИИ КАЛЬЦИЯ И КАЛИЯ В ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

-

На правах рукописи

/

^ Галина Ивановна ПОПОВА

х

У

НАКОПЛЕНИЕ СТРОИЦИЯ-90 И ЦЕЗИЯ-137 В УРОЖАЕ ТОМАТОВ ПРИ РАЗЛИЧНОМ СООТНОШЕНИИ КАЛЬЦИЯ И КАЛИЯ В ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ

(Специальность 06.01.04 — агрохимия)

- ' V- ' ■

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — 1973

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

Научный , руководитель — доктор биологических наук Е. В. Юдинцева.

Официальные оппоненты: -доктор биологических наук Н. А. Корнеев, кандидат биологических наук Р. М. Алек-сахин. • " • 4

- Ведущее предприятие — Почвенный институт имени Докучаева.

Автореферат разослан « » . 1973. года.

V - ^ «

ЗащитаГдиссертации состоится «V. , » 1973 го-

да в « 7Р. » час. на заседании Ученого совета факультета агрохимии и почвоведения ТСХА. ■ ■

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

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

Отзывы, заверенные печатью, просьба направлять в двух экземплярах. ■

Ученый секретарь Совета

N , -Я

г

Л. А. Дорожкина.

г3 -О ъ

д

ж

о

.ж

Поступление радиоактивных продуктов деления в растение и накопление их в урожае обусловливается; физико-химическими свойствами радиоактивных изотопов, биологическими особенностями самих растений,-условиями выращивания и другими факторами. Радиоактивный стронций передвигается по различным звеньям биологических цепочек вместе со своим химическим аналогом—кальцием, а цезий-137—с калием, которые присутствуют в макроколичествах в биологических объектах.

Закономерности поступления стронция-90 и кальция, це-зия-137 и калия в растения из внешней среды привлекают особое внимание, так как стронций-90 и цезий-137 являются долгоживущими продуктами деления, представляют наибольшую опасность.

Накопление этих изотопов в растениях зависит от концентрации макроэлементов и в частности кальция и калия во внешней среде.

При внесении в почву различных химических соединений в ней может изменяться соотношение одновалентных и двухвалентных катионов, что будет оказывать влияние на размер накопления радиостронция и радиоцезия в урожае растений.

В задачу настоящих исследований входило изучение влияния соотношения кальция и калия в питательной среде на содержание стронция-90 и цезия-137 в урожае томатов при поступлении нуклидов через корни, а радиоцезия и через листья. Определены размеры передвижения по органам растения этих нуклидов и формы их соединений.

Указанные задачи решали путем постановки вегетационных опытов в условиях песчаных культур с томатами сорта Штамбовый Алпатьева. Повторность опытов 4—5-кратная. При набивке сосудов вносили 130 мг. экв. азота, 15 мг. экв. фосфора, калий и кальций — в сумме 100 мг. экв. на сосуд, вмещающий 7 кг песка. Магний и железо вносили по смеси Гель-ригеля, бор и марганец по 4 мг на сосуд. Доза стронция-90 со-

Аевтзагт-чг Кдуэдас библяотяя , ft-.w-.-nu: i V,".. Дшжка Солива.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

ставляла 0,2 мкюри на сосуд (опыт 1-й), 0,02 мкгори (опыт 2-й) и 0,014 мкюри (опыт 3-й), а доза цезия-137—0,15 мкюри на сосуд (опыт 1-й и 2-й).

Различное соотношение калия и кальция в питательной среде создавали путем внесения разных доз нитратов калия и кальция. Растения были убраны в фазу бутонизации, в периоды начала плодообразования и созревания плодов томата.

Измерение радиоактивности растительных препаратов проводили радиометрическим методом при использовании торцового счетчика ПФЛ-25,на установке типа Б-3. Радиоактивные препараты малой активности измеряли на низкофоновой установке УД1Ф-1500.

Высушенный и растертый растительный материал подвергали последовательной экстракции (по 24 часа) водой, растворами 2 н NaNOj; 2 н СНзСООН и 2 н HCl, при соотношении растительный материал, экстрагирующий раствор 1 : 50, после чего остаточный материал озоляли и золу растворяли в 25%-ной HCl. Радиоактивность экстрактов характеризовала соответственно содержание воднорастворимых соединений строн-ция-90, адсорбированного стронция-90 и соединений его, растворимых в уксусной и соляной кислотах, а радиоактивность растворенной золы — «стронция-90 остатка». Содержание стронция-90 в растворе золы — «стронций-90 остатка» присоединяли к содержанию соединений радиостронция в растворе HCl.

В полученных вытяжках определяли содержание кальция оксалатным методом.

Накопление стронция-90 в растениях томата при различном соотношении кальция и калия в питательной среде

Изменение соотношения кальция и калия в питательной среде оказывает заметное влияние на урожай томатов. Наибольший вес плодов томата во всех опытах получен при рав-ноэквивалентном соотношении кальция и калия во внешней среде и при соотношении этих элементов, равным 3:1. Резкое преобладание калия над кальцием и кальция над калием в питательной среде снижает урожай плодов томата (таблица 1).

Поступление стронция-90 в растения и накопление его в урожае изменяется в зависимости от соотношения кальция и калия во внешней среде. Накопление радиостронция на единицу сухого вещества в плодах томата повышается при увеличении содержания кальция с 10 до 50 мг-экв. в питательной среде. Наибольшее содержание стронция-90 на единицу сухого вещества в листьях и плодах наблюдается в растениях, выра-

щенных при равноэквивалентном.сойтношении кальция и калия. Дальнейшее увеличение содержания кальция (с 50 до 90 мг-экв.) во внешней среде способствовало снижению накопления стронция-90 в листьях, стеблях и плодах томата.

Содержание стронция-90 на 1 г кальция в урожае томатоь значительно снижается с увеличением количества кальадя^и соответственно уменьшением доли калия при неиЗненнои^с^м-ме этих катионов во внешней среде (табл. 1).

Таблица 1

Содержание строния-90 в плодах томатов

Соотношение Са : К, мг-зкв. на сосуд

п <-*

2 2 о д

Стронций-90

я •

ж ■ Ь я

а ¿.в 2 гс о Й

Я -«X Я

кг: о о. л

2 к в

К Ь в

2 к =

г— я •—

Н. О.

Опыт I

10:90 ........... 3,0 70,1 87,7

90:10........... 12,0 119,6 70,4

50:50 ........... 26,3 171,3 114,2

НСРо,оз........... 42,1

Опыт 2

10 : 90..... 4,1 8,5 10,6 0,11

25:75 ..... 21,1 11,5 11,5 0,29

50:50 ..... 34,0 14.5 9,7 0.48

75:25 ..... 29,6 13,2 8,3 0*о2

90:10 ..... 12,4 9.9 5.5 0,50

НСРо,С5..... 2.4

Опыт 3

10:90 ..... 5,2 . 4,0 5.0 0,07

25:75 ..... 22,4 6.3 4,9 0,17

50:50 ..... 31,5 10,1 6.3 0.45

75:25 ..... 27,2 8,3 4,4 0,47

180:20 ..... 21£ 5,3 2,1 0,55

НСР»,е5..... 1.0

При поступлении радиостронция и кальция из питательной среды в листья томата наблюдается дискриминация стронция-90 относительно кальция. При соотношении кальция и калия в питательной среде, равным 1:1 и 3 : 1, скорость поступления радиостронция и кальция в листья является примерно одинаковой (Н. О.» 1,0). В стебли растений стронций-90 поступает относительно быстрее, чем кальций (Н. 0.>1). При резком преобладании калия над кальцием во внешней среде отме-

чается дискриминация стронция-00 относительно кальция при их поступлении и стебли томата.

При передвижении радиостронция и кальция п плоды томата наблюдается довольно сильная дискриминация стронция-90 по отношению к кальцию. Величина наблюдаемого отношения

Н' , е.. в'тпате^ьноА среде составляет «К» 0,07-0,63. Размер дискриминации стронция-90 относительно кальция при поступлении их в плоды зависит от соотношения кальция и калия в питательной среде. Величина наблюдаемого отношения в звене.плоды —- питательная смесь увеличивается с повышением доли кальция и одновременном уменьшении калия во внешней среде.

Увеличение концентрации кальция в питательной среде на фоне постоянной дозы калия снижает содержание стронция-90 на единицу сухого веса в плодах томата. Накопление стронция-90 в плодах томата, выращенного на смеси с дозами кальция 75 и 100 мг-экв. на сосуд, было почти в 1,5, а величина с. е. в 2 раза меньше по сравнению с содержанием нуклида н растениях с более низкой дозой кальция (табл. 2).

Таблица 2

Содержание стронция-90 в плодах при различной концентрации кальция в питательном среде

Соотношение Са : К, мг-экв. на сосуд ' Пес воздушно-сухого вещества, г/сосуд Стронций-90 Н. О.

икюри на 1 г сухого вещества ^ мккюри на 1 г кальция (млн. с. е.)

50:25........... 23,3 11.4 8,1 0,58

75:25 ........... 27,2 8,3 4,4 0,47

100:25 .. ......... 25,1 8,3 4,2 0,58

НСР0,05 • • ......... 1.1

При поступлении радиостронция и кальция в плоды томата наблюдается дискриминация стронция-90 относительно кальция. Различный уровень питания растений кальцием не оказывал существенного влияния на размер дискриминации радиостронция относительно кальция при передвижении их в плоды.

•Фракционный состав стронция-90 и кальция в органах растения томата при различном соотношении кальция и калия в питательной среде

Изменение соотношения кальция и калия в питательной среде может, по-видимому, оказывать влияние не только на

процесс поступления радиостронция и кальция в растения, но и иа включение их в различные химические соединения. В литературе имеются сведения (G. Schilling, 1960; С. Myttenaere, 1965; С. Myttenaere, Masset, 1971; A. Ringoet and de Zeew, 1968), что стронций-90 извлекается различными растворителями вместе с кальцием и, следовательно, распределяется в тех же фракциях, что и кальций.

С. П. Костычсв и И. Берг (1929) одними из первых исследовали отдельные формы соединении кальция в растениях и попытались раскрыть природу соединений, извлекаемых из растительных тканей различными растворителями.

Методами изотопного и хроматографнческого анализов А. Е. Петровым-Спиридоновым (1965) определены возможные соединения, входящие во фракции кальция растительных тканей. Фракция воднорастворимого кальция представлена протеииатом кальция и солями органических кислот. По его данным в кислотнорастворимых фракциях кальций в основном представлен солями яблочной и щавелевой кислот. Основными компонентами адсорбированных форм кальция являются белковые и другие, очевидно, полимерные соединения.

Данные фракционного состава радиостронция и кальция при равноэквишментном соотношении кальция и калия в питательной среде показывают, что в фазу бутонизации основное количество стронция-90 в листьях и стебле находится в обменной и воднорастворимой формах (табл. 3). При сопоставлении распределения стронция-90 и кальция по фракциям в надземных органах томатов оказывается, что радиостронцнй изглекается из растительной ткани листьев и стебля растворителями, что и кальций, и примерно в тех же соотношениях. Можно только отметить, что содержание соединений кальция, растворимых в соляной кислоте, относительно несколько выше, чем стронция-90.

В период начала плодообразования томатов в листьях преобладают обменная и воднорастворимая фракции радиостронция и кальция, а в стеблях — обменная и солянокислая фракции этих элементов. Относительное содержание стронция-90 и кальция в обменной и солянокислой вытяжках в листьях, а также в обменной и воднорастворимой фракциях в стеблях, является примерно одинаковым. В листьях томата в этот период развития растения накапливается воднораствори-мых соединений кальция больше, а уксуснорастворимых— меньше, чем стронция-90.

Распределение стронция-90 и кальция по фракциям в растениях в период созревания плодоз томата в основном аналогично их распределению в более ранние сроки.

Таблица 3

• Распределение стронция-90 и кальция по фракциям в растении томата

(% к общему содержанию в органе)

Опыт 1 (Са:К=50:50)

Строкций-90, растворимый Кальций, растворимый

Часть растения О •т« О г: СО Я СНзСООН у О О ее О О и С; и X

Фаза бутонизации

Листья 26,5 3-1,3 17,5 21.7 .23,7 31,8 13,8 30,7

Стебель 42,2 24,7 15,3 17,8 34,7 25,8 . 15,7 23,8

' Период начала плодообразования

Листья:

нижние 25,7 39,5 17.4 17,4 36,2 38,2 12,0 13,6

верхние 21,0 41,2 26,2 . П,6 27,4 38,8 18,2 15,6

Стебель:

нижняя часть 15,9 29,8 22,9 31,4 23,8 29,4 13,8 33.0

верхняя часть 15,2 53,2 18,4 13,2 10,0 47,3 14,6 28,1

Окончательная уборка

(при созревании плодов томата)

Листья:

нижние 43,2 25,5 15.Е 15,5 41,9 25,4 12,9 19,8

верхние 45,9 34,6 9,5 10,0 25,7 15,7 17,9 10,7

Стебель:

нижняя часть 24,0 28,6 19,3 28,1 22,6 27,4 17,Б 32,4

верхняя часть 39,1 29,3 17,2 14,4 33,2 30, $ 19,4 17,0

В созревших растениях основной формой стронция-90 и кальция в растительной ткани листьев является воднораство- -римая и обменная, а стеблях — обменная и кислотнораствори-мая (табл. 3).

Относительное содержание воднорастворимого и обменного стронция-90 и кальция в листьях томата выше, чем в стеблях, отличающихся более высоким содержанием солянокислой фракции.

Распределение стронция-90 по отдельным фракциям в листьях и стеблях в основном аналогично распределению кальция. Но в ряде случаев отмечается более высокое содержание воднорастворимого стронция-90, чем кальция, а кислотнорас-творимых форм соединений радиостронция в листьях и стеблях накапливается несколько меньше, че--м кальция.

Следует отметить относительно более высокое содержание соединений стронция-90 и кальция, извлекаемых соляной кис-

й

лотой, в нижних листьях и в нижней части стебля. Высокое содержание соединений стронция-90 и кальция, растворимых в соляной кислоте, в более старых частях растения можно объяснить снижением жизнедеятельности клеток этих тканей и, в связи с этим, уменьшением содержания кальция и строн-ция-90 в протоплазме в результате перехода их в клеточный сок и превращения в оксалаты кальция и стронция. В наиболее молодых частях растения, а следовательно, и более жизнедеятельных (верхние листья, верхняя часть стебля), строн-ций-90 и кальций в большем количестве содержатся в обмен-нон форме. В распределении соединений радиостронция и кальция, растворимых в СНзСООН, не наблюдается резких различий в зависимости от возраста органа.

VС возрастом растений в листьях томата относительное содержание воднорастворимых соединений кальция и стронция-90 увеличивается, а кислотнорастворимых — уменьшается. В стеблях с возрастом растений относительное содержание воднорастворимых соединений этих элементов снижается, а кислотнорастворимых — повышается (табл. 3).

Результаты определения фракционного состава стронция-90 и кальция в растении при различном соотношении кальция п калия в питательной среде показали, что содержание воднорастворимых форм соединений этих элементов в листьях возрастает с увеличением доз кальция, а кислотнорастворимых— уменьшается (табл. 4). Различное соотношение кальция и калия в питательной среде в большинстве случаев не оказывало влияния на содержание обменной фракции радиостронция в листьях томата.

По мере увеличения количества кальция и уменьшения калия во внешней среде относительное содержание воднорас-творимого стронция-90 в стеблях томата увеличивается. Доля обменной 'и уксуснорастворимой фракций радиостронция в стеблях уменьшается.

Во всех органах томата наблюдалось увеличение содержания воднорастворимых форм стронция-90 и кальция при рапноэквивалентном .соотношении кальция и калия по сравнению с недостатком кальция во внешней среде. Относительное содержание обменной и кислотнорастворимой форм соединений стронция-90 и кальция в листьях при соотношении кальция и калия, равном 1 : 1, было значительно ниже по сравнению с резким преобладанием калия над кальцием в питательной смеси. При избытке кальция в питательной смеси относительное содержание воднорастворимого стронция-90 и кальция в листьях выше, чем при равноэквивалентном соотношении кальция и калия.

Повышение количества кальция в питательной среде спо-

Таблица 4

Распределение стронция-90 и кальция в листьях и стеблях томата по фракциям. Опыт. 2

(в % к общему содержанию в органе)

Стронций-90, растворимый Кальций, растворимый

Соотношение Са : К, мг-экв. на сосуд О еч X О сз 2 О О Ч, о НС1 О о со 2 О О и и НС1

Лист ья ниж ние

10: 90 12,4 38,3 24,8 21,5 21.0 40,6 21,5 16,9

25: 75 21,8 44,0 16,5 17,7 24,6 41,5 17,2 16,7

50: 50 42,0 24,9 17,6 15,5 44,2 24,1 11.7 20,0

75: 25 47,5 29.6 12.8 10,1 55,0 27,4 10.0 7,6

90: 10 57,0 26,9 10,0 6,1 56,3 20,9 9,4 7,4

Лнсть я верх ше

10 .90 9,0 37,9 34,8 18,3 22,2 40,5 21,9 15.4

25 •75 18» 47,9 14,5 19,3 30,7 41,3 14.8 10,2

50 50 46,0 34,3 10,0 9,7 25,5 50.0 17,0 7,5

75 25 53,3 32,2 7.4 7,1 52,0 31,7 9,1 7,2

90 10 52,3 29,5 13,6 4.6 53,9 25,9 11,4 7,8

Нижняя часть стебля

10 90 5,8 54,0 29.2 11,0 14,7 '43.8 -20,4 21,1

25 75 21,1 35,2 23,8 14,9 23,0 32,6 25,0 19,4

50 50 24,7 27,1 20,3 27,9 23,6 27,5 17,5 31,4

75- 25 23,2 25,5 16.2 35,1 23,4 24,1 18,2 34,3

90 10 29,2 21.1 15,9 33,8 25,4 19,2 17,0 38,4

Верхня я часть стебля

10 90 4,3 42,8 38,7 14.2 13,2 41,9 28,3 16,6

25 75 26,1 47,0 20,9 6,0 25,5 39,8 20,6 14,1

50 50 40,3 28.7 17,3 13,7 32,3 30,8 19,8 17,1

75 23 '. 29,8 43.8 13,6 12.8 32,7 37,2 13.6 16,5

90- 10 44,4 28,3 13,5 13,8 ,29,8 33,6 16,9 19,7

собствовало большему накоплению в стебле растения водно-растворимой формы стронция-90 и кальция, а недостаток кальция — обменной и уксуснорастворимой форм этих элементов.

В листьях томата при соотношении Са :*К = 10 : 90 во внешней среде воднорастворимого радиостронция и кальция накапливается в 3—4 раза меньше, а кислотнорастворимых форм соединений этих элементов в 2—4 раза больше, чем в варианте с недостатком калия в питательной среде.

Аналогичная зависимость наблюдается и для стеблей томата. При преобладании кальция над калием в питательной среде воднорастворимого стронция-90 накапливается в стебле в 5—10 раз, а воднорастворимого кальция в 1,5—2,5 раза больше, чем при преобладании калия над кальцием.

Значительная часть стронция-90 и-кальция из.плодов извлекается раствором азотнокислого натрия и водой (табл. 5). Кислотнорастворимые фракции этих элементов составляют 19—44%.

При преобладании калия над кальцием во внешней среде относительное содержание воднорастворимого стронция-90 в плодах было в 2,5 раз ниже, чем в варианте.с равноэквива-лентным соотношением кальция и калия. Избыток кальция в питательной смеси способствовал большему накоплению воднорастворимого радиостронция в плодах. Труднорастворимых соединений стронция-90 в плодах томата при избытке и дефиците кальция во внешней среде образуется в 3 раза меньше, чем в плодах при соотношении кальция и калия, равным 1 : 1. Воднорастворимого радиостронция в плодах при резком преобладании кальция над калием во внешней среде накапливается больше, чем кальция. При дефиците кальция (Ca : К— 10 :90) воднорастворимого кальция в плодах содержится в 2,5 раза больше, чем стронция-90. Относительное содержание соединений стронция-90 в плодах, растворимых в HCl, в 2—11 раз ниже, чем кальция. Соединений радиостронция, извлекаемых азотнокислым натрием, в плодах томатов накапливается несколько больше, чем кальция (табл. 5).

Таблица 5

Распределение стронция-90 и кальция по фракциям в плодах томатов

(% к общему содержанию в органе)

Ка." ■ —- ыши, растворимый ____ _Стронций-90,

Соотношение

Ca : К, мг-экв. О «Дч О

на сосуд О О и w О О и

О г; са О О и га t ej О

X Й и — ■z О X

10:90 7,5 64,7 25,6 ' 2,2 15.5 40,5 21,6 22,4

25 :75 21,7 51,8 22,0 4,5 27,5 38,2 18,3 16,0

50:50 19,2 61,5 10,9 8,4 17,8 53,5 16,6 12,1

75:25 15,3 ■ 60,2 18,7 5,8 19,0 48,8 18,5 13,7

90: 10 26,6 48,2 21,5 3.7 17,9 48,4 20,5 13,2

i9

Различный уровень кальциевого питания растений не оказывал существенного влияния на фракционный состав строн-ция-90 в плодах томата (табл. 6).

В распределении кальция и стронция-90 по фракциям в плодах томатов отмечается определенное сходство. В ряде случаев на^тюда^тся^величение содержания кислотнораство-римо£^&о8енно соединений кальция, растворимых в соляной кислоте, за счет уменьшения доли воднорастворимой и обменной форм соединений этого элемента по сравнению с радиостронцием.

Таблица 6

Распределение стронция-90 и кальция по фракциям в плодах томата

(в % к общему содержанию в органе)

Соотношение Са : К, мг-экв. на сосуд Стронций-90, растворимый Кальций, растворимый

О еч т> О ^ со О О и О и О N О Т. «э О О о о НС1

50:25 22 46,0 19,$ 11,8 15,4 46.9 14,6 23,1

75:25 14,7 60,6 ,16.3 8,4 24,7 45.6 18.2 11.5

100:25 21,1 53,0 ■ 16,0 9,9 18,0 47,7 20,5 13,8

Таким образом, результаты всех проведенных опытов показывают, что стронций-90 извлекается теми же растворителями, что и кзльций. Соотношение между содержанием отдельных форм соединений кальция и стронция-90 специфично для каждого органа растения и зависит от возраста растения и условий питания кальцием и калием.

Накопление цезия-137 в растениях томата при различном соотношении кальция и калия в питательной среде

Наиболее-высокий вес плодов томата в опытах с радиоцезием, как и в опытах со стронцием-90, получен при равноэкви-валентном соотношении кальция и калия во внешней среде (табл. 7).

Изменение соотношения кальция и калия в питательной среде оказывает существенное влияние на поступление радиоцезия в растения и накопление его в урожае. Содержание цезия-137 на единицу веса в плодах томата снижается с увеличением доли калия и соответственно уменьшением количества кальция при одинаковой сумме этих катионов во внешней среде.

Наименьшее абсолютное накопление цезия-137 в плодах Ю

отмечается в растениях вариантов с преобладанием калия над кальцием (табл. 7).

Содержание радиоцезия на единицу сухого вещества в плодах томата при соотношении кальция и калия в питательной среде, равным 1 : 3, уменьшается в 4 раза по сравнению с накоплением нуклида в плодах растений, выращенных на смеси с соотношением кальция и калия, равным 3:1.

Накопление радиоцезия в листьях и стебле томата также снижается по мере увеличения доли калия в питательной среде.

Таблица 7

Содержание цезия-137 в плодах томатов

Соотношение Са : К, мг-экв. на сосуд Вес воздушно-сухого вещества, г/сосуд Цезий-137 кд

нкюри на 1 г сухого вещества мккюри на 1 г калия (млн. и. е.)

Опыт 1

90: 10 7.6 775,1 13,4 0,03

50: 50 23,3 274,9 4,1 0,05

10:90 8,5 243,1 3,1 0,07

НСРо,05 82,3

Опыт 2

75:25 27,6 885,6 24,9 0,16

50:50 28.8 412,3 10,1 0,13

25:75 24,3 272,1 6,2 0,12

10:90 6,0 222,6 4,0 0,09

НСРсоз 124,8

Если содержание цезия-137 в растениях выражать по отношению к калию, то разница по величине цезиевых единиц в надземных органах между вариантами с различным количеством калия в питательной среде будет более резко выражена, чем по абсолютному накоплению радиоцезия. Накопление цезия-137 по отношению к калию в плодах томата в варианте Са:К=Ю:90 уменьшалось в 4—6 раз по сравнению с растениями в варианте с преобладанием кальция над калием.

При поступлении радиоцезия и калия в растение и при передвижении их в отдельные органы наблюдается дискриминация цезия-137 относительно калия. Коэффициент дискриминации цезия-137 по отношению к калию при поступлении их из внешней среды в растения значительно меньше единицы и практически не зависит от соотношения кальция и калия в'питательной среде. Более сильная дискриминация-радиоцезия по отношению к калию наблюдается при поступлении цезия-137 и кадия в плоды по сравнению с поступлением

в листья и стебли растения. Величина коэффициента дискриминации для плодов в 2—3 раза меньше, чем для листьев и стеблей.

Передвижение стронция-90 и цезия-137 в растении томата

Изучение передвижения радиоцезия по органам томатов проводилось в условиях песчаных культур при различном соотношении кальция и калия в питательной среде. Доза кальция была постоянная и составляла 42 мг-экв., дозы калия-14,42 и 84 мг-экв. на сосуд, вмещающий 7 кг песка.

Водный раствор цезия-137 (без носителя) в дозе 0,04 мкюри наносили из пипетки мелкокапельным способом на 5—6 листья томатов в фазу бутонизации (18 июля) и в период начала плодообразования (19 августа).

Радиоцезий, нанесенный на 5—6 листья растения, передвигается в другие листья и в значительном количестве накапливается в плодах томатов (30—55% от общего количества в растении при нанесении 18-го июля и 58—76%—при нанесении 19 августа, табл. 8).

Таблица 8 Содержание цезия-137 в плодах томата при нанесении его на 5—6 листья растений

Время нанесения Соотношение кальция и калия в питательней среде (мг.-экв. на сосуд)

42: 14 42:42 . 42:84

на 1 г сухого вещества, нкюри % от нанесенного на 1 г сухого вещества, нкюри X о >- о о £ о X и. -а га о В д на 1 г сухого вещества, нкюри % от . • нанесенного

18 июля 19 августа 500,2±67,4 283,3 А 24,5 8,7 1 267,7±20,3 5,5 | 122,3 ±15,3 10,4 6,0 166.2^12,2 73,2 * 5.8 7.5 3.9

Накопление цезия-137 в урожае томатов зависит от сроков нанесения изотопа на растения. При нанесении радноцезия на 5—6 листья растений 18 июля содержание его в процентах от нанесенного количества и в расчете на единицу сухого вещества в плодах томата в 2 раза больше, чем в урожае растений, на листьях которых радиоцезий наносился в более поздний период.

Условия питания растений калием оказывали заметное влияние на накопление цезия-137 в урожае томатов при внекорневом его поступлении в растения. Абсолютное и относительное, содержание радиоцезия в плодах растений, выращен-12

ных при соотношении Са : К=1 :2 в питательной среде, было в 2—3,5 раза меньше, чем соответственно в плодах томатов на питательной среде с сооотношением Са : К=1 : 1 и Са : К^ = 3:1.

Для изучения передвижения радиоактивного стронция И цезия в растении томата при прекращении поступления их из питательной смеси был проведен вегетационный опыт в условиях песчаных культур. Соотношение кальция и калия в питательной среде равное 1:1. Сумма катионов кальция и калия в питательной среде составляла 100 мг-экв. на сосуд. Радиоактивные изотопы вносили при набивке сосудов в дозе: стронций-90—0,2 мкюри, а цезий-137—0,15 мкюри на сосуд. Растения нормально росли и развивались на питательной смеси, содержащей радиоактивные изотопы. В фазу бутонизации часть растений была пересажена на питательную смесь такого же состава, но без изотопов. Другая группа растений была убрана для определения содержания стронция-90 и цезия-137 в листьях и стеблях, а третья — оставалась расти на питательной среде с радиоактивными изотопами. Корневая система растений при пересадке тщательно отмывалась водой.

Результаты исследований (табл. 9) показывают, что стронций-90, поступивший в надземную часть растения, сравнитель-

Таблица 9

Передвижение стронция-90 и цезия-137 по органам томата

при пересадке растений с питательной среды, содержащей изотопы, на питательную среду без изотопа

Органы растения Стронций-90 Цези£б-137

нкюри в % от накопившегося в растении до пересадки нкюри в °/о от накопившегося в растении до пересадки ■

на 1 г сухого вещества на одно • растение «а 1 г сухого вещества на одно растение

Содержание изотопов перед пересадкой растения

Листья 3004,7 12688,8 80,6 754,9 1192,7 .91,0

Стебель 2958.5 3106,4 19,4 357,0 117,8 9.0

Содержание изотопов после пересадки в конечную уборку

Органы, образовавшиеся до пересадки

Листья 1 1908,3 11945,9 74,8 97,1 645,6 1' 49,2

Стебель I 405.0 1628,1 10,2 14,6 71,6 5,5

.Органы, образовавшиеся после пересадки

Листья 42.2 728,3 4.6 15.0 269.6 20,6

Стебель 31,5 210.5 1,3 8,0 53,1 4,0

Плоды 2,0 79,0 0,5 1 Ю.4 264,0 20,1

13

но слабо передвигается во вновь образующиеся органы. Содержание стронция-90 в листьях, стеблях и плодах томатов, образовавшихся после пересадки, составляет 6% от количества радиоизотопа, накопившегося в растениях до пересадки. В плоды передвинулось только 0,49% радиостронция от общего его содержания в растении до пересадки, что в 2,7 и 9,3 раза меньше количества радиостронция, передвинувшегося во вновь образовавшиеся после пересадки стебель и листья растении.

В отличие от стронция-90 цезий-137 интенсивно передвигается во вновь образовавшиеся после пересадки листья и часть стебля (24%) и накапливается в плодах в количестве 20% от общего его содержания в растении до пересадки.

Выводы

\/ Наибольший урожай плодов томата получается при равноэквивалентном соотношении кальция и калия во внешней среде. Резкое преобладание одного элемента над другим в питательной среде снижает урожай.

2. Содержание стронция-90 на единицу веса надземных органов томата повышается при увеличении кальция с 10 до 50 мг-экв. и соответственно уменьшении калия при неизменной общей сумме этих элементов во внешней среде. Дальнейшее увеличение доли кальция и соответственно уменьшение содержания калия в питательной среде снижает накопление радионуклида в растениях.

3. С повышением содержания кальция в питательной среде величина стронциевых единиц в плодах томата уменьшается в 2 раза.

4. Соотношение между формами соединений радиостронция и кальция различно в надземных органах томата и зависит от величины отношения кальция и калия во внешней среде.

5. Значительная часть радиостронция (46—66%) и кальция (38—54%) из плодов томата извлекается раствором азотнокислого натрия. Относительное содержание кислотно-растворимых форм соединении этих элементов в плодах составляет 19—44% общего количества.

В листьях томата, в большинстве случаев, преобладают воднорастворимая и адсорбированная ' формы соединений стронция-90 и кальция, а в стеблях — адсорбированные формы и соединения, растворимые в уксусной и соляной кислотах.

6. В плодах томата радиостронция,-извлекаемого соляной кислотой, содержится в 2—11 раз больше, чем кальция.

7. Содержание воднорастворимых форм соединений стронция-90 и кальция в листьях и стеблях томата относительно

повышается, а уксуснорастворимых — уменьшается с увеличением доли кальция и снижением калия во внешней среде.

У 8. С увеличением количества калия и соответственно уменьшением кальция в питательной среде содержание радиоцезия на единицу веса плодов томата снижается в 3—4 раза, а величина цезиевых единиц уменьшается в 4—6 раз.

/9. Накопление цезия-137 в урожае томатов при нанесении его на листья зависит от содержания калия в питательной среде. С увеличением уровня калийного питания снижается в 2-У-4 раза содержание радиоцезия в плодах томата. ¡V Ю. Накопленный в надземных органах томата цезий-137 после прекращения его поступления в растения из внешней среды интенсивно передвигается во вновь образующиеся органы и до 20% концентрируется в плодах.

11. Стронций-90 после прекращения поступления его из внешней среды слабо передвигается во вновь образующиеся органы и накапливается в плодах томата в количестве 0,5% от содержащегося в растении до пересадки.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Накопление цезия-137 в урожае помидоров при различном сооотношении калия и кальция в питательной среде (в соавторстве с Е. В. Юдинцевой). Доклады ТСХА, вып. 160, 1970.

2. Влияние соотношения кальция и калия в питательной среде на фракционный состав стронция-90 и кальция в растении томата (в соавторстве с Е. В. Юдинцевой, И. В. Гуляки-ным). Агрохимия Кг 3, 1971.

3. Фракционный состав стронция-90 и кальция в растениях томата в период цветения (в соавторстве с Е. В. Юдинцевой). Доклады ТСХА, вып. 169, 1971.

Объем 1 п. л.

Тираж 150

Заказ 421.

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева Москва 1230Э8, Тимирязевская ул„ 44