Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

НАКОПЛЕНИЕ СТРОНЦИЯ-90 В УРОЖАЕ ПШЕНИЦЫ, ОВСА И ГОРОХА НА РАЗНЫХ ПОЧВАХ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "НАКОПЛЕНИЕ СТРОНЦИЯ-90 В УРОЖАЕ ПШЕНИЦЫ, ОВСА И ГОРОХА НА РАЗНЫХ ПОЧВАХ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

На правах рукописи

Казимир Иванович МАКАРЕВИЧ

НАКОПЛЕНИЕ СТРОИЦИЯ-90 В УРОЖАЕ ПШЕНИЦЫ, ОВСА И ГОРОХА НА РАЗНЫХ ПОЧВАХ

(06.01.04 — агрохимия)

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 А. Я. Коготков, кандидат сельскохозяйственных наук Р. А. Ширшова.

Ведущее предприятие — Агрофизический институт.

Автореферат разослан « . . . »........ 1973 г.

Защита диссертации состоится « . . . »..... 1973 г.

в , . . час. на заседании Ученого совета факультета агрохимии и почвоведения'ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА (10-й корпус).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, завергнные печатью, просим присылать по адресу: Москва 125008, Тимирязевская ул., 47, корпус 8, Ученый совет ТСХА.

Ученый секретарь Совета ТСХА

Ф. А. Девочкин.

О

Возникновение проблемы изучения миграции радиоактивных продуктов деления в биосфере связано с радиоактивными выпадениями в результате испытаний ядерного оружия, а также использованием атомной энергии в мирных целях. Одной из важнейших задач этой проблемы является исследование закономерностей поведения радионуклидов, и в частности стронция-90, в системе почва — растение.

Стронций-90 при осаждении на земную поверхность активно включается в биологический цикл круговорота веществ в природе, мигрирует по различным звеньям биологических.цепей и с продуктами питания может попадать в организм человека.

Размеры поступления радиостронция в растения через корневую систему в значительной степени определяются свойствами почв. Большое разнообразие в нашей стране типов, подтипов, видов и разновидностей почв может обусловливать значительные различия в накоплении стронция-90 в урожае сельскохозяйственных культур.-

Результаты исследований советских и зарубежных авторов (В. М. Клечковский и др., 1956, 1958, 1959, 1966; И. В. Гу-лякин, Е. В. Юдинцева, 1956, 1959, 1960, 1962, 1966, 1969; Е. В. Юдинцева, И. В. Гулпкин, 1968; И. Nishita et al, 1956, 1968; J. Gunther, D. Schroetter, 1968; I. Godek, 1971; Р. Расселл, 1971) показали, что кислотность, состав поглощенных оснований, величина емкости поглощения почв, содержание органического вещества в почве, механический и минералогический состав почв оказывают значительное влияние на прочность закрепления стронция-90 в почве и размеры накопления радионуклида в урожае растений.

В задачу настоящих исследований входило изучение закономерностей поступления стронция-90 в растения и накопления изотопа в урожае пшеницы, овса и гороха из почв разных типов, а также установление зависимости между содержанием радиостронция в урожае растений и свойствами почв. Кроме того, изучался-метод прогнозирования возможного накопления стронция-90 в урожае пшеницы, овса и гороха по содержанию радионуклида в 20-дневных растениях этих культур, выращенных на почвах сазных типов.

Г.7-КЯ kCrtTtn

tii^tK;- , Е, It. Тгетггммя

rn.ä

Методика и условия проведения исследований

Для решения поставленных задач проводили вегетационные опыты н лабораторные исследования. В условиях вегетационных опытов изучали закономерности поступления строн-ция-90 в растения и накопление его в урожае в зависимости от свойств почв, а также установление корреляционной зависимости между содержанием изотопа в 20-дневных растениях и накоплением в урожае. Растения пшеницы, овса и гороха выращивали на 36 почвах разных типов, взятых из различных почвенно-климатических зон страны, и на 32 почвах дерново-подзолистой зоны. Повторность опытов 3-кратная. Строн-ций-90 вносили в дозе 0,01 мкюри на 1 кг почвы при набивке сосудов.

Измерение активности стронция-90 в растительных и почвенных образцах проводили на торцовом счетчике Т-25 БФЛ по отношению к эталонным образцам с известной абсолютной активностью до набора определенного числа импульсов, не превышающей 5% стандартную ошибку. Химические анализы почв проводили по принятым методикам для черноземных, дерново-подзолистых и карбонатных почв. Содержание кальция в растениях определяли после сухого озоления растительного материала оксалатным методом.

Лабораторные исследования по изучению сорбционных свойств почв по отношению к микроколичествам стронция-90 проводили в статических условиях при соотношении Т:Ж~ = 1 : 10. Время взаимодействия радиоактивного и десорбирую-щего раствора с сорбентами составляло сутки. Исследования степени закрепления поглощенного радностронция почвами проводили на тех же почвах, которые были использованы в вегетационных опытах.

Для установления связи между накоплением стронция-90 в урожае растений и содержанием в почве обменного кальция, а также количеством радиостронция, вытесняемым из почв различными десорбентами, использовали корреляционный метод (Б. Л. Доспехов, 1965).

Поведение стронция-90 в почвах

Накопление стронция-90 в растениях в значительной мере определяется характером взаимодействия этого нуклида с почвой, полнотой сорбции и степенью закрепления его в почвах.

Десорбцию стронция-90 из почв разных типов проводили вытеснением раствора СаС12 0,01 н. и 0,05 н. и раствора СН3СООЫН4 0,01 н. Прочность закрепления радностронция в зависимости от свойств почв сильно различалась. Больше 2 .----

Агрохимические показатели и десорбция стронция-90 из почв разных типов

с "с Почвы рн солевой вытяжки о >. 5 с1**-« Ь-н Кальций, мэкв/100 г Калий, мг/100 г Выте стронц > 4 та — <у . 2 * ч £ С »0 « -г* г с к £ о X <ч ь» еа о * ж о снено % « 5 Я « -г « и Осэ л >. « 40 • л и В* ^ й) ^ о о о ЕГ с а

• • Дерново-подзолистые:

1 супесь...... . 4.7 1.6 0 1,6 4,3 84.4 75.8

2 средний суглинок . . 4.8 1,75 5,3 7,0 83.6 55.9

3 средний суглинок . . 4.6 1.90 6,5 5,4 79,7 45,2

4 Серая лесная 0—20 см . 5.6 4,03 14,1 11,7 67,4 38,0

5 Серая лесная 20—10 см . 5,3 3,30 14,3 7,6 71,5 38,3

6 Светло-серая лесная . . 5.8 4.07 20,1 8,9 73.0 26,4

7 Темно-каштановая , . . 7,0 2.80 6,7 23.0 85,9 50,5

8 Темно-каштановая . . . 6,2 2,56 9,6 13,2 84,9 49.7

9 Темно-каштановая . . , 7,1 2,99 7,3 20,2 75,5 48,7

10 Темно-каштановая . . . 6.0 3.00 10,6 36,7 80,7 48,0

11 Лугово-каштановая . . 6.8 3.98 22,0 35,0 79,2 32,6

12 Луговая....... 7,2 4,00 19,0 193 74,3 35,3

13 Темно-каштановая слабо-

солонцеватая .... 7.1 3,14 22,2 62,4 60,4 23.4

14 Каштановая..... 7,2 4,20 27,0 37,8 67,4 22,7

15 Серозем с неудобренной

делянки ...... 7,1 1,56 12,4 23.8 79,5 38,6

16 Серозем типичный . . . 7,2 1,65 12,8 25,7 78,0 35.0

17 Серозем с севооборотной

делянки ...... 7,1 1,84 13.0 26.9 78,2 32,8

18 Серозем с делянки ^К . 7,2 1,66 13,3 25,7 78,4 32,6

19 Серозем с делянки — на-

воз ........ 7,3 1,95 14,8 30,8 76,4 31,1

20 Солонец мелкостолбчатый 7,3 з.сз 16,0 16.4 71,6 32,6

21 Чернозем обыкновенный . 5,7 4,00 15,8 16,4 80,4 37,2

' 22 Чернозем южный .... 7,2 3.80 20,8 87,9 70,3 37,0

23 Чернозем выщелоченный . 5,3 4,95 21,0 14,8 65,9 25,6

24 Чернозем типичный 20—

40 см....... 6,6 3,58 23,4 5,8 66,0 25,3

25 Чернозем типичный 0—

20 см....... 6.5 4.85 21,8 13.2 65,1 24,1

26 Чернозем южный .... 7.2 4.72 28,8 74.1 68,5 26,0

27 Чернозем карбонатный . 7,2 5,06 31,2 78,3 65,6 21,8

23 Чернозем обыкновенный . 7,0 5.80 30,3 35,0 62,3 20,6

29 Чернозем обыкновенный . 7,0 6,40 32,0 35,0 58,2 17,2

30 Чернозем обыкновенный . 6,6 6,50 26.0 39,7 60,5 24,1

31 Чернозем южный .... 7,1 6,60 36,0 46,8 51,1 16.2

32 Чернозем южный .... 7,0 5,23 30,8 57,7 64.4 22,9

33 Чернозем выщелоченный . 6,2 6,80 28,8 24,9 67,5 19,6

34 Чернозем выщелоченный . __ — — _ 63,1 16,9

35 Чернозем с целинного

30 участка...... . 6,4 9,28 32.8 70,6 59,9 15,5

Чернозем солонцеватый . 6,0 10,10 29,8 18,7 59,4 19,5

всего радиостронция как при кратковременном, так и при длительном взаимодействии нуклида с почвой вытеснялось из дерново-подзолистых почв и значительно меньше из черноземов (табл. 1).

Количество вытесненного стронция-90 из дерново-подзолистой почвы превышало минимальную величину десорбирован-ного изотопа из некоторых черноземов в 4—5 раз после трехлетнего взаимодействия стронция-90 с почвой. Если сравнить количество вытесненного изотопа из различных почв с накоп-

Таблица 2 Агрохимические показатели и десорбция стронция-90 . из дерново-подзолистых почв

■л Почвы [ рН солевой вытяжки Гидролитическая кислотность, мэкз/ЮОгпочвы Гумус, и о о аз а ОЗ (Т\ 0 икс Поглощено, Бг-М), % от внесенного Вытеснено Ьг-ОО 0,03 н. СаСЬ, % от поглощенного

1 Связный песок..... 7,0 0,22 0.50 3,6 81,9 89,2

2 Супесь...... 5.3 2,90 1.08 3.7 89,4 83,3

3 Супесь...... 4,9 3,23 1.47 4,1 — —

4 Супесь...... 6,4 0,43 0,75 4,8 92,4 89,4

5 Супесь....... 6,3 1,40 1,23 5,3 92,9 89,6

6 Супесь....... 6.7 0,61 1,08 6,4 87,8 87,9

7 Суглинок легкий . . . 4.1 7,17 1,81 2,0 52,1 96,2

8 Суглинок легкий . . . 4,4 4,90 0,99 3,3 94,0 94,6

9 Суглинок легкий . . . 4,6 6.21 2,21 3,8 91,6 93,9

10 Суглинок легкий . . . 4,8 5,16 1.80 3,8 92.0 96,0

11 Суглинок легкий .... 4,8 5,08 1,99 4,4 86,3 89,4

12 Суглинок легкий . . . 6,4 2,01 1,24 4,5 93,1 89,5

13 Суглинок легкий . . . 4,3 4,99 0,94 4,7 91,2 91,1

14 Суглинок легкий . . . 4,8 4,46 1,61 5,3 94,4 89.7

15 Суглинок легкий .... 5,1 4,02 2,78 5,6 93,4 88,4

16 Суглинок легкий ... . . 5,6 3,76 1,75 6,1 94,4 84,3

17 Суглинок легкий . . . 6,0 2,19 1.70 6,2 93.8 85,3

18 Суглинок легкий . . . 5,1 5.86 2.78 6.6 92,3 88,3

19 Суглинок легкий . . . 5,9 2,01 1,10 7,6 84,4 88,6

20 Суглинок легкий . . . 6,6 0.61 1,47 7,7 92,5 82.3

21 Суглинок легкий .... 7,1 0.52 1,64 7,9 91,8 79,9

22 Суглинок легкий . . . 6,9 0,70 1,84 8,6 91,9 82.5

23 Суглинок легкий . . . 6,0 0,87 1,40 9,1 95.8 75.5

24 Суглинок легкий . . . 6,8 0,52 1,51 9,3 92,5 77,7

25 Суглинок легкий . . . 7,0 0,70 3,00 10,7 94,8 66.5

26 Суглинок легкий . . . 6.8 1,57 4,50 10,9 94,7 07,7

27 Суглинок средний . . 3,8 12,00 4,36 4,7 83.0 $5,1

28 Суглинок средний . . 4.8 4,99 1,91 5.2 85.7 94,4

29 Суглинок средний . . 5,5 3,59 1,50 5.8 92.2 88.0

30 Суглинок средний . . 4.1 6,47 1,80 6,2 91,7 86,3

31 Суглинок средний . . 6.0 2,27 1,96 9,4 80.0 81,3

32 Суглинок тяжелый . . 5,9 2,80 2,48 10,0 93.0 80,0

лением радлостронцин в урожае пшеницы и овса, то оказывается, что чем слабее вытесняется этот нуклид из поглощенного состояния, тем меньше его поступает в растения. Меньше всего содержится стронция-90 в урожае пшеницы и овса на тех почвах, из которых он слабее всего вытесняется (см. табл. 1 н табл. 3 и 4).

Аналогичная закономерность была получена и с дерново-нодзолистыми почвами (табл. 2). Количество стронция-90, вытесненного 0,05 и раствором хлористого кальция, значительно изменялось в зависимости от свойств почв. Сопоставление данных по накоплению стронция-90 в урожае пшеницы и овса (см. табл. 5) с данными количества десорбированного радностронция (см. табл. 2) показывает, что с уменьшением количества изотопа вытесненного в раствор 0,05 н. СаСЬ снижается его накопление в растениях.

Получена высокая коррелятивная связь между накоплением стронция-90 в растениях на единицу сухого вещества и количеством нуклида, вытесняемым в раствор различными де-сорбентами. Коэффициент корреляции между накоплением стронция-90 в соломе и зерне пшеницы на почвах разных типов и количеством радиостронция, вытесненным в раствор 0,01 н. СаСЬ составляет соответственно 0,857^:0,112 и 0,824:+: ±0,144, а для дерново-подзолистых почв, при вытеснении 0,05 н. СаС12 —0,847^0,135 и 0,802 + 0,172.

По мере уменьшения прочности закрепления поглощенного стронция-90 почвы можно расположить примерно в такой последовательности: черноземы, каштановые тяжелосуглинистые, сероземы, лесные, каштановые легкосуглиннстые, дерново-подзолистые.

Накопление стронция-90 в пшенице и овсе

Содержание стронция-90 в растениях, выращенных на раз-пых типах почв, а также на различных почвах в пределах одного и того же почвенного типа, резко различается. Результаты определения содержания радиостронция в 20-дневных растениях и в урожае пшеницы и овса (табл. 3 и 4) показали, что наибольшее накопление стронция-90 наблюдается в растениях на дерново-подзолистых почвах, меньшее — на серых лесных почвах, затем каштановых, сероземах и меньше всего на черноземах.

Максимальное накопление стронция-90 в растениях на дерново-подзолистых почвах превышало минимальную величину на черноземе для соломы пшеницы в 57 раз, а для зерна— в 30 раз. Отмеченная разница для соломы овса составляла 25 раз, а для зерна овса — 17 раз.

Содержание стронция-90 в пшенице на почвах разных типов

J3 в . Я' Нкюри/г сухого вещества С. е. в зерне, млн.

1 -й год 2-й год

20-дневные растения солома зерно 20-дневные растения солома зерно 1-й год 2-й год

1 174.6 204,4 8.9 66,7 80,1 8,5 13,3 5.8

2 47,3 41,0 2,2 40,5 34,0 1,8 4,2 5,2

3 36.1 35,6 1,6 23,2 22,7 1,2 3,1 3,2

4 26,2 22,1 0,8 23,5 16,9 1,0 1,6 2,4

5 28,3 24,1 0.9 21,9 18,4 0,8 1,8 2,1

6 20,8 14,8 0,7 17,7. 8.8 0.8 1.3 2,0

7 43.0 28,3 2,1 40,2 37,0 1.4 3,9 4,1

8 41,4 27,4 1,6 43,7 38,2 1,4 3,1 3.2

9 33,3 25,3 1,3 36,2 26,0 1,2 2,3 2,9

10 34,4 21,8 1,2 38,1 23,9 1,4 2,4 4.0

И 30,4 14.0 1,1 25,4 14,1 1,2 2,1 4,0

12 21,1 13,6 0,8 17,4 11,2 0,7 1,8 1,9

13 12,7 8,1 0,4 11,0 7,7 0,4 1,2 1,1

14 11,8 7,5 0,4 12,5 8,4 0,5 1.0 1,5

15 23.3 23.0 1,4 22,1 9,1 0.9 2.9 2.0

16 26,4 14,6 0,8 20,0 13.3 0.8 1,7 2,0

17 27,6 15,2 1,0 20,4 9,3 0,8 2,0 2.0

18 27,4 17,2 0,9 22,5 9,4 0,8 1.6 1,8

19 23,1 10,4 0,8 16.2 6,7 0,7 1,7 1,7

20 20,5 8.8 1.1 12,4 7,4 1,1 4,5 3,8

21 24.0 15,5 1,2 24,1 18,5 1,0 2,3 3,5

22 17,0 10,7 0,9 14,5 10,3 0,8 1,8 2,5

23 16,5 11,5 0,8 12,2 9,7 0,8 1,6 1,5

24;* 16,0 11.0 0,8 13,4 11,5 0,6 1,6 1,2

25 15.5 9,2 0,7 13,3 9,4 0,7 1,1 1,3

26 11,9 8,6 0.4 11,2 8,7 0,8 1,0 1,6

27 10,0 6,2 0,4 10,9 6,2 0,5 1,0 1,7

28 10,7 7,8 0,4 9,6 6,5 0,4 1,1 1,6

29 10,0 6,6 0,4 10,2 6,3 0,4 1,0 1,5

30 11,5 8.0 0,5 11,0 7,4 0,5 1,0 1,7

31 10,1 6,0 0.4 9,3 6,2 0,4 1,0 1,5

32 9,4 6,5 0,4 11,4 4,8 0,4 1,1 1,4

33 11,5 5,8 0,4 8,3 5,5 0,4 1,0 1,1

34 8,7 4,9 0,4 8,5 3,6 0,4 1,0 1,1

35 6,6 5,0 0,3 6,3 3,3 0,5 0,9 2.1

36 6,7 3,6 0,3 7,2 2.9 0,3 0,9 0,7

Как уже отмечалось, на почвах одного и того же типа содержание стронция-90 в растениях также сильно колеблется. Например, содержание стронция-90 на единицу сухого вещества зерна пшеницы в первый год опыта на дерново-подзолисты х почвах изменяется почти в 5 раз, на сероземах — в 1,5 раза, а на каштановых почвах и черноземах в 4 раза. Примерно такая же разница получается и в накоплении стронция-90 в 6

Содержание стронция-90 в овсе на почвах разных типов.

Нкюри/г сухого С. е млн.

вещества —

Почвы 03 _ ев

^сз и О-в I? о о

С ' 41.x о 3 £ О О о В. О О о о.

:м я и п п

Дерново-подзолистые:

1 супесь .......... 126.5 115.2 5,6 13,6 3,7

2 средний суглинок ...... 34,4 37,8 1,5 3,8 1,0

3 средний суглинок ...... 27,2 39,6 1,9 3,9 1,2

4 Серая лесная 0—20 см..... 19,9 14,8 0,8 1,9 0,7

5 Серая лесная 20—40 см . . . . 19,6 18,0 0,8 2,4 0,4

6 Светло-серая лесная..... 13.3 14,3 1,0 2,0 1,0

7 Темно-каштановая...... 35,5 30,1 1,5 4,3 1,4

8 Темно-каштановая ...... 41,9 30,8 1,5 4,3 1,3

9 Темно-каштановая...... 34,6 24,7 1,7 3,7 1.3

10 Темно-каштановая...... 34,5 32.9 1,4 4,2 1,2

И 17,6 1,6 3,2 1,3

12 Луговая.......... 14,8 14,2 0,9 1,5 0,7

13 Темно-каштановая слабосолонце-

9,1 0,4 1,4 0,4

14 Каштановая ......... 11,1 10,3 0,4 1,4 0.4

15 Серозем с неудобренной делянки . 19,5 16,1 1.1 2,2 1,0

16 Серозем типичный . •..... 18,8 13,9 0,8 1,5 1,1

17 Серозем с севооборотной делянки 16.6 11,6 1,0 1,8 0.9

18 Серозем с делянки МРК; . . . . 15,6 13,7 1,0 1.8 0,9

19 Серозем с делянки — извоз . . . 14,3 9.7 1,2 1,6 1,1

20 Солонец, мелкостолбчатый . . . 8,9 7,6 1,8 4.0 2,3

21 Чернозем обыкновенный..... 24,0 19,5 1,2 2,9 1,1

22 Чернозем южный ....... 16,6 14,5 0,8 1,8 0,6

23 Чернозем выщелоченный . . . . 13,1 12,1 0,4 1,2 0,4

24 Чернозем типичный 20—40 см . . 11,5 13,6 0,6 1,4 0,5

25 Чернозем типичный 0—20 см . . 13.2 13.7 0,7 1,4 0.4

26 9,5 8.5 0,4 1,0 0,6

27 Чернозем карбонатный..... 9,3 9,3 0.5 1.2 0,4

28 Чернозем обыкновенный . . . . 8.3 8,3 0,3 1,1 0,3

29 Чернозем обыкновенный . . . . 8,5 8,4 0.4 1,2 0,4

30 Чернозем обыкновенный . . . . 10.2 8.3 0,4 1,1 0,4

31 8,6 8,3 0.4 1,0 0,4

32 7,0 7,0 0,5 1,1 0,4

33 Чернозем выщелоченный . . . . 7,9 8,2 0,5 1,3 0,5

34 Чернозем выщелоченный , . . . 6,4 6,0 0,4 1.0 0.3

33 Чернозем с целинного участка . . 5,7 5,1 0,5 1,1 0.6

30 Чернозем солонцеватый . . . . 4.7 4,6 0,5 0.9 0,5

соломе пшеницы и овса, выращенных на различных почвах одного и того же почвенного типа.

Полученные результаты в опытах с пшеницей и овсом подтвердили, что накопление радиостронция в растениях находится в обратной зависимости от количества обменного

кальция в почпс. С увеличением обменного, кальция в почве уменьшается поступление стронция-90 в растения.

Использование корреляционно!о анализа лля установле-шш'Связи- между содержанием стронция-90 в 1 г зерна и со-'ломы пшеницы и овса и количеством обменного кальция в почвах показало, что имеет место тесная отрицательная связь между этими параметрами. Зависимость является достоверной при уровне вероятности р = 0,99.

Такая тесная зависимость получена при математической обработке данных по всем почвам, включая и почвы, содержание.обменного кальция в которых выше 25 мэкв/100 г. Однако большинство почв содержали менее 15 мэкв/100 г кальция; Несмотря на это, отсутствует связь между накоплением радиостронция в урожае и количеством обменного кальция в почве, что обусловливается различиями механического состава почв, содержания гумуса, подвижного калия в почве и других показателей.

Например, лугово'-кашгановая (№11) и темно-каштановая (№13) почвы характеризуются одним и тем же количеством обменного кальция, а содержание стронция-90 на темно-каш-тановон почве в зерне пшеницы было в 3 раза, а в зерне овса в 4 раза меньше, чем на лугово-каштановой почве (см. табл. 3 и 4). Темно-каштановая почва сорбирует поглощенный строн-ций-90 более прочно, чем лугово.-каштановпя почва (см. табл. 1). Этим, очевидно, обусловлено, что из темно-каштановой почвы радиостронций поглощается растениями слабее, чем из лугово-каштановой почвы. Коэффициент дискриминации этого нуклида по отношению к кальцию (при переходе их из почв в растения) для лугово-каштановой почвы выше, чем для темно-каштановой. Следовательно, при одном и том же содержании стронция-90 на единицу веса почвы и на 1 г кальция (одинаковой величине с. е.) радиостронций поступает в растения из лугово-каштановой почвы по отношению к кальцию интенсивнее, чем из темно-каштановой почвы.

Более прочное поглощение стронция-90 темно-каштановой почвой (№ 13) и меньшая доступность изотопа растениям из этой почвы, чем из лугово-каштановой (№ II), объясняется тем, что лугово-каштановая почва отличается более легким механическим составом (супесь) по сравнению с темно-каштановой (тяжелый суглинок). Кроме того, лугово-каштановая почва содержит в два раза меньше обменного калия, чем темно-каштановая.

Большое влияние на поступление стронция-90 в растения и накопление его в урожае оказывает содержание гумуса и обменного калия в почве.

Так, при одинаковом содержании обменного кальция в почвах накопление радиостронция из обыкновенного чернозе-8

ма (.N2 30) в зерне овса было почти в два раза меньше, чем из чернозема (Ла 25). Это обусловлено тем, что обыкновенный чернозем (№ 30) содержал гумуса в 1,5 раза, а калия в 3 раза больше, чем другой чернозем (№ 25).

Аналогичная картина наблюдается для другой пары почв. Выщелоченный (№ 23) и обыкновенный (№ 30) черноземы содержат одинаковое количество кальция, однако радиостронция на единицу веса зерна пшеницы, выращенной на обыкновенном черноземе, накапливается почти в 2 раза меньше, чем на выщелоченном. Это также объясняется тем, что обыкновенный чернозем содержит гумуса в полтора раза и калия в два с лишним раза больше, чем выщелоченный чернозем. Обыкновенный и солонцеватый (Лз 28 и 36) черноземы практически не различаются по содержанию обменного кальция, но стронция-90 в урожае пшеницы на солонцеватом черноземе накапливается примерно в 2 раза в соломе и в полтора раза в зерне меньше, чем в растениях, выращенных на обыкновенном черноземе. Это различие также связано с повышенным содержанием гумуса (почти в 2 раза) в солонцеватом черноземе.

Аналогичная зависимость накопления стронция-90 в пшенице и овсе от свойств почв наблюдалась и в опытах с дерново-подзолистыми почвами (табл. 5). Содержание стронция-90 в 20-дневных растениях и в урожае пшеницы и овса снижается с увеличением содержания обменного кальция в почве. Такая же закономерность была получена при выражении содержания стронция-90 на 1 г кальция (в стронциевых единицах). По мере повышения количества обменного кальция в почве снижается величина стронциевых единиц в растениях.

В опытах с дерново-подзолистыми почвами было меньше отклонений от ранее установленной обратной зависимости накопления стронция-90 в растениях от количества обменного кальция в почвах. Однако и для этих почв п отдельных случаях имеются различия, в основном обусловленные содержанием гумуса и кислотностью почвы.

При близком содержании обменного кальция в легкосу-глиннстой (.М> 26) и среднесуглинистой (Мз 32) почвах накопление радиостронция на единицу веса зерна пшеницы на среднесуглинистой почве в два раза выше, чем на легкосуглинистой. Это, очевидно, обусловлено тем, что содержание гумуса в легкосуглинистой почве почти в два раза выше, чем в среднесуглинистой.

На легкосуглинистых почвах № 11 и 12 с практически одинаковым содержанием обменного кальция (4,4—4,5 мэкв/100 г ночвы) радиостронция накапливается в зерне пшеницы на первой почве п полтора раза больше, чем на второй. Отмеченное различие в накоплении стронция-90 в растениях обуслов-

Содержание стронция-90 в растениях на дерново-подзолистых почвах

(1-й год опыта)

и "с" £ Почвы Нкюри/г сухого вещества С. е. в зерне, млн.

пшеница овес

1 20-дневные растения солома зерно 20-днеа-ные растения 1 солома зерно пшеницы овса

1 Связный песок 108,2 127,0 4,4 68.2 51,6 2,5 7,2 2.3

2 Супесь 70.8 87,2 2,2 55,7 49,5 1,5 4,7 1,5

3 Супесь 117,2 140,5 3,9 91,9 68,4 3,5 8,8 2.9

4 Супесь 86.3 91,7 3,2 47,8 55,1 2,4 5,4 2,0

5 Супесь 67,1 75,0 3,0 46,4 52,8 2,2 6.3 2,2

6 Супесь 62,7 65,6 3,2 46,4 41,0 1.6 4,8 1,3

7 Суглинок легкий 157,6 245.5 14,7 192,4 225,5 10,2 —. 9,3

8 Суглинок легкий 161,2 229.8 6,4 97,9 74,7 4,9 11,3 6,1

9 Суглинок легкий 128,7 137,0 6,2 103.9 97,1 3,6 12,4 2.6

10 Суглинок легкий 137,3 157,9 7,5 85,8 91,1 3.9 14,5 3.2

11 Суглинок легкий 102,5 95,6 5.5 84,1 74,3 3,8 9,3 3,4

12 Суглинок легкий 96,1 81,8 3,2 66.8 59,3 2,2 5.8 2,2

13 Суглинок легкий 119.8 124,4 4,5 63,7 41,1 2,6 8,7 2,6

14 Суглинок легкий 105.3 77,8 4,2 58.0 44,6 2,0 8,3 2,0

15 Суглинок легкий 80,6 66,4 4,2 60,2 56,4 2.4 8,3 2,0

16 Суглинок легкий 60,4 55,1 2.8 42,5 37,4 1,3 5,9 1,3

17 Суглинок легкий 66,6 49,1 2,7 45,2 39,9 1.6 5,7 2,0

18 Суглинок легкий 61,0 57,8 3,8 44,6 45,4 1,7 6,6 1.8

19 Суглинок легкий 66,3 50,9 3,3 38,7 40,4 2,8 6.6 2,4

20 Суглинок легкий 50,2 52,0 1,9 30.0 31.0 М 4.5 1,1

21 Суглинок легкий 56,3 46,5 2,5 33,2 34,5 1,2 5,7 1,2

22 Суглинок легкий 51,9 46,7 2,4 29.9 31,7 1,9 4,2 1,9

23 Суглинок легкий 51,4 45,2 1,6 29.5 26.5 1,1 3,9 1.1

24 Суглинок легкий 46,8 41,6 2.0 31,9 37,2 2,1 3,2 2,1

25 Суглинок легкий 25,2 18,4 1,0 15,6 19.6 0,9 2,0 0,9

26 Суглинок легкий 22,9 19,7 1,1 16,2 19,9 0,9 2,2 0,6

27 Суглинок средний 129,4 226,8 9.6 225,0 117,9 8,9 — 4,4

28 Суглинок средний 86,3 78,4 4,2 62,1 66,0 3,4 8.5 2,4

29 Суглинок средний 111,8 93,0 5.7 75,4 64,8 2.5 11,3 2,5

30 Суглинок средний 89,5 95,3 3.8 54,6 50,5 3,0 7,6 2,3

31 Суглинок средний 45.6 36,4 1,9 31,5 30,7 1,8 4,5 1,5

32 Суглинок тяжелы?; 50,2 41,4 2,2 32,6 32,5 1,7 5,0 1,7

лено разницей в содержании гумуса и кислотности этих почв. Величина рН первой почвы меньше, а гидролитическая кислотность в 2,5 раза больше, чем у второй.

Результаты наших исследований с дерново-подзолистыми почвами подтвердили имеющиеся в литературе данные, что кислотность почвы оказывает большое влияние на накопление стронция-90 в растениях. При одинаковом содержании обменного кальция в почве, но при разной величине обмен-

ной и гидролитической кислотности содержание радиостронция в растениях может сильно различаться. Поэтому накопление стронция-90 в растениях на почвах дерново-подзолистой зоны будет в значительной мере определяться не только содержанием обменного кальция, но и их кислотностью. Хотя величины, определяющие содержание обменного кальция и кислотность почвы, находятся в определенной зависимости, однако в почвах может быть довольно близкое содержание кальция и существенные различия в величинах, характеризующих реакцию этих почв.

Накопление стронция-90 в горохе

Аналогичная закономерность была получена и в опытах с горохом. Накопление стронция-90 на единицу веса сухого вещества значительно изменяется- в зависимости от свойств почв, на которых выращивались растения гороха (табл. 6). В первый год опытов на почвах разных типов различия в содержании радиостронция в соломе гороха, выращенного на дерново-подзолистой супесчаной почве и южном черноземе, достигли 9 раз, в зерне—11 раз, а на второй год опытов примерно в 6 раз. Примерно такие же изменения наблюдались и в опыте с почвами дерново-подзолистой зоны.

Таблица 6

Содержание стронция-90 в горохе на почвах разных типов (1-й год опыта)

Нкюри/г сухого С. е.. млн.

вещества

СО V Почвы 8 "> к ГЗ

О х ^ к о о

С .01 5 3 £ О о о X о. О О О - X о.

< мхи « го

Дерново-подзолистые:

1 супесь .......... 175,2 180,4 4,6 9,4 6,1

2 средний суглинок ...... 75,9 87,2 2,2 4,1 2,8

3 средний суглинок ...... 42,4' 60.7 3,1 1,9 4,1

4 Серая лесная 0—20 см . . . . 37,5 62,2 1,3 2,4 1.6

6 Светло-серая лесная..... 30,2 39,9 1,0 1,6 1,3

8 Темно-каштановая ....... 68,1 72,9 2,2 3,7 3,2

10 Темно-каштановая ...... 50,1 70,6 2,0 3,7 2,3

И Лугозо-каштановая...... 48,0 58,3 1,8 3,0 2,8

16 Серозем типичный...... 49,2 0,8 1,5 1,1

21 Чернозем обыкновенный . . . . 41,4 56.5 1,7 2,6 2,3

23 Чернозем выщелоченный . . . . 26,3 32,7 0.8 1,4 1.1

27 Чернозем карбонатный..... 18,1 25,5 0.6 1,0 0,8

23 Чернозем обыкновенный . . . . 18,5 23.8 0,6 1.1 0,9

32 Чернозем южный....... 19,6 0,4 0,8 0,6

Результаты опытов с горохом так же, как и опытов с пшеницей и овсом, показали, что накопление радиостронция в растениях находится в обратной зависимости от содержания в почве обменного кальция. Получены достоверные коэффициенты корреляции между накоплением этого нуклида в урожае гороха и количеством обменного кальция в почве.

Наблюдаемые отклонения от указанной зависимости в основном определяются механическим составом почв, содержанием гумуса, обменного калия в почвах и кислотностью почв. Например, тяжелосуглинистый выщелоченный чернозем (№ 23) и лугово-каштановая (№11) почвы имеют примерно одинаковое количество обменного кальция, но накопление стронция-90 в растениях, выращенных на выщелоченном черноземе, было в два раза меньше, чем на лугово-каштановой. Такое различие объясняется разным механическим составом этих почв. Содержание илистой фракции в первой почве в пять раз выше, чем во второй.

Кроме механического состава почв, определенное влияние на размеры перехода стронция-90 из почвы в растения оказывает содержание гумуса и обменного калия в почве. Так, количество обменного кальция в серой лесной почве (№ •!) и типичном сероземе (№ 16) было примерно одинаковое, а радиостронция накапливалось в урожае гороха из серой лесной почвы в полтора раза больше, чем из типичного серозема. Это, по-видимому, объясняется тем, что серая лесная почва содержала обменного калия в два раза меньше, чем типичный серозем.

В опытах с почвами дерново-подзолистой зоны также отмечены отклонения от указанной зависимости, которые в основном обусловлены различным содержанием гумуса и неодинаковой кислотностью используемых в опыте почв.

Все сказанное свидетельствует о том, что по содержанию обменного кальция в почвах не всегда можно определить уровень накопления стронция-90 в урожае растений. При прогнозировании возможного накопления стронция-90 в урожае растений по обменному кальцию в почве следует учитывать такие свойства почв, как механический состав, содержание калия, гумуса, степень кислотности почв и другие показатели. Если при одинаковом или близком содержании обменного кальция в почвах будет наблюдаться резкое различие в содержании гумуса, калия, механическом составе почвы, кислотности дерново:подзолистых почв, то следует ожидать существенных различий и в накоплении радиостронция в урожае растений.

Для более точного определения-возможного накопления стронция-90 в урожае растений необходимо изучать методы прогнозирования уровня загрязнения радиостронцием по об-12

мениому кальцию почвы с учетом других показателей почв и по анализу растений в ранний период их развития.

Зависимость накопления стронция-90 в растениях от свойств почв является практически одинаковой, независимо от того, определяется ли содержание радиостронция в надземной массе 20-дневных растений или в соломе и зерне созревших растений (см. табл. 3, 4, 5, 6). Наблюдается довольно тесная коррелятивная связь между содержанием стронция-90 в 20-дневных растениях и накоплением нуклида в урожае растений. Величина коэффициента корреляции между накоплением стронция-90 в 20-дневных растениях и в урожае зерна составляет на почвах разных типов для пшеницы 0,885±0,099, овса 0,784±0,173 и гороха 0,707±0,402, а для дерново-подзолистых почв соответственно 0,919±0,070; 0,816± ±0,159; 0,826 ±0,285.

Для количественного выражения прогнозирования возможного уровня накопления радиостронция в различных частях урожая по его содержанию в растениях в ранние фазы их развития нами рассчитан коэффициент перехода от содержания стронция-90 в 20-дневных растениях к накоплению радиоизотопа в урожае растений (табл. 7).

Таблица 7

Коэффициенты перехода стронция-90 от содержания в 20-дневных растениях к накоплению изотопа в урожае.

№ Культуры Почвы разных типов Дерново-подзолистые почвы

п/п для зерна для соломы ДЛЯ зерна ДЛЯ_ соломы

1 Пшеница 1-го года . . . , 0,041 0,67 0,013 0,95

2 Пшеница 2-го года . . . . 0,018 0,67 0,044 0.82

3 Овес......... 0,059 0,92 0,045 0,95

4 Горох 1-го года .... 0,034 1,30 0,020 1,25

5 Горох 2-го года..... 1,40 0,040 1,40

Обобщенные результаты исследований с пшеницей, овсом и горохом показывают, что полученные коэффициенты перехода стронция-90 от содержания в 20-дневных растениях к накоплению радиоизотопа в урожае являются довольно-постоянными на разных типах почв и составляют в среднем для зерна пшеницы и гороха 0,04 и для зерна овса—0,05. Поэтому по содержанию- радиостронция в 20-дневных растениях можно-

определить, с известным приближением, возможное накопление этого нуклида в урожае пшеницы, овса и гороха на различных почвах.

Метод «проростков» дает возможность более точно определить уровень загрязнения урожая зерновых колосовых и зернобобовых культур. Однако этот метод предполагает проведение краткосрочных опытов, хотя и простых по своему исполнению.

При прогнозировании уровня загрязнения стронцием-90 урожая сельскохозяйственных культур по обменному кальцию в почве с использованием коэффициента дискриминации условно принимается, что весь радиостронций находится в почве в водорастворимой и обменной формах. Степень доступности попавшего в почву радиостронция при прогнозировании по коэффициенту дискриминации не учитывается. Для получения более достоверных данных с использованием коэффициента дискриминации следует определять в почве не только количество обменного кальция, но и количество водюрастворимого и обменного радиостронция.

Преимущество метода «проростков» состоит в том, что получается ответ самого растения, т. е. доступность радиостронция растению, и не требуется определения не только подвижности нуклида в почве, но и вообще содержания радиостронция. Определяется содержание стронция-90 в проростках, выращенных на загрязненной почве, и по установленному коэффициенту перехода рассчитывается возможный уровень накопления нуклида в урожае растений.

Выводы

1. На основании результатов опытов с пшеницей и овсом, проведенных на 36 почвах разных типов и 32 почвах дерново-подзолистой зоны, а также опытов с горохом на 14 почвах разных типов и 12 дерново-подзолистых почвах получены данные о поведении радиостронция в почвах и о закономерностях накопления нуклида в растениях в зависимости от свойств почв.

2. Переход стронция-90 из почв в растения в известной мере определяется степенью закрепления поглощенного нуклида почвами. Независимо от времени взаимодействия радиостронция с почвами более полное вытеснение солями кальция и аммония наблюдалось из дерново-подзолистых почв, из которых растения концентрируют радиостронций значительно в больших количествах, чем из других почв.

3. Между накоплением радиостронция в урожае растений и количеством нуклида, вытесняемым из почвы в растворы

0,01 н. и 0,05 н. хлористого кальция и 0,01 н уксуснокислого аммония, наблюдается тесная прямая коррелятивная связь.

4. По мере увеличения прочности закрепления поглощенного радиостронция почвы можно расположить в следующем порядке; дерново-подзолистые, серые лесные, сероземы, каштановые и черноземы. В пределах типа почв количество строн-ция-90, вытесняемое в растворы солей, зависит от механического состава, содержания обменного кальция, гумуса и кислотности дерново-подзолистых почв.

5. По степени снижения накопления стронция-90 в урожае пшеницы, овса и гороха исследуемые почвы можно расположить примерно в такой последовательности: дерново-подзолистые, серые лесные, сероземы, каштановые и черноземы. Однако в пределах одного и того же типа почв поступление стронцня-90 в растения может сильно различаться в зависимости от механического состава почв, содержания в почве обменного кальция, калия, гумуса.

6. На 68 почвах п опытах с пшеницей, овсом и горохом подтверждена ранее установленная обратная зависимость накопления стронция-90 в урожае растении от количества обменного кальция в почвах. С увеличением обменного кальция в почвах снижается поступление радиостронция в растения. На ряде почв показаны существенные отклонения от указанной зависимости.

7. Наблюдаемые отклонения от этой зависимости на серых лесных, каштановых почвах, сероземах и черноземах обусловливаются механическим составом почв, содержанием калия и гумуса, а на дерново-подзолистых почвах — кислотностью и в меньшей мере содержанием гумуса.

8. При прогнозировании возможного накопления стронция-90 в урожае сельскохозяйственных культур по количеству обменного кальция в почвах на серых лесных, каштановых почвах, сероземах и черноземах следует учитывать механический состав почв, содержание обменного калия, гумуса, а на дерново-подзолистых почвах—кислотность почв.

9. В единице веса урожая гороха на всех почвах содержится стронция-90 в 2—3 раза больше по сравнению с накоплением нуклида в урожае пшеницы и овса.

Величина коэффициента дискриминации, за исключением отдельных случаев, меньше единицы, т. е. радиостронций поступает из почвы в растения пшеницы, овса и гороха относительно менее интенсивно, чем кальций.

10. Зависимость накопления стронция-90 в надземной массе растений от свойств почв наблюдается одинаковой в течение всего вегетационного периода. Установлена тесная коррелятивная связь между содержанием стронция-90 в 20-дневных

растениях и накоплением нуклида в соломе и зерне пшеницы, овса и гороха.

11. Получены достоверные коэффициенты перехода от содержания стронция-90 в проростках к накоплению изотопа в урожае, позволяющие прогнозировать возможный уровень загрязнения радиостронцием урожая по содержанию этого нуклида в 20-дневных растениях. Коэффициенты перехода на различных почвах являются довольно постоянными и составляют в среднем для зерна пшеницы и гороха 0,04 и для зерна овса—0,05.

По теме диссертации опубликованы следующие работы

1. Накопление стронция-90 в пшенице на разных почвах (в соавторстве). Известия ТСХА, вып. 2, 1971.

2. Накопление стронция-90 в пшенице на дерново-подзолистых почвах (в соавторстве). Агрохимия, № 4, 1971.

Объем 1 п. л.

Тираж 150

Ззказ 875.

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