Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ ВИДОВЫХ И СОРТОВЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАСТЕНИЙ НА НАКОПЛЕНИЕ СТРОНЦИЯ-90 В УРОЖАЕ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ И ГОРОХА

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ВИДОВЫХ И СОРТОВЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАСТЕНИЙ НА НАКОПЛЕНИЕ СТРОНЦИЯ-90 В УРОЖАЕ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ И ГОРОХА"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

/ї'^б

На правах рукописи Нина Васильевна КОРНЕЕВА

ВЛИЯНИЕ ВИДОВЫХ И СОРТОВЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАСТЕНИЙ НА НАКОПЛЕНИЕ СТРОНЦИЯ-90 В УРОЖАЕ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ И ГОРОХА

Специальность 03.00.01 — радиобиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — 1974

<Лу**<\9*ы*иЬ(>,

Работа выполнена ДО Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте кормов имени В. Р. Вильямса в 1961—1969 гг., в условиях лесостепной зоны.

Научный руководитель — кандидат биологических наук Р. М. Алексахин.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук Ю. А. Поляков, доктор биологических наук Ф. А. Тихомиров.

Ведущее учреждение — Агрофизический научно-исследовательский институт (194021, Ленинград К-21, Гражданский пр.,

14).

Автореферат разослан « З/'-. » . .илЙлЙ-. . . 1974 г.

Защита диссертации состоится «Лс'Т.» Л44л<мЯл. 1974 г. в « у&л-» час. на заседании Ученого совета факультета агрохимии и почвоведения ТСХА.

Отзывы по данному автореферату, заверенные печатью, в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: 125008, Москва А-8, Тимирязевская ул, 49, корп. 8, Сектор защиты диссертаций ТСХА. '

Ученый секретарь СоветаТСХА ^^"Д*

доц. Ф. А. Девочкин

О

« 1 -і..!; Г И? :

За последние десятилетия в биосфере Земли значительно увеличилось количество искусственных радионуклидов, что связано с радиоактивными глобальными и локальными выпадениями от испытании ядерного оружия, поступлением во внешнюю среду радиоактивных веществ при эксплуатации энергетических установок, работающих на ядерном горючем, а также со сбросом отходов, содержащих радиоактивные компоненты.

Из радиоактивных продуктов деления одним из наиболее опасных в биологическом отношении является стронций-90.

Ограничение поступления радиоактивного стронция в биологические и пищевые цепи, в частности снижение накопления стронция-90 в сельскохозяйственных растениях, представляет одну из наиболее актуальных проблем современной сельскохозяйственной радиобиологии и радиоэкологии.

Интерес к проблеме снижения размеров перехода стронция в звене почва — растение связан не только с радиоактивными его изотопами, но и со стабильными. Повышенное содержание стабильного стронция в почвах некоторых биогеохимических провинции приводит к нарушению минерального обмена и развитию тяжелого заболевания у животных и человека, известного под названием «стронциевый рахит». Снижение отрицательного влияния стабильного стронция может быть достигнуто путем уменьшения поступления его в рацион человека и изменения неблагоприятного соотношения с кальцием.

Проблема ограничения поступления радиоактивного стронция в продукцию растениеводства решается несколькими путями (использование различных приемов обработки загрязненной почвы, применение удобрений, внесение различных химических соединений), направленными на уменьшение перехода радиостронция в сельскохозяйственные растения.

Одним из перспективных и экономически обоснованных способов уменьшения размеров поступления радиоизотопов стронция из почвы в растения является подбор видов и сортов сельскохозяйственных культур, характеризующихся сравнительно невысокими размерами нрк-пг.......... радностропцпя

: Uccaoscurfl ор;;. Я-;с:;:я СУСЛЯ» ?

и обладающих способностью дискриминировать стронции по отношению к кальцию (С. С. Шаин, В. А. Ширшов, 1971; L. Н. Smith, 1963; D. С. Rasmusson et al., 1963, 1963а, 1964, 1967; С. С. Lee, F. W. Sosulski, 1965, 1969; R. A. Kleese, 1967, 1968; A. J. Andersen, 1973). Исследования в этом направлении, несомненно, представляют значительный практический интерес.

Настоящая работа посвящена изучению влияния геноти-пическнх особенностей растений яровой пшеницы и гороха на поступление стронция-90, стабильного стронция и кальция из почвы в растения.

В задачу исследований входило изучение следующих вопросов:

1) влияние видовых и сортовых особенностей яровой пшеницы и гороха на переход стабильного стронция и строн-цня-90 из почвы в растения;

2) поступление стронция-90 в растения видов и сортов яро-вон пшеницы при различной глубине размещения радионуклида в почве;

3) изменение соотношения стронция и кальция при переходе из почвы в растения в зависимости от генотипа растения.

Материал и методы проведения исследований

Исследования по выявлению влияния видовых и сортовых особенностей яровой пшеницы и гороха на накопление стабильных и радиоактивных изотопов стронция в растениях, а также опыты но изучению влияния глубины размещения стронция-90 по профилю почвы на переход его в растения проводились в полевых условиях.

Опытные участки после внесения стронция-90 (0,32 мкюри/м2) обрабатывали плугом П-5-35 на глубину до 25 см (обычная вспашка) и специально переоборудованным плантажным плугом с перемещением 20-са1гтиметрового слоя до глубины 60 см (глубокая вспашка).

При обычной обработке около 99% стронция-90 было сосредоточено в пахотном слое почвы. При глубоком захоронении радионуклида в пахотном слое почвы осталось 29,1%, в слое почвы 25—50 см — 65,9%, а в слое почвы 50—60 см — около 5% от общего количества внесенного в почву строн-цня-90.

В годы, последующие после внесения радионуклида, оба опытных участка (варианты обычная и глубокая вспашка) ежегодно осенью перепахивали на глубину 20—25 см, а перед посевом вносили минеральные удобрения из расчета ЫзоРвоКбо и обрабатывали дисковыми боронами в 2 следа (вдоль и поперек участков).

Объектами исследований в полевых опытах служили 11 ви-

дов, 19 разновидностей, 54 сорта яровой пшеницы и 27 сорто-образцов гороха из мировой коллекции ВНИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова. Опыты проводили по методу частых стандартов, в трехкратной повторности, с учетной площадью делянок 2 м2.

Измерение концентрации стронция-90 в почвенных и ра-скттелышх образцах проводили с помощью кассеты из счетчиков СТС-6 на установке «Тобол» относительным методом.

Содержание стронция и кальция в почве и растениях определяли на пламенном спектрофотометре, собранном на основе универсального монохроматора УМ-2.

В вегетационных опытах с помощью метода «двойной метки» изучали относительное поступление стронция и кальция в растения яровой пшеницы (в течение 3-х лет) и гороха (в течение 2-х лет).

Растения выращивали в стеклянных вегетационных сосудах емкостью 3,5 кг песка. Стронций-90 и кальций-45 (азотнокислые соединения), все элементы полной питательной смеси Белоусова, микроэлементы и железо вносили в песок в виде растворов. Повторность опыта 4-кратная. Полив растений проводили ежедневно по весу дистилированной водой из расчета 60% полной влагоемкости песка.

Содержание стронция-90 и кальция-45 определяли с помощью проточного счетчика- на установке ПСТ-100 типа «Волна».

Полученные результаты подвергались статистической обработке. При нахождении среднеквадратичной ошибки использовали таблицу С. И. Ермолаева (Р. Н. Бирюкова, 1964).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние видовых особенностей яровой пшеницы на переход стронция-90 из почвы в растения

Пятилетние данные полевых опытов показали, что по концентрации стронция-90 в зерне в зависимости от видовых и разновндностных особенностей изучавшиеся пшеницы отличались между собой в 2—3 раза (табл. 1). Относительно высоким удельным накоплением стронция-90 в единице веса зерна характеризовались пшеницы: Тг. monococcum, Tr. sphae-rococcum и Tr. aestivum caesium. Сравнительно низкая аккумуляция стронция-90 в зерне отмечена у твердой пшеницы (Тг. durum) в разновидностях гордеиформе и мелянопус, а также у двузернянки (Тг. dicoccum rufum) и у пшеницы Тимофеева (Tr. timopheevi tyticum). Осталньые тщды пшеницы по накоплению стронция-90 в зерне заняли промежуточное положение между двумя этими группами.

Накопление стронция-90, кальция и их соотношение в зерне различных видов и разновидностей яровой пшеницы

В иди и разновидности

Строн-ций-90, нкюрн/кг

сухого вещества

Строн-ций-90, с. е., тыс.

О ~ I .» I

• ^ о ь

пп.

Тг. шопососеиш АаГеБсепБ (Гру зия).........

2 Тг, шопососсиш flafescens (Крым)

3 Тг. sphaeгococcum spicatuш

4 Тг. aestivutn caesiuш . .

5 Тг. Ш^^ш plinianuш .

6 Тг. spelta aгduini ....

7 Тг. aestivum lutescens . .

8 Тг. aestivum шiltuгuш . .

9 Тг. aestivum eгythгospeгшuш

10 Тг. aestivum fjгaecuш . .

11 Тг. peгsicuгn stгainineuш .

12 Тг.. peгsicuгn fuli{*inosuш .

13 Тг. ^^ш^ш insigne . .

14 Тг. polonicum chгysospeгmum

15 Тг. dicoccuш faггuш . . .

16 Тг. spelta albispicatum ; .

17 Тг. duгum hoгdeifoгшe . .

18 Тг. duгum шelanopus . .

19 Тг. dicoccum гufuш . . .

20 Тг. timopheevi tyticum . .

С0 + 5 0,42

46 ±S 0,40

46 + 5 0,39

46 + 3 0,39

43 + 6 0,43

41+3 0,34

41-2 0,37

39+2 0,35

39+2 0,40

39 + 3 0,38

36-2 0,29

36-2 0,39

34+4 0,46

32+4 0,33

30 + 3 0,34

30 + 3 0,27

28 + 2 0,38

28 + 1 0,40

23=Ш 0,33

20 + 2 0,32

142 + 8 и 4 ± 3 118 + 10 118+12 100+12 120+6 110+4 111+6 97=h5 104+9 122+15 91 + 9 73+11 91+10 88+10 109+8 74+4 69+8 61 + 8 63+10

0,57 0,46 0,47 0,47 0,40 0,48 0,44 0,44 0,39 0,41 0,48 0,36 0,29 0,36 0,35 0,41 0,29 0,28 0,24 0,25

ТТ _ Sг'/Ca в растениях

. Н. о. — «наблюдаемое отношение», равное

SгЛ/Ca в почве

Концентрация кальция в зерне изученных видов и разновидностей яровой пшеницы варьировала приблизительно в 1,7 раза.

Полученные данные дают основание считать, что поступление стронция-90 и кальция из почвы в зерно яровой пшеницы не находится в прямо пропорциональной зависимости. Корреляционная связь между накоплением этих элементов положительная, но слабая (г=+ 0,38 + 0,22).

По накоплению в зерне стабильного стронция и строн-ция-90 различными видами и разновидностями яровой пшеницы наблюдалось большое сходство: виды и разновидности, которые в больших размерах накапливали стронций-90, соответственно больше накапливали и стабильный стронции. Различия в аккумуляции стабильного стронция между видами яровой пшеницы достигали 4-кратной величины (табл. 2). Так как содержание кальция в зерне у различных видов пшеницы отличалось примерно в 1,7 раза, то, естественно, сохра-

нялись видовые различия между пшеницами при расчете отношения стронция к кальцию в зерне, которые достигали более чем 3-кратной величины.

Исследование корреляционной связи между накоплением стронция-90 и стабильного стронция в звене почва — зерно показало, что она характеризовалась коэффициентом парной корреляции г = 0,92±0,043, свидетельствуя о положительной и весьма тесной связи между радиоактивным и стабильным стронцием при перемещении их из почвы в зерно пшеницы.

Для сопоставления накопления стронция-90, стабильного стронция и их химического аналога — кальция в зерне и соломе различных видов были рассчитаны значения «наблюдаемых отношений» (и.о.).

Т а б л и и а 2

Накопление стабильных изотопов стронция и кальция в зерне различных видов и разновидностей яровой пшеницы

Виды и разновидности

511

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

13

14

15

16

17

18

19

20

Тг.

3

Тг

ТТ. ТТ. ТТ. ТТ. ТТ. ТТ. ТТ. ТТ. ТТ ТТ ТТ ТТ ТТ ТТ ТТ ТТ ТТ

гт

шопососсиш ¡Мевсеш (Гру-

ия).....; .... 1,6

шопососсиш ¡Мевсеш (Крым) 1,2

врИаегососсиш врюаШш ... 1,1

аевИуит саевшт .... 1,3

Ш^ёит рЦшапиш . . . 1.0.

вреКа агёшш......1,0

аевИуит Т^евсеш .... 1,2

аевИтот шШигиш . . . . , 1,2

аевИтот егуШговрегшшп . 1,3

аевИуит gгaecuш .... 1,1

_ решсит в^аштеиш . . . 0,7

. решсит ¡иЩтовит . . . 0,9

. Шгашсиш insigne .... 0,8

. ро1отсиш сИгувоврегшиш . 0,7

. dicoccuш faггuш .... 0,9

. вреНа a1bispicatuш .... 0,9

. duгuш hoгdeifoгшe ... 0,7

. duгuш ше1апорив .... 0,7

. dicoccuш ги&т .... 0,5

. tiшopheevi tyticuш .... 0,4

0,32 0,33 0,35 0,38 0,40 0,30 0,36 0,32 0,39 0.36 0,24 0,34 0,38 0,30 0,32 0,27 0,38 0,39 0,33 0,28

50 36 31 34

25 33 33 38 33 31 29

26 21 23 28 33 18 18 15 14

1,07

0,79 0,66 0,72 0,54 0,70 0,70 0,81 0,70 0,66 0,60 0,58 0,47 0,51 0,60 0,72 0,43 0,38 0,34 0,34

1ш.

« —

и я

Примечание. Приведены средние данные за 2 года.

Значения н. о. для пары стронций-90 — кальции в звене почва — зерно в зависимости от видовых особенностей яровой пшеницы колебались от 0,24 до 0,57 (табл. 1). Величины н. о. для пары стронций — кальций, в звене почва — зерно находи-лись.в пределах 0,34—1,07 (табл. 2). Это свидетельствует о том, что в звене почва — зерно для большинства изучаемых

видов пшеницы характерно предпочтительное накопление кальция по сравнению со стронцием. Виды пшеницы, которые характеризуются относительно большими размерами накопления стронция-90 в зерне, имеют и более высокие значения и. о., чем виды с относительно низкой концентрацией этого радионуклида.

По накоплению стабильных изотопов стронция и кальция в соломе изучаемые виды и разновидности яровой пшеницы различались в 1,6 раза, а по соотношению стронция с кальцием в соломе — в 1,7 раза.

Накопление стронция-90 и стабильных изотопов стронция и кальция в соломе имеет менее тесную связь, чем в зерне различных видов пшеницы. Значения коэффициентов парной корреляции в звене почва — солома для пар стронций-90— кальций, стабильный стронций — кальции и стронций-90 — стабильный стронций равны соответственно 0,13 ±0,22, 0,49 ± 0,17 и 0,46±0,17.

Таким образом, на основании этих опытов установлено, что в зависимости от видовых и разновидностных особенностей яровые пшеницы различаются между собой по накоплению в зерне стронция-90, стабильного стронция и кальция в 3,0, 4,0 и 1,7 раза, в соломе — в 1,9, 1,6 и 1,7 раза соответственно.

Влияние генотипа яровой пшеницы на дискриминацию стронция по отношению к кальцию в звене почва — растение

Влияние генотинических особенностей яровой пшеницы на дискриминацию стронция по отношению к кальцию оценивалось с помощью метода «двойной метки» (в песок, на котором выращивали растения, вносили стронций-90 и кальций-45).

Данные по концентрации стронция-90 и кальцня-45 (среднее за 3 года) в растениях пшеницы приведены в расчете на 1 мккюри вносимых в песок радионуклидов (табл. 3).

Результаты вегетационных опытов свидетельствуют о том, что разные виды яровой пшеницы различались по накоплению стронция-90 в зерне в 3,0 раза, кальция-45 — в 2,7 раза, а в соломе соответственно в 2,4 и 2,0 раза.

Наибольшее накопление стронция-90 отмечено в зерне Тг. monococcum, aestivum lutescens и turgidnm plinianum, а наименьшее— в зерне Тг. timopheevi tyticum и Ъ". ciicoccum га-fum. Твердая пшеница занимала промежуточное положение по накоплению стронция-90 в зерне между этими двумя группами пшениц.

В соломе всех видов яровой пшеницы стронций-90 накапливался неизменно в больших количествах, чем кальций-45. Аналогичная закономерность наблюдается и при переходе

Накопление стронция-90, кальция-45, стабильного кальция и их соотношение в зерне некоторых видов и разновидностей пшеницы

№№ пп, Виды н разновидности Srso • Ca*5 H. о. в звене песок — зерно

мккюрн/к г сухого вещества Sr90-Са45 Srso— Ca

1 Гг. monococcum flafescens '

(Грузия) ....... 0,81 ±0,24 0,63 ±0,28 1,4 1,0

о Tr. aestivum lutcscens . . . 0,62+0,11 0,38 ±0,05 1,6 1,2

3 Tr. turgiduin plinianum . . 0,60±0,13 0,46±0,01 1.3 1,1

4 Гг. monococcum flafescens

0 60+0,12 0,46±0,10 . 1,3 1,0

5 6 7 8 9 Tr. durum hordeiforme . . Tr. durum melanopus . Tr. spelta albispicatum . . Tr. timopheevi tyticum . . Tr. dicoccum rufum . . . . 0,48±0,13 0,47±0,03 0,41±0,15 0,27±0,03 0,26±0,04 0,46 ±0,02 0,45±0,01 0,23±0,08 0,27 ±0,11 0,40±0,01 1,0 1,0 1,8 0,9 0,6 0,8 0,8 1,0 0,6 0,5

стронция-90 и кальция-45 в зерно. Однако у некоторых видов пшеницы (Tr. dicoccum rufum) в зерне накапливалось больше кальция-45, чем стронция-90, а у ряда видов (Tr. durum и Тг. timopheevi) концентрации этих радионуклидов в зерне были близки.

Содержание стронция-90 в соломе было примерно в 10 раз выше, чем в зерне, а у видов Тг. timopheevi и,Тг. dicoccum концентрация стронция-90 в соломе была выше в 28—30 раз, чем в зерне.

Различия между видами по соотношению стронция-90 с кальцием в зерне и соломе (с. е.) были равны соответственно 2,4 и 12 раза.

Величины н. о., характеризующие сравнительное поступление радиостронция относительно кальция-45 и стабильного кальция, свидетельствуют о том, что только в зерне Тг. dicoc-cum rufum Tr. timopheevi отмечается устойчивое предпочтительное накопление стронцня-90 и дискриминация кальция. Н. о. для пары стронций-90 — кальций-45 показывает отсутствие дискриминации этих элементов при перемещении их из песка в зерно твердой пшеницы, а н. о. для лары строн-ций-90 — кальций — преимущественное накопление кальция в зерне. В зерне Tr. monococcum, aestivum, turgidum и spelta имела место дискриминация кальция.

В звене песок — солома величины н. о., рассчитанные для пар стронций,-90 — кальция-45 и стронций-90 — кальций,

у всех видов пшеницы были выше единицы, свидетельствуя о преимущественном поглощении растениями стронция-90.

На основании анализа экспериментальных данных этих опытов можно прийти к заключению, что изучавшиеся виды яровой пшеницы различаются между собой по накоплению стронция-90 в зерне н 2—3 раза, а в отдельные годы эта разница достигает 5 раз. Различные виды яровой пшеницы в неодинаковых соотношениях поглощают стронций и кальций. Значения п. о. в звене песок — зерно колебались в зависимости от вида от 0,6 до 1,6 для пары стронций-90 и кальций-45 и от 0,5 до 1,2 для пары стронций-90 и стабильный кальций.

Виды пшеницы Tr. dicoccum rufum и Tr. timopheevi tyticum обладают хорошо выраженным свойством дискриминировать стронций по отношению к кальцию при передвижении этих элементов из песка в зерно. Эти виды пшеницы могут представлять определенный интерес при селекции пшеницы на признак повышенной дискриминации стронция относительно кальция- и наименьших размеров накопления стронцпя-90 в расчете на единицу веса зерна.

Влияние видовых особенностей растений яровой пшеницы на поступление стронция-90 из почвы при различном размещении его по профилю почвы

Результаты 3-летних полевых опытов по изучению влияния видовых особенностей яровой,пшеницы на поступление строн-ция-90 в зерно и солому в зависимости от глубины размещения радионуклида в почве приведены в табл. 4. При размещении радиостронция в слое почвы 0—25 см виды и разновидности пшеницы но накоплению стронция-90 в зерне различались между собой в 2,2 раза. При перемещении строн-ция-90 на глубину 25—50 см различия между видами и разновидностями в усвоении стронция-90 достигали 3,6 раз. В условиях глубокого размещения радионуклида из 20 изучаемых образцов 4 образца снизили накопление стронция-90 в зерне на 20% и более, 10 — повысили содержание стронция-90 в зерне на 10% и более, а у 6 образцов пшеницы содержание стронция-90 в зерне практически не изменилось по сравнению с. размещением радионуклида в верхнем (пахотном) слое почвы.

При размещении стронция-90 на глубине 25—50 см все виды яровой пшеницы снизили содержание нуклида в соломе от 4 до 40% по сравнению с расположением его в пахотном слое почвы. Исключение составил вид пшеницы Tr. turanicum insigne, в соломе которого накапливалось одинаковое количество стронция-90 на обоих вариантах вспашки.

Анализируя данные по накоплению стронция-90 в зерне

Влияние видовы* особенностей яровой пшеницы на поступление стронция-90 в зерно и солому в зависимости от глубины размещения радионуклида в почве

Стронций-90, НЮзрп кг сухого вещества

№ Виды и разновидности зерно солома

в % от

п/п 0-25 см 25—50 см в % от 0—25 см 25-50 см

0—25 см 0-25 см

1 Тг. топососШт Ааіевееш (Гру-

50+1 61+2 128 461+21 375+18 82 88

2 Тг. аеєНушп ггаесит .... 48+2 45 + 1 94 318+20 280+23

3 Тг. регеісшт єігатіпеит .... 43+3 204-1 47 325+18 195+.8 60

4 Тг. аевйгогп тіНшит .... 41-4-2 394-2 95 282+15 257+24 91

5 Тг. аеєНуигп сае8ішт..... 41+Л 39+2 95 282+9 189+7 70

6 Тг. аеєНуигп егу&гсврсгтшт . . 39+2 29+1 74 277+6 206+9 74

7 Тг. єрИаегососсит 8рісаШт . . . 39+1 41 + 1 110 423+20 320+18 76

8 36+2 36+1 100 311+16 216+16 70

9 Тг. аеєіїуигп Мевсет .... 36+1 41 + 1 114 277+7 261 +5 92

10 Тг, топососсит І1аіе8сеп8 (Крым) 31 + 1 52+2 153 400+27 386+.25 96

11 Тг. регеісшт &Щіж«шт .... 32 +2 39+2 122 382+27 311+20 82

12 Тг. Ш^ііішт рііпіапшт .... 32+1 39+2 122 295+18 245+23 83

13 Тг. ііісоссшт faггum..... 32+1 294-1 91 309+.16 230+18 74

14 32+2 36 + 1 113 282+11 245+20 88

15 27+1 32+2 119 261+18 245+20 92

16 27+1 25+2 93 284+14 259+ 1Ь 91

17 27+1 184-2 67 282+23 245+16 87

18 Тг. ПторИееуі ІуИсшт .... 25+2 20+1 80 280+18 209+18 75

19 23+2 324-2 139 318+23 336+25 101

20 Тг. роїопісит сИгу8о8регтшт . . 23+.1 27+1 117 275+.14 252+11 92

и соломе, можно заключить, что при формировании вегетативных органов у пшеницы, выращенной на глубокой вспашке, усвоение элементов питания и стронцня-90 происходило в большей мере из верхних слоев почвы, где концентрация стронция-90 незначительна, а роль более глубоких горизонтов почвы в переходе стронция-90 и элементов питания невелика, поэтому у всех видов яровой пшеницы в зависимости от морфологических особенностей корневых систем в той или иной мере снизилось содержание радионуклида. Ко времени формирования зерна корневая система достигла полного развития, и у многих видов пшеницы значительная доля элементов питания и стронцня-90 поступала из нижних слоев почвы, характеризующихся более высоким содержанием радиостронция.

Полученные результаты позволяют сделать заключение, что в условиях радиоактивного загрязнения территории агротехнические мероприятия по захоронению загрязненного радиостронцием слоя почвы на различную глубину но профилю почвы могут быть неодинаково эффективными для различных видов яровой пшеницы. Из 20 видоп и разновидностей яровой пшеницы, выращиваемых при размещении стронция-90 в почве на глубине 25—30 см, только у 4 снизилось содержание радионуклида в зерне от 20 до 5 3 %, у G — содержание радионуклида в зерне практически не изменилось, а у 10 повысилось от 10 до 53% по сравнению с размещением радионуклида в пахотном слое почвы.

Влияние сортовых особенностей на переход стронция-90

в растения яровой пшеницы при различном размещении нуклида по профилю почвы

Известно, что в производственных посевах СССР и в зарубежных странах используются главным образом мягкая (Tr. aestivum) и твердая яровые пшеницы (Tr. durum). Все разнообразие возделываемых в СССР сортов твердой и мягкой пшеницы по совокупности биологических и морфологических свойств представлено рядом экологических групп. Для изучения были взяты сорта мягкой яровой пшеницы, относящиеся к 9 экологическим группам, и сорта твердой яровой пшеницы, относящиеся к степной экологической группе.

Результаты исследований показали, что сорта яровой пшеницы в условиях обычной вспашки по накоплению строн-цня-90 в зерне и соломе различались соответственно в 3 и 2,4 раза (табл. 5). Следует отметить, что сорта твердой яровой пшеницы и полбы накапливали в зерне меньшее количество стронцня-90, чем большинство сортов мягкой яровой пшеницы. В пределах одного вида сортовые различия по на-

Накопление стронция-90 в зерне и соломе различных сортов яровой пшеницы при размещении нуклида на разную глубину

по профилю почвы

Стронций-90, нкюри/кг воздушно-сухого вещества

ЛсДз Copra зерно солома

0-25 см 25-50 см в % от варианта 0-25 см 0-25 см 25—50 см в % от варианта 0—25 см

Tr. aesiivum *

1 70,0+1,2 71,0±2,1 106 • 416 + 18 340±16 82

о Лешшаканская 210 63,0+2,9 63,0+1,5 48,5+3,1 41,5+2,1 75 347±24 308+15 89

3 71 414±14 265±16 64

4 Ватан....... 62,0+3,0 58,5+3,3 91 476+33 433+.11 91

5 Казахстанская 126 ...... 59,5-1,7 55,5+2,9 94 4S6+29 511+8 103

6 / Альбидум 3700 ....... Амурская 71....... 59,5+3,5 57,0+3,1 52,5*1,1 52.5+4,1 88 92 . 404+51 416*55 326*6 297±14 81 67

8 Онохойская 4....... 57,0+3,4 48,5+1.7 40,0 + 1,2 85 447+22 401±13 90

9 56,5*3,0 53,5+2,1 55,5 + 1,7 71 400 + 16 300+5 75

10 Победа . . . '...... 45,0*2,4 81 361+28 275±9 76

11 41,0+3,1 79 419*11 291±6 70

12 55,0*1,8 49,0+2,3 81 343+11 273±11 80

13 14 .Московка........ 52,0+1,2 51,5+1,8 45,0±2,2 36,0*1,8 87 70 383±14 604+.11 330±6 400 ±25 86 66

15 51,0+1,7 45,0±1,4 90 431*10 394+11 91

16 17 Якутская 221...... 50,5 ±1,9 49,0+3,0 41,5±2,1 33,5+2,9 88 76 437+12 583±29 322+5 380+14 74 65

18 49,0+1,9 32,0 ±2,3 63 418+17 276±28 66

19 Искря 48,0±2,7 35,5+1,1 74 395*31 374+.10 95 89

20 47,0*2,1 41,0+2,7 87 354+31 316+9

21 47,0+2,2 42,0±3,5 89 462±23 400 ±26 87

22 46,5+1,4 31,0+2,7 67 468+2 250±9 53

23 45,5+2,1 38,3±1,8 85 448*19 315±35 70

Стронций-90, нкюри/кг воздушно-сухого вещества

О шг Сорта зерно солома

пп. 0-25 см 23-50 см в % от варианта 0-25 см 0-25 см 25—50 см в % от варианта 0—25 см

24 44,5±2,3 32,0±2,9 72 456±24 246±8 54

25 43,5±2,4 28,0+0,9 64 343±3 241±9 70

26 43,0±2,2 32,0±2,1 74 415±30 '299± 16 72

27 43,0±2,0 48,0+2,5 111 — — , , —

.28 43,0+2,9" 34,0±2,1 , 79 : 382+17 333±14 87

29 Белорусская 15......... 40,5±1,8 37,0±2,0 91 324±7 308±7 95

30 39,5 ±2,4 35,0±0,7 89 451 ±25 376+33 : 83

'31 Альбидум 43 . •.•'..'. '. '. '. ". 38,5±1,4 34,5±2,0 90 538±20 360±26 • 67

32 33 37,0+1,6 36,5±1,6 30,5±1,3 28,5+2,3 82. 390±20 296+4 76

78 441±6 346+3 ,', ' 78

34 36,0±2,8 29,5±1,1 82 330 ±39 340±8 . 103

35 Артемовка ..,..,... 35,5±1,6 30,0 ±2,2 85 479±29 446±25 • 93

36 37 35,0±1,9 34,5 ±2,0 23,0+0,8 66 389±2 323±4 83

Коллективная » ....... 36,5±2,1 106 451 ±29 514±23 114

Строниий-90, нкюри/кг воздушно-сухого вещества

ЛУ\2 Сорта зерпо солома

ЦП. 0-25 см 25-50 см в % ог варианта 0-25 см 0-25 см 25—50 см в % от варианта 0-25 см

Tr. durum

38 Краснодарская 362 ...... 48,5±4,0 41,5±1,1 86 310±14 212+7 78

39 45,0+.1,9 38,0±1,1 81 341+.2 303+13 89

40 Гордеиформе 10....... 42,0+2,6 36,5±2,9 87 324+22 338±6 104

41 42,0-3,7 39,0±0,8 93 319+.7 309+6 88

42 Мелянопус 26........ 40,0+2,9 32,5 ±2,1 81 371л20 238+7 64

43 Ракета . . ....... Тг, cficoccum 27,5±1,5 25,0±0,7 91 411+36 316±16 76

44 Местный, Армянская ССР . . . 51.0+.2.9 36,0-2,9 71 4S7±3 330±8 68

45 48,5 ±4,1 33,5±2,5 70 249±1 188+.5 76

46 .Местный, Грузинская ССР . . . 43,5±1,5 31,5±3,2 79 375+12 242+3 64

47 Местный, Ульяновская обл, . . . 43,0±1,8 24,0+1,3 56 320+7 200+11 62

48 Dichterrotlicher, Германия . . . 34,5±2,3 23,0-1,0 81 218±7 183±3 74

49 Местный, Азербайджанская ССР 34,0*2,5 25,5+0,9 75 331-12 247±4 75

50 .Местный, Болгария..... 31,5±3,5 33,0±2,9 105 341+4 225±8 66

51 Местный, Оренбургская обл. . . . 30,5±2,7 21,0±2,9 79 . 410± 15 208+4 51

52 Ajar, Эфиопия..... 30,0±1,9 33.0±1,3 ПО 493+.1 438 ±8 89

53 Местный, Ульяновская обл. . . . 27,5-2,8 26,5 + 1,7 96 ззз-з 363±7 109

51 .Местный, Индия ....... 2J.5+.2.0 18,7+.!,1 76 235±5 209+4 73

копленшо стронция-90 были менее существенными. Сорта мягкой яровой пшеницы и полбы отличались по содержанию стронция-90 в зерне в 2 раза,,а сорта твердой пшеницы — в 1,8 раза. - ;.

У изучаемых сортов мягкой яровой пшеницы низкими размерами накопления стронция-90 в зерне как в расчете на единицу веса, так и в расчете на стронциевые единицы отличались сорта Гарсас и'Минская, относящиеся'к северорусской экологической группе, а также Коллективная, Саратовская-29, Артемовка и . Альбидум 43, принадлежащие к лесостепной и степной экологическим группам.

„-.-.Из сортов твердой яровой, пшеницы наименьшими размерами накопления стронция-90 в зерне отличались Ракета, а из сортов полбы — Ajar'^ Эфиопии, местные из Индии, Болгарии, Оренбургской и Ульяновской областей.

Различия между сортами яровой пшеницы по накоплению стронция-90 в зерне, при глубокой его заделке, оказались более значительными, чем.при усвоении стронция-90 из пахотного слоя почвы, достигая 4-кратной величины.

По накоплению стронция-90 в.зерне в пределах видов сортовые различия для мягкой пшеницы достигали 2 раз, твердой— 1,7 раза, а полбы — 2 раз. :

При выращивании пшеницы,на участке, где стронций-90 был перемещен за пределы'пахотного слоя, почти у всех сортов наблюдалось снижение накопления стронция-90 в зерне от нескольких процентов до 50% по сравнению с обычной вспашкой. Однако существенное снижение содержания строн-ция-90 в зерне (более 30%) наблюдалось только у 4 сортов мягкой пшеницы (Тарская 2, Нарымская 246, Александров-ская'28 и Минская) и местной полбы из Ульяновской области. В зерне же некоторых сортов .пшеницы содержание строн-иия-90 в условиях.более глубокого его размещения в почве повысилось от 5 до 11 % (Ферругинеум 27, Тулун 14, Коллективная, местный из Болгарии и Ajar из Эфиопии). . При размещении стронцйя:90 в почве на глубине 25—50 см в соломе почти всех видов и сортов яровой пшеницы наблюдалось снижение накопления стронция-90 в расчете на единицу веса сухого вещества от-нескольких процентов до 2 раз. Исключение составили сорта Казахстанская 126, Коллективная (мягкая пшеница), Гордеиформе 10 (твердая пшеница) и местный из Ульяновской области (полба), в соломе которых на глубокой вспашке содержание стронцня-90 увеличилось по сравнению с обычной вспашкой. .

Результаты этих, исследований свидетельствуют о том, что при размещении стронция-90 в пахотном слое почвы и на глубине 25—50 см сорта яровой пшеницы различаются по на-

коплению радионуклида в зерне в 3 и 4 раза, а в соломе — в 2 и 3 раза соответственно.

Такой агротехнический прием, как глубокое захоронение радиостронция, не является одинаково эффективным средством не только для различных культур, но и для сортов в пределах одной культуры.

Поступление стронция-90 из почвы в растения различных сортов гороха

Результаты 4-летних полевых исследовании показали, что изучаемые сорта гороха различались но накоплению строн-ция-90, стабильного стронция и кальция в зерне соответственно в 2,5; 2,2 и 2,1 раза (табл. 6).

По содержанию стронция-90 и стабильного стронция в расчете на единицу веса сухого вещества в зерне наиболее высокими концентрациями отличались следующие сорта: Ранний консервный 20/21, Победитель Г-33 и Карлик серый сахарный, т. е. сорта овощного направления.

Относительно низкое накопление радиостронция и стабильного стронция в зерне характерно для сортов кормового направления — Chancellor и Кормовой Маньчжоуский, а также для сортов зернового направления — Kalle и Paula.

По соотношению стронция-90 с кальцием (с. е.) и стабильного стронция с кальцием в зерне гороха сортовые различия также наблюдались, но они оказались менее существенными, чем в расчете на абсолютные концентрации в единице веса, и достигали 2 н 1,7 раза.

Установлена положительная зависимость между поступлением стабильного и радиоактивного стронция и кальция из почвы в зерно гороха. Значения коэффициентов парной корреляции между поступлением стронция-90 и кальция, стабильного стронция и кальция, а также стронция-90 и стабильного стронция в зерно составили соответственно следующие величины: 0,835±0,108; 0,691 ±0,141; 0,789±0,120.

В соломе различных сортов гороха накапливается в единице веса примерно в 20—40 раз больше стронцня-90 и стабильного стронция, чем в зерне. Накопление стронция-90 и стабильного стронция в соломе сортов, занимающих крайние положения по усвоению стронцня-90 в зерне, различалось в 2,5 и 1,8 раза. Отмечена тесная связь накопления строн-ция-90 в зерне и в соломе. Коэффициент парной корреляции между содержанием стронцня-90 в зерне и соломе был равен 0,772±0,125, что свидетельствует о достаточно высокой положительной прямой корреляции между этими величинами.

Значения н. о. для пары радиоактивный стронций — кальций в звеньях почва — зерно и почва — солома в зависимости

Т а б л и ц а 6

Накопление стронция-90 и стабильного стронция и их соотношение с кальцием в зерне различных сортов гороха'

Сорта гороча

J S5

iS

U о.

Н. о. в

звене почва — зерно

. И

Й Л

Ранний консервный 20/21.";. Победитель Г-33 . . . .-Ч. 122-Ы5 31

121r=16 25

Карлик серый сахарный . . 100+12 22

Wenona........ 90+13 28

Спартанец ....... 83+ 7 23

«Местный, Коми ЛССР . 82+ 5 16

Ранний зеленый 33 . . ; 80+ 8 19

Аляска........"", 79гЬ 7 22

Vesta . . . . • '..... 79+ 6 22

Pisum abyssinicum . ,..."'. 78-16 , 20

Местный укосный Курознц

кий....... 74г=11 18

Кормовой 1 . . . . . 74+ 8 22

Местный, Дагестанская

ЛССР ... :........ 71+12 '22

Конкурсный..... 66- 6 20

Sinikka •. . '•. ." . . . *." 66+10 18

Рудукай.....'.' •' • .- 65+ 8 17

Капитал........ 65+ 9' 18

Дносецкнй экспресс 776 . 62+ 4 16

Pisum ambellatum ... . 62 + 5 21

Торсдаг....... 59+13 14

Степной . . . . . . . 59+ 8 18

Невский 7...... 58+10 18

Штамбовый 2 . . . . ". 53+ 9 16

Кормовой Маньчжоуский . 53+ 8 17

Paula....... 52+ 3 16

Kalie ....;. 50-3 17

Chancellor.....'. . • 49+ 7 14

123+20 139гЫ6 9Э+16 102+19 130+10 114+ 7 114-16 107+1С lllrh 8 П3 + 23

И2=:14 104il7

95 + 14 110+20 97-17 102гЫ6 93+24 lllrhl4 76-12 109+20 70+12 87+21 110il9 88+17 96+10 96=4=18 79+ 8

0,49 0,56 0,40 0,41 0,52 0,46 0,46 0,43 0,44 0,45

0,43 0,42

0,33 0,44 0,39 0,41 0,37 0,44 0,30 0,44 0,28 0,35 0,44 0,35 0,38 0,38 0,32

0,67 0,61...

0,400,68 0,76 0,47' 0,58 0,63 0,66 0,62

0,58 0,66

0,62 0,71 0,56 0,57 0,55 0,61 0,55 0,55 0,46 0,57 0,71 0,60 0,63 0,70 0,48

от сортовых особенностей, растений гороха колебались соответственно от 0,28 до 0,56 и от 0,36 до 0,74, т. е. различались в 2 раза. Это свидетельствует о том, что при переходе,из почвы в зерно и солому всех сортов гороха имеет место предпочтительное накопление кальция по отношению к радиострон-' циго.

Рассчитанные н. о. для пары стабильный стронций —кальцин получены несколько выше и находились в пределах от 0,46 до 0,76 в звене почва — зерно п близкими или равнььми единице в звене почва— солома. Можно заключить, что при перемещении стабильного стронция и кальция из почвы в вегетативные органы гороха дискриминация практически отсут-16

ствует, а в репродуктивных органах (зерне) предпочтительно накапливается кальций.

Выводы

1. В зависимости от видовых, разновидностных и сортовых особенностей растения яровой пшеницы и гороха различаются между собой по накоплению стронция-90 и стабильного стронция в единице веса зерна в 2—3 раза, а в соломе в 2,3 раза.

2. У исследованных видов, разновидностей и сортов яровой пшеницы и гороха не наблюдается прямо пропорциональной зависимости между аккумуляцией стронцня-90 в вегетативных и репродуктивных органах.

3. По количеству стронциевых единиц в зерне виды, разновидности и сорта яровой пшеницы также различаются между собой, но эти различия имеют меньшую амплитуду, чем по абсолютному накоплению стронция-90. Различия между сортами гороха по содержанию стронция-90, выраженному в стронциевых единицах, оказались не очень существенными.

4. При перемещении стронция и кальция из почвы в зерно яровой пшеницы и гороха наблюдается дискриминация строн-ция-90 и стабильного стронция по отношению к кальцию. Размеры дискриминации стронция контролируются генотнинче-скими особенностями растений. Значения «наблюдаемых отношений» в звене почва — зерно получены ниже единицы, в звене почва — солома у всех видов и сортов яровой пшеницы— выше единицы, а у сортов гороха — около единицы.

5. При перемещении стронцня-90 в подпахотные горизонты обнаружена неодинаковая реакция видов и сортов яровой пшеницы в изменении накопления радионуклида. При глубоком размещении стронция-90 в почве накопление его в зерне и соломе у одних видов и сортов яровой пшеницы снижалось, у других — не изменялось или повышалось. В связи с этим глубокое перемещение стронция-90 в подпахотные горизонты почвы, как средство уменьшения накопления этого радионуклида в урожае, не может быть универсальным приемом для различных видов и сортов даже в пределах одной культуры.

6. В результате исследований выявлены отдельные виды и сорта яровой пшеницы и гороха с низким накоплением стронция-90 в зерне, которые могут быть использованы для выращивания на землях, загрязненных радиостронцнем, и в биогеохимическнх провинциях с высоким содержанием стабильного стронция с целью снижения накопления радиоактивных и стабильных изотопов стронция в зерне. Выявленные виды и сорта яровой пшеницы могут быть использованы в селекционной работе на признак низкого накопления стабиль-

ного стронция и радиостронция в зерне и улучшения соотношения их с кальцием. К ним могут быть отнесены Тг. Шсос-сиш ги1ит, Тг. ИторЬееу1, Саратовская 29, Гарсас, Артемов-ка, Минская и Ракета.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации:

1. Н. В. Кор н ее в а. Влияние видовых особенностей яровой пшеницы на переход стронция-90 из почвы в растения. Доклады ВАСХНИЛ, № 1, 1970.

2. Н. В. Корнеева. Накопление стронция-90 различными сортами гороха. Доклады и сообщения по кормопроизводству ВПК, выпуск 2, 1970. .

3. Н. В. Корнеева, Н. А. Корнеев, Р.'М. Алекса-хин. Влияние генотипа на накопление кальция и стронция в зерне яровой пшеницы. 7Ъогшк ЯеГегаШу, I. ЯаШоеко1о§юка копГегеш1а. IV. Ш'е1. Чехословакия, Старый Смоковец — Высокие Татры, 1972. Ротапринт.

4. Н. А. Корнеев, С. С. Ш а и н, Н. В. К о р н е е в а, С. К. Фирсакова. О способах, уменьшения поступления в корма стронция-90. Корма, № 3, 1973.

Материалы диссертации были доложены:

1. На «Первом Всесоюзном симпозиуме по радиобиологии растительного организма». Киев, 1970.

2. На радиоэкологической конференции «О теоретических и практических проблемах загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами». Чехословакия, Старый Смо-ковец—Высокие Татры, 1972.

Объем 1'Д п. л. Заказ 824. Тираж 150

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